ANÁLISIS DE IMAGEN. APLICACIONES EN PALEOPATOLOGÍA

José Antonio sÁNCHEZ SÁNCHEZ

Introducción

El diagnostico a h"avés de la imagen en paleopatología puede ser una herramienta valiosa paraestablecer un diagnóstico fiable acerca de una enfermedad alteración patológica u otros aspectosmorfométricos que puedan interesar.

Desde el punto de vista de los métodos de análisis de imagen utilizados a lo largo de la historiade la medicina hay que señalar que en la clínica, el que ha tenido mas relevancia ha sido el estudioradiológico, que después se ha ampliado con otros métodos como TAC o RMN. En Medicina Forense ymas concretamente en Antropología Forense se han utilizado estudios de superposición cráneo­fotográfica y reconstrucción de partes blandas con el fin de identificar a personas. Estos mismos métodossobretodo este último se ha usado en la reconstrucción de rostros de individuos que vivieron en elpasado y ha sido de utilidad para intentar imaginar como podían ser externamente. Mas recientementeel estudio de la radiografía con posterior tratamiento en un analizador de imágenes en cuanto adensidades de gris y estudios morfométricos ha supuesto tambien una ayuda en nuestra disciplina. Laaparición de los escáneres 3D y los nuevos implementos en la clínica con instrumentos tales como elTAC helicoidal o el más moderno TC volumétrico multidetector suponen un nuevo reto para losestudios paleopatológicos. En esta ponencia vamos a realizar una revisión de los métodos de imagenusados en paleopatología, tanto en el pasado como los que estamos utilizados actualmente y los quesuponen una aplicación futura. Todo ello bajo el prisma de las posibilidades y problemas que planteansu uso.

Por tanto, podemos establecer diferentes etapas y vertientes en su evolución:

1.- Una etapa histórica o de iniciación en la que se realizan los primeros estudios aplicados apaleopatología derivados de los estudios radiográficos que se aplicaban en la clínica y de aquellos que seaplican en Antropología Forense con métodos de reconstrucción de partes blandas y de superposicióncráneo- retrato y posteriormente cráneo-fotográfica.

2.- En el momento actual, la utilización de métodos combinados de estudios radiológicos y suposterior tratamiento en un analizador de imágenes, ha permitido el diagnóstico tanto en momias comoen huesos de lesiones, así como mediante densidades de gris y morfometria la determinación de edad ysexo en restos de origen desconocido.

3.- Unas aplicaciones futuras con la aparición de los nuevos métodos de análisis de imagen, talescomo los escáneres 3D, TAC helicoidal o el más moderno TC voluméh"ico multidetector.

1.- Etapa Histórica

Los primeros trabajos precursores del actual estudio de análisis de imagen se remontan al siglo XIXy son Wl ejercicio de reconstrucción histórica. Iscan y Helmer(1993) citan a Wecker (1883) o Bis (1895), comoprecursores de este tipo de estudios. Estos autores realizan Wl gran número de medidas de los tejidosblandos y establecen las primeras relaciones con los rasgos externos del individuo. Esta idea básica persistehasta la actualidad.

Otro de los casos bien documentados es el estudio que realiza en 1926 Pearson sobre el cráneo deGeorge Buchanan (humanista escocés del siglo XVII) y que es descrito por Krogman e Iscan (1986)

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El método que sigue Pearson es el siguiente:

Primero mide el cráneo de una forma cuidadosa y precisa y lo compara con otros cráneos históricosy con una muestra de población contemporánea del siglo XVII. Basado en esta comparación Pearsonestablece que Buchanan telúa un cráneo más pequeño que la media de las personas del siglo XVII. En sumétodo destaca un cuidadoso análisis científico por planos del cráneo para tratar de realizar unasuperposición exacta. Como en los demás casos que se plantean en el caso de la superposición retrato­cráneo sigue persistiendo un problema insoluble: la veracidad de las proporciones de la pintura.

En este punto debemos decir que la superposición cráneo-retrato es un fascinante ejercicio dehistoricidad, pero poco mas, dado que los pintores muy a menudo favorecen en el retrato la persona a laque pintan con lo que deforman la métrica de la cara.

Con la aparición de la fotografía existen un gran número de estudios que se realizan tratando desuperponer un cráneo con la fotografía de una persona desaparecida.

La dificultad reside en orientar el cráneo en la misma posición que tiene la fotografía. La fotografíaestá casi siempre en un ángulo desviado, es decir ni en visión facial ni en visión lateral estricta.

Krogman e Iscan (1986), exponen varios casos históricos en los que empezó a aplicarse esta técnica.Uno de los primeros según estos autores es el que expone Lander en el que exarnina un caso de unesqueleto de edad, sexo y raza conocida del que existía W1a fotografía en vida. Lander solo en base a lainspección visual concluye que 11 parece bastante improbable que nadie examinando el cráneo postulara queexiste un tipo similar de cara como el visto en la fotografía ll

.

Prinsloo en 1953 usó fotografías de presumibles víctimas poniéndolas en relación con los rasgoscraneales y consiguió W1as comparaciones satisfactorias.El caso mas famoso de comparación craneofotográfica es el que realizaron Glaister y Brash en el IICasoRuxton ll que describe Smith (1961) y citan igualmente Krogman (1986) e Iscan (1993).

Este caso tiene importancia desde el punto de vista judicial porque es el primero que tiene enconsideración un tribunal en su veredicto.

A partir de este trabajo y hasta la introducción del ordenador, se siguen usando sistemas que sonparecidos aunque algunos con modificaciones que permiten una mayor comodidad a la hora de superponercomo es la proyección del cráneo en W1a fotografía.

2.- Momento actual

En 1980 Iscan llevó a cabo W1 gran número de superposiciones usando un video. En esta nuevatécnica utiliza dos cámaras que captan una imagen del cráneo y una imagen de la fotografía que lleva a unmismo tamai'io y después mezcla.

Otros autores diseñan un equipo para la realización de las fotografías craneales necesarias para elcotejo McKenna (1988), Brocklebank y Holmgren (1989). Pesce Delfino et al (1986) propone la evaluación dela congruencia de W1a superposición mediante un método ayudado por ordenador.

La flexibilidad, variaciones y limitaciones de esta técnica son comentadas también por otros autorescomo Bastiaan y Dalitz (1986).

Los siguientes estudios que van a tener relevancia en Antropología Forense y sus aplicaciones enPaleopatología tienen como origen el Analizador de Imágenes que consiste en un ordenador con unpaquete de software adecuado puede realizar estudios sobre imágenes que van a ser captadas por unaunidad periférica como una cámara, para el caso de piezas óseas o a través de escaner para el estudio deradiografías.De modo resumido podemos decir que el Analizador de imágenes consta:

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1.- Una unidad central de proceso, como centro operativo y direccionador de instrucciones a lasunidades especializadas en los procesos de imagen.

En él se incluyen los elementos para este cometido como monitor, teclado, unidades dedisco, impresoras, y otros dispositivos para conexión externa.2.- La unidad central de alto proceso y memoria de imagen, que contiene planos de memoria paracongelación de imágenes. Esta unidad tiene unidades operativas para la ejecución de procesos deimagen y sistemas periféricos para la lectura de información (cámara de T.V) y la observación delproceso (monitor).3.- Una unidad interactiva como medio de unión entre las unidades anteriores y el operador,realizada por medio de un sistema digitalizador.La imagen es captada y transmitida al sistema para ser memorizada en píxel. Cada uno de estospíxel (puntos) lleva la información del nivel de gris original. Este proceso discrimina en un equipoconvencional 256 niveles de gris (entre Oy 255).

Sobre esta imagen se pueden realizar procesos:

1.- Densitométricos. Seleccionando zonas de un determinado nivel de gris.2.- Interactivo. Seleccionando zonas según criterios personales.3.- Planimétricos. Por elección de zonas planimetricamente trazadas sobre la imagen.4.- Geométricos. Seleccionando estructuras por parámetros relacionados con su geometría y suforma.5.- Aritméticos. Aceptando zonas selectivamente elegidas.6.- Evaluativos. Aplicando factores o fórmulas clasificatorias o estadísticas.

Derivados de la aplicación del análisis de imagen en huesos y dientes o sus radiografías se publicannumerosos trabajos:

Sognaes, Gratt y Papin (1985), aplican el Analizador de Imagen a la determinación de la edad endientes intactos.

Bowles et al (1985) que cuantifica la osteoporosis en Maccaca fascicularis, mediante el uso deAnalizador de Imagen sobre radiografías óseas.

Roldan (1989) en su tesis realiza un estudio acerca del mejor discriminante sexual en dientes yobtiene que el área del canino es la que mejor se comporta para la determinación del sexo del individuo.

Sánchez y Gómez, (1989) realizan ID1 estudio sobre el agujero obturador en el hueso coxal, tratandode establecer si existe ID1a relación entre el factor forma (factor forma elíptico y circular) y el sexo delindividuo no encontrando una relación significativa.

López-Nicolás (1991) utiliza asimismo ID1 analizador de imágenes para obtener la edad del sujeto através del estudio de la transparencia radicular.

López-Nicolás y Luna (1991), estudian 72 dientes humanos (incisivos y caninos) y aunque losresultados no son concluyentes señalan que el uso del Analizador de Imágenes es una técnica que puedeeliminar la subjetividad de las determinaciones que se realizan por métodos de observación directa.

Sánchez, Gómez y Arroyo (1992), estudian las líneas de Harris en 73 tibias del convento de SanFrancisco de Medina de Rioseco (Valladolid) y aplican a la radiografía de la tibia un filtro de grises(pseudoplast) que potencia y mejora la imagen obtenida haciendo mas fácil el h"abajo de medición que sepuede llevar a cabo igualmente en el Analizador de Imagen.Sumner et al (1985). Utilizan análisis de imagen para evaluar parámetros relacionados con la estructuratrabecular del hueso, obtenidos mediante radiografías de cortes de hueso

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Prieto (1993), realiza estudios histológicos en hueso con la idea de discriminar enh-e individuos dediferentes edades.

Jiménez (1994), estudia Wla muestra de 55 cráneos, 28 varones y 27 mujeres, y estudia mediante WlAnalizador de Imagen IBAS II área, perímetro, diámetro máximo y diámetro minimo de todos los planoscraneales, estableciendo que existe una relación significativa entre las medidas tomadas en cada plano y elsexo.

Sánchez Pérez, (1994) realiza su tesis doctoral sobre una muestra de 368 neonatos del HospitalClínico de Madrid y aplica un programa de análisis histomorfométrico con Videoplán, sobre radiografías decentros de osificación de tibia, peroné, núcleos del tarso, y núcleos de la rodilla, en los que estudia área,perímetro, diámetro máximo, diámetro mínimo, factor circular y factor elíptico.

En sus conclusiones establece la dificultad de establecer la edad gestacional solo en base a lapresencia o ausencia de los núcleos de osificación y que la mejor relación edad gestacional y variables óseasse obtiene con la longitud total de la tibia, siendo el diámetro mínimo del calcáneo las mas alta si solo seconsidera las variables de los núcleos de la rodilla y el tarso.

Martines de Mandojana (1999) realiza una tesis doctoral sobre aplicación del análisis morfométricodel diente humano a la estimación de la edad, y entre sus conclusiones establece que se ha diseñado,elaborado y adaptado un método morfoméh-ico de análisis de imagen del diente que ha mostrado una altafiabilidad y reproductividad, contribuyendo a la mejora de la metodología clásica morfométrica disponiblehasta el momento. Desde el punto de vista de las aportaciones establece Wl modelo multivariante paradeterminación de la edad y data de la muerte.

Moreno Cantero (2001) igualmente en una tesis sobre análisis de imagen de los huesos largos enrelación con la edad (mediante radiografías a las que aplica análisis de imagen) concluye que este métodoobvia la subjetividad en las apreciaciones para la determinación de la edad en sujetos adultos. Iguah1lenteestablece una serie de ecuaciones discriminantes a partir de los resultados para la predicción de esta.

Comes Sánchez (2005), establece Wl método de medida de transparencia radicular en dientes paraestimar la edad en adultos.

En cuanto a la reconstrucción de partes blandas, los primeros trabajos que se publican son los de Hisen 1895. His utilizó una aguja con Wl tope de goma, que introducía en ángulo recto en determinados puntoshasta que esta chocaba con el hueso. La goma se desplazaba y con ello conseguía medir el grosor de partesblandas.Kollman y Buchly en 1898 ampliaron el trabajo de His, también en cadáveres y establecieron cuatrocategorías de individuos: delgados, muy delgados, gruesos y muy gruesos y de acuerdo con ello estableceuna serie de medidas de grosores de tejido dividido en varón medio (muy delgado y bien alimentado) ymujer media (delgada y bien alimentada), junto con las desviaciones minima y máxima para ambos sexos.

Otros autores utilizan este mismo método determinan el grosor de partes blandas en negrosamericanos, melanesios, papuas y japoneses.

Altemus (1963) toma la medida del grosor de partes blandas utilizando radiografías en posiciónlateral en niños americanos negros entre 12 y 16 años y establece sus propias medidas.

Krogman (1986) cita una serie de reglas empíricas que pueden ayudar a establecer las proporcionesde la cara. Estas reglas empíricas así como la reconstrucción bidimensional (reconstrucción de partesblandas a partir del cráneo sobre un perfil frontal y uno lateral) se encuentran pormenorizadas en la obra deKrogman, a la que remitimos a aquellos lectores que tengan interés en conocerlas.

Otra de las publicaciones sobre reconstrucción de partes blandas, es la que editan Iscan y Helmer(1993), que recogen extensos estudios sobre reconstrucción facial.

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3.- Futuro del análisis de imagen

La aparición de técnicas de análisis de imagen no invasivas como el escaner 3D, TAC helicoidal yTC volumétrico multidetector no hacen más que aportar nuevas herramientas con posibilidades de uso enpaleopatología. En este sentido se están realizando los primeros trabajos aplicados a momias y a restosóseos. Estas técnicas tienen también la ventaja de aportarnos elementos de juicio para comparar lesionesactuales y lesiones antiguas.

Entre los trabajos publicados tenemos los de Attardi et al (2005) mediante TAC helicoidal estudianen una momia egipcia y descubren una fractura del etmoides post-mortal debida a la extracción del cerebropor fosas nasales por los embalsamadores. Además realizan un extenso trabajo para reconstruir lafisononúa de este individuo en vida. Como resumen de su trabajo proponen:

La integración de los datos obtenidos por TAC y reconstrucción con iconografía egipcia (antiguasesculturas del mismo periodo).Base de datos on-line en internet para organizar W1a colección mW1dial de este tipo de datos.Integración de este proyecto con otras ciencias con los mismos objetivos, tales como cienciasforenses, cirugía virtual, biología, criminología.

Seipel y Lindkvist (2002), aplican un TAC a una momia expuesta de tal forma que los visitantespueden ver el interior de la momia tanto tejidos como hueso en una realidad virtual.

Telmon et al (2005) estudian mediante el método de Suchey-Brooks 7 sínfisis púbicas sin partesblandas y 14 con partes blandas obteniendo imágenes con un TAC helicoidal. En su trabajo concluyenque no existen diferencias entre ambos grupos en cuanto al pronóstico de edad, por lo que puede ser unmétodo para aplicar al estudio de momias y de individuos vivos.

Neubauer et al (2004) estudian mediante reconstrucción 3D a partir de la imágenes obtenidas conTAC el cráneo de un espécimen de 2,5 millones de años que se encuentra relleno con una matriz rocosa.Gracias a esta técnica pueden ver los detalles tanto del ectocráneo como del endocráneo.

Rühli et al (2002), Estudian mediante TAC helicoidal y logran diagnosticar el origen vital opostmortal tres lesiones que telúan una etiología dudosa.

Hasta aquí la exposición de algunos de los casos publicados en los que se aplican técnicas de imagenpara solucionar problemas de diferente índole. Unos relacionados directamente con la paleopatología yotros con áreas afines como la antropología o la paleontología. Queda claro que W1a colaboración entre lasdiferentes disciplinas donde se aplica redundará en beneficio de todos, y en concreto de los estudiospaleopatológicos.

Conclusiones

Las aportaciones del análisis de imagen provienen de campos diferentes: cirugía, medicina interna,medicina forense, biología, antropología, paleontología. Además el coste económico que supone laadquisición y mantenimiento de este tipo de aparataje lo hace inaccesible para el investigador nosituado en una institución donde dispongan de ello. Esto nos lleva a pensar que la existencia de lasSociedades de Paleopatología deberían ser el núcleo coordinador entre las diferentes especialidades afin de establecer una actuación sobre material paleopatológico.Lo ideal seria formar grupos dentro de las Sociedades Científicas que se dediquen a estos estudios(como la Asociación Espaíiola de Paleopatología) que se encargaran de dinamizar, coordinar yestructurar a los miembros de la misma que en sus estudios utilicen estas técnicas de imagen.Como una aplicación posible en el futuro se podría realizar una base de datos en 3D de piezaspatológicas de forma que estuviera accesible a todos los investigadores.

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