Simulazione biomeccanica del sistema ventricolo-arteria polmonare per lo studio dell'ipertensione arteriosa polmonare

L’ipertensione arteriosa polmonare è una malattia ad esito infausto, con un piccolo tasso di incidenza sulla popolazione (in Italia circa 700 nuovi casi all’anno), ma senza una cura medica o farmacologica che ne risolva adeguatamente le problematiche. Tutti gli individui che contraggono tale patologia vengono sottoposti a forti terapie farmacologiche che aumentano le aspettative di vita di alcuni mesi o, in casi più fortunati, di qualche anno, ma non garantiscono una vita regolare e duratura (attesa di sopravvivenza circa cinque anni). In questa situazione di evidente inadeguatezza, una analisi biomeccanica dell’evoluzione della malattia sembra individuare nel progressivo disadattamento meccanico tra pompa e carico una delle cause di deterioramento, e tra i diversi modi di arrestare o compensare questa evoluzione si possono individuare soluzioni per aumentare la sopravvivenza dell’individuo, con una qualità della vita addirittura migliore rispetto a quella che l’approccio farmacologico oggi consente. Scopo di questo studio è la progettazione e la costruzione di un simulatore meccanico in grado di riprodurre l’accoppiamento e il trasferimento energetico tra il ventricolo destro e l’arteria polmonare, in condizioni fisiologiche normali e in caso di ipertensione arteriosa. La realizzazione di un simulatore che riproducesse dinamicamente valori fisiologici dei parametri di interesse (pressioni, volumi, resistenze, etc.) entro limiti accettabili non è stato facile; ciononostante, è stato ottenuto un risultato significativo, verificando la fattibilità di un intervento biomeccanico che modifichi l’evoluzione della malattia attraverso il recupero di un migliore adattamento tra pompa cardiaca e carico vascolare.

Pulmonary Artery-Vein Segmentation in Real and Synthetic CT Images = Segmentación Arteria-Vena Pulmonares en Imágenes de CT Reales y Sintéticas

La tomografía axial computerizada (TAC) es la modalidad de imagen médica preferente para el estudio de enfermedades pulmonares y el análisis de su vasculatura. La segmentación general de vasos en pulmón ha sido abordada en profundidad a lo largo de los últimos años por la comunidad científica que trabaja en el campo de procesamiento de imagen; sin embargo, la diferenciación entre irrigaciones arterial y venosa es aún un problema abierto. De hecho, la separación automática de arterias y venas está considerado como uno de los grandes retos futuros del procesamiento de imágenes biomédicas. La segmentación arteria-vena (AV) permitiría el estudio de ambas irrigaciones por separado, lo cual tendría importantes consecuencias en diferentes escenarios médicos y múltiples enfermedades pulmonares o estados patológicos. Características como la densidad, geometría, topología y tamaño de los vasos sanguíneos podrían ser analizados en enfermedades que conllevan remodelación de la vasculatura pulmonar, haciendo incluso posible el descubrimiento de nuevos biomarcadores específicos que aún hoy en dípermanecen ocultos. Esta diferenciación entre arterias y venas también podría ayudar a la mejora y el desarrollo de métodos de procesamiento de las distintas estructuras pulmonares. Sin embargo, el estudio del efecto de las enfermedades en los árboles arterial y venoso ha sido inviable hasta ahora a pesar de su indudable utilidad. La extrema complejidad de los árboles vasculares del pulmón hace inabordable una separación manual de ambas estructuras en un tiempo realista, fomentando aún más la necesidad de diseñar herramientas automáticas o semiautomáticas para tal objetivo. Pero la ausencia de casos correctamente segmentados y etiquetados conlleva múltiples limitaciones en el desarrollo de sistemas de separación AV, en los cuales son necesarias imágenes de referencia tanto para entrenar como para validar los algoritmos. Por ello, el diseño de imágenes sintéticas de TAC pulmonar podría superar estas dificultades ofreciendo la posibilidad de acceso a una base de datos de casos pseudoreales bajo un entorno restringido y controlado donde cada parte de la imagen (incluyendo arterias y venas) está unívocamente diferenciada. En esta Tesis Doctoral abordamos ambos problemas, los cuales están fuertemente interrelacionados. Primero se describe el diseño de una estrategia para generar, automáticamente, fantomas computacionales de TAC de pulmón en humanos. Partiendo de conocimientos a priori, tanto biológicos como de características de imagen de CT, acerca de la topología y relación entre las distintas estructuras pulmonares, el sistema desarrollado es capaz de generar vías aéreas, arterias y venas pulmonares sintéticas usando métodos de crecimiento iterativo, que posteriormente se unen para formar un pulmón simulado con características realistas. Estos casos sintéticos, junto a imágenes reales de TAC sin contraste, han sido usados en el desarrollo de un método completamente automático de segmentación/separación AV. La estrategia comprende una primera extracción genérica de vasos pulmonares usando partículas espacio-escala, y una posterior clasificación AV de tales partículas mediante el uso de Graph-Cuts (GC) basados en la similitud con arteria o vena (obtenida con algoritmos de aprendizaje automático) y la inclusión de información de conectividad entre partículas. La validación de los fantomas pulmonares se ha llevado a cabo mediante inspección visual y medidas cuantitativas relacionadas con las distribuciones de intensidad, dispersión de estructuras y relación entre arterias y vías aéreas, los cuales muestran una buena correspondencia entre los pulmones reales y los generados sintéticamente. La evaluación del algoritmo de segmentación AV está basada en distintas estrategias de comprobación de la exactitud en la clasificación de vasos, las cuales revelan una adecuada diferenciación entre arterias y venas tanto en los casos reales como en los sintéticos, abriendo así un amplio abanico de posibilidades en el estudio clínico de enfermedades cardiopulmonares y en el desarrollo de metodologías y nuevos algoritmos para el análisis de imágenes pulmonares. ABSTRACT Computed tomography (CT) is the reference image modality for the study of lung diseases and pulmonary vasculature. Lung vessel segmentation has been widely explored by the biomedical image processing community, however, differentiation of arterial from venous irrigations is still an open problem. Indeed, automatic separation of arterial and venous trees has been considered during last years as one of the main future challenges in the field. Artery-Vein (AV) segmentation would be useful in different medical scenarios and multiple pulmonary diseases or pathological states, allowing the study of arterial and venous irrigations separately. Features such as density, geometry, topology and size of vessels could be analyzed in diseases that imply vasculature remodeling, making even possible the discovery of new specific biomarkers that remain hidden nowadays. Differentiation between arteries and veins could also enhance or improve methods processing pulmonary structures. Nevertheless, AV segmentation has been unfeasible until now in clinical routine despite its objective usefulness. The huge complexity of pulmonary vascular trees makes a manual segmentation of both structures unfeasible in realistic time, encouraging the design of automatic or semiautomatic tools to perform the task. However, this lack of proper labeled cases seriously limits in the development of AV segmentation systems, where reference standards are necessary in both algorithm training and validation stages. For that reason, the design of synthetic CT images of the lung could overcome these difficulties by providing a database of pseudorealistic cases in a constrained and controlled scenario where each part of the image (including arteries and veins) is differentiated unequivocally. In this Ph.D. Thesis we address both interrelated problems. First, the design of a complete framework to automatically generate computational CT phantoms of the human lung is described. Starting from biological and imagebased knowledge about the topology and relationships between structures, the system is able to generate synthetic pulmonary arteries, veins, and airways using iterative growth methods that can be merged into a final simulated lung with realistic features. These synthetic cases, together with labeled real CT datasets, have been used as reference for the development of a fully automatic pulmonary AV segmentation/separation method. The approach comprises a vessel extraction stage using scale-space particles and their posterior artery-vein classification using Graph-Cuts (GC) based on arterial/venous similarity scores obtained with a Machine Learning (ML) pre-classification step and particle connectivity information. Validation of pulmonary phantoms from visual examination and quantitative measurements of intensity distributions, dispersion of structures and relationships between pulmonary air and blood flow systems, show good correspondence between real and synthetic lungs. The evaluation of the Artery-Vein (AV) segmentation algorithm, based on different strategies to assess the accuracy of vessel particles classification, reveal accurate differentiation between arteries and vein in both real and synthetic cases that open a huge range of possibilities in the clinical study of cardiopulmonary diseases and the development of methodological approaches for the analysis of pulmonary images.

Ligadura de la arteria hepática en perros

Se pretende demostrar que la ligadura de la arteria hepática per se no es mortal en animales de experimentación si al mismo tiempo se administra antibióticos. Establecer los cambios histopatológicos que se producen en el hígado y las modificaciones bioquímicas que se producen como consecuencia de la ligadura de la arteria hepática, determinando: TGO, TGP, DLH, TP,, bilirrubinas y proteínas. Se aplicó a 20 perros sanos, de raza mestiza, sexo masculino de más de un año de edad, con un preso promedio de 15kg. A un grupo de 5 perros no se les administraron antibióticos; a un grupo de 15 perros si (ampicilina 500 mg.) pre quirúrgico 1 hora antes por vía intramuscular. Los controles bioquímicos y de histología. Los resultados de un grupo de 5 sin antibióticos: un animal murió pos ligadura, otro murió a las 48 horas, los otros 3 sobrevivieron. Del segundo grupo (15) que se les administró antibióticos preoperatorio (ampicilina 500 mg.) falleció un animal a las 12 horas por hemorragia, los 14 sobrevivieron

Diagnóstico situacional de cuatro hemoparásitos en canes menores de un año, en cinco barrios del distrito VI-2 de Managua

Con el objetivo de conocer la presencia de agentes etiológicos causantes de las hemoparasitosis en canes, se realizó un estudio en cinco barrios del distrito VI- 2 de la ciudad de Managua , entre el 21 de Marzo al 01 de Abril del 2005, la localidad presentó una temperatura med ia 30.3 °C y una humedad relativa del 75% ± 5%. Se realizó un muestreo de 220 canes menores de un año, correspondiente al 20% del universo (1098 canes), en los cuales se les extrajo 2ml de sangre de la arteria radial y se realizaron dos frotis sanguíneos, mediante una punción del pabellón auricular (circulación periférica), ese mismo día, en el laboratorio, se obtuvo el hematocrito de la muestra de sangre y los frotis sanguíneos se tiñeron por el método de Giemsa, luego se observaron dos frotis sanguíneos por cada can muestreado, utilizando microscopía óptica de inmersi ón para identificar los hemoparásitos haciendo uso de parámetros morfológicos de clasificación taxonómica. Se encontraron 39 (17.7 %) canes hemoparasitados y una prevalencia para Haemobartonella canis de 2.5%, Babesia canis con 0.77 % y Ehrlichia canis con 0.19%; mientras, que en Hepatozoon canis no se encontró ningún caso positivo. Además se presento una asociación hemoparasitaria (Babesia-Haemobartonella) con una prevalencia de 0.29 %.

Estudio pronóstico del tromboembolismo pulmonar agudo con angiografía pulmonar por tomografía computarizada multidetector

170 p. : il., graf.

Estudio de concordancia entre la ecocardiografía de estrés y los hallazgos angiográficos en la Fundacion CardioInfantil

Evaluar el poder y la exactitud de la ecocardiografía de estrés para detectar la arteria culpable de la isquemia, para esto se realizó un análisis de concordancia entre los hallazgos de la ecocardiografía de estrés y al angiografía coronaria. Como prueba diagnóstica se utilizo el coeficiente de concordancia Kappa. El análisis de concordancia entre las paredes comprometidas en el ecocardiograma de estrés en relación con la arteria que presentó lesión coronaria > 50% encontró un Coeficiente Kappa de 0.51 con IC del 95% entre (0.41 – 0.62). y para lesión coronaria > 70% el Coeficiente de Kappa fue 0.50 con IC del 95% ( 0.39 – 0.60 . En Conclusión la ecocardiografia de estrés tiene una concordancia aceptable con los hallazgos de la angiografía coronaria.

Complicaciones de valvuloplastia con balón en niños menores de 5 meses con estenosis pulmonar

La estenosis pulmonar es una obstrucción a la salida del flujo del ventrículo derecho a la arteria pulmonar por una disminución del diámetro del anillo valvular pulmonar o de la válvula pulmonar propiamente dicha (1). Supone un 8-10% de las cardiopatías congénitas. El tratamiento de elección es la valvuloplastia pulmonar percutánea, indicada en pacientes mayores de 2 años con gradientes por encima de 40-50 mm Hg o en pacientes de cualquier edad con gradientes por encima de 80 mm Hg. Es menos efectiva en casos con válvulas displásicas. Si la valvuloplastia es ineficaz, se indica cirugía. Teniendo en cuenta que en la Fundación Cardio-infantil de Bogotá durante los últimos años la valvuloplastia con balón es el tratamiento de elección para la resolución de la estenosis pulmonar moderada a severa en niños y niñas menores de 5 meses, se diseño el presente protocolo el cual pretendió identificar la asociación existente entre algunas características clínicas, ecocardiográficas y de manejo dado a pacientes menores de 5 meses con Estenosis Pulmonar sometidos a cateterismo cardiaco en la Fundación Cardioinfantil durante el período comprendido entre 1996 y 2009 y la ocurrencia de complicaciones graves o potencialmente graves durante o después del procedimiento.

Asociación entre PCR y riesgo cardiovascular en una cohorte de mujeres que asisten al programa salud de la mujer en la Fundación Cardioinfantil

La proteína C reactiva ultrasensible es un biomarcador de inflamación vascular más estudiado y validado hasta la fecha. En el presente estudio se determino la correlación entre la PCR y el riesgo cardiovascular estratificado mediante la escala europea y el método de farmingham, en pacientes incluidas desde septiembre de 2007 hasta septiembre de 2011. Objetivo: establecer el grado de correlación entre los niveles de PCR ultrasensible y el grado de riesgo cardiovascular. Resultados: se incluyeron un total (N=299) mujeres mayores de 18 años, con promedio de edad de 48 años; según los niveles de PCR (89%) N= 269 tenían riesgo cardiovascular bajo. Con la estratificación de riesgo según la escala europea solo un (0.66%) N=2 se catalogaban como alto riesgo cardiovascular, implementando la escala de framingham un (74%) N=222 estaban en bajo riesgo. Predominando el riesgo cardiovascular bajo y datos de PCR en riesgo bajo. Encontramos muy débil correlación positiva entre los niveles de PCR y el riesgo cardiovascular calculado por el método de framingham para las pacientes (correlación de Pearson 0.323 con significancia estadística de 0,01) Finalmente encontramos una correlación inversa entre los niveles de PCR y HDL en la muestra estudiada estadísticamente significativa. Discusión: En la población estudiada existe una alta prevalencia de factores de riesgo cardiovasculares, destacamos la utilidad del método de framingham para discriminar riesgo cardiovascular en comparación con la escala europea. Además en el presente estudio, se destacan las correlaciones de la PCR con el perfil lipídico. Finalmente encontramos un correlación inversa entre los niveles de PCR y HDL en la muestra estudiada estadísticamente significativa, con lo cual podemos concluir posible utilidad tanto para el diagnostico y alternativa de estratificación en riesgo cardiovascular en nuestra población.

Concordancia de presión sistólica pulmonar estimada por ultrasonografía y cateterismo cardíaco derecho en pacientes candidatos a trasplante cardíaco

Introducción: A los pacientes con Insuficiencia Cardíaca (IC) estadio D candidatos a trasplante cardiaco se les realiza la determinación de las presiones de la arteria pulmonar por CCD considerada como prueba de oro. Se decidió conocer si la medición de las presión de la arteria pulmonar obtenidas por ECO TT tenían concordancia con las obtenidas por el CCDen estos paciente que fueron evaluados para trasplante cardiaco. Metodología: Se realizó una recolección retrospectiva de los datos consignados en las historias clínicas de todos los pacientes que fueron receptores de un trasplante cardiaco en la FCI-IC desde septiembre del 2005 hasta Mayo del 2013 y se determinó la concordancia entre la presión sistólica pulmonar evaluado por ECO TT y CCD. Resultados: Se incluyeron 46 pacientes. El 76,1% son hombres y con edad promedio de 46,4 ± 13,1. La PSAP estimada por CCD fue 48,3 ± 13,1 mmHg Vs 45,1 ± 12,1 mmHg por ECO TT. La fracción de eyección fue 15,1 ± 4,06% (IC: 13,95-16,36). El 75,9% de los pacientes tenían HTP moderada y severa. La concordancia entre la PSAP determinada por ambos métodos fue 0,475 (I,C: 0.256 - 0.694), y el coeficiente de correlación intraclase fue de 0,090, indicando una baja concordancia entre los dos métodos. Discusión: La determinación de las presiones pulmonares determinada por ECO TT tiene mala concordancia con las obtenidas por CCD. No se debe usar este estudio para excluir los pacientes candidatos a trasplante cardiaco ni para evaluar las variaciones de las misma en la evolución de la enfermedad.

Prevalencia de anormalidades estructurales cardiacas en pacientes con enfermedad isquémica. Bogotá 2007 – 2009

Introducción: Las enfermedades cardiovasculares son la causa de muerte más frecuente en el mundo desarrollado, la mayoría de éstas se relacionan con alteraciones de las arterias coronarias, sin embargo un subgrupo de pacientes presentan como causa de isquemia cardiaca alteraciones estructurales. Material y métodos: Estudio Descriptivo. Se utilizó la base de datos recolectada en un servicio de hemodinamia de Bogotá durante dos años. Se aplicaron criterios de inclusión y exclusión y se determinaron cuatro grupos etáreos, a todos los pacientes se les practicó cateterismo cardiaco diagnóstico. Las variables analizadas fueron: diagnóstico de referencia, antecedentes y resultados del cateterismo incluyendo presencia de anomalías estructurales como las valvulopatias, el origen anómalo de las coronarias y los puentes miocárdicos. Para el análisis descriptivo se utilizó reporte de prevalencias y para el análisis de asociaciones se utilizaron tablas de contingencia y el estadístico de prueba Chi cuadrado, no se realizó análisis multivariado debido a que no se encontraron asociaciones estadísticamente significativas. Resultados: La edad promedio de los pacientes fue de 62 años (DS= 10,5), la representación del género masculino fue del 61,7%, la prevalencia de angina estable fue del 61,6%, los 3 antecedentes más prevalentes fueron: hipertensión arterial (41,4%), la hiperlipidemia (19,1%) y la Diabetes Mellitus (17,7%). La prevalencia de las alteraciones estructurales en la población de estudio de manera general fue del 12,9%, y su distribución por tipo fue: 1,4% para puentes miocárdicos, 0,7% para origen anómalo de las arterias coronarias y 10,8% de enfermedad valvular. Conclusiones: Se encontró una asociación entre los antecedentes médicos y la presencia de valvulopatias cardiacas. Se evidenció que el género no tiene relación con la presencia de alteraciones cardíacas a pesar de la mayor participación de hombres en la población de estudio. Las limitantes de este estudio se relacionaron con el tamaño de muestra, debido a la baja prevalencia de las anomalías estructurales medidas.

Uso de la frecuencia del pulso en la estimación de la carga de trabajo Evaluación de una actividad de movilización de cargas

Introducción: la frecuencia del pulso es un indicador directo del estado del sistema cardiovascular, además de ser un indicador indirecto de la energía gastada en la ejecución de una tarea. El pulso de una persona es el número de pulsaciones registradas en una arteria periférica por unidad de tiempo, que se manifiesta como una onda de presión que se mueve a lo largo de los vasos sanguíneos, los cuales son flexibles. “En las grandes ramas arteriales, su velocidad es de 7 a 10 m/s y en las arterias pequeñas, de 15 a 35 m/s”. Materiales y métodos: el fin de este estudio fue evaluar la frecuencia cardíaca, utilizando la técnica de registro de la frecuencia del pulso, el consumo de oxígeno y la observación de la actividad de trabajo para la estimación de la carga de trabajo en una tarea de manipulación de carga para tres situaciones: levantar/trasladar/depositar; antes, durante y después de la tarea, se registra la frecuencia del pulso para 24 jóvenes voluntarios (10 mujeres y 14 hombres) en condiciones de laboratorio. Simultáneamente, se realizó un registro del gesto de trabajo y de las estrategias de levantamiento, movilización y depósito de la carga. Resultados: se observó un incremento entre la fp inicial y final en los dos grupos y para las dos tareas; se registra, igualmente, una diferencia en el aumento de las pulsaciones para la carga de 17,5. El 75 % de los participantes experimenta un incremento de la fp por encima de 100 lat./min. Paralos 25 kg, los valores registrados indican valores superiores a 114 lat./min y, para los 17,5 kg, valoressuperiores a 128 lat./min. Discusión: la frecuencia del pulso es un método que se recomiendapor su simplicidad de uso para el personal operativo, supervisores y gerentes, así como para losingenieros industriales no entrenados en el método fisiológico, también puede ser utilizado porhigienistas industriales.

Del Río Grande de la Magdalena y la ‘producción’ del territorio caribeño: análisis de las tensiones políticas, económicas y sociales entre Cartagena de Indias, Barranquilla y Santafé de Bogotá durante la primera mitad del siglo XX

En el intento de aproximación a la comprensión de las especificidades del personaje que ocupa la presente investigación –Cecilia Porras–, tropezamos con algunos vacíos dentro del estudio del contexto regional. Porras nace en Cartagena, en una de las familias de élite de la región, pero opta por aproximarse a la ciudad de Barranquilla –e incluso colateralmente a Bogotá–, espacios que le brindaban condiciones de posibilidad sociales, económicas y políticas, muy distintas a las que ofrecía la Heroica. Pese a que en la bibliografía disponible es posible encontrar una gran variedad de análisis referentes a los espacios y momentos en los que Porras se desempeñó –la Cartagena y la Barranquilla de mediados del siglo XX–, notamos dificultades a la hora de visualizar el modo en que estos referentes espaciales y temporales determinaron los procesos de configuración del orden socio-político en el caso concreto de cada ciudad, así como en la manera en que estas interactuaron entre sí con el centro político del país –la ciudad andina de Santafé de Bogotá– y con el resto del mundo.