Spectroscopic Investigation of Tooth Caries and Demineralization

Dental caries persists to be the most predominant oral disease in spite of remarkable progress made during the past half- century to reduce its prevalence. Early diagnosis of carious lesions is an important factor in the prevention and management of dental caries. Conventional procedures for caries detection involve visual-tactile and radiographic examination, which is considered as “gold standard”. These techniques are subjective and are unable to detect the lesions until they are well advanced and involve about one-third of the thickness of enamel. Therefore, all these factors necessitate the need for the development of new techniques for early diagnosis of carious lesions. Researchers have been trying to develop various instruments based on optical spectroscopic techniques for detection of dental caries during the last two decades. These optical spectroscopic techniques facilitate noninvasive and real-time tissue characterization with reduced radiation exposure to patient, thereby improving the management of dental caries. Nonetheless, a costeffective optical system with adequate sensitivity and specificity for clinical use is still not realized and development of such a system is a challenging task.Two key techniques based on the optical properties of dental hard tissues are discussed in this current thesis, namely laser-induced fluorescence (LIF) and diffuse reflectance (DR) spectroscopy for detection of tooth caries and demineralization. The work described in this thesis is mainly of applied nature, focusing on the analysis of data from in vitro tooth samples and extending these results to diagnose dental caries in a clinical environment. The work mainly aims to improve and contribute to the contemporary research on fluorescence and diffuse reflectance for discriminating different stages of carious lesions. Towards this, a portable and compact laser-induced fluorescence and reflectance spectroscopic system (LIFRS) was developed for point monitoring of fluorescence and diffuse reflectance spectra from tooth samples. The LIFRS system uses either a 337 nm nitrogen laser or a 404 nm diode laser for the excitation of tooth autofluorescence and a white light source (tungsten halogen lamp) for measuring diffuse reflectance.Extensive in vitro studies were carried out on extracted tooth samples to test the applicability of LIFRS system for detecting dental caries, before being tested in a clinical environment. Both LIF and DR studies were performed for diagnosis of dental caries, but special emphasis was given for early detection and also to discriminate between different stages of carious lesions. Further the potential of LIFRS system in detecting demineralization and remineralization were also assessed.In the clinical trial on 105 patients, fluorescence reference standard (FRS) criteria was developed based on LIF spectral ratios (F500/F635 and F500/F680) to discriminate different stages of caries and for early detection of dental caries. The FRS ratio scatter plots developed showed better sensitivity and specificity as compared to clinical and radiographic examination, and the results were validated with the blindtests. Moreover, the LIF spectra were analyzed by curve-fitting using Gaussian spectral functions and the derived curve-fitted parameters such as peak position, Gaussian curve area, amplitude and width were found to be useful for distinguishing different stages of caries. In DR studies, a novel method was established based on DR ratios (R500/R700, R600/R700 and R650/R700) to detect dental caries with improved accuracy. Further the diagnostic accuracy of LIFRS system was evaluated in terms of sensitivity, specificity and area under the ROC curve. On the basis of these results, the LIFRS system was found useful as a valuable adjunct to the clinicians for detecting carious lesions.

Caracterització i diagnosi de masses en imatges de mamografia

Els objectius del projecte es divideixen en tres blocs: Primerament, realitzar una segmentació automàtica del contorn d'una imatge on hi ha una massa central. Tot seguit, a partir del contorn trobat, caracteritzar la massa. I finalment, utilitzant les característiques anteriors classificar la massa en benigne o maligne. En el projecte s'utilitza el Matlab com a eina de programació. Concretament les funcions enfocades al processat de imatges del toolbox de Image processing (propi de Matlab) i els classificadors de la PRTools de la Delft University of Technology

Modeling and Classifying Breast Tissue Density in Mammograms

We present a new approach to model and classify breast parenchymal tissue. Given a mammogram, first, we will discover the distribution of the different tissue densities in an unsupervised manner, and second, we will use this tissue distribution to perform the classification. We achieve this using a classifier based on local descriptors and probabilistic Latent Semantic Analysis (pLSA), a generative model from the statistical text literature. We studied the influence of different descriptors like texture and SIFT features at the classification stage showing that textons outperform SIFT in all cases. Moreover we demonstrate that pLSA automatically extracts meaningful latent aspects generating a compact tissue representation based on their densities, useful for discriminating on mammogram classification. We show the results of tissue classification over the MIAS and DDSM datasets. We compare our method with approaches that classified these same datasets showing a better performance of our proposal

Microcalcification evaluation in computer assisted diagnosis for digital mammography

In order to develop applications for z;isual interpretation of medical images, the early detection and evaluation of microcalcifications in digital mammograms is verg important since their presence is often associated with a high incidence of breast cancers. Accurate classification into benign and malignant groups would help improve diagnostic sensitivity as well as reduce the number of unnecessa y biopsies. The challenge here is the selection of the useful features to distinguish benign from malignant micro calcifications. Our purpose in this work is to analyse a microcalcification evaluation method based on a set of shapebased features extracted from the digitised mammography. The segmentation of the microcalcifications is performed using a fixed-tolerance region growing method to extract boundaries of calcifications with manually selected seed pixels. Taking into account that shapes and sizes of clustered microcalcifications have been associated with a high risk of carcinoma based on digerent subjective measures, such as whether or not the calcifications are irregular, linear, vermiform, branched, rounded or ring like, our efforts were addressed to obtain a feature set related to the shape. The identification of the pammeters concerning the malignant character of the microcalcifications was performed on a set of 146 mammograms with their real diagnosis known in advance from biopsies. This allowed identifying the following shape-based parameters as the relevant ones: Number of clusters, Number of holes, Area, Feret elongation, Roughness, and Elongation. Further experiments on a set of 70 new mammogmms showed that the performance of the classification scheme is close to the mean performance of three expert radiologists, which allows to consider the proposed method for assisting the diagnosis and encourages to continue the investigation in the sense of adding new features not only related to the shape

A Novel Breast Tissue Density Classification Methodology

It has been shown that the accuracy of mammographic abnormality detection methods is strongly dependent on the breast tissue characteristics, where a dense breast drastically reduces detection sensitivity. In addition, breast tissue density is widely accepted to be an important risk indicator for the development of breast cancer. Here, we describe the development of an automatic breast tissue classification methodology, which can be summarized in a number of distinct steps: 1) the segmentation of the breast area into fatty versus dense mammographic tissue; 2) the extraction of morphological and texture features from the segmented breast areas; and 3) the use of a Bayesian combination of a number of classifiers. The evaluation, based on a large number of cases from two different mammographic data sets, shows a strong correlation ( and 0.67 for the two data sets) between automatic and expert-based Breast Imaging Reporting and Data System mammographic density assessment

Automatic classification of breast density

A recent trend in digital mammography is computer-aided diagnosis systems, which are computerised tools designed to assist radiologists. Most of these systems are used for the automatic detection of abnormalities. However, recent studies have shown that their sensitivity is significantly decreased as the density of the breast increases. This dependence is method specific. In this paper we propose a new approach to the classification of mammographic images according to their breast parenchymal density. Our classification uses information extracted from segmentation results and is based on the underlying breast tissue texture. Classification performance was based on a large set of digitised mammograms. Evaluation involves different classifiers and uses a leave-one-out methodology. Results demonstrate the feasibility of estimating breast density using image processing and analysis techniques

A new approach to the classification of mammographic masses and normal breast tissue

A new approach to mammographic mass detection is presented in this paper. Although different algorithms have been proposed for such a task, most of them are application dependent. In contrast, our approach makes use of a kindred topic in computer vision adapted to our particular problem. In this sense, we translate the eigenfaces approach for face detection/classification problems to a mass detection. Two different databases were used to show the robustness of the approach. The first one consisted on a set of 160 regions of interest (RoIs) extracted from the MIAS database, being 40 of them with confirmed masses and the rest normal tissue. The second set of RoIs was extracted from the DDSM database, and contained 196 RoIs containing masses and 392 with normal, but suspicious regions. Initial results demonstrate the feasibility of using such approach with performances comparable to other algorithms, with the advantage of being a more general, simple and cost-effective approach

Utilidad de los signos físicos en el diagnóstico de neumonía. ¿es necesaria la placa de tórax?

Objetivos : evaluar las características operativas del examen físico en el diagnóstico de neumonía y evaluar su acuerdo inter-observador. Marco de referencia : los estudios que avaluaron al examen físico como prueba diagnóstica en neumonía son metodológicamente deficientes. Diseño : estudio ciego de corte transversal para evaluación de prueba diagnóstica. Pacientes : adultos quienes consultan al servicio de urgencias y hospitalización de la FCI por síntomas respiratorios agudos o exacerbación de los mismos. Mediciones : examen físico por dos observadores independientes, toma de radiografía de tórax y lectura por radiólogo experto. Se tomaron los datos que permitieron calcular el índice de severidad de neumonía (PSI). Resultados : de 198 pacientes, 85(42%) tenían neumonía radiográficamente. Las características operativas del examinador1 fueron: Sensibilidad:63.2%, Especificidad:54,1%, LR(+)=1,36, LR(-)=0,68; para el examinador2: Sensibilidad:34,3%, Especificidad:71,7%, LR(+)=1,17, LR(-)=0,92. La correlación entre diagnóstico clínico para derrame pleural fue k=-0,052, no significativa (p=0,445); y para neumonía k=0.25 significativa (p=0.022). Al medirse la severidad de neumonía por PSI, la sensibilidad aumento estratificada a severidad (II:Sensibilidad:40%; III:Sensibilidad: 57%; IV:Sensibilidad;75%; V:Sensibilidad:80%). Conclusiones : el examen físico no es sensible ni especifico en el diagnóstico de neumonía. Existe un índice de acuerdo débil en el examen físico de tórax para el diagnóstico de derrame pleural y neumonía Es más probable el diagnóstico clínico de neumonía al aumentar la severidad por PSI.

Eficacia diagnóstica y terapéutica de las radiografías de tórax rutinarias matutinas en cuidado intensivo pediátrico

Introducción: la utilidad de las radiografías de tórax rutinarias se encuentra en discusión, con estudios que avalan su uso y, en el otro extremo, estudios que solo encuentran utilidad marginal. Objetivos: determinar la eficacia diagnóstica y terapéutica de las radiografías de tórax rutinarias matutinas en pacientes pediátricos bajo ventilación mecánica y la identificación de subgrupos en quienes dichas radiografías sean de mayor utilidad. Metodología: estudio prospectivo, analítico, transversal, realizado en pacientes de un mes a 18 años, sometidos a ventilación mecánica por más de 48 horas, entre diciembre de 2010 a noviembre de 2011. Se emplearon las pruebas de X2 de Pearson y el test de Fischer. Para el análisis de los datos, se utilizaron los programas Statgraphics y SPSS, versión 15. Resultados: se evaluaron 53 pacientes con 536 radiografías. Los hallazgos fueron principalmente menores. Los hallazgos mayores solo corresponden al 10.3% de los casos, siendo principalmente mal posición del tubo endotraqueal y nuevos infiltrados infecciosos. No fue posible establecer subgrupos pero los datos sugieren mayor utilidad de dichas radiografías en pacientes de menor edad y peso, así como en los sometidos a alto soporte ventilatorio. Conclusiones: la utilidad de las radiografías rutinarias en pacientes pediátricos es marginal, siendo necesaria la realización de nuevos estudios para establecer su eficacia diagnóstica y su utilidad en subgrupos de pacientes. Palabras clave: radiografía de tórax, rayos x de tórax, radiología, unidad de cuidado intensivo, unidad de cuidado crítico.

Diferencias microbiológicas en pacientes con exacerbación severa de EPOC con o sin consolidación neumónica

La EPOC es una causa importante de morbilidad y mortalidad en el mundo y su prevalencia en Bogotá alcanza hasta 8,5%. Las exacerbaciones están asociadas a deterioro funcional y de la calidad de vida por lo que se consideran un factor cardinal de la enfermedad. En la literatura se ha descrito que las infecciones por bacterias y/o virus son las responsables del 78% de las exacerbaciones. Estos datos han sido descritos en poblaciones diferentes y no hay datos en la literatura que muestren cual es la epidemiología local de las exacerbaciones de EPOC y menos aún de aquellas que se asocian a consolidaciones neumónicas. Objetivo: Comparar la microbiología de las exacerbaciones severas de la EPOC que requieren ingreso a UCI con y sin infiltrados alveolares. Materiales y métodos: Estudio de corte transversal en el que se estudiaron pacientes con EPOC que ingresaron a la UCI Médica de la FCI-IC por exacerbación severa, asociada o no a infiltrados alveolares. Se tomaron muestras de microbiología, serológicas y radiografía de tórax para evaluar la etiología de la exacerbación, si se asocia a coinfección viral y a consolidación neumónica o no. Resultados: No se encontró una diferencia estadísticamente significativa en la microbiología de los diferentes grupos evaluados. Se encontró un resistencia global del 24% y llama la atención que hay una alta prevalencia de Serratia Marcescens AMPc entre los 2 grupos, germen que no está descrito como patógeno común en la literatura. Se encontraron diferencias en cuanto a factores de riesgo para presentar neumonía asociada como lo son un mayor índice de paquetes/año (55.1.6 vs. 36.3 paq/año, sig.=0.021). Así mismo se demostró que los pacientes con neumonía asociada presentan mayor necesidad de IOT (48.9 vs. 23.9, sig.=0.013). No hay diferencia significativa en desenlaces como mortalidad (20.5 vs. 13.0, sig.=0.346). Conclusiones: A pesar de no haber diferencia microbiológica entre los 2 grupos se encontraron variables como factores de riesgo y variables clínicas que pueden ayudar a proponer planes de manejo en los dos escenarios. El hecho de encontrar un paciente con neumonía asociada al cuadro de exacerbación no debe afectar en la toma de decisiones en relación al tratamiento antibiótico.

Caracterización y ajuste del factor de magnificación para radiología digital de cadera

Introducción. Las imágenes obtenidas mediante rayos X, determinan una conducta clínica en ortopedia y son analizadas por parte del cirujano en el momento previo a realizar un acto quirúrgico. El planeamiento pre quirúrgico basado en radiografías de cadera, permite predecir el tamaño de los componentes protésicos a utilizar en un reemplazo de cadera. Con el advenimiento de las radiografías digitales, existe la falsa percepción de que estas tienen corregido el factor de magnificación. La corrección de dicho factor requiere un protocolo de calibración de imágenes, aún no implementado en la Fundación Santa Fe de Bogotá (FSFB). Como consecuencia, las radiografías de cadera actualmente resultan magnificadas. Materiales y métodos. Fueron seleccionados 73 pacientes con reemplazo articular total de la cadera intervenidos en la FSFB. Para cada paciente, se estableció la dimensión de la cabeza protésica en la radiografía de cadera obtenida mediante el sistema de radiología digital (PACS-IMPAX) y su tamaño fue comparado con el de la cabeza femoral implantada. Resultados. La concordancia entre los dos observadores al medir la dimensión radiológica de los componentes protésicos fue excelente y el coeficiente de magnificación promedio de 1.2 (20%). Este será introducido al PACS-IMPAX para ajustar el tamaño definitivo de la radiografía. Conclusión. El ajuste del PACS-IMPAX permite obtener radiografías en las cuales se refleja con mayor precisión el tamaño de los segmentos anatómicos y de los componentes protésicos.

Concordancia interobservador entre ortopedistas de urgencias y cirujanos de codo en fracturas de cúpula radial

El trauma de codo y la fractura de cúpula radial resultan ser un motivo de consulta frecuente en nuestro medio. Es común en nuestro medio que a pesar de tener radiografías de codo en las que se evidencia fractura de cúpula radial se solicite un TAC de codo. Consideramos que el TAC es una herramienta útil en algunos casos de fracturas de la cúpula radial, es decir, no se debe tomar de forma rutinaria el TAC de codo en los pacientes con fracturas de cúpula radial como es usual en nuestro medio. Existen pocos estudios que comparan la concordancia inter observador de las clasificaciones utilizadas para las fracturas de cúpula radial, pero, no existe en la literatura mundial un estudio que evalué las diferencias entre la clasificación de la fractura en base a radiografías y tomografía entre un grupo ortopedistas traumatólogos y sub-especialistas de miembro superior. La realización de este estudio permite elaborar guías de manejo de pacientes con fractura de cúpula radial en la que se racionalizara el uso del TAC de codo.

Implicaciones clínicas y quirúrgicas de las variaciones anatómicas vasculares del riñón

Introducción: Conocer y diagnosticar las variaciones más frecuentes de la vasculatura renal es de gran importancia para la planificación de la nefrectomía laparoscópica en el donante y para la reconstrucción vascular en el trasplante renal. De igual forma, considerar las variaciones vasculares −especialmente las del sistema venoso− es indispensable en reconstrucción vascular debido a la gran proporción de variaciones venosas asociadas a aneurismas de la aorta abdominal; además, es ideal en el estudio de condiciones clínicas tales como el síndrome de congestión pélvica y la hematuria. Metodología: Se trata de una revisión de la bibliografía sobre la proporción, diagnóstico, procedimientos quirúrgicos y síndromes clínicos asociados a las variaciones de la vasculatura renal, basada en el material encontrado con la siguiente estrategia de búsqueda: “Renal Artery/abnormalities”[Mesh] OR Renal Veins/abnormalities”[Mesh] AND “surgery”[Mesh] OR “transplantation”[Mesh] OR “radiography”[Mesh] “Kidney Pelvis/abnormalities”[Mesh] AND “Kidney Pelvis/blood supply”[Mesh]. Esta estrategia se modificó de acuerdo con las bases de datos: MEDLINE/PubMed, MEDLINE OVID, SCIENCEDIRECT, HINARI y LILACS. Desarrollo: Se revisó el origen y los tipos más frecuentes de variaciones de la vasculatura renal. Se investigó sobre las implicaciones quirúrgicas y los síndromes clínicos asociados.

Revisión sistemática de literatura de la neumonía lipoidea exógena (nle) por exposición laboral

Objetivo Realizar una revisión sistemática de la neumonía lipoidea exógena (NLE) con el propósito de compactar y sintetizar los conocimientos fragmentados, así como el de informar el estado actual de este tema como riesgo laboral. Metodología La neumonía lipoidea es una condición poco común que resulta de la presencia de lípidos en el interior del espacio alveolar, se desconoce su actual incidencia. La neumonía lipoidea exógena se produce por aspiración o inhalación de sustancias oleosas, es una patología rara en pacientes sin enfermedades de base que predispongan a la broncoaspiración y cuando se presenta en individuos sanos se debe sospechar un origen ocupacional. Se realizó una revisión de literatura según la metodología estandarizada, incluyendo en la búsqueda: reporte de casos, descripciones de la enfermedad y el uso de técnicas diagnósticas. Las bases de datos fueron OVID además de GOOGLE ACADÉMICO; buscadores específicos: MEDLINE, CHEST, PUB MED, REDALYC, SCIELO, Europe PubMed Central (Europe PMC) y ELSEVIER. La búsqueda estuvo además, orientada por una serie de preguntas orientadoras sobre la neumonía lipoidea exógena (NLE) como riesgo laboral. Los artículos que cumplieron con los criterios de inclusión, se clasificaron de acuerdo con tipo de estudio, la calidad del artículo y finalmente se evaluaron con base en una lista de chequeo ajustada para este fin. Resultados Se seleccionó un total de 71 estudios incluyendo reporte de casos, descripciones de la enfermedad y técnicas diagnósticas; publicaciones provenientes de 21 países. Un total de 63 casos, 31 en mujeres (49,20%) y 32 en hombres (50,8%) fueron reportados; el 7,93% de los casos fueron atribuidos a la exposición de agentes en el ambiente laboral: combustibles, parafina/pintura/ pulverizaciones oleosas y diésel, ambientes propios de trabajadores de almacenes de pinturas y conductores de vehículos. Los síntomas de la neumonía lipoidea exógena (NLE) descritos fueron muy variables, puede cursar asintomática o con presencia de fiebre, disnea y tos irritativa; dolor torácico, en algunos casos hemoptisis, cianosis y pérdida de peso; El examen físico generalmente es normal, aunque puede revelar sibilancias o roncus. En pruebas de función respiratoria tales como la espirometría, se presenta un patrón restrictivo, además puede hallarse un descenso en la capacidad de difusión para el monóxido de carbono. En el hemograma puede detectarse leucocitosis con predominio de neutrófilos y aumento de la velocidad de sedimentación globular, hallazgos que también pueden ser producidos por una infección concomitante. Conclusiones Se destaca el hallazgo en la literatura de los diferentes agentes causales presentes en el ambiente laboral que pueden incidir en la aparición de la enfermedad: combustibles, parafina/pintura/ pulverizaciones oleosas y diésel, ambientes propios de trabajadores de almacenes de pinturas y conductores de vehículos. Se presentó neumonía lipoidea exógena (NLE) de tipo agudo después de 30 minutos a 24 horas de exposición masiva a aceites y sustancias oleosas, luego de de ocho meses a 9,5 años de inhalación continua secundaria. Los métodos más para de la diagnóstico enfermedad incluyen el lavado broncoalveolar (BAL), la biopsia de pulmón y la con radiografía torácica. Finalmente, es posible que en pacientes con neumonía lipoidea exógena, puedan presentarse complicaciones asociadas tales como: sobreinfección, fibrosis, retracción de las lesiones, cáncer de pulmón, bronconeumonías recurrentes e hipercalcemia.

Variabilidad en la lectura de radiografía de tórax en el diagnóstico de neumoconiosis del minero de carbón

Diversas clasificaciones radiológicas han sido desarrolladas para apoyar el diagnóstico de la neumoconiosis. El propósito de este estudio fue comparar la concordancia de los hallazgos radiográficos relacionados con el diagnóstico de neumoconiosis detectados en la lectura de la radiografía de tórax realizada por medico entrenado en sistema de clasificación de la Organización Internacional del Trabajo (OIT 2.000) y radiólogo especialista. Metodología: Estudio descriptivo. Se comparó la lectura realizada a 142 radiografías de tórax convencionales respecto a hallazgos sugestivos de neumoconiosis detectados por el medico entrenado en la clasificación internacional de la OIT y radiólogo especialista, utilizando el índice de Kappa para concordancia entre dos observadores, también se tuvieron en cuenta observaciones reportadas sobre calidad cinematográfica en la toma de la radiografía y otros hallazgos diferentes o afines a neumoconiosis. Resultados: En 47 lecturas OIT, 33,1% y 9,9% (14) lecturas de radiólogo, hubo hallazgos sugestivos de neumoconiosis. En 123 (86,6%) lecturas OIT y 1 (0,7%) lectura de radiólogo, hubo hallazgos de falta de calidad técnica. En 26 (18,3%) lecturas OIT, y 9 (6,3%) lecturas de radiólogo, hubo detección de otros hallazgos. El acuerdo inter-lector de hallazgos sugestivos de neumoconiosis fue débil con un valor Kappa de 0.245, el de Calidad técnica fue pobre, con valor Kappa de 0.02 y el acuerdo en la detección de otros hallazgos diferentes a neumoconiosis fue débil con valor Kappa de 0.274. Conclusiones: El sistema de clasificación de la OIT puede ser más sensible para detectar hallazgos sugestivos de neumoconiosis, de falta de calidad técnica y otros hallazgos en la radiografía de tórax.