Automated detection and classification of brain injury lesions on structural magnetic resonance imaging

El daño cerebral adquirido (DCA) es un problema social y sanitario grave, de magnitud creciente y de una gran complejidad diagnóstica y terapéutica. Su elevada incidencia, junto con el aumento de la supervivencia de los pacientes, una vez superada la fase aguda, lo convierten también en un problema de alta prevalencia. En concreto, según la Organización Mundial de la Salud (OMS) el DCA estará entre las 10 causas más comunes de discapacidad en el año 2020. La neurorrehabilitación permite mejorar el déficit tanto cognitivo como funcional y aumentar la autonomía de las personas con DCA. Con la incorporación de nuevas soluciones tecnológicas al proceso de neurorrehabilitación se pretende alcanzar un nuevo paradigma donde se puedan diseñar tratamientos que sean intensivos, personalizados, monitorizados y basados en la evidencia. Ya que son estas cuatro características las que aseguran que los tratamientos son eficaces. A diferencia de la mayor parte de las disciplinas médicas, no existen asociaciones de síntomas y signos de la alteración cognitiva que faciliten la orientación terapéutica. Actualmente, los tratamientos de neurorrehabilitación se diseñan en base a los resultados obtenidos en una batería de evaluación neuropsicológica que evalúa el nivel de afectación de cada una de las funciones cognitivas (memoria, atención, funciones ejecutivas, etc.). La línea de investigación en la que se enmarca este trabajo de investigación pretende diseñar y desarrollar un perfil cognitivo basado no sólo en el resultado obtenido en esa batería de test, sino también en información teórica que engloba tanto estructuras anatómicas como relaciones funcionales e información anatómica obtenida de los estudios de imagen. De esta forma, el perfil cognitivo utilizado para diseñar los tratamientos integra información personalizada y basada en la evidencia. Las técnicas de neuroimagen representan una herramienta fundamental en la identificación de lesiones para la generación de estos perfiles cognitivos. La aproximación clásica utilizada en la identificación de lesiones consiste en delinear manualmente regiones anatómicas cerebrales. Esta aproximación presenta diversos problemas relacionados con inconsistencias de criterio entre distintos clínicos, reproducibilidad y tiempo. Por tanto, la automatización de este procedimiento es fundamental para asegurar una extracción objetiva de información. La delineación automática de regiones anatómicas se realiza mediante el registro tanto contra atlas como contra otros estudios de imagen de distintos sujetos. Sin embargo, los cambios patológicos asociados al DCA están siempre asociados a anormalidades de intensidad y/o cambios en la localización de las estructuras. Este hecho provoca que los algoritmos de registro tradicionales basados en intensidad no funcionen correctamente y requieran la intervención del clínico para seleccionar ciertos puntos (que en esta tesis hemos denominado puntos singulares). Además estos algoritmos tampoco permiten que se produzcan deformaciones grandes deslocalizadas. Hecho que también puede ocurrir ante la presencia de lesiones provocadas por un accidente cerebrovascular (ACV) o un traumatismo craneoencefálico (TCE). Esta tesis se centra en el diseño, desarrollo e implementación de una metodología para la detección automática de estructuras lesionadas que integra algoritmos cuyo objetivo principal es generar resultados que puedan ser reproducibles y objetivos. Esta metodología se divide en cuatro etapas: pre-procesado, identificación de puntos singulares, registro y detección de lesiones. Los trabajos y resultados alcanzados en esta tesis son los siguientes: Pre-procesado. En esta primera etapa el objetivo es homogeneizar todos los datos de entrada con el objetivo de poder extraer conclusiones válidas de los resultados obtenidos. Esta etapa, por tanto, tiene un gran impacto en los resultados finales. Se compone de tres operaciones: eliminación del cráneo, normalización en intensidad y normalización espacial. Identificación de puntos singulares. El objetivo de esta etapa es automatizar la identificación de puntos anatómicos (puntos singulares). Esta etapa equivale a la identificación manual de puntos anatómicos por parte del clínico, permitiendo: identificar un mayor número de puntos lo que se traduce en mayor información; eliminar el factor asociado a la variabilidad inter-sujeto, por tanto, los resultados son reproducibles y objetivos; y elimina el tiempo invertido en el marcado manual de puntos. Este trabajo de investigación propone un algoritmo de identificación de puntos singulares (descriptor) basado en una solución multi-detector y que contiene información multi-paramétrica: espacial y asociada a la intensidad. Este algoritmo ha sido contrastado con otros algoritmos similares encontrados en el estado del arte. Registro. En esta etapa se pretenden poner en concordancia espacial dos estudios de imagen de sujetos/pacientes distintos. El algoritmo propuesto en este trabajo de investigación está basado en descriptores y su principal objetivo es el cálculo de un campo vectorial que permita introducir deformaciones deslocalizadas en la imagen (en distintas regiones de la imagen) y tan grandes como indique el vector de deformación asociado. El algoritmo propuesto ha sido comparado con otros algoritmos de registro utilizados en aplicaciones de neuroimagen que se utilizan con estudios de sujetos control. Los resultados obtenidos son prometedores y representan un nuevo contexto para la identificación automática de estructuras. Identificación de lesiones. En esta última etapa se identifican aquellas estructuras cuyas características asociadas a la localización espacial y al área o volumen han sido modificadas con respecto a una situación de normalidad. Para ello se realiza un estudio estadístico del atlas que se vaya a utilizar y se establecen los parámetros estadísticos de normalidad asociados a la localización y al área. En función de las estructuras delineadas en el atlas, se podrán identificar más o menos estructuras anatómicas, siendo nuestra metodología independiente del atlas seleccionado. En general, esta tesis doctoral corrobora las hipótesis de investigación postuladas relativas a la identificación automática de lesiones utilizando estudios de imagen médica estructural, concretamente estudios de resonancia magnética. Basándose en estos cimientos, se han abrir nuevos campos de investigación que contribuyan a la mejora en la detección de lesiones. ABSTRACT Brain injury constitutes a serious social and health problem of increasing magnitude and of great diagnostic and therapeutic complexity. Its high incidence and survival rate, after the initial critical phases, makes it a prevalent problem that needs to be addressed. In particular, according to the World Health Organization (WHO), brain injury will be among the 10 most common causes of disability by 2020. Neurorehabilitation improves both cognitive and functional deficits and increases the autonomy of brain injury patients. The incorporation of new technologies to the neurorehabilitation tries to reach a new paradigm focused on designing intensive, personalized, monitored and evidence-based treatments. Since these four characteristics ensure the effectivity of treatments. Contrary to most medical disciplines, it is not possible to link symptoms and cognitive disorder syndromes, to assist the therapist. Currently, neurorehabilitation treatments are planned considering the results obtained from a neuropsychological assessment battery, which evaluates the functional impairment of each cognitive function (memory, attention, executive functions, etc.). The research line, on which this PhD falls under, aims to design and develop a cognitive profile based not only on the results obtained in the assessment battery, but also on theoretical information that includes both anatomical structures and functional relationships and anatomical information obtained from medical imaging studies, such as magnetic resonance. Therefore, the cognitive profile used to design these treatments integrates information personalized and evidence-based. Neuroimaging techniques represent an essential tool to identify lesions and generate this type of cognitive dysfunctional profiles. Manual delineation of brain anatomical regions is the classical approach to identify brain anatomical regions. Manual approaches present several problems related to inconsistencies across different clinicians, time and repeatability. Automated delineation is done by registering brains to one another or to a template. However, when imaging studies contain lesions, there are several intensity abnormalities and location alterations that reduce the performance of most of the registration algorithms based on intensity parameters. Thus, specialists may have to manually interact with imaging studies to select landmarks (called singular points in this PhD) or identify regions of interest. These two solutions have the same inconvenient than manual approaches, mentioned before. Moreover, these registration algorithms do not allow large and distributed deformations. This type of deformations may also appear when a stroke or a traumatic brain injury (TBI) occur. This PhD is focused on the design, development and implementation of a new methodology to automatically identify lesions in anatomical structures. This methodology integrates algorithms whose main objective is to generate objective and reproducible results. It is divided into four stages: pre-processing, singular points identification, registration and lesion detection. Pre-processing stage. In this first stage, the aim is to standardize all input data in order to be able to draw valid conclusions from the results. Therefore, this stage has a direct impact on the final results. It consists of three steps: skull-stripping, spatial and intensity normalization. Singular points identification. This stage aims to automatize the identification of anatomical points (singular points). It involves the manual identification of anatomical points by the clinician. This automatic identification allows to identify a greater number of points which results in more information; to remove the factor associated to inter-subject variability and thus, the results are reproducible and objective; and to eliminate the time spent on manual marking. This PhD proposed an algorithm to automatically identify singular points (descriptor) based on a multi-detector approach. This algorithm contains multi-parametric (spatial and intensity) information. This algorithm has been compared with other similar algorithms found on the state of the art. Registration. The goal of this stage is to put in spatial correspondence two imaging studies of different subjects/patients. The algorithm proposed in this PhD is based on descriptors. Its main objective is to compute a vector field to introduce distributed deformations (changes in different imaging regions), as large as the deformation vector indicates. The proposed algorithm has been compared with other registration algorithms used on different neuroimaging applications which are used with control subjects. The obtained results are promising and they represent a new context for the automatic identification of anatomical structures. Lesion identification. This final stage aims to identify those anatomical structures whose characteristics associated to spatial location and area or volume has been modified with respect to a normal state. A statistical study of the atlas to be used is performed to establish which are the statistical parameters associated to the normal state. The anatomical structures that may be identified depend on the selected anatomical structures identified on the atlas. The proposed methodology is independent from the selected atlas. Overall, this PhD corroborates the investigated research hypotheses regarding the automatic identification of lesions based on structural medical imaging studies (resonance magnetic studies). Based on these foundations, new research fields to improve the automatic identification of lesions in brain injury can be proposed.

Optic neuritis in pediatric population: A review in current tendencies of diagnosis and management

Optic neuritis is an inflammation of the optic nerve and may be related to different systemic conditions. The clinical presentation of this pathology usually includes sudden loss of visual acuity (VA) which may be unilateral or bilateral, visual field restriction, pain with eye movements, dyschromatopsia, a relative afferent pupillary defect and optic disk swelling. Optic neuritis in children has specific clinical features and a better prognosis than in adulthood. Although usually appears an underlying viral disease, the main concern for practitioners is the relationship of optic neuritis with multiple sclerosis. In addition to the classical techniques as magnetic resonance imaging (MRI), current tendencies of diagnosis for eye practitioners include new imaging devices as optical coherence tomography (OCT), useful to show a thinning of the retinal fibers layer (RFL) after the inflammatory episode. Regarding the management of these patients, short-term intravenous steroid dosages seem to be the best option to treat acute attacks characterized by a very poor bilateral VA.

Repercusiones funcionales y legales de un trastorno orgánico de la personalidad tras un infarto cerebral

El trastorno orgánico de la personalidad supone una alteración significativa de las formas habituales del comportamiento premórbido, afectando particularmente a la expresión de las emociones, necesidades e impulsos. Se presenta el caso de una mujer de 49 años de edad que, tras padecer un infarto cerebral, presentó una transformación de su personalidad y de sus valores previos. Anteriormente era una persona con múltiples miedos, cuidadosa, metódica en su vida diaria. Tras el infarto comenzó a presentar conductas de provocación y una mayor desinhibición e impulsividad, menor tolerancia a la frustración, así como mínima capacidad de planificación y resolución de problemas. Además, fue incapaz de conservar ningún trabajo y perdió las relaciones sociales. Se realizaron estudios de imagen (tomografía computarizada (TC) y resonancia magnética (RM)), electroencefalograma (EEG) y una evaluación neuropsicológica. Los resultados obtenidos son compatibles con un trastorno orgánico de la personalidad subtipo desinhibido, caracterizado clínicamente por la tendencia a la labilidad emocional, la desinhibición conductual y la falta de control de impulsos. El trastorno orgánico de la personalidad es una afectación crónica e irreversible que está influyendo en la capacidad de autogobierno de la paciente, y por ello deben valorarse los aspectos psiquiátrico-forenses pertinentes.

Manifestaciones de la artritis psoriásica en pie y tobillo

INTRODUCCIÓN: La artritis psoriásica es una enfermdad inflamatoria del sistema músculo-esquelético de carácter crónico y autoinmune que puede estar o no presente en pacientes conartritis psoriásica, así como los métodos de imagen diagnóstica más usados. METODOLOGÍA: Se realizó una revisión bibliográfica mediante la búsqueda en las bases de datos Pubmed y Scopus emplenado los descritpores "psoriasic arthritis", "foot", "feet", "toe", "Achiles tendon", "enthesitis" durante el perídodo comprendido entre 2013 y mayo de 2016. Fueron filtrados artículos en inglés y castellano, en pacientes con artritis psoriásica y afectación de pue y tobillo. RESULTADOS: Las principales afecciones de la artritis psoriásica en el pie incluyen: entesitis del Tendón de Aquiles (TA) y de la fascia plantar, espolón calcáneo, bursitis retrocalcánea, entesofito del TA, erosiones en articulaciones metatarsofalángicaas (AMTF) e interfalángicas distales (IFD) y dactilitis (dedos en salchicha). Los métodos de imagen diagn´sotica usados fueron: Radiografía convencional, Ultrasonidos y Resonancia Magnética Nuclear. DISCUSIÓN/CONCLUSIONES: Dentro de las afecciones de la artritis psoriásica en pie y tobillo, las mñas comunes son la entesitis del TA y erosiones óseas en AMTF E IFD. Los métodos de imagen diagnóstica más usados para valorar las alteraciones en pie y tobillo son la Radiografía convencional y el Ultrasonido.

Microencapsulación de Biocidas

Los productos biocidas presentan una serie de limitaciones para su uso como son: -Perfil toxicológico que limita su utilización en todos lo ámbitos. -Solubilidad que imposibilita o dificulta la utilización del agua como vehículo de elección. -Estado físico que en algunos casos complica la manipulación del biocida por el operador. -Condiciones de almacenamiento que precisan protección frente a la luz y a la temperatura. En esta memoria se plantea como solución a esta problemática, la formación de microencapsulados (complejos de inclusión) de biocidas de tres familias diferentes (nicotinoides, piretroides y carbamatos) y del sinergista butóxido de piperonilo, con ciclodextrinas (oligosacáridos cíclicos). El objetivo de esta investigación es desarrollar las herramientas adecuadas que permitan obtener un producto medioambientalmente compatible, que sirva de base para la obtención de formulaciones eficaces aplicables al control de plagas de insectos voladores, concretamente enfocado a la mosca doméstica (Musca doméstica), tanto en el interior como en el exterior de entornos urbanos y ganaderos. Una vez obtenido el microencapsulado se lleva a cabo su caracterización mediante diversas técnicas analíticas instrumentales: -Electroforesis capilar de zona (ECZ). -Estudios de solubilidad de fase mediante espectroscopía uv-vis. -Estudios calorimétricos (DSC, TG y DTA). -Resonancia Magnética Nuclear (RMN-H1 y RMN-C13). -Análisis Elemental (AE). -Microscopía Electrónica de Barrido (SEM). -Espectroscopía Infrarroja con Transformada de Fourier (FT-IR).

Structural studies of the hipersaline adaptation of proteins belonging to halophilic archaea

183 p.

Trombosis de senos venosos cerebrales en pacientes mayores de 18 años en un hospital de cuarto nivel de Bogotá

Aunque la trombosis venosa cerebral representa una pequeña proporción de la enfermedad cerebrovascular, su incidencia y prevalencia se han incrementado en los últimos años. Este fenómeno puede ser explicado por la mejoría en el acceso a métodos diagnósticos no invasivos y el desarrollo de técnicas más especializadas de Resonancia Magnética. Por las razones anteriores es necesario conocer las características demográficas y el comportamiento clínico de esta entidad en nuestro medio. Objetivo. El propósito de este estudio es describir las características clínicas y demográficas de pacientes con trombosis venosa cerebral y sus complicaciones en una población clínica de un hospital de IV nivel de Bogotá, Colombia. Métodos. Se analizaron historias clínicas de pacientes con trombosis venosa cerebral para obtener datos sobre los aspectos demográficos, condición clínica y complicaciones. Resultados. Se encontraron 38 registros clínicos, 76,3% mujeres, con un 60,4% de este grupo menor de 40 años. La trombofilia fue el factor de riesgo más común, siendo el síndrome antifosfolípido su principal causa, otras causas importantes fueron el embarazo y puerperio. Conclusión. La trombosis venosa cerebral es una enfermedad frecuente en la práctica clínica. En este estudio las mujeres en edad fértil fueron el grupo más afectado. Aunque no se encontró una relación estadísticamente significativa, las mujeres con síndrome antifosfolípido representaron el grupo con mayor chance de complicaciones. Se necesitan más estudios a futuro con un mayor tamaño de muestra.

Neuroradiología

Capitulo de revisión de los estudios y patologias más frecuentemente valorados en neuroimágenes, con imágenes propias del archivo de neuroradiología de la Fundación Cardio Infantil y algoritmos de interpretación.

Tumores presacros. Reporte de serie de casos

Introducción: Los tumores presacros son un raro y diverso grupo de lesiones que se originan en el espacio presacro, infrecuente y de difícil diagnóstico. El objetivo de este trabajo es describir una serie de casos con respecto a las características clínicas, diagnóstico y manejo. Metodología: Recolección de pacientes quienes fueron diagnosticados con tumores presacros desde el año 1988 a 2013. Revisamos la clínica, tiempo de evolución, métodos diagnósticos, el abordaje quirúrgico, patología y complicaciones. Resultados: Nueve pacientes fueron incluidos en este trabajo. 7 de los 9 pacientes presentaron como síntoma principal el dolor. El tiempo de evolución medio fue de 9.8 meses. Diagnóstico fue realizado con tacto rectal en todos los pacientes y confirmado con tomografía axial pélvica 9 pacientes y resonancia magnética nuclear pélvica en 5 pacientes. La patología: teratoma quístico maduro (n = 3), cordoma (no: 1), quiste epidermoide (no=1), fibrohistiocitoma de bajo grado (no =1), fibromatosis (no =1), angiomixoma agresivo (no =1). El abordaje quirúrgico principal fue la vía posterior de (kraske) en 6 pacientes y en 2 por laparotomía. 1 paciente no se llevó a cirugía. La resección completa se obtuvo en un 87%. No se presentó complicaciones tempranas postoperatorias. Complicaciones tardías en 1 caso (12%) por obstrucción intestinal. Se presentó 1 caso de recurrencia por resección parcial tumoral. Conclusión: Los tumores presacros son una patología infrecuente a nivel mundial, siendo un reto para el cirujano su diagnóstico y manejo.

Angiorresonancia versus angiografía por sustracción digital en el seguimiento de aneurismas intracraneales embolizados. Comparación del desempeño diagnóstico

Introducción: La DSA es el método de elección para el seguimiento de pacientes con aneurismas intracraneales embolizados; esta se puede asociar a complicaciones incapacitantes o mortales. La MRA se ha propuesto como método alternativo por menor costo y menos morbi-mortalidad, aunque su desempeño diagnóstico permanece en discusión debido al desarrollo de nuevos protocolos, resonadores más potentes y nuevas aplicaciones de la DSA. Metodología: Exploramos la literatura hasta la actualidad y comparamos el desempeño diagnóstico de la MRA con la DSA para detectar flujo residual posterior a la embolización terapéutica de aneurismas intracraneales. Realizamos una revisión sistemática de la literatura y meta-análisis basados en 34 artículos detectados en la búsqueda que incluyó las bases de datos PubMed, Scopus, ScIELO y BVS. Resultados: La TOF-MRA demostró sensibilidad de 86.8% (84.3%-89.1%) y especificidad de 91.2% (89%-93.1%); la SROC para TOF-MRA demostró un AUC de 0.95. El desempeño de la CE-MRA demostró sensibilidad de 88.1% (84.6%-91.1%) y especificidad de 89.1% (85.7%-91.9%); la SROC presentó una AUC de 0.93. El análisis estratificado por potencia del resonador encontró que la TOF-MRA tiene mejor desempeño con el resonador de 3T, aunque no es estadísticamente significativo. La concordancia interobservador con TOF-MRA y CE-MRA fue moderada a muy buena. Discusión: El desempeño diagnóstico de la MRA en el seguimiento de aneurismas intracraneales embolizados demostró ser bueno, con sensibilidad mayor a 84%, siendo ligeramente mejor con TOF-MRA, sin lograr reemplazar la DSA. Sin embargo, los resultados deben ser evaluados con precaución por la heterogeneidad de los resultados de los estudios incluidos. (Abreviaturas: DSA: Angiografía por Sustracción Digital; MRA: Angiografía por Resonancia Magnética; TOF-MRA: Angiorresonancia por Tiempo de Vuelo; CE-MRA: Angiorresonancia contrastada).

In situ (enciclopèdia audiovisual de les ciències i les tècniques) : malalties i exploració mèdica. 'In situ (enciclopedia audiovisual de las ciencias y las técnicas) : enfermedades y exploración médica'.

Este vídeo forma parte de la Enciclopedia Audiovisual de las Ciencias y las Técnicas, y se estructura en capítulos de cuatro minutos. Cada capítulo expone el estudio de un objeto o fenómeno científico y propone: recordatorios, definiciones, exploraciones para entender mejor un funcionamiento, animaciones para representar fenómenos complejos, descubrimientos y aplicaciones y puntos que remiten a otros capítulos de la enciclopedia directamente relacionados con el tema que se trata. Los capítulos incluidos en este volumen son: el electrocardiograma; la ecografía; el microscopio electrónico; la radiografía; el escáner y la resonancia magnética; las tomografías médicas; el SIDA; el paludismo; la diabetes; la miopía; el infarto; la arterioesclerosis, y el cáncer.

Neurociencia cognitiva de la consciencia : una revisión sobre los mecanismos cerebrales de la actividad consciente.

resumen literal de la revista

La enseñanza de la neuroanatomía mediante cortes anatómicos conservados en envases de metacrilato.

Resumen tomado de la revista

Conservación de cortes anatómicos en envases individuales de metacrilato para la enseñanza de la anatomía seccional.

Resumen literal de la revista

Aplicación de la nueva tecnología del diseño asistido por ordenador a la enseñanza de la química.

El proyecto se ha realizado en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Burgos, por 16 profesores de las Areas de Concimiento de Química Orgánica, Química Inorgánica y Química Física, y tiene por objetivo aplicar la nueva tecnología del diseño asistido por ordenador a la enseñanza de la Química. Se han recopilado en un ordenador portátil una serie de materiales consistentes en: un programa de diseño y cálculo molecular, una base de datos cristalografíca, un simulador de resonancia magnética nuclear y diversos programas de visualización molecular y manipulación de estructuras. Con ellos y un sistema de proyección se han introducido en el aula a cada nivel herramientas de manejo y cálculo molecular que facilitan el aprendizaje de los alumnos en cuanto a conceptos fundamentales de als asignaturas de Química de segunda ciclo.