martes, 19 de julio de 2011

Retinal Image Multi-Scale Analysis (RISA)


A través del estudio de los vasos sanguíneos que nutren a la retina, es posible detectar oportunamente la presencia de enfermedades como hipertensión, diabetes y retinopatía en recién nacidos prematuros, así como conocer en qué etapa se encuentran, gracias al sistema computacional Retinal Image Multi-Scale Analysis (RISA, por sus siglas en inglés), desarrollado por un equipo internacional de científicos, entre ellos, la doctora María Elena Martínez Pérez, del Instituto de Investigaciones en Matemáticas Aplicadas y en Sistemas (IIMAS) de la UNAM.
De acuerdo con la investigadora, este programa podría extender sus capacidades hacia otros patrones derivados de las enfermedades que hasta hoy se han estudiado con él, como la retinopatía diabética. Además de que esta investigación en un futuro podría tener aplicaciones clínicas de ayuda para el diagnóstico oportuno de padecimientos que constituyen un problema de salud pública para nuestro país.
La investigadora explicó que la retina está integrada por células visuales que nos permiten reconocer tanto luz como colores y que los vasos sanguíneos que la nutren sirven para explorar el sistema circulatorio humano, los cuales pueden ser analizados a través de imágenes digitales proporcionadas por una cámara de fondo de ojo. Así, la morfología que se aprecia en ellos es un indicador importante de la presencia de dichas enfermedades.
El sistema RISA reconstruye los vasos sanguíneos a través de técnicas de visión computacional, con el objetivo de obtener imágenes menos deformadas que las analizadas actualmente en 2D, y lograr un conocimiento más certero de los vasos.
María Elena Martínez señaló que la base principal de RISA consiste en transformar la imagen digital de los vasos sanguíneos de la retina en una imagen binaria, con el fin de tener sólo el objeto de interés, que en este caso serían los vasos sanguíneos. Con la imagen de los vasos sanguíneos se haría un análisis de la geometría de éstos y conocer su longitud, su diámetro y ángulos de bifurcación. Igualmente, el programa puede medir la topología de los vasos, debido a que también se obtienen datos de conectividad.
"La reconstrucción tridimensional, cuando yo tengo imágenes en el plano, consiste en encontrar esta transformación del espacio 3D al plano 2D que se dio al tomar la imagen y aplicarla de manera inversa, para de un par de imágenes llegar a la proyección en el espacio. Todo esto se hace con técnicas de visión computacional que consisten en aproximaciones numéricas, una combinación de parámetros internos y externos de la cámara que tienen que ver con la distancia y la rotación de ésta respecto al objeto. Así se formula una matriz de calibración, es decir, lo que se conoce como calibrar la cámara", añadió María Elena Martínez.
Estas medidas son la base para calcular otras que también describen la morfología de los vasos sanguíneos, por ejemplo, tortuosidad, factores de expansión, de simetría, bifurcación, conectividad entre los vasos, entre otros, y con toda esta información el médico puede tener indicadores que muestren las anormalidades de los vasos sanguíneos, qué tan avanzada está una enfermedad y, de ser posible, prevenirla.
La investigadora apuntó que RISA actualmente no se utiliza en la clínica, sino como apoyo a los médicos dedicados a la investigación básica para entender la naturaleza de las enfermedades.
El sistema RISA se utiliza actualmente en Londres, en el St. Mary Hospital; en el Hospital Infantil de la Harvard Medical School, en Boston, y en el Colegio de Cirujanos de la Universidad de Columbia, en Nueva York. En México, la doctora Martínez trabaja con el doctor Marco Ramírez, del Hospital Infantil de México Federico Gómez, y con la doctora Consuelo Zepeda, del Hospital Civil de Guadalajara.
Su contribución junto con los médicos mexicanos está enfocada a la retinopatía del prematuro. Al respecto, comentó que en este proyecto encontraron que las características geométricas de este padecimiento, diferencia del diámetro y la tortuosidad de los vasos sanguíneos, llegan a cambiar debido a la presión que involuntariamente aplica el médico o el técnico sobre el ojo cuando son tomadas las imágenes de la retina del bebé.
"Este aspecto no había sido detectado antes por nadie y, apoyados en imágenes tomadas antes y después al fondo del ojo del bebé, se notaron cambios morfológicos de los vasos sanguíneos de la retina. Realizamos un protocolo de estudio con un grupo de pacientes a quienes se les tomaron dos imágenes a diferente presión para observar qué tan significativos eran los cambios en el diámetro y la tortuosidad, y se encontró que sí eran importantes. También encontramos que hay características visuales que se evidencian en el nervio óptico debido al mismo fenómeno, las cuales le pueden indicar al médico que debe de tener cuidado al tomar la imagen y no ejercer demasiada presión", explicó.
Si lo deseas puedes leer investigación original (en inglés): NCBI
(Con información de la Dirección General de Divulgación de la Ciencia)