Rlh 4 2015

R

Editor en Jefe Manuel Velasco (Venezuela) Editor Adjunto Julio Acosta Martínez Editores Asociados Alcocer Luis (México) Brandao Ayrton (Brasil) Feldstein Carlos (Argentina) Israel Anita (Venezuela) Israili Zafar (Estados Unidos) Levenson Jaime (Francia) Parra José (México) Ram Venkata (Estados Unidos) Comité Editorial Álvarez de Mont, Melchor (España) Amodeo Celso (Brasil) Arciniegas Enrique (Venezuela) Baglivo Hugo (Argentina) Bermúdez Valmore (Venezuela) Bognanno José F. (Venezuela) Briceño Soledad (Venezuela) Contreras Freddy (Venezuela) Contreras Jesús (Venezuela) Crippa Giuseppe (Italia) De Blanco María Cristina (Venezuela) Escobar Edgardo (Chile) Foo Keith (Venezuela) Gamboa Raúl (Perú) Juan De Sanctis (Venezuela) Kaplan Norman (Estados Unidos) Lares Mary (Venezuela) Lenfant Claude (Estados Unidos) López Jaramillo Patricio (Colombia) López Mora (Venezuela) Manfredi Roberto (Italia) Manrique Vestal (Venezuela) Marahnao Mario (Brasil) Marín Melania (Venezuela) Monsalve Pedro (Venezuela) Morr Igor (Venezuela) Mújica Diorelys (Venezuela) Nastasi Santina (Venezuela) Pizzi Rita (Venezuela) Ponte Carlos (Venezuela) Rodríguez Luis Alejandro (Venezuela) Rodríguez de Roa Elsy (Venezuela) Sánchez Ramiro (Argentina) Soltero Iván (Venezuela) Tellez Ramón (Venezuela) Valdez Gloria (Chile) Valencia Delvy (Venezuela) Vidt Donald (Estados Unidos) Zanchetti Alberto (Italia)

Sumario - Volumen 10, Nº 4, 2015

Editores

evista Latinoamericana de Hipertensión The San José de Cúcuta Metabolic Syndrome Prevalence Study: Design and Scop El Estudio de Prevalencia de Síndrome Metabólico de la Ciudad de San José de Cúcuta: Diseño y Alcance Julio Contreras, Modesto Graterol, Sandra Wilches, Carlos Garicano, Juan Diego Hernández, María Sofía Martínez, Maricarmen Chacín, Joselyn Rojas, Juan Salazar, Roberto Añez, Rosemily Graterol, José Chacón, Miguel Vera, Marcos Cerda, Carolina Ramírez, Manuel Riaño, Luis Armesto, María Bautista, Marianela Acuña, Cindy Hernández,Valmore Bermúdez.

Segmentación computacional de la aurícula derecha en imágenes de tomografía cardiaca Right atrium computational segmentation in cardiac tomography images Yoleidy Huérfano, Miguel Vera, Atilio Del Mar, María Vera, Williams Salazar, José Chacón, Sandra Wilches-Duran, Modesto Graterol-Rivas, Maritza Torres, Victor Arias, Joselyn Rojas, Carem Prieto, Wilson Siguencia, Lisse Angarita, Rina Ortiz, Diana Rojas-Gomez, Carlos Garicano, Maricarmen Chacín, Julio Contreras-Velásquez, Valmore Bermúdez, Antonio Bravo Segmentación automática tridimensional de estructuras pulmonares, en imágenes de tomografía computarizada Three-dimensional automatic segmentation of pulmonary structures in computed tomography images Miguel Vera, Valentín Molina, Yoleidy Huérfano, María Vera, Atilio Del Mar, Williams Salazar, Armando Peña, Modesto Graterol-Rivas, Sandra Wilches-Duran, José Chacón, Joselyn Rojas, Carlos Garicano, Julio Contreras-Velásquez, Victor Arias, Maritza Torres, Carem Prieto, Diana Rojas-Gomez, Wilson Siguencia,, Lisse Angarita, Rina Ortiz, Valmore Bermúdez

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Impresión 3D de estructuras cardiacas: Caso de innovación frugal en sector salud 3D printing of cardiac structures: a case of frugal innovation in the health sector Victor Arias, Julio Contreras-Velásquez, José Chacón, Miguel Vera, Modesto Graterol-Rivas, Sandra Wilches-Duran, Joselyn Rojas, Carlos Garicano, Maricarmen Chacín, Valmore Bermúdez

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Volumen 10, Nº 4. 2015 Depósito Legal: pp200602DC2167 ISSN: 1856-4550 Sociedad Latinoamericana de Hipertensión Dirección: Escuela de Medicina José María Vargas, Cátedra de Farmacología, piso 3. Esq. Pirineos. San José.

Caracas-Venezuela. Telfs. 0212-5619871 E-mail: revistahipertension@gmail.com www.revistahipertension.com.ve Comercialización y Producción: Felipe Alberto Espino Telefono: 0212-881.1907/ 0416-811.6195 E-mail: felipeespino7@gmail.com Diseño de portada y diagramación: Mayra Gabriela Espino Telefono: 0412-922.25.68

E-mail: mayraespino@gmail.com

Instrucciones a los Autores

ALCANCE Y POLÍTICA EDITORIAL

La revista Latinoamericana de Hipertensión es una publicación biomédica periódica, arbitrada, de aparición trimestral, destinada a promover la productividad científica de la comunidad nacional e internacional en el área de Sistema Cardiovascular; así como todas aquellas publicaciones vinculadas a la medicina práctica en esta área. Su objetivo fundamental es la divulgación de artículos científicos y tecnológicos originales y artículos de revisión por invitación del Comité Editorial, asimismo, se admiten informes de investigaciones de corte cualitativo o cuantitativo; todos deben ser trabajos inéditos, no se hayan sometidos o hayan publicados en otra revista. El manuscrito debe ir acompañado de una carta solicitud firmada por el autor principal y el resto de los autores responsables del mismo.

Está constituida por un Comité de redacción, organizado por Editor en Jefe, Editores Ejecutivos y Comité Editorial. Los manuscritos que publica pueden ser de autores nacionales o extranjeros, residentes o no en Venezuela, en castellano o en ingles (los resúmenes deben ser en ingles y castellano).

Esta revista está incluida en las bases de datos de publicaciones científicas en salud: SCIENCE CITATION INDEX EXPANDED (SciSearch) JOURNAL CITATION REPORTS/SCIENCE EDITION REDALYC (Red de Revistas Científicas de América Latina, el Caribe, España y Portugal) SCIELO (Scientific Electronic Library Online) LATINDEX (Sistema Regional de Información en Línea para Revistas Científicas de América Latina, el Caribe, España y Portugal) LIVECS (Literatura Venezolana para la Ciencias de la Salud) LILACS (Literatura Latinoamericana y del Caribe en Ciencias de la Salud) ELSEVIER BIBLIOGRAPHIC DATABASES: EMBASE, Compendex, GEOBASE, EMBiology, Elsevier BIOBASE, FLUIDEX, World Textiles, Scopus DRJI (Directory of Research Journal Indexing) PERIÓDICA (Índices de Revistas Latinoamericanas en Ciencias) REVENCYT (Índice y Biblioteca Electrónica de Revistas Venezolanas de Ciencias y Tecnología) SABER UCV A tales efectos, los manuscritos deben seguir las instrucciones siguientes: a.- Todo el proceso de revisión, edición y publicación se realiza vía correo electrónico y a través de la red, permitiendo de esta manera agilizar la edición, y que un amplio público pueda acceder de manera rápida y gratuita. b.- Los trabajos deben ser enviados como archivo en formato MS Word u openoffice no comprimido adjunto a un mensaje de correo electrónico en el que deben figurar: Los nombres y apellidos completos de todos los autores y el título del trabajo, el correo electrónico y dirección postal del autor de contacto.

Después de haber recibido el trabajo enviaremos un correo electrónico como acuse de recibo.

Orientaciones para la publicación Para la publicación de trabajos científicos en la revista Latinoamericana de Hipertensión, los mismos estarán de acuerdo con los requisitos originales para su publicación en Revistas Biomédicas, según el Comité Internacional de Editores de Revistas Biomédicas (Arch. lntern.

Med. 2006:126(36):1-47), www.icmje.com. Además, los editores asumen que los autores de los artículos conocen y han aplicado en sus estudios la ética de experimentación Internacional, como es el caso de la Convención de Helsinki.

En el caso de estudios clínicos hechos en Venezuela, debe mencionarse en la sección correspondiente a selección del paciente, si el estudio se realizo en apego a la Convención de Helsinki, Ley del ejercicio de la medicina y Normas de Investigación Clínica del Ministerio de Salud y Desarrollo Social, con el consentimiento informado y la aprobación del comité de ética correspondiente.

Se aceptan como idiomas el español, francés, portugués e inglés.

Los trabajos no deben pasar de un total de 25 páginas de extensión.

Se debe revisar el trabajo eliminando todos los formatos ocultos innecesarios.

Al comienzo del trabajo se debe incluir, y por este orden: título, autores, afiliación, dirección electrónica, resumen de no más de 200 palabras y listado de palabras clave.

A continuación, en el caso de que el idioma no sea el inglés, versión en esta lengua del título (Title), resumen (Abstract) y palabras clave (Key words).

Las referencias a artículos o libros figurarán en el texto, entre paréntesis, indicando el apellido del autor/a o autores/as y el año de edición, separados por una coma.

Configuración de página Mecanografiar original a doble espacio, papel bond blanco, 216 x 279 mm (tamaño carta) con márgenes, Margen superior 2,4.Márgenes inferior, izquierdo y derecho 3. Encabezado 1,4. Pie de página 1,25. Sin citas a pie de página, en una sola cara del papel. Usar doble espacio en todo el original. Su longitud no debe exceder las 10 páginas, excluyendo el espacio destinado a figuras y leyendas (4-5) y tablas (4-5).

Formato texto - Cada uno de los componentes del original deberá comenzar en página aparte, en la secuencia siguiente: a. Página del título. b. Resumen y palabras claves. c. Texto. d. Agradecimientos. e. Referencias. f. Tablas: cada una de las tablas en páginas apartes, completas, con título y llamadas al pie de la tabla. g. Para la leyenda de las ilustraciones: use una hoja de papel distinta para comenzar cada sección. Enumere las páginas correlativamente empezando por el título. El número de la página deberá colocarse en el ángulo superior izquierdo de la misma.

La página del título deberá contener: - Título del artículo, en inglés y español conciso pero informativo. a. Corto encabezamiento de página, no mayor de cuarenta caracteres (contando letras y espacios) como pie de página, en la página del título con su respectiva identificación. b. Primer nombre de pila, segundo nombre de pila y apellido (con una llamada para identificar al pie de página el más alto grado académico que ostenta y lugar actual donde desempeña sus tareas el(los) autores. c. El nombre del departamento (s) o instituciones a quienes se les atribuye el trabajo. d. Nombre y dirección electrónica del autor a quien se le puede solicitar separatas o aclaratorias en relación con el manuscrito. e. La fuente que ha permitido auspiciar con ayuda económica: equipos, medicamentos o todo el conjunto. f. Debe colocarse la fecha en la cual fue consignado el manuscrito para la publicación.

- La segunda página contiene un resumen en español y su versión en inglés, cada uno de los cuales tendrá de no más de 250 palabras. En ambos textos se condensan: propósitos de la investigación, estudio, método empleado, resultados (datos específicos, significados estadísticos si fuese posible) y conclusiones. Favor hacer énfasis en los aspectos nuevos e importantes del estudio o de las observaciones.

Inmediatamente después del resumen, proporcionar o identificar como tales: 3-10 palabras claves o frases cortas que ayuden a los indexadores en la construcción de índices cruzados de su artículo y que puedan publicarse con el resumen, utilice los términos del encabezamiento temático (Medical Subject Heading) del lndex Medicus, cuando sea posible.

- En cuanto al texto, generalmente debe dividirse en: introducción, materiales y métodos, resultados y discusión. Agradecimientos, sólo a las personas que han hecho contribuciones reales al estudio.

Figuras, tablas y cuadros

- Deben ir centradas y dejar un espacio anterior 12.

- Pies: Arial 10 normal justificada. Interlineado sencillo. Sangrado especial primera línea 0,50 cm. Espacio anterior 6 y posterior 12. No utilizar abreviaturas (Ejemplo Fig. 1 ó Tab. 1) sino palabra completa (Ejemplo Figura 1 ó Tabla 1).

- Las tablas no deben ocupar más de una página, en caso de necesitar más espacio dividirla en varias y si no es posible incluirla como anexo.

- Las figuras tipo imagen deben ser en formato JPG, PNG ó GIF con una resolución mínima aceptable que permita ver claramente su contenido.

- Cuando se quiera presentar una sola figura a partir de varios cuadros de texto, seleccione los objetos y agrúpelos.

- Es recomendable incluir en el manuscrito una hoja de leyendas de cada figura. Si se trata de microfotografías, citar la magnificación al microscopio ej. 50X y la técnica de coloración empleada.

- La publicación de fotografías de pacientes identificables no esta permitida por razones éticas; enmascarar para que no sean identificables los pacientes.

Ilustraciones: Deben ser de buena calidad; entregarlas separadas; las fotos, en papel brillante con fondo blanco, generalmente 9 x 12 cm. Las fotografías de especimenes anatómicos, o las de lesiones o de personas, deberán tener suficiente nitidez como para identificar claramente todos los detalles importantes. En caso de tratarse de fotos en colores, los gastos de su impresión correrán a cargo del autor(s) del trabajo. Lo mismo sucederá con las figuras que superen el número de cuatro.

- Todas las figuras deberán llevar un rótulo engomado en el reverso y en la parte superior de la ilustración indicando número de la figura, apellidos y nombres de los autores. No escribir en la parte posterior de la figura. Si usa fotografía de personas, trate de que ésta no sea identificable o acompañarla de autorización escrita de la misma. Las leyendas de las ilustraciones deben ser mecanografiadas a doble espacio en página aparte y usar el número que corresponde a cada ilustración. Cuando se usen símbolos y fechas, números o letras para identificar partes en las ilustraciones, identifíquelas y explíquelas claramente cada una en la leyenda. Si se trata de microfotografía, explique la escala e identifique el método de coloración.

Para el envío - Envíe un original inédito y dos copias impresas en un sobre de papel grueso, incluyendo copias fotográficas y figuras entre cartones para evitar que se doblen, simultáneamente envíe una versión electrónica en CD o a través del E-mail: revistahipertension@gmail.com, indicando el programa de archivo. Las fotografías deben venir en sobre aparte. Los originales deben acompañarse de una carta de presentación del autor en la que se responsabiliza de la correspondencia en relación a los originales. En ella debe declarar que conoce los originales y han sido aprobados por todos los autores; el tipo de artículo presentado, información sobre la no publicación anterior en otra revista, congresos donde ha sido presentado y si se ha usado como trabajo de ascenso.

- Acuerdo de asumir los costos de su impresión en caso de fotos a color, autorización para reproducir el material ya publicado o ilustraciones que identifiquen a personas.

- Cuando se refiere a originales, queda entendido que no se enviará artículo sobre un trabajo que haya sido publicado o que haya sido aceptado para su publicación en otra revista.

- Todos los trabajos serán consultados por lo menos por dos árbitros en la especialidad respectiva.

- La revista Latinoamericana de Hipertensión, no se hace solidaria con las opiniones personales expresadas por los autores en sus trabajos, ni se responsabiliza por el estado en el que está redactado cada texto.

- Todos los aspectos no previstos por el presente reglamento serán resueltos por la Junta Directiva de la Revista.

Referencias - Las referencias serán individualizadas por números arábicos, ordenados según su aparición en el texto. La lista de referencias llevará por título “Referencias” y su ordenamiento será según su orden de aparición en el texto.

Para su elaboración usar el sistema Internacional.

- Las citas de los trabajos consultados seguirán los requisitos de uniformidad para manuscritos presentados a revistas Biomédicas, versión publicada en: Ann lntern Med. 2006; 126(36): 1-47, www.icmje.com. No se aceptarán trabajos que no se ajusten a las normas. Las mismas aparecerán al final del artículo y deberán ajustarse al siguiente formato: Libros: Apellido, Iníciales del nombre. (Año de publicación). Título en letra cursiva. Ciudad: Editorial.

Cheek, D.A. (1992). Thinking constructively about Science, Technology, and Society education. New York: State University of New York Press.

Capítulos de libros: Apellido, Iniciales del nombre. (Año de publicación). Título del capítulo.

En Inicial del nombre, Apellido del editor (Ed.), Título del libro en letra cursiva (páginas que comprende el capítulo). Ciudad: Editorial.

Solomon, J.P. (1989).The social construction of school science. En R. Millar (Ed.), Doing science: Images of science in science education (pp. 126-136). New York: Falmer Press.

Artículos de revistas: Apellido, Iniciales del nombre. (Año de publicación). Título del artículo.

Nombre de la revista en letra cursiva, volumen, número, páginas.

Rubba, P.A. y J.A. Solomon (1989). An investigation of the semantic meaning assigned to concepts affiliated with STS education and of STS Intructional practices among a sample of exemplary science teachers. Journal of Research in Science Teaching, 4, 26, 687-702.

Para cualquier consulta relacionada con el formato de los trabajos dirigirse al editor.

Proceso de revisión Los trabajos enviados serán revisados anónimamente por dos evaluadores o revisores. No se aceptan trabajos ya publicados anteriormente, tanto en soporte papel como electrónico.

Aceptación y publicación Todos los manuscritos aceptados serán publicados tanto impresa como electrónicamente trimestralmente. La salida de cada número será anunciada previamente a los incluidos en la lista de correos de revistahipertension@gmail.com. No hay gastos de afiliación, de publicación ni de ningún otro tipo en la revista Latinoamericana de Hipertensiónl.

La revista apoya las políticas para registro de ensayos clínicos de la Organización Mundial de la Salud (OMS) y del International Committee of Medical Journall Editors (ICMJE), reconociendo la importancia de esas iniciativas para el registro y divulgación internacional de Información sobre estudios clínicos, en acceso abierto. En consecuencia, solamente se aceptarán para publicación, a partir de 2007, los artículos de investigaciones clínicas que hayan recibido un número de identificación en uno de los Registros de Ensayo Clínicos validados por los criterios establecidos por OMS e ICMJE, cuyas direcciones están disponibles en el sitio del ICMJE. El número de Identificación se deberá registrar al final del resumen.

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he San José de Cúcuta Metabolic Syndrome Prevalence Study: Design and Scop El Estudio de Prevalencia de Síndrome Metabólico de la Ciudad de San José de Cúcuta: Diseño y Alcance

Abstract

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he metabolic syndrome (MetS) is a cluster of interrelated risk factors -including obesity, atherogenic dyslipidemia, hypertension, and insulin resistance, which exponentially increase the risk of developing cardiovascular disease and type 2 diabetes mellitus. The purpose of this cross-sectional study is to determine the prevalence of MetS according to the International Diabetes Federation (IDF) and the last harmonizing MetS criteria in adult individuals of both sexes from San José de Cúcuta, Colombia, a mediumsize city belonging to the North of Santander Department, with a population of 587.676 inhabitants according to the 2005 census information conducted by the National Statistic Administrative Department (DANE) with a projection by 2017 of 662.765 persons. Likewise, DANE projects that 68.5% (454.077 hab) of Cucutan population will be over 18 years by 2017, so that, using these data, the sample size for San José de Cúcuta is 2200 adult persons for a 95% confidence interval and a maximum accepted sampling error of 5%.

Data derived from both, medical and laboratory examination (smoking habit, socioeconomic status, ethnicity, alcohol consumption, nutritional habits, physical activity by IPAQ, blood pressure, anthropometry, and blood chemistry and endocrinology panel) will be conducted by trained health professionals and medical students.

There is a clear lack of evidence regarding the prevalence of cardio-metabolic risk factors and local cut-off points for biological quantitative variables i.e. abdominal circumference, body mass index, fasting insulin, Homeostasis Model Assessment, among others. In the near future, this study will contribute for new evidence, providing first­hand accurate evidence about MetS behavior in our country.

Keywords: metabolic syndrome, cardiovascular risk factors, hypertension, dyslipidemia, obesity.

Introduction

Julio Contreras, MgSc1; Modesto Graterol, MgSc, PhD3; Sandra Wilches, MgSc1; Carlos Garicano, MD2; Juan Diego Hernández MD, MgSc4; María Sofía Martínez, MD2; Maricarmen Chacín, MD, MgSc2, Joselyn Rojas, MD, MgSc3,5, Juan Salazar, MD2, Roberto Añez, MD2, Rosemily Graterol, MgSc1, José Chacón, MgSc, PhD1, Miguel Vera, MgSc, PhD1, Marcos Cerda, MgSc1, Carolina Ramírez, MgSc1, Manuel Riaño, MgSc1, Luis Armesto, MgSc1, María Bautista, MgSc1, Marianela Acuña, MgSc, PhD3, Cindy Hernández, MgSc1, Valmore Bermúdez, MD, MPH, MgSc, PhD2 1 Advanced Frontier Studies Research Group (ALEF). Universidad Simón Bolívar, Cúcuta, Colombia 2 Endocrine and Metabolic Diseases Research Center. University of Zulia, Maracaibo, Venezuela.

3 Economy School, University of Zulia. Maracaibo, Venezuela.

4 School of Veterinary Medicine. University of Zulia, Maracaibo, Venezuela 5 Pulmonary and Critical Care Medicine Department. Brigham and Women’s Hospital. Harvard Medical School. Boston, MA. USA 02115. *Address for correspondence: Valmore Bermúdez, MD, MgSc, MPH, PhD. The University of Zulia, Endocrine and Metabolic Diseases Research Center, 20th Avenue, Maracaibo 4004, Venezuela. E-mail: valmore@gmail.com

he metabolic syndrome (MetS) is a cluster of interrelated cardio metabolic risk factors -including abdominal obesity, athero­genic dyslipidemia, hypertension, and dysglycemia, driving to a 5-fold increase in T2DM risk, 2- to 4-fold increased risk of stroke, a 3 to 4-fold increased risk of myocardial infarction (MI), and 2-fold death risk when comparing with those without MetS1-5. The major risk factors for developing MetS are physical inactivity and a diet high in fats and carbohydrates, contributing to the two central clinical features, i.e. central obesity and insulin resistance (IR). Obesity is a key point to MetS development as it appears to precede the subsequent clustering of the other MetS components6.

The results from both, the Third National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES III) and NHANES continuous trends show an alarming prevalence increase in MetS and obesity among USA population7. Regrettably, this picture closely mirrors the epidemiological behavior of this condition in most of westernized life styles countries leading a comprehensive research effort with the aim to elucidate its pathophysiology, fine molecular events and developmental determinants, time-spatial and ethnic frames, clinical features, risk profiles, and both – the set of diagnostic criteria and its ethnic-specific cut-off pointsimpacting on MetS prevalence and predictive its impact8. In this context, it is particularly remarkable the lack of cut-off points and reference intervals in each MetS component for Latin American (LA) population, a fact extremely necessary when considering the differ­ent ethnic groups living in our countries, ranging from Hispanic-Whites, Amerindians, Afro-Americans to a well-recognized American blended race, limiting the applicability of any MetS definition, as well as any preventive measure in our region9-13.

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Materials and methods

The main purpose of this project is to determine the MetS prevalence in adult individuals from San José de Cúcuta, Colombia, according to the criteria proposed by: a) The International Diabetes Federation8, b) The Third Report of the National Cholesterol Education Program Expert Panel on Detection, Evaluation, and Treatment of High Blood Cholesterol in Adults (ATP III)14, c) The harmonized MetS according IDF/AHA/ADA/IAS/NHLBI,IASO-2009 (IDF-2009)15 d) a novel MetS set of criteria derived from an exhaustive variable analysis in our locality, namely, fasting blood glucose, abdominal circumference, blood pressure levels and Triacylglycerides/High density lipoproteins levels. Alongside, the specific objectives of the study are the following: A) to determine the prevalence of individual MetS components (T2DM, hypertension, hypertriacylglyceridemia, low c-HDL and abdominal obesity) B) To determine the cut-off points for waist circumference (WC), blood pressure, fasting blood glucose, Lipoprotein (a), serum triacylglycerides and high density protein (c-HDL), C) to analyze the behavior and determinants of psychobiologic habits like alcohol consumption, tobacco smoke, physical activity, total calories intake, feeding patterns and its relationship with MetS diagnosis.

The association (or lack thereof) of family history of CVD with the occurrence of MetS and the calibrated Framingham-Wilson risk score equation construction will be also analyzed. This work is meant to add a more profound knowledge of this noxa in our geography, developing better tools for a proper preventive and curatives strategies.

Study design, sample size calculation and sampling process This research project is a cross-sectional study based in a representative sample from the San José de Cúcuta, North of Santander Department, Colombia. According to the last Colombian census conducted by the National Statistic Administrative Department (DANE) in 200516, San José de Cúcuta had a population of 587.676 inhabitants with a 2017 projection of 662.765 habitants, of which 68.5% will be over 18 years. Taking this information along with an expected prevalence of MetS in the adult population of 27% (derived of small regional studies), an absolute precision between of 5%, a confidence level of 95%, and a design size effect of 2, the sample size estimate for our city is 1986 adult individuals, which will be proportionally distributed among ten “comunas” (districts equivalent) of the city. For the purpose of this study, a complex, multi-stage probability sampling design will be applied to select participants’ representative on the civilian (non-institutionalized) citizens, using a 4-stage sampling process with a similar methodology proposed by NHANES III17: During the first stage, the primary sampling units (PTU) are selected. These are geographic areas constituted by “barrios” (neighborhoods) with a probability proportional to a measure of size

(PPS) approach. In the second sampling stage, the PTU will be divided in blocks or their equivalent. As with each PSU, sample segments are selected with PPS. In the Stage 3, households within each segment are listed, and a sample is randomly drawn. In the stage 4, individuals are chosen to participate in the study from a list of all adult residents in selected households. A sample weight is assigned to each sampled person as a measure of the number of people in the population represented by that sample person, reflecting the unequal probability of selection, non-response adjustment, and adjustment to independent population controls. When unequal selection probability is applied, the sampling weights are used to produce an unbiased estimated. Finally, the selected individuals from each family unit who fulfill the inclusion criteria will be invited to participate and inter­viewed prior written consent sign, and subjected to a routine medical examination using a clinical chart as a data collecting tool.

Measures to improve enrollment process The following measures will be taken to facilitate and encourage the participation of the selected individuals: a) paperwork explaining all process involved in patient evaluation will be performed and given to the participants; b) involve­ment of local health professionals will be guaranteed; c) invitations will be sent directly through the local community leaders, or through a professional social worker in primary health centers whom are part of the communities; d) the invitations will be confirmed by telephone; e) the evaluation site and blood samples will be taken as near as possible of the participant home (either in a school, local community center, or primary care center). All data collection will be conducted by health professionals, medical students, nutritionists, sociologist, psychologist, and nurses (previously trained), belonging to the “Endocrine and Metabolic Diseases Research Center” (CIEM), University of Zulia, Venezuela, and the Altos Estudios de la Frontera (ALEF) research group, Cúcuta – Colombia.

Personnel training program In order to get full trained personnel, special sessions regarding handle the electronic medical record software will be necessary, so that, the recollection of data like de­ mographics, family, and personal history was indeed accurate. Also, a rigorous preparation and evaluation will be applied to all trainees, so that the anthropometric evaluation could be done swiftly and precisely; this included height, weight, and abdominal circumference. For the physical examination, special sessions on semiology maneuvers were done, so the proper and standardized protocol was followed during this particular exam. All of these were supervised by a qualified instructor.

Variables definition and evaluation Smoking habit: To define smoking habit, the Brinkman index was applied, which is obtained multiplying the number of cigarettes consumed daily per number of years with

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this habit. A smoker was considered when the person is an active cigarette consumer with a Brinkman index equal or above 80118, and a recent former smoker (less than a year) were also categorized as smoker. A non-smoker was defined as the person to have never smoked or not achieving a positive index value.

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Socioeconomic status: It was studied applying the Graffar scale modified by Mendez Castellano19, whose criteria are as follows: a. profession of the head of the family, b. instruction level of the mother, c. source of income, and d. housing conditions. The strata were defined according to the score obtained from the arithmetic sum of each criterion; having then: Stratus I (high class), Stratus II (medium high class), Stratus III (me­dium class), Stratus IV (working class), and Stratus V (extreme poverty). Such a scale was developed for the Venezuelan population, but it has been validated and used in other LA studies where the unequal economic, cultural, and social levels are evident, and influence social behavior, growth, alimentary habits, and biologic development.

Physical activity: As a tool for evaluating physical activity (PA), the International Physical Activity Ques­tionnaire (IPAQ)20 was used. It is a tool that has been extensively used in clinical and epidemiologic studies to assess physical activity in countries with different cultures and sociocultural classes. It is based on the physical activity preformed in the last 7 days, and it takes into account 4 elements of evaluation: a. physical activity in leisure time, b. domestic and gardening activities, c. physical activity related to work, and d. physical activity related to transport. IPAQ scoring consider 3 PA levels: low, moderate, and high, using as measuring unit the metabolic equivalent, defined by the energy consumption of an individual in a resting state, which is 1 kcal/ kg/hour approximately (4.184 kJ/kg/hour)21.

Race: Many concepts of ethnicity/race have been developed, and most of them have been controversial. The definitions tend to classify human groups according to socio-anthropo­logic customs and cultural aspects of each homogeneous human cluster, without taking into account its genetic back­ground. In biomedicine, there is a clear relation­ship between racial groups and the aggregation of some diseases. In this matter, several studies have been con­ducted using this ethnic classification22: a. Amer­indians or American Aborigines, b. mixed race, c. Afro-Americans, d. Orientals, e. Hispanic Whites and f. Arabs.

Alcohol Consumption: The American Heart As­sociation17 criteria are taken into account to consider if a person is a drinker or not. An alcohol drinker was considered when that individual drank over 30 g of alcohol (2 glasses of wine or its equivalent) per day, or, 210 g of ethanol per week.

The CAGE23 and AUDIT24 test was applied to detec­t alcohol related problems, Nutritional status evaluation: They were defined by a vali­dated questionnaire25; and for this

purpose, the examination was divided into 2 parts: (a) 24 hours recall and (b) listing of alimentary preferences and consumption frequency. From these data, alimentary preferences, daily calories obtained from carbohydrates, lipids, proteins, micro-nutrients and the approximate ingestion of hydro­philic and lipidic vitamins, daily ingestion of cholesterol, saturated fats, mono, and polyunsat­urated fats will be calculated26.

Blood Pressure Measuring: It will be done using the auscultatory method for which a calibrated sphygmomanometer will be used. The patients will be sitting still—with their feet on the ground—for less than 15 minutes before the determination. During the procedure, the arm will be at the same level of the heart, being the systolic pressure the first sound that is heard (phase 1) and diastolic pressure the point where the sound fades (phase 5). The procedure will be done 3 times, 15 minutes apart from each other, and at least, in 2 different days27,28.

Basic Anthropometry: A. Waist circumfer­ence (WC) and Waist-to-hip ratio29 will be assessed using a plastic measuring tape graded in centimeters and millimeters, in a spot equidistant to the lower ribcage border and the anterior– superior iliac spine. B. Height will be measured using a metal height measurer graded in centimeters. The results will be converted to meters dividing the result into 10. C. Body mass index will be calculated applying the equation: weight over square height (kg/(height)2 in meters30. D. Neck Circumference (NC) will be measured in the midway of the neck, between midcervical spine and midanterior neck, to within 1 mm31.

Impedanciometric Measures: It will be under­taken using a digital 2 electrode impedanciometer (TBF-310GS, Tanita, Japan). The protocol involved previous preparation aiming to standardize the hydration status to undergo the BIA assessment and consisted of the following: be at least seven days after the last menstrual period and seven days before the next; undergo complete fasting in the previous 12 hours; refrain from physical exercises in the previous 12 hours; no alcohol consumption in the previous 48 hours; no use of diuretics for at least seven days before the assessment; and urination 30 Minutes before the assessment32-34.

Laboratory Analysis: After 8-12 hours of fasting, serum levels of total cholesterol, triacylglycerides (TAG), HDL-C and basal glycemia will determined using computerized equipment (Human Gesellschoft Biochemica and Diagnostica MBH, Magdeburg, Germany). The time between sample taken and its processing never will exceed 3 months. Low density lipoprotein (LDL) levels will be calculated using the Fridewald equation if triacylglycerides levels are below 400 mg/dL, and if they are above, they will be determined by electrophoresis of lipoproteins in agarose gel and ulterior band densimetry (GS-800 densitometer, Bio-Rad, Hercules, CA). Fasting insulin will be quantified using a commercial

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ultrasensitive ELISA-based kit (DRG international. Inc. USA. New Jersey), with a detection limit of <1 mU/L. HOMA2IR and HOMA2-bcell models will be calculated using the HOMA Calculator35. Likewise, Lipoprotein(a) [Lp(a)] concentration will be determined using the turbidimetric latex method (Human Gesellschoft Biochemica and Diagnostica MBH, Magdeburg, Germany) with a threshold of ≥30 mg/ dL. High sensivity C-Reactive Protein (hs-CRP) will be assessed employing turbidmetric immune essays (Human Gesellschoft Biochemica and Diagnostica MBH, Magdeburg, Germany). Finally, serum TSH, FT3 and FT4 concentration will be determined using a commercial ELISA kit (DRG International Inc. USA). Subclinical Hypothyroidism diagnosis was made according to NHANES criteria: normal levels of FT4 (0.9-1.9 ng/dL) with an elevated TSH level (≥4.12 mUI/L) and absence of prior personal history of thyroid disease36. Anti-TPO and anti-tiroglobulin antibodies will be quantified by ultra-sensitive ELISA method.

Neurocognitive evaluation: this will be assessed using the Alzheimer’s Early Detection test proposed by Cuetos-Vegas et al.37, using a 10 memory task survey.

Metabolic Syndrome definitions The MetS diagnostic criteria used in this study will be: 1. Harmonized IDF-2009 classification (require 3 of the following 5 variables): a) Elevated WC (Men ≥90 cm and Women ≥80 cm); b) Hypertriacylglyceridemia ≥150 mg/dL or specific treatment for this abnormality; c) Low HDL-C, Men <40 mg/ dL, Women <50 mg/dL or specific treatment for this abnormality; d) Elevated Blood Pressure, Systolic ≥130 mmHg, Diastolic ≥85 mmHg, or previous diagnosis of hypertension; e) Elevated Fasting Glucose, Glycemia ≥100 mg/dL or drug treatment for hyperglycemia15.

2. The IDF-2005 classification stated the following: mandatory elevated WC (Men ≥90 cm and Women ≥80 cm) plus any two of the following: a) Hypertriacylglyceridemia ≥150 mg/dL or specific treatment for this abnormality; b) Low HDL-C, Men <40 mg/dL and Women <50 mg/dL or specific treatment for this abnormality; c) Elevated Blood Pressure, Systolic ≥130 mmHg, Diastolic ≥85 mmHg, or previous diagnosis of hypertension; d) Elevated Fasting Glucose, with Impaired Fasting Glycemia ≥100 mg/dL or previous diagnosis of T2DM8.

3. The ATPIII-2005 classification require 3 of the following 5 components: a) Elevated WC (Men ≥102 cm and Women ≥88 cm); b) Hypertriacylglyceridemia ≥150 mg/ dL or specific treatment for this abnormality; c) Low HDL-C, Men <40 mg/dL, Women <50 mg/dL or specific treatment for this abnormality; d) Elevated Blood Pressure, Systolic ≥130 mmHg, Diastolic ≥85 mmHg, or previous diagnosis of hypertension; e) Elevated Fasting

Glucose: Glycemia ≥100 mg/dL or drug treatment for hyperglycemia14,38.

Supervising procedures Supervision of the data quality will be done in all the levels of the processing. The evaluation from each coordinator at each level assured that the data recollection was according to protocol. The monitoring of equipment, including mercury sphygmomanome­ters, was verified and calibrated periodically through­out the whole project.

Data processing The arrival and processing of all the data will be done within the CIEM and AEF. The medical history and various data will be physically stored and their information digitalized. The processing personnel were capacitated in the proper use of the programs, and all the data were inserted in duplicates to obtain higher security in the process. An audit data base process will be done in 20% of the SPSS patient´s data grid.

Statistical analysis Study forms were reviewed to ensure that they were complete before data entry. Data will be entered by duplicate into SPSS 22.0 (SPSS Inc., IBM Chicago, IL) for Windows spreadsheets and compared using Epi-Info 2000 (CDC, Atlanta, GA). Any discrepancy was cor­ rected using the original study record. Qualitative variables will be expressed as absolute and relative frequencies and their potential association will be evaluated by the χ2 (Chi square) test and the difference between proportions will be assessed with the Z Test. Quantitative variables distribution will be evaluated by the Geary´s test and those with not normal distribution will be submitted to logarithmic transformation. The quantitative variables were expressed as arithmetic means ± standard deviation (SD), except CRP-us which will be expressed as median and p25-p75. t-Student test and one-way ANOVA with Tukey´s post-hoc analysis will be employed in order to assess differences between arithmetic means. For medians comparisons the Mann-Whitney´s U test will be employed.

The association between components of MetS and the Homeostasis Model Assessment index and other quantitative n-tiles will be analyzed through a logistic regression model considering adjustments by cluster­ing effect. The degree of concordance between SM classifications was determined employing both, the Cohen’s Kappa coefficient and the Landis-Koch´s assessment scale39,40. This scale covey a classification for kappa agreement results: a) <0,00: no agreement; >0,00-0,20: insignificant; 0,21-0,40: discreet; >0,41-0,60: moderate; 0,61-0,80: substantial; 0,81-1,00: near perfect. The data were analyzed employing the Statistical Package for Social Sciences ver. 22 for Windows (SPSS IBM Chicago, IL). The results were considered statistically significant if p<0,05.

75

Discusion

ETHICAL CONSIDERATIONS The study protocol was designed in compliance with the Helsinki declaration and approved by the Research Ethics Board from the CIEM and ALEF. Consent was obtained from all participants as mentioned above.

76

n 1999, the World Health Organization (WHO) consultant group published the first MetS definition41, whose principal aspect was the biologic and physiologic description of the insulin resistance as the main feature of this entity. It was also recognized that CVD was the primary adverse outcome of the syndrome. Afterward, other MetS definitions came to the spotlight, for example, The European Group for the study of Insulin Resistance42 in 1999, The National Cholesterol Educa­tion Program/Adult Treatment Panel III (ATP III) in 200114 (which was popular due to its simplicity), The American Association of Clinical Endocrinol­ogists MetS diagnostic criteria43, and many others. Yet, it was not until 2005 that the International Diabetes Federation (IDF) founded a con­sensus group whose purpose was to establish a new definition for MetS that could be used in epidemiologic and clinical trials all around the world. They proposed that central obesity is the mandatory requisite that was necessary to make the diagnosis, and for the first time, cut-off values for WC were offered for different ethnic groups8.

Knowing previous statements, one of the most important observations to IDF classification resides in cut-off points for each studied variable because LA countries have no population studies that could establish a proper cut-off point to numerically separate a normal from abnormal value, and of course, the attributable risk to each variable measure.

In fact, IDF asks that any investigator in need of such values—for abdominal circumference, for example—must assume that Eastern Asians cohort data are good enough for research purposes in LA context. This simple suggestion is quite delicate because there are few studies in our countries evaluating MetS behavior; so applying Asian data could be wrong in the sense of lack of concordance between ethnic groups. That is why one of the goals of this trial is to shed some evidence on the epidemiologic aspects of MetS taking as pattern the IDF and ATP III classifica­tions, and afterward, to be able to set cut-off points in accordance to the peculiarities of our population.

Despite this weakness, some research groups have explored the epide­miologic behavior of MetS in Hispanic whites and mixed LA groups. For instance, in 2005, the Metabolic Syndrome in Active Subjects (MESYAS) study was conducted in 7256 active Spanish workers. They applied the ATP III criteria for MetS diagnosis, revealing a prevalence of 10.2%, and it was associated with age, male gender, obesity di-

agnosis, hypertension, and/or diabetes mellitus. These results indicate that 1 out of every 10 workers had MetS44.

The Mexican National Health and Nutrition Survey 2006 reported a MetS prevalence in Mexican adults aged 20 years or older according ATP III-2001, ATP-2005, and the International Diabetes Federation (IDF) definitions of 36.8, 41.6 and 49.8%, respectively. A similar trend is observed in Talca, Chile, based on a study done in 2007, where high cardiovascular risk factors prevalence compared with what was observed during the National Health Survey of 2003.

In the 2007 study, 1007 individuals who were 18–74 years old were used as population sample (with 66% women), showing an elevated percentage of smoking individuals (70.1%), and obese/overweight subjects (45%). High blood pressure was present (37%), along with hypercholes­ terolemia (44.5%), low c-HDL (21.5%), and hypergly­cemia (26.3%). The prevalence of metabolic syndrome according to the IDF and ATP III criteria was 36.4% and 29.5%, respectively after adjustment for age and sex45. This allows us to see that there is an array of environmental factors and life style issues that LAs people are living with that enhances the risk for such disorders.

More recently, a work from Scuteri et al. from the Metabolic Syndrome and Arteries Research (MARE) Consortium made in 12 cohorts from 10 European countries and one cohort from the USA (34,821 subjects), the prevalence of MetS according 2001 ATP III criteria was 24.3% (8468 subjects: 23.9% in men vs. 24.6% in women, p < 0.001) with an age associated increase in its prevalence in all the cohorts46.

The risk factors for MetS and its components have been poorly investigated in a Latin America context, indeed, only one study assessed MetS behavior in a multi-country context, the Cardiovascular Risk Factor Multiple Evaluation in Latin America study (CARMELA), a cross-sectional trial comprised individuals (n: 11,550) aged 25 to 64 years, living in Barquisimeto, Bogota, Buenos Aires, Lima, Mexico City, Quito, and Santiago that investigated CVD risk factors and MetS prevalence. The investigators found that MetS was most prevalent in Mexico City (27%) and Barquisimeto (26%), followed by Santiago (21%) and Bogota (20%); lower prevalence was found in Lima (18%), Buenos Aires (17%), and Quito (14%). Overall, metabolic syndrome was more prevalent in women than men (22% vs 20%, respectively), with the exception of Buenos Aires and Barquisimeto where more men than women had metabolic syndrome.

As expected, the prevalence of MetS increased with age.

In all cities, women showed markedly greater increase in metabolic syndrome with increasing age than men; in the oldest age group, female prevalence (range 25% to 49%) was greater than male prevalence (range 13% to 38%) in all cities except Buenos Aires. Of the components of MetS, the abdominal obesity was notably more prevalent in women than men, and the difference was accentuated in successively older age groups11,47. In a recent investigation, alarming findings were observed in the Maracaibo

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City Metabolic Syndrome Prevalence Study13, a cross-sectional study conducted in a representative sample of 2.230 adult individuals from Maracaibo, Venezuela. ATPIII-2005, IDF-2005 and harmonized IDF-2009 MetS criteria were employed to analyze MetS prevalence and the agreement levels of these classification systems. The investigators found a MetS prevalence of 42,4%, 41,6% and 35,5% according harmonized IDF-2009, IDF-2005 and ATPIII-2005 respectively. The agreement level between harmonized IDF2009 and ATPIII-2005; IDF-2005 and ATPIII-2005 and IDF2005 and harmonized IDF-2009, exhibited a kappa index of k=0.98 (p<0,000001); k=0.86 (p<0,00001) and k=0.84 (p<0,0001) respectively9,13,48.

Although there have been studies that have assessed the prevalence of MetS in Colombia, these have been conducted in specific subgroups, such as a study in college students

by Alfonso et al. in 249 young individuals admitted to the National University of Colombia in Bogotá49 with a MetS prevalence of 2,4%, or the work of Arteaga et al, 2010 in a sample of 614 civilian aircraft pilots (MetS prevalence of 6%)50. An exception of this landscape is the work of Davila et al, 2013 whom assessed the prevalence and risk factors for metabolic syndrome (MetS) among adults from Medellin and surrounding municipalities in a sample of 3.000 adult individuals. Of these, 21.4% had high blood pressure (HBP) and 64% had abdominal obesity. In the subsample with serum data (n=943), 19.8% had high fasting serum glucose, 43.9% had high triglycerides (HTG), 56.6% had low c-HDL and a MetS overall prevalence of 41%. Increasing age was associated with MetS and all components except low c-HDL51.

There is clear evidence that there is a lack of research and validated values to use as reference in our study. Even though the IDF suggested that when studying LA population, they should rely on Asian data. Taking into account all that has been exposed here, we strongly believe that the results of this study will help establish globally acceptable criteria for the early detection and in­tervention of MS in urban population of Colombia. Moreover, they will provide policy makers, health care providers, and educators from a developing country like Colombia with an opportunity to guide primary and secondary preventive initiatives at individual and community levels.

Finally, this work will serve as a pilot study for the numerous statistical and epidemiologic investigations that will come afterward, providing first hand accurate evidence on the behavior of the MS and its components in our city population.

ACKNOWLEDGMENTS This work is supported by research project N° C3031720916 from the Altos Estudios de Frontera (ALEF) research group.

Simón Bolívar University, Cúcuta, República de Colombia.

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Manuel Velasco (Venezuela) Editor en Jefe - Felipe Alberto Espino Comercialización y Producción Reg Registrada en los siguientes índices y bases de datos:

SCOPUS, EMBASE, Compendex, GEOBASE, EMBiology, Elsevier BIOBASE, FLUIDEX, World Textiles, OPEN JOURNAL SYSTEMS (OJS), REDALYC (Red de Revistas Científicas de América Latina, el Caribe, España y Portugal), LATINDEX (Sistema Regional de Información en Línea para Revistas Científicas de América Latina, el Caribe, España y Portugal) LIVECS (Literatura Venezolana para la Ciencias de la Salud), LILACS (Literatura Latinoamericana y del Caribe en Ciencias de la Salud) PERIÓDICA (Índices de Revistas Latinoamericanas en Ciencias), REVENCYT (Índice y Biblioteca Electrónica de Revistas Venezolanas de Ciencias y Tecnología) SCIELO (Scientific Electronic Library Online), SABER UCV, DRJI (Directory of Research Journal Indexing) CLaCaLIA (Conocimiento Latinoamericano y Caribeño de Libre Acceso), EBSCO Publishing, PROQUEST.

Revista Latinoamericana de Hipertensión. Vol. 10 - Nº 4, 2015

S

egmentación computacional de la aurícula derecha en imágenes de tomografía cardiaca Right atrium computational segmentation in cardiac tomography images

e propone una estrategia para la segmentación automática de la aurícula derecha (RA) usando los 20 instantes del ciclo cardiaco de un paciente en imágenes cardiacas 3–D, de tomografía computarizada multi–corte. Tal estrategia está basada en la técnica de similaridad glogló y consta de las etapas de preprocesamiento y segmentación y entonación de parámetros. La etapa de preprocesamiento se divide en dos fases denominadas filtrado y definición de una región de interés. Estas fases son aplicadas, preliminarmente, al instante de diástole final y son las encargadas de abordar los problemas de ruido, artefactos y bajo contraste, presentes en las imágenes Durante la segmentación de la RA se consideran las imágenes preprocesadas y una técnica basada en crecimiento de regiones (RG) la cual es inicializada usando un vóxel detectado con máquinas de soporte vectorial de mínimos cuadrados. Durante la entonación de parámetros, se usa el coeficiente de Dice (Dc) para comparar las segmentaciones de la RA y la segmentación generada, manualmente, por un cardiólogo. La combinación de técnicas de filtrado que generó el Dc más elevado considerando el instante de diástole se aplica luego a las 19 imágenes tridimensionales restantes, obteniéndose un Dc promedio superior a 0.82 lo cual indica una buena correlación entre las segmentaciones generadas por un experto cardiólogo y las producidas por la estrategia desarrollada.

Palabras clave: Imágenes cardiacas, Aurícula derecha, Realce por Similaridad global, Segmentación.

Introduction

Abstract

Yoleidy Huérfano, MgSc1,Miguel Vera, MgSc, PhD2,1*, Atilio Del Mar, MD3, María Vera, BSc4, Williams Salazar, MD4, José Chacón, MgSc, PhD2, Sandra Wilches-Duran, MgSc, PhD(c)2, Modesto Graterol-Rivas, MgSc, PhD5, Maritza Torres, MD, PhD(c)9, Victor Arias, Ing2, Joselyn Rojas, MD, MgSc6,7, Carem Prieto, MgSc, PhD(c)7, Wilson Siguencia, MD, PhD(c)9, Lisse Angarita, MD, PhD(c)11, Rina Ortiz, MD, PhD(c)10, Diana Rojas-Gomez, MD, PhD11, Carlos Garicano, MD, MgSc2, Maricarmen Chacín, MD, MgSc7, Julio Contreras-Velásquez, MgSc, PhD(c)2, Valmore Bermúdez, MD, MPH, MgSc, PhD7, Antonio Bravo, MgSc, PhD8 1 Grupo de Investigación en Procesamiento Computacional de Datos (GIPCD-ULA) Universidad de Los Andes-Táchira, Venezuela 2 Grupo de Investigación Altos Estudios de Frontera (ALEF), Universidad Simón Bolívar, Cúcuta, Colombia. E-mail de correspondencia: m.avera@unisimonbolivar.edu.co, veramig@gmail.com* 3 Instituto de Bioingeniería y Diagnóstico Sociedad Anónima (IBIDSA), San Cristóbal, Venezuela. e-mail: atiliodelmar@yahoo.com.

4 Escuela de Medicina, Universidad de Los Andes, Hospital Central de San Cristóbal- Edo. Táchira, Venezuela 5 Centro de Estudios de la Empresa. Universidad del Zulia, Maracaibo, Venezuela.

6 Pulmonary and Critical Care Medicine Department. Brigham and Women’s Hospital. Harvard Medical School. Boston, MA. USA 02115.

7 Centro de Investigaciones Endocrino-Metabólicas “Dr. Félix Gómez” Facultad de Medicina. Universidad del Zulia, Venezuela.

8 Coordinación de Investigación Industrial, Decanato de Investigación, Universidad Nacional Experimental del Táchira, San Cristóbal, Venezuela.

9 Ministerio de Salud Pública del Ecuador. Distrito de Salud 01D02. Posgrado de Medicina Familiar. Universidad de Cuenca. Cuenca, Ecuador.

10 Departamento de Internado Anatomía III. Facultad de Medicina. Universidad Católica de Cuenca. Cuenca, Ecuador.

11 Escuela de Nutrición y Dietética. Facultad de Medicina. Universidad Andrés Bello, Sede Concepción, Chile.

strategy for right atrium (RA) three-dimensional segmentation is proposed using 20 cardiac imaging multilayer computed tomography, for entire cardiac cycle of a subject. This strategy is global similarity enhancement-based technique and it comprises of pre-processing, segmentation and parameter tuning stages. The pre-processing stage is split into two phases called filtering and definition of a region of interest. These phases are preliminarily applied to end-diastole cardiac-phase and they address the noise, artifacts and low contrast images problems. During RA segmentation, the region growing algorithm is applied to the preprocessed images and it is initialized using a voxel detected with least squares support vector machines. During the parameters tuning, the Dice score (Ds) is used to compare the RA segmentations, obtained by the proposed strategy, and manually RA segmentation, generated by a cardiologist. The combination of filtering techniques that generated the highest Ds considering the end-diastole phase is then applied to the others 19 3-D images, yielding more than 0.82 average Ds indicating a good correlation between the segmentations generated by an expert cardiologist and those produced by the strategy developed.

Keywords: Cardiac images, Right atrium, Global similarity enhancement, Segmentation.

79

Introducción 80

n la actualidad reviste gran interés y relevancia las múltiples enfermedades vinculadas con el corazón. En particular, las enfermedades cardiovasculares (CVD), las cuales son un grupo de desórdenes del corazón y de los vasos sanguíneos. Las CVD son la principal causa de muerte a nivel mundial, cada año mueren más personas por CVD que por cualquier otra enfermedad1.

El monitoreo y la cuantificación de la función cardiovascular es muy importante en el diagnóstico y tratamiento de las enfermedades cardiacas, consideradas como la primera causa de muerte en el mundo2. Entre tales enfermedades se tiene la hipertensión pulmonar (PHT) la cual está vinculada con presiones medias elevadas (tanto para el pulmón como para la RA), disminución del índice cardiaco y disfunción tanto del ventrículo derecho (RV) y como de la RA3. Así mismo, enfermedades tales como el aumento de tamaño de las aurículas y la fibrilación auricular pueden ser abordadas usando procedimientos clínicos cuya planificación requiere modelos 3-D, usualmente, construidos a partir de la segmentación de las aurículas4.

En el contexto clínico, la detección de ciertas enfermedades cardiovasculares (CVD) y el diagnóstico de la PHT pueden llevarse a cabo con el apoyo de exámenes especializados y/o técnicas de imagenología que, por ejemplo, permite a los cardiólogos extraer las estructuras más relevantes del corazón humano. Respecto a tales técnicas, es necesario indicar que existen diversas modalidades de imagenología para analizar la fisiología y/o anatomía de los órganos que conforman el cuerpo humano. Una de tales modalidades, que está siendo utilizada para el diagnóstico y monitoreo de la función cardiovascular, es la tomografía computarizada (CT). En este orden de ideas, los cardiólogos que consideran la CT deben analizar un número considerable de imágenes y, para ello, realizan un proceso de segmentación manual que permite identificar estructuras anatómicas cardiacas de interés. Entre las dificultades que exhibe la segmentación manual se pueden mencionar: a) Empleo de un tiempo excesivo para generar la estructura cardiaca de interés. b) Por ser un proceso operador dependiente, exige alto poder de concentración por parte del cardiólogo. c) Consideración de un número elevado de imágenes 2-D para generar la morfología de las cámaras cardiacas lo cual, lo convierte en un proceso muy engorroso. Además, la mayoría de métodos propuestos para la segmentación de estructuras cardiacas, reportados en la literatura, no han sido validados clínicamente.

Por lo expresado, anteriormente, se puede afirmar que la segmentación de estructuras cardiacas es un problema abierto y muy desafiante debido, entre otras razones, a

que tales estructuras exhiben, de manera permanente, un movimiento altamente complejo. Además la realización de tales segmentaciones se hace aún más difícil debido a que las imágenes provenientes de un estudio clínico, generadas mediante cualquier modalidad imagenológica, poseen imperfecciones las cuales se transforman en serios problemas que afectan la calidad de la información presente en las imágenes 3D, particularmente, en imágenes de tomografía computarizada multicapa (MSCT) cardiacas4.

Por otra parte, el estado del arte relativo a la segmentación de estructuras cardiacas incluye numerosas publicaciones en las que se proponen metodologías para segmentar imágenes cardiacas y para extraer descriptores de la función cardiaca lo cual, ha contribuido a prolongar las fronteras del diagnóstico clínico de enfermedades cardiovasculares. Una síntesis de tales investigaciones se presenta a continuación.

En primer lugar, Zhuang et al.6, proponen un método automático, basado en técnicas de registro de tipo local afín y deformaciones libres dotadas de control adaptativo, para segmentar el corazón en imágenes de resonancia magnética (MRI) cardíaca. La técnica de registro ofrece la correspondencia de sub-estructuras anatómicas como las cuatro cámaras y los grandes vasos del corazón, mientras que las deformaciones libres afinan los detalles locales utilizando un esquema de optimización. Ellos validan el método propuesto considerando 37 volúmenes cardíacos correspondientes a la fase diastólica final. Tales volúmenes exhiben una amplia diversidad de morfología y anatomía patológica, y logran un error cuadrático medio de 2.14 ± 0.63mm. Además, ellos reportan un coeficiente de Dice promedio de 0.84, para la segmentación del ventrículo izquierdo (LV). Una de las características mejorables del enfoque presentado por estos investigadores es el elevado costo computacional por volumen, el cual supera las 2 horas. Este tiempo es típico en los procesos de segmentación basados en técnicas clásicas de registro.

Chen et al.7, proponen una técnica, basada en modelos de apariencia activa y level set, para segmentar la RA en imágenes de RMI. Estos autores no reportaron ninguna métrica que permita inferir la calidad de la técnica propuesta.

En8, se propone una técnica automática para segmentar las aurículas en imágenes de tomografía computarizada multi –corte (MSCT) cardiaca, utilizando atlas y técnicas de registro. El error promedio de correspondencia entre superficies fue de 0.43mm y de 0.18mm para la aurícula izquierda y derecha, respectivamente. Así mismo, Avendi et al.9, reportan un método para la segmentación de los 2 ventrículos, en imágenes de resonancia magnética cardiaca, utilizando una técnica automática basada en aprendizaje de máquina profundo, generando un coeficiente de Dice promedio de 0.81 para el ventrículo derecho. Por otra parte, este trabajo es una extensión de4. Los principales aportes son: a) Definición automática de una región de interés para aislar la RA. b) Segmentación automática

Revista Latinoamericana de Hipertensión. Vol. 10 - Nº 4, 2015

Materiales y métodos

la RA. c) Evaluación de la robustez, ante la variabilidad intra– sujeto, de la técnica propuesta.

Descripción de las bases de datos La base de datos (DB) utilizada fue suministrada por el Laboratoire de Traitement du Signal et de L’Image (LTSI) de la Université de Rennes I, en Francia, y está constituida por imágenes de MSCT cardiaca de un paciente. La DB posee 20 instantes que representan un ciclo cardiaco completo.

Cada instante tiene 326 imágenes de resolución espacial 412x412 píxeles, muestreadas a 12 bits por píxel, con vóxeles de tamaño 0.488 mm x 0.488 mm x 0.393 mm.

Descripción de la estrategia utilizada para la segmentación de la aurícula derecha.

La Figura 1 muestra la estrategia propuesta para generar la morfología de la vena cava superior. Debido a que tal estrategia está basada en un tipo de realce por similaridad7 de tipo global, en el contexto del presente artículo, será utilizado el acrónimo Egs para hacer referencia a ella.

Figura 1. Diagrama de bloques de la estrategia Egs.

Etapa de pre-procesamiento - Fase de filtrado: En la Figura 1, se ha destacado mediante un recuadro gris la fase de filtrado basada en realce por similaridad global (GSE). Este tipo de realce se aplica, preliminarmente, sobre el instante de diástole final y consiste en: a) Generar una imagen gradiente (Ig) procesando cada imagen original (Io) con un filtro denominado magnitud del gradiente13. El papel de este filtro es detectar los bordes de las estructuras presentes en las imágenes. b) Aplicar una función de similaridad global considerando Io e Ig para generar una imagen (Igs) cuyos niveles de gris se hacen coincidir con el valor absoluto de la resta aritmética de todos los niveles de gris de Io y de Ig. De esta manera, el modelo matemático que rige la similaridad global viene dado por la Ec. (1).

Igs=|Io – Ig|

(1)

La finalidad de la similaridad global es realzar la información contenida dentro de las cavidades cardiacas. c) Debido a que el filtro denominado magnitud del gradiente puede reforzar el ruido Poisson, presente en las imágenes de MSCT, se aplica a la imagen Igs un suavizado en este caso particular el filtro de mediana (MF)14.

- Fase de definición de una región de interés (ROI): Considerando vistas coronales de las imágenes filtradas, un cardiólogo identifica, visualmente, 3 puntos de referencia dados por: la unión de la aurícula derecha con el ventrículo derecho (P1), la unión de la RA con la vena cava superior (P2), y el ápex del ventrículo derecho (P3). Para tales puntos se identifican las coordenadas manuales que establecen sin ambigüedad su ubicación espacial en cada imagen considerada. Luego se implementa, computacionalmente, una función de discriminación que permite aislar la aurícula derecha de otras estructuras anatómicas circundantes mediante la incorporación de dos planos denominados: a) Plano Tricúspide y b) Plano Cava.

Para una explicación detallada de los fundamentos y aplicaciones de la técnica basada en realce por similaridad se pueden consultar las referencias 4, 10, 11 y 12. A continuación se describen las etapas que conforman la estrategia Egs.

Etapa de segmentación La ubicación de la semilla, para inicializar el crecimiento de regiones13 (RG), se calcula usando máquinas de soporte vectorial de mínimos cuadrados14 (LSSVM), el proceso de la misma se muestra en la figura 2. Para aplicar el RG, a las imágenes pre-procesadas, se hicieron las siguientes consideraciones: a) A la vecindad inicial, que se construye a partir de la semilla, se le asigna forma cúbica cuyo lado depende de un escalar arbitrario r. El parámetro r requiere de un proceso de entonación. b) Como criterio predefinido, se elige el modelado mediante la Ec. (2). |I(x)−µ|<mσ

(2)

siendo: I(x) la intensidad del vóxel semilla, µ y σ la media aritmética y la desviación estándar de los niveles de gris de la vecindad inicial y m un parámetro que requiere entonación.

81

entre RD y RP pero es mínimo cuando RD y RP no se solapan en absoluto. Además, los valores esperados para el Dc son números reales comprendidos entre 0 (mínimo) y 1 (máximo). Entre más cercano a 1 se encuentre el valor del Dc, mejor será el desempeño del procedimiento que no es manual4. El modelo matemático que define el Dc, viene dado por la Ec. (3).

Figura 2. Diagrama sintético de la operatividad de las LSSVM

(3)

En este punto, es necesario enfatizar que: 82

· En el contexto del presente trabajo, el proceso de entonación para un filtro particular se detiene cuando se identifican los valores de sus parámetros, asociados con la segmentación que genera el Dc de mayor valor. Es decir, la obtención de parámetros óptimos para los filtros se hace de manera indirecta.

Etapa de entonación de parámetros: obtención de parámetros óptimos Esta etapa permite la obtención de los parámetros óptimos que garantizan un buen desempeño de la estrategia propuesta. Para ello, se modifican los parámetros asociados con la técnica que se desee entonar recorriendo, sistemáticamente, los valores pertenecientes a ciertos rangos tal y como se describen a continuación:

b) Los parámetros de las LSSVM, g y σ2, se entonan suponiendo que la función de costo es convexa y desarrollando ensayos heurísticos.

- Durante la entonación de los parámetros del RG, cada una de las segmentaciones de la válvula pulmonar correspondientes al instante diástole final se compara, usando el coeficiente de Dice16 (Dc), con la segmentación manual de la SVC, generada por un cardiólogo. Los valores óptimos para los parámetros del RG (r y m), se hacen coincidir con aquel experimento que genera el valor más alto para el Dc. - El Dc es una métrica que permite comparar segmentaciones de una misma imagen 3D obtenida por diversas metodologías4. En el contexto cardiaco, usualmente, el Dc es considerado para establecer que tan similares son, espacialmente, la segmentación manual (RD) y la segmentación automática (RP) que genera la morfología de cualquier estructura cardiaca. Adicionalmente, el Dc es máximo cuando se alcanza un perfecto solapamiento

Resultados

a) Para entonar el filtro de mediana se hace coincidir el parámetro denominado tamaño de la vecindad 3D, requerido por este filtro, con los valores: 3x3x3, 4x4x4, 7x7x7 y 9x9x9. Estos tamaños se eligen tomando como criterio un enfoque isotrópico y en atención al hecho, comprobado experimentalmente, que vecindades más pequeñas no tienen efectos perceptibles sobre la imagen; mientras que tamaños superiores pueden, teóricamente, producir un deterioro importante de los bordes que delimitan las estructuras anatómicas de interés.

· Una vez que se identifican los parámetros óptimos de cada filtro se puede establecer cuál fue el filtro suavizador que generó los mejores resultados y así establecer, formalmente, una estrategia Egs que se aplica, con parámetros fijos optimizados, a los 19 instantes restantes del ciclo cardiaco. La segmentación de la válvula pulmonar considerando todos los instantes del mencionado ciclo constituye lo cual se reporta en la literatura como desempeño o validación intra-sujeto.

os parámetros óptimos que se obtuvieron para r y m fueron 3 y 2.8, respectivamente, y corresponden a un Dc máximo de 0.84. Tales valores, permitieron generar un cubo de lado 2.8 píxeles y realizar la segmentación de la RA, considerando 3 veces la desviación estándar de la imagen. Luego, al analizar cuál de las imágenes pre-procesadas correspondía a los parámetros óptimos del RG, se identificó que la imagen pre-procesada con el filtro de mediana con tamaño de vecindad (7x7x7) fue la que correspondía a tales parámetros. Además, para las LSSVM entrenadas se obtuvieron como parámetros óptimos, para g y σ2, los valores de 4.0 y 2.40, respectivamente. Seguidamente, se presentan los resultados cualitativos correspondientes a las etapas de preprocesamiento y segmentación provenientes de la secuencia que generó el mejor coeficiente de Dice, es decir, la combinación: GSE + MF + ROI + RG. La figura 3, muestra una vista 2-D del instante de diástole final original y filtrado con la secuencia GSE + MF.

Revista Latinoamericana de Hipertensión. Vol. 10 - Nº 4, 2015 Figura 5

a)

b)

Figura 3. Vista axial de una imagen a) Original. b) Filtrada con relace por similaridad global (GSE) + Filtro de Mediana (MF) con tamaño de vecindad 7x7x7.

En la figura 3.b se observa una minimización del problema de ruido, una definición apropiada de las estructuras que conforman el corazón y el establecimiento de una ROI que facilita la segmentación de la RA.

a)

b)

Figura 4. a) Imagen filtrada. b) Región de interés.

Adicionalmente, las segmentaciones tridimensionales de la RA se muestran mediante la secuencia de imágenes pertenecientes a la figura 4. Además, el coeficiente de Dice promedio obtenido para los 20 instantes del ciclo cardiaco completo fue de 0.83 ± 3.76, lo cual demuestra una excelente correlación con las segmentaciones manuales disponibles.

Figura 4. Segmentaciones 3D correspondientes a las 20 bases de datos segmentadas.

Como se aprecia, en la figura 4, se obtuvo una adecuada representación 3D de la morfología de la aurícula derecha a lo largo de todo el ciclo cardiaco.

Conclusiones

La figura 4, muestra una vista 2D del instante de diástole final filtrado en el que se ha definido una región de interés, es decir, esa figura representa una imagen preprocesada en la cual se aprecia un aislamiento adecuado de la aurícula derecha lo cual facilita su segmentación.

83

e ha presentado la estrategia Egs cuya entonación permite una segmentación precisa del RA. La Egs puede ser aplicada, con parámetros fijos en futuras investigaciones, para la segmentación de las válvulas y arterias.

En el corto plazo, se tiene previsto realizar una validación intra e inter sujeto, considerando un número importante de bases de datos, para establecer la robustez de la Egs entonada. Tales validaciones permiten extraer la morfología de las estructuras vinculadas con el corazón derecho.

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84

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Manuel Velasco (Venezuela) Editor en Jefe - Felipe Alberto Espino Comercialización y Producción Reg Registrada en los siguientes índices y bases de datos:

SCOPUS, EMBASE, Compendex, GEOBASE, EMBiology, Elsevier BIOBASE, FLUIDEX, World Textiles, OPEN JOURNAL SYSTEMS (OJS), REDALYC (Red de Revistas Científicas de América Latina, el Caribe, España y Portugal), LATINDEX (Sistema Regional de Información en Línea para Revistas Científicas de América Latina, el Caribe, España y Portugal) LIVECS (Literatura Venezolana para la Ciencias de la Salud), LILACS (Literatura Latinoamericana y del Caribe en Ciencias de la Salud) PERIÓDICA (Índices de Revistas Latinoamericanas en Ciencias), REVENCYT (Índice y Biblioteca Electrónica de Revistas Venezolanas de Ciencias y Tecnología) SCIELO (Scientific Electronic Library Online), SABER UCV, DRJI (Directory of Research Journal Indexing) CLaCaLIA (Conocimiento Latinoamericano y Caribeño de Libre Acceso), EBSCO Publishing, PROQUEST.

Revista Latinoamericana de Hipertensión. Vol. 10 - Nº 4, 2015

S

egmentación automática tridimensional de estructuras pulmonares, en imágenes de tomografía computarizada Three-dimensional automatic segmentation of pulmonary structures in computed tomography images 85

Resumen

Abstract

Miguel Vera, MgSc, PhD2,3*, Valentín Molina, MgSc1, Yoleidy Huérfano, MgSc3, María Vera, BSc5, Atilio Del Mar, MD13, Williams Salazar, MD5, Armando Peña, MgSc2, Modesto Graterol-Rivas, MgSc, PhD7, Sandra Wilches-Duran, MgSc, PhD(c)2, José Chacón, MgSc, PhD2, Joselyn Rojas, MD, MgSc8,9, Carlos Garicano, MD, MgSc2, Julio Contreras-Velásquez, MgSc, PhD(c)2, Victor Arias, Ing2, Maritza Torres, MD, PhD(c)10, Carem Prieto, MgSc, hD(c)9, Diana Rojas-Gomez, MD, PhD12, Wilson Siguencia, MD, PhD(c)10, Lisse Angarita, MD, PhD(c)12, Rina Ortiz, MD, PhD(c)11, Valmore Bermúdez, MD, MPH, MgSc, PhD9 1 Universidad ECCI. Grupo de investigación en Ingeniería Clínica del Hospital Universitario de la Samaritana (GINIC-HUS). Bogotá, Colombia 2 Grupo de Investigación Altos Estudios de Frontera (ALEF), Universidad Simón Bolívar, Cúcuta, Colombia. E-mail de correspondencia: m.avera@unisimonbolivar.edu.co, veramig@gmail.com* 3 Grupo de Investigación en Procesamiento Computacional de Datos (GIPCD-ULA) Universidad de Los Andes-Táchira, Venezuela.

4 Grupo de Física Nuclear de la Universidad Nacional de Colombia (GFNUN). Bogotá, Colombia 5 Escuela de Medicina, Universidad de Los Andes, Hospital Central de San Cristóbal- Edo. Táchira, Venezuela 6 Instituto Nacional de Cancerología, Bogotá, Colombia.

7 Centro de Estudios de la Empresa. Universidad del Zulia, Venezuela.

8 Pulmonary and Critical Care Medicine Department. Brigham and Women’s Hospital. Harvard Medical School. Boston, MA. USA 02115.

9 Centro de Investigaciones Endocrino-Metabólicas “Dr. Félix Gómez” Facultad de Medicina. Universidad del Zulia, Venezuela.

10 Ministerio de Salud Pública del Ecuador. Distrito de Salud 01D02. Posgrado de Medicina Familiar. Universidad de Cuenca. Cuenca, Ecuador.

11 Departamento de Internado Anatomía III. Facultad de Medicina. Universidad Católica de Cuenca. Cuenca, Ecuador.

12 Escuela de Nutrición y Dietética. Facultad de Medicina. Universidad Andrés Bello, Sede Concepción, Chile.

13 Instituto de BioIngeniería y Diagnóstico Sociedad Anónima (IBIDSA), San Cristóbal, Estado Táchira, Venezuela.

e propone una técnica para la segmentación automática 3D de estructuras pulmonares (tráquea, bronquios y pulmones) usando imágenes cardiacas, de tomografía computarizada multicapa. La técnica se fundamenta en el realce por similaridad global y se divide en 2 etapas: Filtrado y Segmentación. Mediante el filtrado se utilizan filtros no lineales para abordar los problemas de ruido y artefactos presentes en las imágenes. Durante la segmentación de las mencionadas estructuras se consideran las imágenes filtradas y una técnica basada en crecimiento de regiones (RG) la cual es inicializada usando un vóxel detectado con máquinas de soporte vectorial de mínimos cuadrados. Este tipo de segmentaciones puede ser útil en la detección de ciertas enfermedades que afectan el sistema respiratorio humano vinculadas con diversos tipos de cáncer.

Palabras clave: Imágenes cardiacas, Estructuras pulmonares, Filtrado, Segmentación.

technique for pulmonary structures 3-D segmentation is proposed using multilayer computed tomography images. This technique is global similarity enhancementbased technique and it comprises two stages: Filtering and Segmentation. During filtering a non- linear filters is used to address the noise y artifacts images problems. During segmentation, the region growing algorithm is applied to the pre-processed images and it is initialized using a voxel detected with least squares support vector machines. This kind of segmentation may be useful in the detection of several cancers that impact the human respiratory system.

Keywords: Cardiac images, Pulmonary structures, Filtering, Segmentation.

a Tomografía Computarizada Multicapa (MSCT), se basa en la adquisición simultánea de más de un plano tomográfico, usando un sistema helicoidal y está, íntimamente, relacionada con los sistemas de adquisición que emplean múltiples detectores. Generalmente, un sistema básico de MSCT consta de un gantry, una mesa para ubicar al paciente, una consola de control y una computadora. El gantry posee la fuente de Rayos X, el sistema de adquisición de información y el arreglo de detectores. El término helicoidal se acuñó dentro del ámbito de la tomografía multicapa debido a que, cuando el paciente se traslada en dirección horizontal el gantry, simultáneamente, rota de manera continua lo cual produce una trayectoria helicoide1. La literatura especializada reporta la tomografía computarizada como la modalidad imagenológica de elección al momento de estudiar digitalmente las estructuras pulmonares1.

También2 consideran imágenes de CT para segmentar, automáticamente, los pulmones mediante una metodología basada en umbralización + level set. Estos autores no presentan métricas que permitan inferir la calidad de su trabajo desde la óptica cuantitativa.

Adicionalmente8, generan la morfología pulmonar presente en imágenes de CT utilizando una técnica basada en métodos de multi-umbralización, morfología matemática e interpolación polinomial. Estos investigadores reportan una correspondencia de volúmenes automáticos y manuales superiores al 95%.

Los nuevos equipos, de tomografía multicapa, pueden generar bases de datos de imágenes de distintos órganos del cuerpo humano, compuesta por volúmenes isotrópicos o anisotrópicos de alta resolución. Así, un tomógrafo actual de MSCT, está en la capacidad de producir imágenes torácicas compuesto por un numero variable y, generalmente, elevado de cortes (capas) con una resolución espacial de 512 x 512 píxeles y con una profundidad, relativa a los niveles de gris, de 16 bits. Mediante la aplicación de métodos de reconstrucción de los planos transaxiales, obtenidos durante el proceso de adquisición, el sistema puede generar, por ejemplo, una representación volumétrica de las estructuras pulmonares sometidas a estudio2.

No obstante, la generación de un número elevado (de imágenes de alta resolución espacial) trae como consecuencia que los expertos clínicos desarrollen procesos de segmentación manual de las estructuras pulmonares, que se convierten en tareas engorrosas y tienen, adicionalmente, la desventaja de ser operador-dependiente. Por lo que, en general, tales segmentaciones pueden orientarse a técnicas que las simplifiquen, sin dejar de lado la robustez de los nuevos métodos sugeridos3.

El desarrollo de métodos automáticos de segmentación tiene el potencial de reducir, sustancialmente, el tiempo empleado por algunos procedimientos médicos, que podrían llevarse a cabo con mayor efectividad y menor riesgo, por ejemplo, la planificación de cirugías o de tratamientos complejos como los de radioterapia, entre otras4,5.

Por esta razón, a fin de superar los problemas que implican los procesos de segmentaciones manuales, se han propuesto algunos enfoques para la segmentación de los

Recientemente, se ha desarrollado la segmentación de pulmones presentes en imágenes en otras modalidades como PET y SPECT9,10, reportando resultados satisfactorios para los autores de los mismos.

Todos estos antecedentes están direccionados hacia la detección de diversos tipos de enfermedades que afectan directa o indirectamente el funcionamiento de los pulmones y por ende del sistema respiratorio humano y requieren como modelo inicial la morfología 3D de los pulmones.

Por otra parte, este trabajo es una extensión de11. Los principales aportes son: a) Uso de una técnica de agrupamiento, basada en crecimiento de regiones, para la segmentación eficiente de estructuras pulmonares. b) Segmentación automática de ciertas estructuras vinculadas con el sistema respiratorio humano, sin el uso de planos aislantes.

Materiales y métodos

Introducción 86

pulmones con diversos propósitos. Así6, proponen una técnica basada en procesos de umbralización y análisis de texturas para la segmentación automática de los pulmones, en imágenes de tomografía computarizada (CT). Ellos consideran 76 bases de datos de sujetos sanos y enfermos reportando excelentes valores para las métricas establecidas, entre las que se incluye la comparación de volúmenes ocupados por segmentaciones manuales, generadas por un oncólogo y las segmentaciones automáticas generadas por el método que ellos presentan7.

Descripción de las bases de datos La base de datos (DB) utilizada fue suministrada por el Instituto de Bioingeniería y Diagnóstico Sociedad Anónima (IBIDSA) ubicado en San Cristóbal, Estado Táchira, Venezuela, y está constituida por imágenes de MSCT de tórax de un sujeto sano. La DB consta de 129 imágenes de resolución espacial 512x512 píxeles, muestreadas a 12 bits por píxel, con vóxeles de tamaño 0.977 mm x 0.977 mm x 3.00 mm.

Descripción de la técnica utilizada para la segmentación de algunas estructuras pulmonares.

Revista Latinoamericana de Hipertensión. Vol. 10 - Nº 4, 2015

La Figura 1, muestra la estrategia propuesta para generar la morfología de ciertas estructuras pulmonares. Debido a que tal estrategia está basada en realce por similaridad11 de tipo global, en el contexto del presente artículo, será utilizado el acrónimo Egs para hacer referencia a ella.

|I(x)−µ|<mσ

(2)

siendo: I(x) la intensidad del vóxel semilla, µ y σ la media aritmética y la desviación estándar de los niveles de gris de la vecindad inicial y m un parámetro que requiere entonación.

Figura 2. Diagrama sintético de la operatividad de las LSSVM

Figura 1. Diagrama de bloques de la estrategia Egs

87

Etapa de filtrado En la Figura 1, se ha destacado mediante un recuadro gris la etapa de filtrado basada en realce por similaridad global (GSE). Este tipo de realce consiste en: a) Generar una imagen gradiente (Ig) procesando cada imagen original (Io) con un filtro denominado magnitud del gradiente15. El papel de este filtro es detectar los bordes de las estructuras presentes en las imágenes. b) Aplicar una función de similaridad global considerando Io e Ig para generar una imagen (Igs) cuyos niveles de gris se hacen coincidir con el valor absoluto de la resta aritmética de todos los niveles de gris de Io y de Ig. De esta manera, el modelo matemático que rige la similaridad global viene dado por la Ec. (1).

Igs=|Io – Ig|

(1)

La finalidad de la similaridad global es realzar la información contenida dentro de las cavidades cardiacas. c) Debido a que el filtro denominado magnitud del gradiente puede reforzar el ruido Poisson, presente en las imágenes de MSCT, se aplica a la imagen Igs un filtro suavizador, en este caso particular, el filtro de mediana (MF)16.

Etapa de segmentación La ubicación de la semilla, para inicializar el crecimiento de regiones15 (RG), se calcula usando máquinas de soporte vectorial de mínimos cuadrados17 (LSSVM), el proceso de la misma se muestra en la figura 2. Para aplicar el RG, a las imágenes filtradas, se hicieron las siguientes consideraciones: a) A la vecindad inicial, que se construye a partir de la semilla, se le asigna forma cúbica cuyo lado depende de un escalar arbitrario r. El valor óptimo para el parámetro r se obtiene heurísticamente. b) Como criterio pre-definido, se elige el modelado mediante la Ec. (2).

Resultados

Para una explicación detallada de los fundamentos y aplicaciones de la técnica basada en realce por similaridad se pueden consultar las referencias11,12,13,14. A continuación se describen las etapas que conforman la estrategia Egs.

os parámetros óptimos que se obtuvieron para r y m, se obtuvieron de manera heurística, fueron 2 y 5, respectivamente. Tales valores, permitieron generar un cubo de lado 2 píxeles y realizar la segmentación de los pulmones, considerando 5 veces la desviación estándar de la imagen. Luego, al analizar cuál de las imágenes pre-procesadas correspondía a los parámetros óptimos del RG, se identificó que la imagen pre-procesada con el filtro de mediana con tamaño de vecindad (5x5x5) fue la que correspondía a tales parámetros. Además, para las LSSVM, entrenadas para la detección de los vóxeles “semilla”, se obtuvieron como parámetros óptimos (para g y σ2) los valores de 2.5 y 0.50, respectivamente. A continuación, se presentan los resultados cualitativos correspondientes a las etapas de filtrado y segmentación. En este sentido, la figura 3, muestra una vista axial de la imagen original. Adicionalmente, mediante la figura 4 se presenta una vista axial de la imagen procesada con un filtro denominado magnitud del gradiente.

En ella se aprecia, claramente, una excelente definición de los bordes que delimitan los objetos presentes en la imagen, particularmente, se observan con facilidad los contornos que contienen los pulmones.

Además, en la figura 5 se presenta el resultado de la aplicación de la función de similaridad global.

En ella, se observa una minimización del problema de ruido y una definición apropiada de las estructuras que conforman el tórax lo cual facilita la segmentación de los

pulmones. De manera complementaria, en la figura 6, se aprecia el efecto de utilizar un filtro de mediana como suavizador aplicado sobre la imagen de similaridad global.

Como se aprecia, en la figura 6, se logra generar una imagen en la cual se preservan los bordes y se agrupa, adecuadamente, la información contenida en su interior.

También, se presentan las segmentaciones tridimensionales de las estructuras pulmonares que se identifican a continuación. Así, mediante la figura 7 se muestra una representación tridimensional correspondiente a la tráquea y bronquios.

88

Como se aprecia, en la figura 7, se obtuvo una adecuada representación 3D de la morfología tanto de la tráquea

Figura 3. Vista axial de la imagen original

Figura 4. Vista axial de imagen procesada con el filtro de magnitud del gradiente el cual detecta los contornos de los objetos presentes en la imagen.

como de los bronquios. Estas estructuras son claves en los procesos que apuntalan el sistema respiratorio del ser humano. Finamente, la figura 8 presenta los resultados correspondientes a las segmentaciones tanto del pulmón derecho como del izquierdo del sujeto considerado; mientras que la figura 9, muestra una visión integrada de todas las estructuras segmentadas que muestran la excelente correspondencia existente entre ellas.

En ambas figuras se logra ver una excelente representación tridimensional tanto de los pulmones como de la tráquea y bronquios lo cual indica que la técnica propuesta arroja resultados aceptables desde el contexto cualitativo.

Figura 5. Vista axial de imagen filtrada mediante la función de similaridad global (GSE).

Figura 6. Vista axial de la imagen de similaridad global suavizada mediante la aplicación de un filtro de mediana de tamaño (5x5x5)

Figura 7. Superficie tridimensional correspondiente a tráquea y bronquios luego de aplicar el método de crecimiento de regiones a las imágenes filtradas.

Figura 8. Superficie tridimensional correspondiente a: a) Pulmón derecho. b) Pulmón izquierdo.

Conclusiones

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e ha presentado una técnica basada en realce por similaridad global que genera excelentes segmentaciones de ciertas estructuras vinculadas con el sistema respiratorio humano. Tales segmentaciones pueden ser útiles en diversos contextos como el académico-didáctico (estudio de la anatomía pulmonar), investigativo (modelos de segmentación robustos, automáticos y eficientes), clínico (planeación de procesos terapéuticos y quirúrgicos) y empresarial (producción y comercialización de modelos realísticos, vía impresión 3D, de los pulmones).

En el corto plazo, se tiene previsto utilizar esta técnica en un número importante de bases de datos multimodalidad para la detección del mayor número posible de enfermedades vinculadas con el sistema respiratorio humano como, por ejemplo, identificación, cuantificación y monitoreo de tumores intra o extra pulmonares.

También se pretende validar esta técnica considerando un número importante de bases de datos multimodalidad (PET-CT) e introduciendo métricas que permitan cuantificar el volumen que ocupan los pulmones y/o tumores de tal forma que se pueda establecer, con precisión, el espacio que estas estructuras ocupan contextualmente. La obtención de este tipo de dato facilita la adecuada aplicación de procesos de radioterapia en aquellos casos en los cuales se detecte la presencia de tumores cancerígenos tratando de afectar (lo menos posible) órganos circundantes tales como el corazón.

Figura 9. Superficie tridimensional correspondiente a la integración de las estructuras pulmonares segmentadas (tráquea + bronquios + pulmones)

En el área terapéutica se puede partir de las mencionadas segmentaciones para la aplicación de fármacos, radioterapias y/o quimioterapias como parte integral de un plan que aborde la problemática que supone la presencia de tales tumores. Además, se pueden considerar las segmentaciones generadas para la planificación de cirugías, virtuales y/o reales, con fines terapéuticos.

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Manuel Velasco (Venezuela) Editor en Jefe - Felipe Alberto Espino Comercialización y Producción Reg Registrada en los siguientes índices y bases de datos:

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I

mpresión 3D de estructuras cardiacas: Caso de innovación frugal en sector salud 3D printing of cardiac structures: a case of frugal innovation in the health sector 91

Resumen

Abstract

Victor Arias, Ing1*, Julio Contreras-Velásquez, MgSc, PhD(c)1, José Chacón, MgSc, PhD1, Miguel Vera, MgSc. PhD1,2, Yoleydy Huerfano, MgSc2, Modesto Graterol-Rivas, MgSc, PhD5, Sandra Wilches-Duran, MgSc, PhD(c)1 , Joselyn Rojas, MD, MgSc3,4, Carlos Garicano, MD1, Maricarmen Chacín, MD, MgSc3, Valmore Bermúdez, MD, MPH, MgSc, PhD3 1 Grupo de Investigación Altos Estudios de Frontera (ALEF), Universidad Simón Bolívar, Cúcuta, Colombia.

E-mail de correspondencia: investigadorcucuta@unisimonbolivar.edu.co, blasco_23@hotmail.com* 2 Grupo de Investigación en Procesamiento Computacional de Datos (GIPCD-ULA) Universidad de Los Andes-Táchira, Venezuela.

3 Centro de Investigaciones Endocrino-Metabólicas “Dr. Félix Gómez” Facultad de Medicina. Universidad del Zulia., Venezuela.

4 Pulmonary and Critical Care Medicine Department. Brigham and Women’s Hospital. Harvard Medical School. Boston, MA. USA 02115.

5 Centro de Estudios de la Empresa. Universidad del Zulia, Venezuela.

as personas de la base de la pirámide han sido una población históricamente excluida por los modelos tradicionales de servicios de salud, por ser personas con bajo poder adquisitivo. Buscando una mayor inclusión social, académicos, emprendedores y grandes corporaciones inician a explorar una nueva forma de ofrecer productos y servicios, conocida como innovación frugal, donde la capacidad inventiva y un buen conocimiento de los clientes o usuarios, hacen que los productos, servicios, procesos y modelos de negocio ofrezcan asequibilidad con un alto valor agregado, bajo condiciones de escasos recursos. El artículo presenta como caso de estudio el proceso de impresión 3D de estructuras cardíacas a partir de imágenes tomográficas segmentadas. El principal hallazgo es que el uso de una impresora 3D de tipo RepRap delta lineal permite obtener una versión física de secciones del corazón, para ayudar en el diagnóstico de enfermedades, convirtiéndose en una opción que se adapta a las necesidades de asequibilidad en salud que exigen los países en desarrollo.

Palabras clave: impresión 3D, innovación frugal, base de la pirámide, segmentación.

he people at the base of the pyramid have been a population historically excluded by the traditional models of health services, since they are people with low purchasing power. In search of greater social inclusion, academics, entrepreneurs and large corporations begin to explore a new way of offering products and services, known as frugal innovation, where inventive capacity and good knowledge of customers or users, make products, services, Processes and business models offer affordability with high added value, under conditions of scarce resources. The article presents as a case study the process of 3D printing of cardiac structures from segmented tomographic images. The conclusion is that using a 3D RepRap linear delta type printer allows obtaining a physical version of sections of the heart to aid in the diagnosis of diseases, becoming an option that adapts to the health affordability needs they require developing countries.

Keywords: 3D printing, frugal innovation, base of the pyramid, segmentation.

Introducción 92

ñar y mantener su propia tecnología médica11.

a base de pirámide (BoP) es definida por1 como la población compuesta por los 4.000 millones de personas en el ámbito mundial que vive con menos de dos dólares diarios. Según World Resources Institute se estima un valor de aproximadamente 5 billones de dólares (US $) en paridad de poder adquisitivo para esta población2. América Latina tiene 360 millones de personas en la base de la pirámide y corresponde al segundo mercado en términos de ingreso, con una cifra cercana a los $510 mil millones de dólares3.

A pesar de sus bajos ingresos, ser creativo con lo poco ha sido parte de la vida diaria de esta población, ya que no sólo se preocupan por satisfacer sus necesidades básicas4,5, sino también requieren de productos de alta calidad que puedan resolver sus problemas y mejorar su calidad de vida6.

Los dispositivos tecnológicos médicos, que hacen uso del conocimiento y los recursos existentes son una de las variables que han hecho mejorar continuamente al sector salud en los últimos años7, sin embargo, la tecnología y el conocimiento, por sí solos, no son suficientes para satisfacer la demanda de salud, es así, como surge la necesidad de un estudio de las necesidades sociales y las restricciones en la BoP, que integrados a la tecnología y el conocimiento, desarrollan nuevos productos que pueden ser implementados de manera exitosa en dicho mercado8; pero, ¿cómo pueden estos tipos de innovaciones tecnológicas en el sector salud adecuarse a la población de la BoP? Inicia entonces una propuesta desde un enfoque diferente, la innovación frugal, donde la asequibilidad, fabricación, y uso de materiales de bajo costo, junto con diseños enfocados en la funcionalidad básica y características óptimas mínimas, aparecen como aspectos claves, convirtiendo las limitaciones financieras, de materias primas e institucionales, así como, los ambientes hostiles, en una ventaja para incrementar el acceso a productos y servicios para esta población existente, pero poco atendida9.

Ahora que el enfoque frugal se está aplicando a la medicina y la ciencia con la llegada de los dispositivos hechos a partir de materiales económicos que son fáciles de ensamblar y reparar. Es posible una alternativa a los equipos actuales que en la mayoría de los casos se hacen para países desarrollados, siendo no funcionales en países en desarrollo7.

El objetivo de la innovación frugal inicia por reducir significativamente el costo de productos y servicios sin comprometer la calidad, a través del uso mínimo de recursos durante el diseño, desarrollo y etapas de producción10. El resultado puede contribuir con la mejora de la calidad de vida de las personas de la BoP al permitirles además dise-

El artículo muestra una descripción de la innovación frugal a partir de múltiples definiciones y enfoques, sus aplicaciones más relevantes en el sector salud, Los factores de diseño que hacen que estas aplicaciones sean exitosas y cuáles son los actores que puede desarrollar este modelo.

El objetivo principal es un estudio de caso basado en la impresión 3D para reconstruir modelos físicos de secciones cardiacas segmentadas para futuros diagnósticos de enfermedades del corazón.

Este artículo está organizado con la siguiente estructura: la sección 1 muestra una definición de la innovación frugal; la sección 2 muestra los tipos de innovación frugal en medicina junto con sus principales aplicaciones; por último, la sección 3 analiza cómo el diseño de una impresora 3D delta lineal tiene características que la hacen una innovación frugal además de ser de gran utilidad al imprimir secciones cardiacas segmentadas mediante técnicas de inteligencia artificial.

Orígenes y definición de la innovación frugal El término innovación frugal era desconocido para el 2008, gran parte de las investigaciones han sido muy limitadas en su marco teórico, la razón es que los primeros esfuerzos han estado encaminados a mostrar la importancia del fenómeno, otra razón no menos importante, es que para proporcionar fundamentos teóricos es necesario una masa crítica de artículos publicados, la cual aún no ha sido cubierta por autores12,13.

Etimológicamente, la palabra frugal tiene su origen en la palabra latina de mediados del siglo XVII, frugalis, Que significa producto extraído de la tierra como contrario a lo sofisticado. El diccionario de la RAE define frugalidad como moderación o sobriedad con respecto al dinero o a la comida, En un sentido más amplio, se podría definir desde un punto de vista tipológico, donde en un nivel básico sea visto como una forma de vida para algunas comunidades, en un nivel intermedio o de actividad sea visto como un proceso, y por último un nivel de consecuencias o resultados, se manifieste como un producto o servicio14.

La Figura 1 muestra la arquitectura tipológica.

Figura 1. Tipología que muestra a la innovación frugal como una estructura multi-etapa

Revista Latinoamericana de Hipertensión. Vol. 10 - Nº 4, 2015

Dada la complejidad en el cambio de paradigma15, establece que las más intrincadas capacidades técnicas y organizacionales son requeridas para la innovación frugal, por el contrario9, da más importancia en el hacer «más con menos», es decir, soluciones rápidas lo suficientemente buenas para cubrir las necesidades planteadas.

Figura 3. GE MAC i, ECG portable Fuente: http://www3.gehealthcare.in/en/products/categories/diagnostic-ecg/resting/mac-i

Dada esta ambigüedad, una definición clara y que va en la misma línea que9 es dada por16,17,18, aborda el concepto desde un enfoque inclusivo que maximiza el valor para los consumidores, accionistas, y la sociedad mientras reduce significativamente el uso de recursos financieros, humanos y naturales en países en desarrollo, esto se logra, redefiniendo los modelos de negocio, reconfigurando las cadenas de valor e ideando nuevos productos que suplan necesidades de personas en la BoP teniendo en cuenta su contexto.

Tipos de innovaciones frugales en salud Las innovaciones frugales pueden dividirse dependiendo de la características de la invención o quien la genere19,20, establecen sub-tipos de innovación frugal en medicina, divididas dependiendo del nivel tecnológico y quien la produzca (ver Figura 2).

Figura 2. Tipología que muestra a la innovación frugal como una estructura multi-etapa

93

Soluciones oportunistas Es en este contexto donde ingresan las impresoras 3D al campo de la cardiología (aunque bien pueden ser en otras áreas), este tipo de innovación frugal, usa tecnologías modernas existentes de bajo costo y masificada y las usa para dar solución a problemas existentes en campos para lo que en un principio no fueron desarrolladas.

Como ejemplo se encuentra la <<bestia>> cyborg una prótesis de miembro superior para niños hecha a la medida por impresión 3D tal como se muestra en la Figura 4, teniendo en cuenta el ajuste de distancia, esta es una alternativa de bajo costo y altamente personalizable, para países con acceso limitado a proveedores de este tipo de dispositivos23.

Figura 4. Mano prostética impresa en 3D Fuente: https://www.flickr.com/photos/fdaphoos/18306292659

Técnicas y herramientas Lean Con el fin de reducir costos y aumentar accesibilidad, las técnicas y herramientas Lean usan versiones más simples y adaptables de técnicas y dispositivos existentes manteniendo o incluso mejorando la calidad, un ejemplo de un dispositivo es el MAC i (ver Figura 3), un electrocardiograma barato y durable, que se reduce a su funcionalidad básica, además de su portabilidad ideal para sectores rurales21.

Las técnicas Lean además han permitido innovar en el modelo de negocio del sector salud en algunos hospitales de la india, tal es el caso de la red de hospitales de oftalmología Aravind, quienes atienden a la mayoría de sus clientes de forma gratuita o subsidiado en parte, esto gracias a la disminución de los costos de procedimiento e incremento de la productividad, otro caso es el Narayana Hrudayalaya que se especializa en cardiología y brinda igualmente servicios de calidad para la BoP22.

Adaptaciones al contexto de uso A diferencia de nuestro apartado anterior, aquí se habla de hackear materiales de fácil adquisición con el fin de adaptarlos a un uso diferente en un contexto de recursos limitados.

Como ejemplos se encuentra el taladro quirúrgico para hospitales con recursos limitados, el cual en países desarrollados puede costar tanto como un carro, este hace uso

de un taladro común que tiene el mismo torque y velocidad de rotación que los taladros de cirugía, con una doble cubierta estéril, hecha de tela y acero de grado médico (ver Figura 5), el resultado es un rendimiento igual, pero a un costo mucho más bajo, que ha permitido realizar operaciones ortopédicas seguras en países como Uganda y Siria24.

vencimiento de la patente para tecnología de Modelado por Deposición Fundida FDM30, y segundo, el movimiento Open Source como nuevo paradigma en el desarrollo de proyectos tecnológicos31.

La impresora 3DP de bajo costo obligó a muchos a repensar el modelo de negocio que involucra esta tecnología.

Actualmente se piensa en un nuevo enfoque de manufactura distribuida, donde las personas desde sus hogares pueden diseñar y construir utensilios domésticos de buena calidad y bajo costo, según sus propias necesidades32,33.

Figura 5. El taladro quirúrgico frugal.

Fuente:(24)

Los trabajos de un académico inglés Adrian Bowyer, sienta las bases del movimiento de Prototipado Rápido Replicable RepRap, diseñando un constructor universal Newman, como máquina de prototipado rápido que puede copiarse a sí misma basada en tres aspectos: el número de ellas en existencia y la riqueza que producen pueden crecer exponencialmente; la máquina se convierte en sujeto en evolución por selección artificial; la máquina crea riqueza con una intervención mínima de manufactura industrial34.

Innovación en la BOP Uso de un enfoque nuevo y de baja tecnología para obtener resultados que anteriormente no podían ser alcanzados. Un ejemplo es el Foldscope un microscopio de papel que combina principios de óptica y origami (ver Figura 6), su resistencia al agua y código de colores facilita su uso en zonas con restricciones de ambiente y conocimientos, al armarse este puede magnificar una imagen 3000 veces, con una resolución lo suficiente buena para ver el parásito de la malaria en una muestra de sangre o el Trypanosoma cruzi causante de la enfermedad del sueño25.

Figura 6. Diseño, componentes y usos del Foldscope Fuente: (26)

Imágenes cardiacas segmentadas impresas en 3D como solución oportunista nacida de una herramienta lean Aunque la primera impresora 3D (3DP) aparece a mediados de los 80 27, dos sucesos la llevaron a convertirse en una innovación disruptiva muy popular28,29, el primero, el

Resultados

94

as RepRap son capaces de fabricar aproximadamente la mitad de sus propios componentes, las demás partes son conocidas como vitaminas y comprenden entre otras barras tornillos, tuerca, electrónica, etc. En resumen, las RepRap son dispositivos mecatrónicos compuestos por la combinación de componentes mecánicos impresos, motores paso a paso para movimiento en 3D y extrusión, y un hot-end para fundir y depositar las sucesivas capas de polímero, todo controlado por un microcontrolador arduino32.

Estas máquinas se basan exclusivamente en la tecnología de Modelado por Deposición Fundida FDM, la cual crea complejos objetos de plástico a partir de un modelo digital en una computadora. El filamento plástico es enrollado en un carrete y desenrollado para suministrar material a la boquilla de extrusión, mientras la boquilla, la superficie de impresión, o ambos, se mueven a lo largo de tres ejes por un mecanismo controlado por computadora. Motores paso a paso son usados típicamente para todos los movimientos, así como para empujar el filamento en el extrusor.

Aunque esto último define cómo funciona el sistema, el proceso de impresión 3D inicia como fuentes diseños CAD, imágenes médicas reconstruidas o escáneres 3D35,36.

En este caso se usa de entrada imágenes médicas segmentadas a partir de técnicas de inteligencia artificial37, usando la estrategia mostrada en la Figura 7 para el ventrículo derecho.

Dado que las imágenes segmentadas son de salida y que el software VTK (http://www.vtk.org/) genera archivos no tan

Revista Latinoamericana de Hipertensión. Vol. 10 - Nº 4, 2015 Figura 7. Estrategia de inteligencia artificial para la segmentación del ventrículo derecho Fuente: adaptado de (37)

95

comunes y en ocasiones difíciles de extraer superficialmente para su conversión al formato estándar de impresión .stl, se genera una etapa media para convertir las múltiples capas de un archivo .raw al formato estándar de impresión, las etapas completas se muestran en la Figura 8.

En diferentes estudios se evidencia ventajas del robot delta lineal con respecto al robot serial tradicional38,39, 40;41.

La máquina construida posee características frugales que

convierten a impresión 3D de bajo costo en una innovación frugal tal como se ve en el Cuadro 1.

La Figura 9 muestra la impresora 3D construida y la pieza segmentada luego de finalizar la impresión sin la estructura de soporte. Otra aplicación interesante se llevó a cabo al segmentar la vena cava superior, ya que la medición de ciertas características de esta permite detectar enfermedades del corazón asociadas a obstrucción en el flujo sanguíneo.

Figura 8. Proceso de impresión 3D de imágenes médicas segmentadas Fuente: Autor

Figura 9. (1) Impresora delta lineal de bajo costo y altas prestaciones, (2) vena cava superior en proceso de impresión, (3) superficie finalizada de ventrículo derecho Fuente: Autor

Cuadro 1. Mejoras frugales en el diseño de impresoras 3D de bajo costo Fuente: Autor

96

Conclusiones

3. Pineda MA. Negocios y sostenibilidad en la Base de la Pirámide. Punto de vista. 2015;5(9):95-116.

l principal hallazgo es que a pesar que la impresión 3D es una innovación disruptiva en el ámbito mundial, el uso de una de tipo RepRap delta lineal, simplifica la fabricación, uso, reparación, además de disminuir de costos y mejorar la velocidad de impresión, precisión y rigidez.

Estas ventajas permiten obtener una versión física de secciones del corazón, para ayudar en el diagnóstico de enfermedades. También la biocompatibilidad del PLA, material para reemplazar secciones como la válvula cardiacas, extraídas de manera fidedigna de una impresión 3D, hacen que esta opción se convierta en un proceso que se adapta a las necesidades de asequibilidad que exigen los países en desarrollo.

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Manuel Velasco (Venezuela) Editor en Jefe - Felipe Alberto Espino Comercialización y Producción Reg Registrada en los siguientes índices y bases de datos:

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