This thesis explores the issues involved in automatic coronary vessel analysis using deformable models and estimation algorithms. The work is carried out as a consequence of a previous international research and development project on multimedia and teleworking in medicine (radiology imaging). After developing and validating a multimedia workstation from a user perspective, the experience obtained showed the convenience to incorporate new computer vision tools to assist the physicians during the image assessment in the diagnostic process. The work presented is a part of a computer assisted diagnosis system within a telemedicine system.Focusing on cardiac imaging, the first step is to adapt the workstation to such image modality, then the goal is to build a computerised coronary tree model, able to incorporate 3D static (anatomical) and dynamic (vessel movements) data. Such a model is useful to increase the knowledge necessary when dealing with a difficult image modality in computer vision, like coronary angiography. To build the model, many computer vision problems have to be addressed. From low-level tasks as vessel detection up to high level ones like image understanding are necessarily covered. Mainly, deformable models (snakes) and estimation techniques are discussed and used with innovative ideas through the model building process. Ought to the tight dependence of the deformable models on the low level image feature detectors, new methods to learn the vessels based on statistical analysis and fine tune the detector are proposed increasing the segmentation confidence. A new statistical potential map is developed within a new energy minimising scheme. Snakes are also applied in the 3D-reconstruction process. A graph is designed and used to hold the knowledge of the complete model. The novel approach for vessel analysis and the final model were validated and the results are very encouraging.

Compara las técnicas SmartPrep y Bolus Test en angiografía pulmonar en pacientes oncológicos en la Clínica Oncosalud durante el periodo enero - junio 2018. Realiza un estudio de tipo, analítico, comparativo, observacional, cuantitativo, prospectivo y de corte transversal. La muestra estuvo conformada por 76 estudios tomograficos de angiografía pulmonar en el servicio de imágenes de la Clínica Oncosalud durante el periodo enero-junio 2018 que cumplieron los criterios de selección. Para el análisis de datos, se realizó una prueba de normalidad de Kolmogorov-Smirnov para identificar la distribución de los datos, resultando en muestras no normales, por lo que se procedió con la prueba no paramétrica de U de Mann-Whitney para determinar la diferencia significativa entre las variables. Se encontró diferencias significativas (p=0.000) entre los resultados de la pacificación máxima en Unidades Hounsfield en tronco pulmonar, arteria pulmonar derecha y arteria pulmonar izquierda usando las técnicas SmartPrep y Bolus Test, por otro lado no hubo diferencia significativa entre los tiempos de tránsito del medio de contraste (p=0.722). Además, en relación a los pacientes sometidos a quimioterapia se halló una diferencia significativa en los tiempos de tránsito del medio de contraste en comparación con aquellos que no llevaron el tratamiento (p=0.013). Sin embargo, no se encontró diferencia significativa entre las concentraciones de la vasculatura pulmonar entre ambos tipos de pacientes. Concluye que la aplicación del BOLUS TEST como técnica de inyección del medio de contraste es superior en comparación a la técnica de SMARTPREP en angiografía pulmonar por tomografía. / Tesis

Describe las características clínicas, epidemiológicas y radiológicas de este grupo de pacientes. Se identificó un total de 256 pacientes con diagnóstico de hemorragia subaracnoidea espontánea. Veintiuno fueron seleccionados por inclusión ya que se le realizó una segunda angiografía al no encontrarse la etiología en la angiografía inicial. Todas las características clínicas, epidemiológicas y radiológicas fueron obtenidas usando la hoja de recolección de datos. De los 256 pacientes, 21 (8,2%) no presentaron anormalidad en la angiografía inicial. Los promedios de edad masculino y femenino fueron 33,71 y 53,07 años respectivamente. Los pacientes con segunda angiografía positiva fueron 4 (19%), tuvieron un Glasgow promedio de 14 y un grado de severidad WFNS promedio de 2,25. Además 25% de ellos presentó patrón de sangrado perimesencefálico en la tomografía y 75% patrón no perimesencefálico. En contraste, los pacientes con segunda angiografía negativa fueron 17 (81%), tuvieron un Glasgow promedio de 14,76 y un grado de severidad WFNS promedio de 1,29. Además 76,5% de ellos presentó patrón de sangrado perimesencefálico en la tomografía y 23,5% patrón no perimesencefálico. Se encontraron algunas diferencias entre las características clínicas, epidemiológicas y radiológicas de los pacientes con segunda angiografía positiva y los pacientes con segunda angiografía negativa. En concordancia con los resultados del estudio debemos prestar atención a los pacientes con HSA espontánea y patrón de sangrado no perimesencefálico. Para evitar la morbimortalidad resultante de la ausencia de diagnóstico etiológico resulta necesario repetir la angiografía. / Tesis

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Pretende ser una herramienta para apoyar la protocolización en los centros de salud para el uso adecuado de los procedimientos invasivos para esta serie de casos estudiados. De Octubre del 2009 hasta abril 2014, se presentaron 218 pacientes con hemorragia subaracnoidea, de estos, 39 pacientes (17.89%) fueron admitidos al estudio por resultar la angiografía cerebral negativa en el Hospital Daniel Alcides Carrión del Callao, siendo distribuidos de acuerdo al patrón de sangrado en la tomografía cerebral de ingreso; Se estudió de forma total y parcial las características demográficas, el estado clínico, la efectividad de los exámenes complementarios con sus entidades encontradas, las complicaciones, la evolución clínica del paciente, además se analizó las características de los aneurismas encontrados y que factores contribuyeron que la primera angiografía resultare negativo. De los 39 casos fueron clasificados en cuatro grupos de acuerdo al patrón de sangrado distribuyéndose en 8,18,13,62% para el patrón negativo, cortical, perimesencefálico y difuso. Así mismo el 32 % de pacientes al realizarse la segunda angiografía resulto positivo, observándose que el patrón perimesencefálico no obtuvo falsos negativos, pero si en los demás patrones de sangrado, siendo el aneurisma cerebral la principal entidad encontrada. Aunque nuestra casuística sigue siendo baja concuerda a la mayoría de trabajos que existe patrones de sangrado que no debería repetirse la angiografía cerebral como son el patrón perimesencefálico, todo lo contrario sucede con los demás patrones, sobretodo se debería buscar el origen aneurismático en los sangrados que tengan características difusas. / Trabajo de investigación

Over the last decade, there has been a growing interest in assessing cerebral aneurysmal wall motion, because of its potential connections to the biomechanical conditions of the vessel wall, which could eventually aid the prediction of aneurysmal rupture risk. Such quantification could provide a valid surrogate for the vascular wall status and integrity. However, the vast majority of current morphological indices used in the literature to predict growth and rupture in cerebral aneurysms do not take into account the temporal changes that occur during the cardiac cycle. This is because these indices are derived from image modalities that do not provide sufficient temporal and/or spatial resolution to obtain dynamic aneurysm information, which is expected to be similar to or below image resolution. Among currently available vascular imaging techniques, 3D rotational angiography (3DRA) and digital subtraction angiography (DSA) have the highest spatial (and temporal) resolution. Still, for a human operator relying solely on qualitative visual observation, even when using images from these modalities, to objectively analyze the small motion and shape changes of the cerebrovasculature of an individual throughout the cardiac cycle is difficult, if not impossible. Therefore, the availability of a robust morphodynamic analysis tool is needed. In this context, this thesis focuses on developing techniques to estimate, quantify and analyze cerebrovascular wall motion, particularly aneurysmal wall motion, using such modalities. The main contributions of the thesis are: 1) a first methodology to estimate and model patient-specific cerebrovascular morphodynamics over one cardiac cycle, through a proposed multiple 2D to 3D image registration framework; 2) an extension of this methodology to provide robust and efficient estimates of cerebrovascular wall motion for clinical evaluation and for further biomechanical modeling of the cerebrovascular wall; 3) a patient study that demonstrates the validity of the developed techniques from clinical practice, through an analysis of 3DRA and DSA images. Each of these contributions is published in or submitted to a peerreviewed international journal. / Durante la última década se ha dado un creciente interés en la evaluación del movimiento de la pared vascular en aneurismas cerebrales. Éste hecho ha sido motivado en gran medida por la relación existente entre dicha motilidad y sus condiciones biomecánicas, pudiendo éstas llegar a ser útiles en la predicción del riesgo de ruptura del aneurisma cerebral analizado. De este modo, de ésta cuantificación, se podría llegar a derivar un indicador indirecto del estado e integridad de la pared vascular. Sin embargo, la gran mayoría de los índices morfológicos utilizados en la actualidad para predecir crecimiento y ruptura de aneurismas cerebrales no consideran los cambios que se producen en el tiempo a lo largo del ciclo cardíaco. Esto se debe a que dichos índices se obtienen a partir de modalidades de imagen que no proporcionan suficiente resolución espacial y/o temporal para obtener información dinámica del aneurisma, cuyo rango de variación se espera sea similar o inferior a la resolución de la imagen. Entre las técnicas de imagen vascular disponibles en la actualidad, la angiografía rotacional 3D (3DRA) y la angiografía de substracción digital (DSA) son las que ofrecen la mayor resolución espacial (y temporal). De todos modos, aún utilizando imágenes de estas modalidades, el análisis objetivo de pequeñas diferencias de forma y movimiento en los vasos cerebrales de un individuo a lo largo de un ciclo cardíaco es difícil, si no imposible para un operador humano utilizando únicamente medidas cualitativas guiadas por inspección visual. Por lo tanto, la disponibilidad de herramientas robustas para el análisis morfodinámico de la vasculatura cerebral resulta necesaria. En este contexto, la investigación de esta tesis se concentra en el desarrollo de técnicas para estimar, cuantificar y analizar el movimiento de las paredes de los vasos cerebrales, con particular énfasis en el movimiento de la pared en aneurismas, utilizando las modalidades indicadas anteriormente. En líneas generales, esta tesis presenta tres contribuciones principales: 1) una primera metodología de estimación y modelado morfodinámico de vasos cerebrales a lo largo de un ciclo cardíaco, utilizando una técnica de registrado de imágenes 2D-3D; 2) una metodología extendida para proporcionar una estimación robusta y eficiente del movimiento de las paredes de los vasos cerebrales para su evaluación clínica y posterior modelado biomecánico de dichas paredes; 3) un estudio sobre una población de pacientes que demuestra la validez de las técnicas desarrolladas en la práctica clínica, a través del análisis en imágenes de 3DRA y DSA. Cada una de estas contribuciones ha sido publicada o se encuentra en fase de revisión en revistas internacionales indexadas.

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Determina las características angioarquitectónicas y epidemiológicas de malformaciones arteriovenosas cerebrales evaluadas mediante angiografía con sustracción digital en casos con hemorragia intracerebral en el Hospital Nacional Daniel Alcides Carrión. El estudio tiene un enfoque cuantitativo, de tipo observacional, con diseño descriptivo, de corte transversal, retrospectivo. Se trabaja con un total de 100 historias clínicas de pacientes con informe radiológico de Panangiografía cerebral en el periodo comprendido entre junio del 2015 a diciembre del 2017 en el Hospital Nacional Daniel Alcides Carrión. Para el análisis estadístico se utilizan frecuencias y medidas de tendencia central. El 52% son varones y el 48% mujeres. La media de la edad es de 34 años, el rango predominante de edad es entre 21 a 30 años representado el 41 % de los casos. El 69 % está localizado a nivel supratentorial, además la región más afectada son los hemisferios cerebelosos con el 15%, seguido del lóbulo parietal con 13%. El 59% de las malformaciones tienen tamaño menor a 3 cm, seguido de 3 a 6 cm con el 35 %. El 71 % de malformaciones presentan drenaje venoso profundo. Existe aneurisma asociado en el 38% de los casos. Concluye que las características angioarquitectónicas y epidemiológicas más frecuentes de malformaciones arteriovenosas cerebrales evaluadas mediante angiografía con sustracción digital en casos con hemorragia intracerebral son el drenaje venoso profundo y el intervalo de edad entre 21 a 30 años. / Tesis

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Determina las características imagenológicas de los aneurismas intracerebrales evaluados por Angiografía con Sustracción Digital en casos de Hemorragia Subaracnoidea del Hospital Nacional Daniel Alcides Carrión, en los meses de enero a diciembre de 2016. Se realiza un estudio con enfoque cuantitativo, de tipo observacional con diseño descriptivo, de corte transversal y retrospectivo, que tuvo como muestra de estudio 86 historia clínicas de pacientes que se realizaron Panangiografia cerebral con diagnóstico confirmatorio de aneurisma intracraneal tomadas durante el periodo de enero y diciembre del 2016. En el análisis descriptivo para las variables cuantitativas se estimaron medidas de tendencia central (promedio) y de dispersión (desviación estándar), mientras que para las variables cualitativas se analizó mediante la estimación de frecuencias absolutas y relativas (%). Encuentra que la ubicación más frecuente de los aneurismas intracerebrales fueron: arteria comunicante posterior (36.4%), arteria cerebral media (20.6%) y arteria comunicante anterior (16.9%). En cuanto al tamaño del 91.5% de los aneurismas intracraneales fue pequeño (menor de 10 mm) y del 8.5% fue mediano (10 -20 mm). Respecto a la forma el 94.9 % de los aneurismas intracraneales tenía una morfología sacular y el 5.1 % fusiforme, por último, en lo que se refiere al número de aneurismas intracerebrales el 75.6 % eran únicos el 15.1 % dobles y el 9.4 % múltiples. El 67.4 % fueron varones y el 32.6% fueron mujeres. La media de la edad fue de 53.3 años, el rango de predominante de edad fue entre 50 a 59 años representando el 26.7 % de los casos. Concluye que las características de los aneurismas intracraneales mediante angiografía por sustracción digital en pacientes atendidos en el Hospital Nacional Daniel Alcides Carrión durante el periodo de enero a diciembre del 2016 fueron de localización en la arteria comunicante posterior, tamaño pequeño y de morfología sacular. En su mayoría del género femenino y con un intervalo de edad de entre 50 a 59 años. / Tesis

Determina la dosis de radiación efectiva promedio por reconstrucción iterativa estadística adaptativa (ASIR-V) en angiotomografías coronarias en la Clínica Internacional, sede San Borja, agosto a octubre de 2018. Realiza un estudio descriptivo, retrospectivo y no experimental de corte transversal. La población estuvo constituida por 219 estudios angiotomográficos coronarios que se exploraron en el centro de diagnóstico por imágenes de la Clínica Internacional sede San Borja, año 2018; la muestra fue constituida por 52 estudios tomográficos que efectuaron los criterios de selección. Para el análisis de los datos se realizaron análisis univariados; donde se utilizaron medidas de tendencia central y medias para variables cuantitativas, y frecuencias relativas y absolutas para variables cualitativas, y un análisis bivariado; donde se utilizó pruebas paramétricas como T de Student para muestras independientes y Anova de un factor. Se obtuvo una dosis de radiación efectiva promedio de 8.08 ± 2.64 mSv. El promedio de índice de dosis en volumen (CTDIvol) resultó 68.27 ± 13.92 mGy. Asimismo el promedio del producto dosis longitud (DLP) fue de 577.05 ± 188.71 mGy/cm. La dosis de radiación efectiva según el índice de masa corporal, donde los valores más altos de dosis de radiación efectiva estuvieron en pacientes con sobrepeso (8.26 mSv) y obesidad (8.05 mSv). Por último, la dosis de radiación efectiva promedio según la frecuencia cardíaca es de 10.12 mSv en pacientes con frecuencia cardiaca entre los rangos de 40 - 49 lpm, 7.47 mSv entre frecuencias en el rango 50 - 59 lpm y 8.41 mSv entre el rango de 60 - 70 lpm. Concluye que la dosis de radiación efectiva promedio por reconstrucción iterativa estadística adaptativa (ASIR-V) en angiotomografías coronarias en la Clínica Internacional, sede San Borja es de 8.08 mSv. / Tesis

Los derrames cerebrales son una de las causas principales de morbilidad y mortalidad en los países desarrollados. Esto ha motivado una búsqueda de configuraciones del sistema vascular que se cree que están asociadas con el desarrollo de enfermedades vasculares. En la primera contribución se ha mejorado un método de segmentación vascular para lograr robustez en la segmentación de imágenes procedentes de diferentes modalidades y centros clínicos, con una validación exhaustiva. Una vez que el sistema vascular está correctamente segmentado, en la segunda contribución se ha propuesto una metodología para caracterizar ampliamente la geometría de la arteria carótida interna (ACI). Esto ha incluido el desarrollo de un método para identificar automáticamente la ACI a partir del árbol vascular segmentado. Finalmente, en la tercera contribución, esta identificación automática se ha generalizado a una colección de arterias incluyendo su conectividad y sus relaciones topológicas. Finalmente, la identificación de las arterias en un conjunto de individuos puede permitir la comparación geométrica de sus árboles arteriales utilizando la metodología introducida para la caracterización de la ACI. / Stroke is among the leading causes of morbidity and mortality in the developed countries. This motivated a search for the configurations of vasculature that is assumed to be associated with the development of vascular diseases. In the first contribution we improve a vascular segmentation method to achieve robustness in segmenting images coming from different imaging modalities and clinical centers and we provide exhaustive segmentation validation. Once the vasculature is successfully segmented, in the second contribution we propose a methodology to extensively characterize the geometry of the internal carotid artery (ICA). This includes the development of a method to automatically identify the ICA from the segmented vascular tree. Finally in the third contribution, this automatic identification is generalized to a collection of vessels including their connectivity and topological relationships. Identifying the corresponding vessels in a population enables comparison of their geometry using the methodology introduced for the characterization of the ICA.