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Fractal analysis in radiological images scanned from rat bone with osteoporosis induced by corticosteroids / AnÃlise fractal em imagens radiolÃgicas digitalizadas de osso de rato com osteoporose induzida por corticÃides

CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Traditional methods for texture analysis are classified into two categories: geometry and statistics. This study allowed the quantification of bone loss in two anatomical sites in the rat femur, the distal third with morphological analysis and fractal measure and the third medium in which was measured radiographic bone density. The main objective was to calculate the fractal dimension (FD) of the complex trabecular bone in the scanned image of the rat femur, and evaluate the process of bone demineralization induced by corticosteroid for 28 days. The Wistar albino rats were divided into two groups of 32 animals: the control group and hydrocortisone (HYDRO). The rats in group HYDRO were subjected to corticosteroid daily, by intramuscular dose of 18 mg/kg/day for a period of 7, 14, 21 and 28 days. The control group was subjected to administration of saline, by the same via and for the same period. The animals were sacrificed 7, 14, 21 or 28 days of treatment, as its subgroups, the right and left femurs were dissected and cleaned. Then, the bone specimens were radiographed in the anteroposterior incidence with mammography unit using the standardized technique. The images of the bony region of interest were captured in a standardized manner using a surgical microscope equipped with a video camera. The program SAMOS performed the processing of images, getting the calculation of the number of bone trabeculae, the number of junctions, number of nodes and trabecular area. Then the skeletonized image was inserted into the program Image J determined that the fractal dimension. To obtain the radiographic optical density (DOR), the pieces were radiographed with an aluminum step that served as the reference optical density. The digital image was obtained with the program Digora, and the DOR measured at the middle third of the femur. Results: The number of trabeculae measured in the HYDRO group was significantly higher (P =0,0497) that observed in the control group only on day 28 for the right femur. On the left there is the same behavior ( P =0,0384). For the number of junctions in the HYDRO group was significantly higher (P =0,0498) that observed in control only on day 28 for the right femur; already left for the increase in group HYDRO was also significant (P =0,0440). For the number of nodes there was no statistically significant differences between groups at any time. In relation to the trabecular area, there was a significant decrease in right and left femurs in the HYDRO group, resulting to the right side (P=0,0408) and (P=0,0429) in days 21 and 28 respectively, and for the left (P=0,0401) and (P=0,0451) in days 21 and 28 respectively. The fractal values accused a significant increase in group HYDRO compared to control, with (P =0,0456) to the right femur and (P =0,0495) to the left, both observed only on day 28. As the DOR there was a significant reduction in the HYDRO group compared to control, with (P =0,0002) for the right limb on day 21, reduction also observed in the group HYDRO (P< 0,0001) on the 28th day. These data demonstrate that the system constitutes a method to quantify processes of change in trabecular pattern. Structural analysis of the bone, as well as calculating fractal found bone loss, a fact consolidated by the DOR. / Os mÃtodos tradicionais para a anÃlise de textura sÃo classificados em duas categorias: geometria e estatÃstica. Este estudo tratou da quantificaÃÃo da perda Ãssea em dois sÃtios anatÃmicos em fÃmur de rato, o terÃo distal com anÃlise morfolÃgica e cÃlculo fractal e o terÃo mÃdio no qual foi mensurada a densidade Ãssea radiogrÃfica. O objetivo maior foi calcular a dimensÃo fractal (DF) do complexo trabecular Ãsseo em imagem digitalizada de fÃmur de rato, bem como avaliar o processo de desmineralizaÃÃo Ãssea induzida por corticÃide durante 28 dias. Os ratos albinos da raÃa Wistar foram divididos em dois grupos de 32 animais: o grupo controle e o grupo hidrocortisona (HIDRO). Os ratos do grupo HIDRO foram submetidos à corticoterapia diÃria, via intramuscular com dosagem de 18 mg/kg/dia, por um perÃodo de 7, 14, 21 e 28 dias. Os animais do grupo controle foram submetidos à administraÃÃo de soro fisiolÃgico, pela mesma via e pelo mesmo perÃodo. Os animais foram sacrificados com 7, 14, 21 ou 28 dias de tratamento conforme seus subgrupos, os fÃmures direitos e esquerdos foram dissecados e limpos. Em seguida, as peÃas Ãsseas foram radiografadas na incidÃncia Ãntero-posterior com mamÃgrafo usando uma tÃcnica padronizada. As imagens da regiÃo Ãssea de interesse foram capturadas de forma padronizada utilizando microscÃpio cirÃrgico equipado com cÃmera de vÃdeo. O programa SAMOS realizou o processamento das imagens obtendo o cÃlculo do nÃmero de trabÃculas Ãsseas, do nÃmero de bifurcaÃÃes, do nÃmero de nÃs e da Ãrea trabecular. Depois, a imagem esqueletizada era inserida no programa Image J que determinava a dimensÃo fractal. Para a obtenÃÃo da densidade Ãptica radiogrÃfica (DOR), as peÃas eram radiografadas junto com uma escada de alumÃnio que serviu como referencial da densidade Ãptica. A imagem digital foi obtida com o programa Digora, sendo a DOR mensurada no terÃo mÃdio do fÃmur. Resultados: o nÃmero de trabÃculas mensurado no grupo HIDRO foi significantemente maior (P=0,0497) que o observado no grupo controle, somente no dia 28 para o fÃmur direito. No esquerdo houve o mesmo comportamento sendo (P=0,0384). Para o nÃmero de bifurcaÃÃes, no grupo HIDRO foi significantemente maior (P=0,0498) que o observado no controle apenas no dia 28 para o fÃmur direito; jà para o esquerdo o aumento no grupo HIDRO tambÃm foi significante (P=0,0440). Para o nÃmero de nÃs nÃo houve diferenÃas estatisticamente significantes entre os grupos em nenhum dos tempos. No tocante à Ãrea trabecular Ãssea, houve uma reduÃÃo significante nos fÃmures direito e esquerdo no grupo HIDRO, sendo para o lado direito (P=0,0408) e (P=0,0429) nos dias 21 e 28 respectivamente; e para o esquerdo (P=0,0401) e (P=0,0451) nos dias 21 e 28 respectivamente. Os valores fractais acusaram um aumento significante no grupo HIDRO em relaÃÃo ao controle, com (P=0,0456) para o fÃmur direito e (P=0,0495) para o esquerdo, ambos verificados somente no dia 28. Quanto à DOR verificou-se uma reduÃÃo significante no grupo HIDRO em relaÃÃo ao controle, com (P=0,0002) para o membro direito no dia 21, reduÃÃo tambÃm observada no grupo HIDRO com (P < 0,0001) no dia 28. Tais dados demonstraram que o sistema desenvolvido constitui um mÃtodo de quantificaÃÃo em processos de alteraÃÃo do padrÃo trabecular. A anÃlise estrutural do osso, bem como o cÃlculo fractal, constataram perda Ãssea, fato consubstanciado pela DOR.

Identiferoai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:10026
Date16 August 2010
CreatorsValmirlan Fechine JamacarÃ
ContributorsJose Alberto Dias Leite, LÃcio Mitsuo Kurita, Sheila MÃrcia de AraÃjo Fontenele
PublisherUniversidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em Cirurgia, UFC, BR
Source SetsIBICT Brazilian ETDs
LanguagePortuguese
Detected LanguageEnglish
Typeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis
Formatapplication/pdf
Sourcereponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC
Rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess

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