CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Um programa de computador foi desenvolvido especificamente para a segmentaÃÃo e quantificaÃÃo de angiogÃnese corneana em imagens digitais capturadas in vivo. O propÃsito foi estabelecer um mÃtodo automÃtico para quantificar, de forma rÃpida, objetiva e acurada, a progressÃo temporal da resposta angiogÃnica. Desenvolveu-se ainda um modelo de angiogÃnese corneana inflamatÃria em coelhos, induzida por uma cauterizaÃÃo alcalina pontual, onde a resposta angiogÃnica foi avaliada, conforme cinco mÃtodos manuais, nos dias 3, 6, 9, 12, 15, 18 e 21 apÃs a cauterizaÃÃo, ocasiÃes em que tambÃm foram obtidas, de maneira padronizada, imagens digitais da cÃrnea. O software à composto de cinco mÃdulos, com funÃÃes especÃficas, que identificam e segmentam automaticamente os neovasos e quantificam a resposta angiogÃnica mediante a determinaÃÃo de trÃs parÃmetros principais: Ãrea de neovascularizaÃÃo, comprimento vascular total e nÃmero de vasos sangÃÃneos. Assim, o sistema dispensa a rotulaÃÃo prÃvia da neovascularizaÃÃo, propiciando, por conseguinte, o monitoramento espacial e temporal da resposta angiogÃnica in vivo. A avaliaÃÃo da validade do mÃtodo automÃtico proposto envolveu a determinaÃÃo do grau da correlaÃÃo entre cada um dos quantificadores automÃticos e os cinco parÃmetros manuais. Compreendeu ainda a comparaÃÃo do reconhecimento automÃtico dos vasos sangÃÃneos realizado pelo software em 50 subimagens com o reconhecimento manual efetuado, consensualmente, por trÃs examinadores (padrÃo-ouro), determinando-se entÃo a sensibilidade, especificidade e o coeficiente de concordÃncia kappa. Para avaliar a confiabilidade, trÃs examinadores utilizaram o mÃtodo automÃtico para analisar 50 imagens em dois momentos. A concordÃncia intra e interexaminadores foi medida pelo coeficiente de correlaÃÃo intraclasse. Para ilustrar a utilidade do mÃtodo automÃtico, delineou-se um ensaio que avaliou o efeito dos fÃrmacos prednisona, talidomida, Ãcido acetilsalicÃlico, etoricoxib e celecoxib no modelo de angiogÃnese corneana inflamatÃria. A anÃlise dos grÃficos dos quantificadores manuais e automÃticos revelou que a evoluÃÃo temporal da resposta angiogÃnica no modelo de angiogÃnese corneana inflamatÃria seguiu um padrÃo bifÃsico: crescimento exponencial atà o dia 12 (fase de proliferaÃÃo), seguido de crescimento linear atà o dia 21 (fase de maturaÃÃo). Constatou-se uma forte correlaÃÃo linear positiva estatisticamente significante entre os quantificadores automÃticos e manuais, denotando que o mÃtodo automÃtico mensurou a resposta angiogÃnica de forma anÃloga à realizada pelo mÃtodo manual. A sensibilidade do mÃtodo automÃtico foi 85,32%, enquanto sua especificidade foi 96,37%. A concordÃncia entre o reconhecimento manual e o reconhecimento automÃtico dos vasos sangÃÃneos foi classificada pela estatÃstica kappa como quase perfeita. A concordÃncia interexaminadores foi avaliada em seis situaÃÃes, sendo classificada como excelente em quatro delas e como boa nas outras duas. A concordÃncia intra-examinador foi mensurada em nove situaÃÃes, sendo classificada como boa em apenas uma e como excelente nas demais. AlÃm disso, o sistema automÃtico foi capaz de identificar diferenÃas na intensidade do efeito antiangiogÃnico dos diferentes fÃrmacos avaliados, possibilitando graduar a atividade inibitÃria em plena (prednisona), parcial (talidomida, Ãcido acetilsalicÃlico e etoricoxib) e insuficiente (celecoxib), demonstrando, assim, o seu valor como mÃtodo para anÃlise quantitativa de angiogÃnese. Portanto, tais dados demonstram que o sistema automÃtico proposto constitui um mÃtodo de quantificaÃÃo de angiogÃnese acurado e reprodutÃvel. / A software was developed specifically for segmentation and quantification of corneal angiogenesis in digital images acquired in vivo. The purpose was to establish an automatic method to quantify the corneal progression of the neovascular response in a rapid, objective and accurate manner. It was also developed a model of inflammatory corneal angiogenesis in rabbits induced by a punctual alkaline cauterization. Angiogenic response was evaluated at days 3, 6, 9, 12, 15, 18 and 21 after cauterization. At these occasions, digital images of cornea were also captured in a standardized fashion. The software is composed of five modules, each with specific functions, which automatically identify and segment the neovessels and quantify the neovascular response through the calculation of three main parameters: neovascularization area, total vascular length and blood vessels number. Thus, the system does not require previous enhancement of the neovascularization, so that it provides the temporal and spatial monitoring of the angiogenic response in vivo. To assess the validity of the automatic method, it was determined the correlation degree between each automatic parameters and the five manual variables. It was also evaluated by comparing automatic recognition of blood vessels performed by the software on 50 subimages with the manual recognition performed by three raters by consensus (gold-standard) and then calculating the sensitivity, specificity and kappa coefficient. To assess reliability, three raters used the automatic method for analysing 50 images at two moments. The intra and inter-raters agreement was assessed by calculating intraclass correlation coefficient. To illustrate the utility of the automatic method, it was designed an assay that evaluated the effect of prednisone, thalidomide, acetylsalicylic acid, etoricoxib and celecoxib in the model of inflammatory corneal angiogenesis. The analysis of the graphics of the manual and automatic parameters showed that the temporal progression of the neovascular response in this model followed a biphasic pattern: exponential growth until day 12 (proliferation phase), followed by linear growth until day 21 (maturation phase). It was found a statistically significant positive linear correlation between automatic and manual variables, denoting that both methods measured the angiogenic response in an analogous fashion. The sensitivity of the automatic method was 85.32% and the specificity was 96.37%. The agreement between manual and automatic recognition of blood vessels was classified as almost perfect, according to kappa statistics. The inter-raters agreement was measured in six situations and it was classified as good in two of them and as excellent in the others. Among the nine situations analysed, the intra-rater agreement was classified as good in only one of them and as excellent in the others. Furthermore, the automatic system was able to detect differences in the intensity of the antiangiogenic effect of tested drugs, allowing the inhibitory activity to be graduated as full (prednisone), partial (thalidomide, acetylsalicylic acid and etoricoxib) and insufficient (celecoxib), demonstrating, thus, its value as method for quantitative analysis of angiogenesis. Therefore, such results demonstrate that the proposed automatic system constitutes an accurate and reproducible method of angiogenesis quantification.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:484 |
| Date | 24 November 2006 |
| Creators | Francisco Vagnaldo Fechine Jamacaru |
| Contributors | Manoel Odorico de Moraes Filho, SÃrgio Botelho GuimarÃes, JoÃo Batista Calixto, Jailton Vieira Silva, Ana Paula Drummond Lage Wainstein |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em Cirurgia, UFC, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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