An advanced visualization system for the neurofunctional study of Parkinson's disease

SISTEMA DE VISUALIZACIÓN AVANZADO PARA EL SISTEMA DE VISUALIZACIÓN AVANZADO PARA EL ESTUDIO NEUROFUNCIONAL DE LA ENFERMEDAD ESTUDIO NEUROFUNCIONAL DE LA ENFERMEDAD

DE PARKINSON.DE PARKINSON.

J.A. Juanes; P. Ruisoto; J.A. Obeso; J. San Molina; A. Prats

SISTEMA DE VISUALIZACIÓN AVANZADO PARA EL ESTUDIO SISTEMA DE VISUALIZACIÓN AVANZADO PARA EL ESTUDIO NEUROFUNCIONAL DE LA ENFERMEDAD DE PARKINSON.NEUROFUNCIONAL DE LA ENFERMEDAD DE PARKINSON.


representa un problema social dada su incidencia (1/1000)

La Enfermedad de Parkinson (EP)La Enfermedad de Parkinson (EP)

Se caracteriza, principalmente, por la aparición de síntomas motores consecuentes al deterioro neuronal en estructuras encefálicas profundas



Fase 1

Afectación unilateral

Cara inexpresiva

Brazo afectado en posición semiflexionada con temblor

Se inclina hacia el lado sano





Fase 2

Afectación bilateral

Alteraciones posturales precoces

Marcha lenta arrastrando los pies




Fase 3

Alteración acusada de la marcha

Incapacidad generalizada moderada

Inestabilidad postural

Tendencia a caer




En los últimos años, han aumentado los estudios funcionales dirigidos al análisis de alteraciones metabólicas utilizando técnicas de diagnóstico por imagen como la Tomografía por Emisión de Positrones (PET) y la Tomografía C. por Emisión de Fotón Único (SPECT).




Las imágenes funcionales son difíciles de interpretar por estudiantes y residentes. Es difícil la identificación y localización de las estructuras cerebrales que integran las vías nerviosas responsables del control del movimiento



Tecnología – Imagen médicaTecnología – Imagen médica

Los avances tecnológicos ofrecen la oportunidad de desarrollar sistemas gráficos informatizados que permitan procesar información procedente de técnicas de diagnóstico por imagen, y generar herramientas digitales que faciliten su comprensión y estudio



El diseño de una buena aplicación informática de carácter formativo, debe contar con un interface gráfico que constituya el elemento esencial que regule la interacción entre el usuario y la aplicación informática.

Tecnología – Imagen médicaTecnología – Imagen médica



aplicar los avances los avances tecnológicos al desarrollo de un entorno informático, con fines formativos, que permita organizar de forma visual, integral e interactiva los hallazgos de las técnicas funcionales aplicadas a la Enfermedad de Parkinson.

OBJETIVOOBJETIVO



RM, PET y SPECT en un paciente varón de 43 años, diagnosticado de EP.

MATERIAL y MÉTODOMATERIAL y MÉTODO

Adquisición de las imágenesAdquisición de las imágenes



Resonancia Magnética



Equipo General Electric (de 1.5 T, ) protocolo de adquisición en secuencias de la cabeza en el planoaxial, coronal y sagital, formato de los ficheros de datos originales fue DICOM. Se obtuvieron vóxeles cúbicos de 0.8 mm y dimensiones de 276x276x200 px.



Tomografía por Emisión de Positrones (PET)



Equiporadiofármacos administrados fueron FDG y DOPA marcadas con 18F, vía intravenosa.La cámara exploró un campo de visión axial de 14.8 cm, con una resolución espacial de 2 mm y una matriz de 128x128 px.La reconstrucción de imágenes tomográficas axiales, coronales y sagitalesa partir de los datos recogidos se realizó en la estación de trabajo asociada



TC por Emisión de Fotón Único (SPECT)



Equipo: gamma cámara modelo Orbiter-Nco de Siemens con un colimador de baja energía y alta resolución.Radiofármaco: Hexametil-propilen-amino-oxima (HM-PAO) bajo el nombre comercial de Ceretec, unido a hexa-Metazina de 99mTecnecio (99mTc).La amplitud del recorrido del arco fue de 360o en sentido horario y la matriz empleada de 640 x 640 px.



La generación volumétrica de las estructuras cerebrales se realizó utilizando el software de visualización y manipulación avanzada de imágenes


Creación de modelos 3D



segmentación de las regiones de interés (ROIs) de cada estructura


Creación de modelos 3D

el renderizado a partir de la creación de modelos en malla



parámetros que permiten alinear las secciones y adquirir las imágenes en los mismos ángulos.


integración o registro de modelos 3D generados a partir de secciones radiológicas morfológicas y funcionales originales.

puntos de referencia o landmarks











lenguaje de programación dirigido a objetos Visual C++


Desarrollo del interface gráfico de usuario



La muestra estuvo formada por 65 estudiantes universitarios de los dos últimos años de medicina.


Encuesta de satisfacción de usuarios

Los participantes accedieron de forma voluntaria y no recibieron compensación económica por su participación



Se evaluaron 5 items. Escala Likert (1-5):

1 “totalmente en desacuerdo”, 2 “parcialmente o bastante de acuerdo”, 3 “ni de acuerdo ni en desacuerdo”,

4 “parcialmente o bastante en desacuerdo y 5 “totalmente de acuerdo”.


Encuesta de satisfacción de usuarios



El desarrollo informático que presentamos integra distintos niveles de información y utiliza un enfoque visual, multimedia e interactivo, especialmente atractivo para potenciar la implicación del usuario.

RESULTADOSRESULTADOS



consta de un visor anatómico-funcional de modelos tridimensionales y múltiples controles gráficos dirigidos a optimizar la interacción del usuario con el visor.


Interface gráfico de usuario
































Esta aplicación dota al usuario de total autonomía de aprendizaje al interactuar con múltiples escenarios



Encuesta de satisfacciónEncuesta de satisfacción

la evaluación realizada refleja el atractivo y alto potencial didáctico del desarrollo informático

presentado



Encuesta de satisfacciónEncuesta de satisfacciónescala tipo

Likert



CONCLUSIONESCONCLUSIONES

La visualización volumétrica es especialmente útil en la mejora del rendimiento de los estudiantes en la identificación y localización de estructuras encefálicas profundas

La visualización volumétrica de estructuras encefálicas integradas en secciones de imágenes diagnósticas funcionales (PET-SPECT) mejora su interpretación en tareas de identificación/localización anatómica de estructuras cerebrales.



CONCLUSIONESCONCLUSIONES

Estos desarrollos informáticos contribuyen a consolidar las tendencias actuales de enseñanza-aprendizaje en cuanto a transmisión de conocimientos médicosLa aplicación desarrollada constituye un potente recurso didáctico que facilita la adquisición, visualización y utilización pedagógica de información clínica relevante en la Enfermedad de Parkinson.



trabaja en el desarrollo de programas docentes informatizados, y evaluación de su eficacia ,con el único fin de mejorar la

calidad de la formación médica, aplicando las tecnologías más

innovadoras



Education

An advanced visualization system for the neurofunctional study of Parkinson's disease