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

SISTEMA DE VISUALIZACIÓN AAVVAANNZZAADDOO PPAARRAA EELL EESSTTUUDDIIOO
NNEEUURROOFFUUNNCCIIOONNAALL DDEE LLAA EENNFFEERRMMEEDDAADD DDEE PPAARRKKIINNSSOONN..
J.A. Juanes; P. Ruisoto; J.A. Obeso; J. San Molina; A. Prats

AV SISTEMA DE VISUALIZACIÓN AVAANNZZAADDOO PPAARRAA EELL EESSTTUUDDIIOO
LLaa EEnnffeerrmmeeddaadd ddee PPaarrkkiinnssoonn ((EEPP))
representa un problema social dada su incidencia (1/1000)
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

TTeeccnnoollooggííaa –– IImmaaggeenn mmééddiiccaa
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

TTeeccnnoollooggííaa –– IImmaaggeenn mmééddiiccaa
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.

OOBBJJEETTIIVVOO
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.

MMAATTEERRIIAALL yy MMÉÉTTOODDOO
AAddqquuiissiicciióónn ddee llaass iimmáággeenneess
RM, PET y SPECT en un paciente varón de 43
años, diagnosticado de EP.

Resonancia Magnética
Equipo General Electric (de 1.5 T, )
protocolo de adquisición en secuencias de la cabeza en el plano
axial, 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)
Equipo
radiofármacos 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 sagitales
a 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.

Creación de modelos 3D
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
el renderizado a partir de la creación de
modelos en malla

puntos de referencia o landmarks
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

Desarrollo del interface gráfico de usuario
lenguaje de programación dirigido a objetos
Visual C++

Encuesta de satisfacción de usuarios
La muestra estuvo formada por 65
estudiantes universitarios de los dos últimos
años de medicina.
Los participantes accedieron de forma
voluntaria y no recibieron compensación
económica por su participación

Encuesta de satisfacción de usuarios
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”.

RREESSUULLTTAADDOOSS
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.

Interface gráfico de usuario
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

EEnnccuueessttaa ddee ssaattiissffaacccciióónn
la evaluación realizada refleja el atractivo y alto potencial
didáctico del desarrollo informático presentado

EEnnccuueessttaa ddee ssaattiissffaacccciióónn
escala tipo Likert

CCOONNCCLLUUSSIIOONNEESS
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.

CCOONNCCLLUUSSIIOONNEESS
Estos desarrollos informáticos contribuyen a consolidar las
tendencias actuales de enseñanza-aprendizaje en cuanto a
transmisión de conocimientos médicos
La 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

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