Exploring cortical bone density through the ultrasound integrated reflection coefficient / Densidade óssea cortical analisada pelo coeficiente de reflexão ultrassônica

ABSTRACT Objective: This work evaluates the relationship between ultrasonic reflection and bone density from fourteen cylindrical bovine cortical bone samples (3.0-cm thick). Methods: Twenty US reflection signals per sample were acquired along the bone surface (2.0-mm step). The Integrated Reflection Coefficient (IRC) from each signal was compared to Quantitative Computed Tomography (QCT). Results: Seven IRC and QCT curves presented Pearson's Correlation R-values above 0.5. For weak correlation curves, QCT and IRC showed similar trends in several segments. Conclusion: IRC was sensitive to bone density variation. Level of Evidence: Experimental Study, Investigating a Diagnostic Test.

RESUMO Objetivo: Este estudo avalia a relação entre a reflexão ultrassônica e a densidade óssea de 14 amostras cilíndricas de osso cortical bovino (3,0 cm de espessura). Métodos: Foi realizada a aquisição de 20 sinais de reflexão ultrassônica por amostra (passo de 2,0 mm), ao longo da superfície óssea. O Coeficiente de Reflexão Integrado (IRC) de cada sinal foi comparado por Tomografia Computadorizada Quantitativa (QCT). Resultados: Sete curvas de IRC e QCT apresentaram valor de Correlação R de Pearson acima de 0,5. Para curvas de correlação fraca, QCT e IRC apresentaram tendências semelhantes em vários segmentos. Conclusão: O IRC foi sensível à variação da densidade óssea. Nível de evidência: Estudo Experimental, Investigação de Exame Diagnóstico.

Mean scatterer space estimation from ultrasound signals combining singular spectral analysis and entropy

AbstractIntroduction: Ultrasound (US) is a nonionizing radiation capable of real time imaging at low cost. Its most attractive application is quantitative tissue characterization with the objective of differentiating normal tissues from diseased tissues. In this study, an automated method using singular spectrum analysis (SSA) to estimate the mean scatterer space (MSS) of US signals is proposed. Methods Entropy was used to determine the optimal number of components for the SSA. Subsequently, this number was compared with the results using a fixed number of components. A method based on the spectrum of the original signal was also used for comparison. The method was evaluated by using 24,000 simulated US signals, i.e., echoes and jitters backscattered from samples with different ratios of regular-to-irregular structure, as well as with 152 signals obtained from a phantom made of nylon wires. Results For the simulated signals, the proposed method for estimating the MSS presented results similar to the other methods that were tested. However, the magnitude-of-the-spectrum method loses the phase information, and hence, does not allow the characterization of irregular structures. For the signals recorded from the phantom, the methods using SSA and entropy achieved better results. Conclusion In this study, the combination of SSA with entropy to estimate the MSS of a periodic or quasi-periodic medium was proposed. The proposed method achieved similar or better results compared with two other methods found in the scientific literature. The novelty of the proposed method is the application of entropy as a quantitative criterion for selecting the SSA periodic components, allowing it to become independent of heuristic criteria.

Evaluation of gloves as a water bag coupling agent for therapeutic ultrasound

Abstract Introduction Therapeutic ultrasound (TUS) is a widespread modality in physiotherapy, and the water bag technique is a coupling method employed in the presence of anatomical irregularities in the treatment area. The aim of the present study is to evaluate the acoustic attenuation of the water bag and its effectiveness as a TUS coupling agent. Methods The rated output powers (ROPs) of the TUS equipment were evaluated based on IEC 61689. Then, a radiation force balance was used to measure ROP with and without a water bag (latex and nitrile gloves filled with deionized water) between a TUS transducer and the cone-shaped target of the balance. Each experiment was performed five times for each nominal power (0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, and 7.0 W) and in the following configurations: without the water bag (A), with nitrile gloves and with (B) and without (C) a height controller, and latex gloves with (D) and without (E) height controller. ROPs obtained in different media were compared. Results The highest relative error of ROP was 16.72% for 0.5 W. Although the power values of the equipment were within the range recommended by IEC, there was a significant difference between the ROP values measured with A and with B, C and D. Conclusion As intensity differences below 0.5 W/cm2 are considered clinically not relevant, conditions A, B, C, D, or E can be used interchangeably.

Comparative study of periodicity estimation methods using ultrasonic signals

Abstract Introduction Various signal-processing techniques have been proposed to extract quantitative information about internal structures of tissues from the original radio frequency (RF) signals instead of an ultrasound image. The quantifiable parameter called the mean scatterer spacing (MSS) can be useful to detect changes in the quasi-periodic microstructure of tissues such as the liver or the spleen, using ultrasonic signals. Methods We evaluate and compare the performance of three classic methods of spectral estimation to calculate the MSS without operator intervention: Tufts-Kumaresan, SAC (Spectral Autocorrelation) and MUSIC (MUltiple SIgnal Classification). Initially the evaluations were performed with 10,000 signals simulated from a model in which the variables of interest are controlled, and then, real signals from sponge phantoms were used. Results For the simulated signals, the performance of all three methods decreased with increasing Ad or jitter levels. For the sponges, none of the methods accurately estimated the pore size. Conclusion For the simulated signals, Tufts-Kumaresan had the lowest performance, whereas SAC and MUSIC had similar results. For sponges, only Tufts-Kumaresan was able to detect the increase in the size of the pores of the sponge, although most often, it estimated sizes larger than expected.

Breast tumor classification in ultrasound images using support vector machines and neural networks

Abstract Introduction The use of tools for computer-aided diagnosis (CAD) has been proposed for detection and classification of breast cancer. Concerning breast cancer image diagnosing with ultrasound, some results found in literature show that morphological features perform better than texture features for lesions differentiation, and indicate that a reduced set of features performs better than a larger one. Methods This study evaluated the performance of support vector machines (SVM) with different kernels combinations, and neural networks with different stop criteria, for classifying breast cancer nodules. Twenty-two morphological features from the contour of 100 BUS images were used as input for classifiers and then a scalar feature selection technique with correlation was used to reduce the features dataset. Results The best results obtained for accuracy and area under ROC curve were 96.98% and 0.980, respectively, both with neural networks using the whole set of features. Conclusion The performance obtained with neural networks with the selected stop criterion was better than the ones obtained with SVM. Whilst using neural networks the results were better with all 22 features, SVM classifiers performed better with a reduced set of 6 features.

Effect of low-intensity therapeutic ultrasound on wound healing in rats subjected to third-degree burns

PURPOSE: To determine the effectiveness of low-intensity therapeutic ultrasound (LITUS) on wound healing in rats with third-degree burns. METHODS: Twenty rats were divided into the Control Group that comprised four rats without third-degree burns that did not undergo LITUS, the Burned Group (BG), comprising eight rats with third-degree burns that did not undergo LITUS, and the Burned with Treatment Group (BTG), comprising eight rats with third-degree burns that were administered LITUS. LITUS began 24 h after injury and involved daily applications for 8 min at 0.1 W/cm2 for 14 days. RESULTS: The BTG lost less weight than the BG (Q=2.75; p<0.05). No visible differences were apparent among the groups' lesions on day 4. By the end of treatment, wound healing was more evident in the BTG. No statistically significant differences were found between the BG and the BTG in relation to the parameters measured using the histological changes in burn wound healing scoring system. CONCLUSION: The LITUS protocol applied to the animals with third-degree burns accelerated the formation of fibrin-leukocyte crusts and significantly reduced weight loss. However, burn wound healing was not accelerated.

Continuous flow phantom for the calibration of an ultrasonic transit-time flowmeter

INTRODUCTION: Ultrasound Transit-Time flowmeters are based on the fact that the time required for an ultrasound pulse to propagate through a given distance in a moving medium is a function of the vectorial sum of pulse propagation velocity and medium velocity. The most common application of this flowmeter in medicine is in the evaluation of blood flow in arteries and veins during heart vascular surgery. The present article describes the design, construction and evaluation of a flow phantom for transit-time flowmeters calibration. METHODS: Basically, it is a hydraulic circuit containing degassed and distilled water. In such a circuit, a constant differential water level is established between two columns that are interconnected by tubes with defined resistance, which determines a known flow rate. A basic theoretical model to estimate the system Reynolds Number and resistance was developed. RESULTS: A flow range between 4.43 ± 0.18 ml.min-1 and 106.88 ± 0.27 ml.min-1 was found to be compatible with physiological values in small vessels. The pressure range was between 0.20 ± 0.03 cmH2O and 12.53 ± 0.07 cmH2O, and the larger Reynolds Number was 1134.07. Experimental and theoretical resistance values were similar. CONCLUSION: A reproducible phantom was designed and built to be assembled with standard low-cost materials and is capable of generating adjustable and continuous flows that can be used to calibrate TTFM systems.

Segmenting mammographic microcalcifications using a semi-automatic procedure based on Otsu's method and morphological filters

INTRODUCTION: Breast cancer has the second highest world's incidence rate, according to the Brazilian National Cancer Institute (INCa). Clinical examination and mammography are the best methods for early diagnosis. Computer-aided detection (CADe) and computer-aided diagnosis (CADx) systems are developed to improve mammographic diagnosis. Basically, CADx systems have three components: (i) segmentation, (ii) parameters extraction and selection, (iii) lesion classification. The first step for a CADx system is segmentation. METHODS: A microcalcification segmentation method is proposed, based on morphological operators, Otsu's Method and radiologists' knowledge. Pre-processing with top-hat operators improves contrast and reduces background noise. The Otsu's method automatically selects the best grey-level threshold to segment microcalcifications, obtaining binary images. Following, inferior reconstruction and morphological dilatation operators are applied to reconstruct lost structure details and fill small flaws in the segmented microcalcifications. Finally, the Canny edge detection is applied to identify microcalcifications contour candidates for each region-of-interest (ROI). Two experienced radiologists intervene in this semi-automatic method, firstly, selecting the ROI and, then, analyzing the segmentation result. The method was assessed in 1000 ROIs from 158 digital images (300 dpi, 8 bits). RESULTS: Considering the radiologists opinion, the rates of ROIs adequately segmented to establish a diagnosis hypothesis were 97.8% for one radiologist and 97.3% for the other. Using the Area Overlap Measure (AOM) and the 2136 microcalcifications delineated by an experienced radiologist as gold standards, the method achieved an average AOM of 0.64±0.14, being 0.56±0.09 for small microcalcifications and 0.66±0.13 for the large ones. Moreover, AOM was 0.64±0.13 for the benign and 0.64±0.14 for the malignant lesions with no statistical differences between them. CONCLUSION: Based on these findings, the proposed method could be used to develop a CADx system that could help early breast cancer detection.

Calorímetro diferencial para estudo do padrão de aquecimento gerado por feixes ultrassônicos terapêuticos / Differential calorimeter for studying the heating pattern generated by therapeutic ultrasonic beams

O presente trabalho descreve o projeto e construção de um calorímetro diferencial com a finalidade de avaliar o aquecimento gerado por feixes ultrassônicos em níveis terapêuticos. O calorímetro consiste em duas câmaras cilíndricas de alumínio idênticas (de medição e de referência), preenchidas com um material mimetizador de tecido biológico (phantom). Cada câmara possui seis termopares tipo E (diâmetro 0,24 mm), posicionados ao longo do eixo central de propagação da onda, entre as profundidades 10-60 mm, distantes 10 mm entre si. Foi levantada a curva de potência e estimado o valor da área de radiação efetiva (ERA) dos dois transdutores utilizados. A partir destes dados, a intensidade efetiva foi determinada. Para avaliar o calorímetro, foi utilizado um equipamento de ultrassom de Fisioterapia, operando nas frequências nominais 1 e 3 MHz, modo contínuo, intensidades nominais 0,5; 1,0; 1,5 e 2,0 W.cm-2 e tempo de irradiação 180 segundos. Uma sequência de oito protocolos de medição foi realizada dez vezes. Para ambas as frequências, houve um declínio do aquecimento ao longo da profundidade e a região do "phantom" que mais aqueceu foi a que corresponde à profundidade de 10 mm, em todas as intensidades. O maior aquecimento ocorreu a 2,0 W.cm-2, com médias de 6,7 ± 1,0 ºC e 12,6 ± 1,2 ºC, a 1 MHz e 3 MHz, respectivamente. O calorímetro proposto mostrou-se útil na caracterização de feixes ultrassônicos aplicados em Fisioterapia, principalmente na identificação de possíveis máximos locais de temperatura (pontos quentes) que ocorrem ao longo do eixo principal do feixe.

The present work describes the project and construction of a differential calorimeter designed to evaluate the heating generated by ultrasound beam in therapeutic levels. The calorimeter consists of two identical aluminum cylindrical chambers (for measurement and reference) filled with biological tissue mimicking material (phantom). Each chamber is fitted with six thermocouples type E (0.24 mm diameter) disposed along the wave propagation central axis, between the depths of 10-60 mm, distant 10 mm from each other. The power curve and the value of the effective radiation area (ERA) of the two transducers were estimated. From these data, the effective intensity was determined. The calorimeter was tested by using an ultrasound equipment of Physiotherapy, operating at the frequencies 1 and 3 MHz, continuous mode, nominal intensities 0.5, 1.0, 1.5 and 2.0 W.cm-2 and irradiation time 180 seconds. A sequence of eight protocols of measurement was repeated 10 times. At both frequencies, there was a decline of heating along the depth and the phantom region that heated the most corresponded to 10 mm of depth, in all intensities employed. The greatest increase in temperature occurred after application of 2.0 W.cm-2, with averages of 6.7 ± 1.0 ºC and 12.6 ± 1.2 ºC, at 1 MHz and 3 MHz, respectively. The proposed calorimeter may be useful for identifying possible local temperature maxima (hot spots) that appear along the central axis beam.

Detecção automática do espaçamento médio de meios periódicos por sinais ultrassônicos retroespalhados / Automatic detection algorithms for mean scatterer space estimation using ultrasound backscattered signals

A interpretação da imagem ultrassônica, por ocorrer de modo visual e qualitativa, traz uma variação inter e intra-observador importante. A adoção de métodos quantitativos é uma forma de diminuir esta dependência. Entre tais métodos está a quantificação do espaçamento médio entre espalhadores (Mean Scatterer Spacing - MSS), que pode ser útil para detectar mudanças na microestrutura quasi-periódica de tecidos como o hepático ou o esplênico. Neste trabalho foram avaliados três métodos clássicos de estimação espectral para cálculo do MSS (sem intervenção do operador): BURG, WIENER e MUSIC. O intuito é comparar suas potencialidades para a estimação automática de espaçamento médio de espalhadores ultrassônicos. Inicialmente as avaliações foram realizadas com 10.000 sinais simulados a partir de um modelo em que se tem controle das variáveis de interesse, e em seguida foram utilizados sinais reais de phantoms de fios de nylon imersos em água. O método de BURG não conseguiu estimar adequadamente o espaçamento em sinais de phantom, tendo apresentado resultados equivalentes aos outros métodos deste trabalho somente para sinais simulados. O método de WIENER para os sinais simulados apresentou resultados de menor percentual de acerto, ficando em segundo lugar, para os sinais dos phantoms. O método de subespaço MUSIC apresentou melhor desempenho global em relação a BURG e WIENER, com resultados de 100% de acerto para o phantom de fio de nylon de 1,2 mm e 91,45% para 0,8 mm considerando uma janela de acerto de 10%.

The interpretation of ultrasound imaging is essentially visual and qualitative, so there are important inter and intra-observer variations. Quantification methods aim at decreasing this dependency. Among those, the quantification of the Mean Scatterer Spacing (MSS) can be useful to detect changes in the microstructure of quasi-periodic tissues, such as liver or spleen. This study evaluated the following methods of spectral estimation for calculating the MSS (without requiring operator intervention): BURG, WIENER and MUSIC. The aim is to compare their potential for automatic estimation of MSS from ultrasonic scattering signals. Initially, the evaluation has been carried out using 10,000 simulated signals, with the aim of studying the behavior of the methods using a model in which the variables of interest can be controlled. Then, the methods have been applied to real signals of nylon phantoms immersed in water. The BURG method could not estimate the spacing of US phantom signals, presenting results similar to the other methods only for simulated signals. The WIENER method for the simulated signals was in second place in terms of percentage of success, when considering signals from the phantoms. The subspace method MUSIC had the best performance from all three methods.

CAD e mamografia: por que usar esta ferramenta? / CAD and mammography: why use this tool?

A mamografia representa o melhor método de detecção precoce do câncer de mama, porém cerca de 10 por cento a 30 por cento das lesões mamárias são perdidas no rastreamento, devido a limitações próprias dos observadores humanos. A detecção auxiliada por computador (computer-aided detection - CAD) é uma tecnologia relativamente nova que tem sido implementada em alguns serviços de mamografia, com o intuito de prover uma dupla leitura. Estudos clínicos têm demonstrado que o CAD aumenta a sensibilidade de detecção do câncer da mama, por radiologistas, em até 21 por cento. Um sistema CAD é útil em situações em que exista alta variabilidade interobservador, falta de observadores treinados, ou na impossibilidade de se realizar a dupla leitura com dois ou mais radiologistas. O objetivo desta revisão está baseado na necessidade de atualizar a comunidade médica acerca desta ferramenta, como um método auxiliar, quantitativo, não operador-dependente, e que visa a melhorar a qualidade do diagnóstico do câncer de mama.

Mammography is the best method for early detection of breast cancer. Nevertheless, approximately 10 percent to 30 percent of breast lesions are missed at screening due to limitations of human observers. Computer-aided detection (CAD) is a relatively new technology that has been implemented in some mammography services to allow a double reading of mammograms. Clinical studies have demonstrated that CAD increases the sensitivity by up to 21 percent in the detection of breast cancer by radiologists. A CAD system is useful in situations where there is a high interobserver variability, lack of trained observers, or impossibility to perform the double reading with two or more radiologists. The objective of the present review is based on the need to get the medical community acquainted with this tool as an auxiliary, quantitative and non-operator-dependent method, to improve the diagnosis of breast cancer.

Avaliação de parâmetros morfométricos calculados a partir do contorno de lesões de mama em ultrassonografias na distinção das categorias do sistema BI-RADS / Evaluation of morphometric parameters calculated from breast lesion contours at ultrasonography in the distinction among BI-RADS categories

OBJETIVO: Avaliar o desempenho de parâmetros morfométricos, calculados a partir do contorno de lesões de mama em ultrassonografias, na quantificação de suas características morfológicas e na distinção das categorias 2, 3, 4 e 5 do sistema de classificação ecográfica BI-RADS. MATERIAIS E MÉTODOS: A casuística é composta por 40 casos com registro ortogonal de pacientes submetidas à cirurgia. A partir das lesões segmentadas, foram calculados cinco parâmetros morfométricos para quantificar o contorno e a forma das lesões: razão de área, razão de superposição, valor residual normalizado, circularidade e razão entre largura e profundidade. A análise discriminante linear foi usada para selecionar os parâmetros mais significativos na distinção das características morfológicas das lesões, usando como figura de mérito a curva ROC. RESULTADOS: A razão de superposição foi capaz de diferenciar estatisticamente as lesões classificadas como BI-RADS 3 daquelas classificadas como BI-RADS 4 (a = 5 por cento; p = 0,015), sendo, também, o parâmetro morfométrico que apresentou melhor desempenho na diferenciação entre lesões malignas e benignas. CONCLUSÃO: Este resultado indica que a análise morfométrica de lesões de mama em ultrassonografias tem potencial para auxiliar na distinção de pacientes que deveriam ser submetidas à biópsia, daquelas que poderiam manter controle por métodos de imagem.

OBJECTIVE: To assess the performance of morphometric parameters calculated from breast lesion contours at ultrasonography, in the quantification of morphological features and in the distinction among BI-RADS categories 2, 3, 4 and 5. MATERIALS AND METHODS: The present casuistry included 40 cases, with orthogonal imaging of patients submitted to surgery. Based on the lesions segmentation, the following five morphometric parameters were calculated: area ratio, overlap ratio, normalized residual value, circularity and depth-to-width ratio. Linear discriminant analysis was applied to select the best parameters, and ROC curve was utilized as figure of merit. RESULTS: Overlap ratio was able to statistically distinguish breast lesions classified as BI-RADS 3 from others classified as BI-RADS 4 (a = 5 percent; p = 0.015). Additionally, such parameter presented the best performance in the differentiation between malignant and benign breast lesions. CONCLUSION: These results indicate that morphometric analysis of breast lesions at ultrasonography seems to be helpful in distinguishing patients who should undergo biopsy from those to be followed-up only with imaging methods.

Characterization of pseudarthrosis with ultrasound backscattered signals in rats / Caracterização da pseudoartrose com sinais de retroespalhamentos de ultrassom em ratos

PURPOSE: To propose a novel model of pseudarthrosis in a small animal and to investigate the ability of backscatter parameters from ultrasound signals in differentiating normal bone from those ones with pseudarthorsis. METHODS: Twelve Rattus norvegicus albinus free from pathogenic species (SPF) were randomly divided in two groups, with six animals each. In the Control group a surgical approach to the femur was made, followed by the synthesis of the muscle and skin layers. The Experimental group was submitted to an osteotomy of the femur and a vascularized flap of the fascia lata was interposed in the line of the fractured bone. Then the alignment and bone stabilization were accomplished, by using nylon stitch in U shape introduced in holes made in the proximal and distal fractured bone. Bone samples were scanned with ultrasound and signals were collected for each one to analyze the parameter Apparent Integrated Backscatter - AIB. RESULTS: Radiological and anatomopathologic studies revealed the absence of bone consolidation with persistence of fiber-osteoid tissue. Values of the ultrasound parameter AIB from normal bones were statistically different from those with pseudarthrosis. CONCLUSION: The experimental model was suitable for pseudarthrosis development in rats and the ultrasound backscatter parameters were able to identify such a bone disease in vitro.

OBJETIVO: Propor um novo modelo de pseudoartrose em animais de pequeno porte e investigar o potencial de parâmetros de retroespalhamento de ultrassônico em diferenciar osso normal e com pseudoartrose. MÉTODOS: Doze Rattus norvegicus albinus (SPF) foram distribuídos aleatoriamente em dois grupos, tendo cada grupo seis animais. No grupo Controle realizou-se uma abordagem cirúrgica ao fêmur, seguida da síntese por planos do músculo e da pele. O grupo Experimental foi submetido à osteotomia do fêmur aduzida da confecção de um retalho pediculado de fascia lata para interposição entre os segmentos resultantes da fratura induzida cirurgicamente. Prosseguiu-se com o alinhamento e estabilização óssea, mediante a confecção de um nó com fio de náilon em formato de U, introduzido em orifícios efetuados nas extremidades proximal e distal à fratura. As amostras ósseas foram irradiadas pelo ultrassom e sinais foram coletados para cada uma no intuito de analisar o parâmetro Retroespalhamento Integrado Aparente - AIB. RESULTADOS: Estudos radiológicos e anatomopatológicos evidenciaram a ausência de consolidação óssea com persistência de tecido fibro-osteóide. Os valores de AIB para ossos normais foram estatisticamente diferentes em relação aos ossos com pseudoartrose. CONCLUSÃO: O modelo experimental apresentou-se adequado para a formação de pseudoartrose em ratos e o parâmetro de retroespalhamento de ultrassom foi capaz de detectar tal doença óssea, in vitro.

Análise computacional da textura de tumores de mama em imagens por ultrassom de pacientes submetidas a cirurgia conservadora / Computer-assisted analysis of breast tumors texture on sonographic images of patients submitted to breast-conserving surgery

OBJETIVO: Avaliar as características de textura de lesões de mama em imagens por ultrassom de pacientes submetidas a cirurgia conservadora que apresentaram, ou não, recidiva. MATERIAIS E MÉTODOS: As imagens de ultrassom de 36 pacientes submetidas a cirurgia conservadora, com 12 tendo apresentado recidiva local e 24 que não apresentaram recidiva no local da cirurgia, foram divididas em: 3 malignas na mama oposta, 7 nódulos benignos, 5 hiperplasias atípicas e 9 alterações fibrocísticas. A textura das lesões foi quantificada utilizando-se dez parâmetros calculados da matriz de coocorrência e da curva de complexidade. Análise discriminante linear foi aplicada aos parâmetros para discriminação de lesões de mama em pacientes submetidas a cirurgia conservadora que apresentaram, ou não, recidiva. RESULTADOS: Avaliando-se a capacidade dos parâmetros em distinguir as recidivas do grupo composto por lesões não recidivas benignas e hiperplasias atípicas, obteve-se especificidade de 100 por cento, com valores de acurácia e sensibilidade superiores a 91 por cento. Num segundo teste, foi possível distinguir as cinco hiperplasias, das lesões não recidivas benignas. CONCLUSÃO: Apesar do número reduzido de casos, os resultados obtidos são encorajadores, sugerindo que o uso da quantificação da textura pode auxiliar na diferenciação entre lesões benignas, hiperplasias atípicas e lesões malignas de origem recidiva.

OBJECTIVE: The purpose of this study was to assess the features of breast lesion texture on sonographic images of patients submitted to breast-conserving surgery, with or without tumor recurrence. MATERIALS AND METHODS: Sonographic images of 36 patients submitted to conservative surgery for breast cancer, 12 of them with, and 24 without local recurrence, included 3 contralateral malignant lesions, 7 benign lumps (3 cysts and 4 fibroadenomas), 5 atypical hyperplasias and 9 fibrocystic changes. The quantification of features of breast lesion texture was based on ten parameters calculated from gray-level co-occurrence matrix and complexity curve. Linear discriminant analysis was applied to the texture parameters for differentiating between breast lesions in women submitted to conservative surgery with and without tumor recurrence. RESULTS: The assessment of performance of texture parameters in distinguishing lesion recurrences in a group including benign lumps and atypical hyperplasias demonstrated specificity of 100 percent, and accuracy and sensitivity > 91 percent. Another test demonstrated that texture parameters were useful in the differentiation between atypical hyperplasias and benign lumps. CONCLUSION: Despite the limited number of cases, the present results can be considered as promising, suggesting that texture parameters may help in the differentiation among benign lumps, atypical hyperplasias and recurrent malignant lesions.

Comorbidity adjustment index for the international classification of diseases, 10 / Índice de ajuste de comorbidade para a 10a revisão da classificação internacional de doenças / Índice de ajuste de co-morbilidad para la 10a revisión de la clasificación internacional de enfermedades

OBJECTIVE: To develop a Charlson-like comorbidity index based on clinical conditions and weights of the original Charlson comorbidity index. METHODS: Clinical conditions and weights were adapted from the International Classification of Diseases, 10th revision and applied to a single hospital admission diagnosis. The study included 3,733 patients over 18 years of age who were admitted to a public general hospital in the city of Rio de Janeiro, southeast Brazil, between Jan 2001 and Jan 2003. The index distribution was analyzed by gender, type of admission, blood transfusion, intensive care unit admission, age and length of hospital stay. Two logistic regression models were developed to predict in-hospital mortality including: a) the aforementioned variables and the risk-adjustment index (full model); and b) the risk-adjustment index and patient's age (reduced model). RESULTS: Of all patients analyzed, 22.3 percent had risk scores >1, and their mortality rate was 4.5 percent (66.0 percent of them had scores >1). Except for gender and type of admission, all variables were retained in the logistic regression. The models including the developed risk index had an area under the receiver operating characteristic curve of 0.86 (full model), and 0.76 (reduced model). Each unit increase in the risk score was associated with nearly 50 percent increase in the odds of in-hospital death. CONCLUSIONS: The risk index developed was able to effectively discriminate the odds of in-hospital death which can be useful when limited information is available from hospital databases.

OBJETIVO: Desenvolver um índice de co-morbidade a partir das condições clínicas e dos pesos do índice de co-morbidade de Charlson. MÉTODOS: As condições clínicas e pesos do índice de Charlson foram adaptados segundo a Classificação Internacional de Doenças 10a Revisão, e aplicados ao diagnóstico principal de internação hospitalar. Foram estudados 3.733 pacientes acima de 18 anos hospitalizados em hospital geral público do município do Rio de Janeiro, RJ, 2001-2003. A distribuição do índice foi de acordo com o gênero, tipo da admissão, presença de transfusão de sangue, admissão à unidade de terapia intensiva, idade e tempo de internação. Dois modelos de regressão logística foram desenvolvidos com o objetivo de prever a mortalidade hospitalar desses pacientes: a) com as variáveis acima e o índice de co-morbidade (modelo completo); e b) contendo apenas o índice e a idade dos pacientes (modelo reduzido). RESULTADOS: Dentre o total de pacientes analisados, 22,3 por cento possuíam escores >1 para o índice e sua taxa de mortalidade foi 4,5 por cento (66,0 por cento dos quais com escores >1). Exceto gênero e do tipo de admissão, todas as variáveis foram retidas na regressão. Os modelos tiveram uma área sob a curva característica ROC igual a 0,86 (modelo completo) e 0,76 (modelo reduzido). Cada aumento de uma unidade nos escores do índice foi associado com um aumento de quase 50 por cento na probabilidade de mortalidade hospitalar. CONCLUSÕES: O índice desenvolvido pôde discriminar probabilidades de mortalidade com uma eficácia aceitável, o que pode ser útil ao lidar-se com bancos de dados hospitalares com informação limitada.

OBJETIVO: Desarrollar un índice de co-morbilidad a partir de las condiciones clínicas y de los pesos de índice original de co-morbilidad de Charlson. MÉTODOS: Las condiciones clínicas y pesos del índice de Charlson fueron adaptados según la Clasificación Internacional de Enfermedades - 10a Revisión, y aplicados al diagnóstico principal de internación hospitalaria. Fueron estudiados 3.733 pacientes arriba de 18 años hospitalizados en el hospital general público del municipio de Rio de Janeiro (sudeste de Brasil), de 2001-2003. La distribución del índice fue de acuerdo con el género, tipo de admisión, presencia de transfusión de sangre, admisión a la unidad de terapia intensiva, edad y tiempo de internación. Dos modelos de regresión logística fueron desarrollados con el objetivo de prevenir la mortalidad hospitalaria: a) con las variables arriba y el índice de co-morbilidad (modelo completo); y b) conteniendo solo el índice y la edad de los pacientes (modelo reducido). RESULTADOS: Dentro del total de pacientes analizados, 22,3 por ciento tuvieron puntajes >1 para el índice y su taza de mortalidad fue 4,5 por ciento (66,0 por ciento de los cuales con puntajes >1). A excepción del género y del tipo de admisión todas las variables fueron retenidas en la regresión. Los modelos tuvieron una área bajo la curva característica ROC igual a 0,86 (modelo completo) y 0,76 (modelo reducido). Cada aumento de una unidad en los puntajes del índice fue asociado con un aumento de casi 50 por ciento en la probabilidad de mortalidad hospitalaria. CONCLUSIONES: El índice desarrollado puede discriminar probabilidades de mortalidad con una eficacia aceptable, el que puede ser útil al ser usado con bancos de datos hospitalarios con información limitada.

Aplicação de operadores morfológicos na segmentação e determinação do contorno de tumores de mama em imagens por ultra-som / Application of morphological operators on the segmentation and contour detection of ultrasound breast images

Em pacientes com massa palpáveis e mamografias não-conclusivas, oexame da mama através de imagens por ultra-som são divididas em: forma, tamanho, contorno, ecotextura, ecogenicidade, reforço ou sombra posterior. Tumores malignos geralmente são infiltrantes e invadem os tecidos adjacentes, gerando, na imagem por ultra-som, um contorno irregular ou indefinido. Logo, analisando o contorno do tumor é possível iniciar uma hipótese diagnóstica indicativa de malignidade. Neste trabalho, o contorno de regiões hipoecóicas em imagens por ultra-som foi determinado usando-se a segmentação baseada em operadores morfológicos. A técnica foi aplicada na determinação do contorno de 22 tumores de mama em imagens por ultra-som. Os resultados obtidos foram comparados com os contornos delineados por radiologistas experientes usando-se dois parâmetros: a razão de superposição das áreas definicas pelos contornos e o valor médio quadrático residual normalizado. Para uma razão de superposição de 0,6 cerca de 90 por cento dos contornos dos tumores foram determinados corretamente, valor compatível com a literatura. Porém, testes testes-t(α = 0,05) demonstraram que o valor médio quadrático residual normalizado é mais sensível a variações no contorno,indicando que este parâmetro é mais adequado para diferenciar contornos regulares de irregulares...

Mapeamento de feixe ultrasônico utilizando as propriedades cromotérmicas dos cristais líquidos colestéricos / Ultrasonic beam map using thermochromic properties of cholesteric liquid crystals

Desinformação a respeito da periodicidade com que aparelhos de ultra-som para fisioterapia devem ser calibrados e a carência de laboratórios aptos a ensaiá-los sugerem a necessidade de métodos acessíveis e de fácil manuseio, que avaliem o desempenho desses equiapmentos no próprio local onde são utilizados. O presente trabalho apresenta um método simples e rápido de obter informações sobre a distribuição de intensidade do campo ultra-sônico utilizando cristais líquidos colestéricos, substâncias que geram cores em função da temperatura. O feixe ultra-sônico, não sendo uniforme, gera gradientes de temperatura em função da intensidade média temporal local. Estes gradientes resultam numa imagem de cor em função dessa intensidade. Uma folha plástica, composta de PVC e poliuretano (coeficiente de atenuação médio 23,5 dB.cm-1.MHz-1 e e coeficiente de reflexão 0,06), foi acoplada ao material cromotérmico aumentando a sensibilidade do modelo. Esta foi emoldurada com vidro e compôs uma das faces do recipiente contando água destilada, onde os transdutores foram posicionados e excitados para a obtenção das imagens cromotérmicas. Cinco transdutores de 1 e 3 MHz, com fins terapêuticos, compuseram os experimentos. As imagens geradas pelo aquecimento do material cromotérmico foram avaliadas em vinte e três planos paralelos à face dos transdutores. Os resultados mostraram-se compatíveis com os obtidos pela varredura planar com hidrofone