A comparison of left ventricular border detection techniques applied to 2D echocardiograms

INTRODUCTION: Cardiology has been one of the most important areas of medicine. For several applications to diagnose the heart functions diseases the measurement of left ventricular (LV) cavity area and LV fractional area change are of vital necessity. To achieve this task, it is necessary to trace the border of left ventricle, which manual tracing is a tedious and time-consuming work. To solve this problem, many techniques to automate this border detection have been developed using the specialist tracing as gold standard. METHODS: The purpose of this approach is to analyze the features of the main techniques applied to left ventricle border detection in medical imaging. To facilitate understanding, the left ventricle border detection techniques are divided into three categories: image-based techniques, model-based techniques and pixel-based techniques. For each of the category, a literature review was made to get examples of the techniques applied to left ventricle border detection and to describe them. The result of this review is a comparative tablewhere the main features of each technique is compared. CONCLUSION: From the comparative table we can conclude that the not mentioning of many features of the techniques by the authors and the lack of a standardization of the evaluation techniques hamper a more satisfactory comparison.

Análise do desempenho de um eletrocardiógrafo interpretativo para utilização em um sistema computacional de auxílio diagnóstico em síndromes coronarianas agudas / Performance analysis of an interpretive electrocardiograph for use in a computer-aided diagnostic system for acute coronary syndromes

O eletrocardiograma  (ECG) registra a atividade elétrica cardíaca de forma não invasiva e permite obter uma avaliação rápida do ritmo cardíaco, muito útil na definição da conduta terapêutica imediata em pacientes com suspeita de síndrome coronariana aguda  (SCA), que é uma entidade clínica que engloba a angina instável e os infartos agudos do miocárdio com e sem supra-desnível do segmento  ST. Atualmente, eletrocardiógrafos de diversos fabricantes são capazes de fornecer diagnósticos automáticos dos ECGs, mas, apesar disso, existem poucos estudos publicados acerca do desempenho desses equipamentos. O objetivo deste trabalho é avaliar o desempenho de um eletrocardiógrafo interpretativo para determinar sua adequabilidade para uso em um sistema computacional que utiliza informações da história clínica obtida pelo médico generalista e do laudo eletrocardiográfico emitido pelo equipamento avaliado, permitindo auxiliar no diagnóstico de síndromes coronarianas agudas, quando o paciente não é atendido por cardiologistas. Foi utilizado um eletrocardiógrafo interpretativo Nihon  Kohden Cardiofax  9620 que foi testado com um simulador de sinais eletrocardiográficos Metron  PS  420 e, ainda, teve seu desempenho comparado com um sistema de telemedicina disponível em uma região semi-rural brasileira. Os testes resultaram em 93,8 por cento de sensibilidade e 83,3 por cento de especificidade, que foram considerados satisfatórias em situações clínicas compatíveis com isquemia miocárdica aguda, validando a sua utilização em um sistema de inteligência artificial para auxílio ao diagnóstico em SCA.

The electrocardiogram  (ECG) is the recording of the heart’s  electrical activity from the surface of the body and has been worldwide used in routine medical practice since the last century. This is a first-rate tool for a rapid interpretation of cardiac rhythm and for assessment and immediate therapeutic management in patients with suspected acute coronary syndrome, which is a clinical entity that includes unstable  angina and acute myocardial infarction with and without ST-segment elevation. Currently, electrocardiographs from various manufacturers are capable of providing automatic diagnosis of ECGs, but there are few published studies about the performance of these equipments. The objective of this paper is to evaluate the performance of an interpretive electrocardiograph in order to determine their suitability for use in a computer system that uses the medical history information obtained by the general practitioner and the electrocardiographic report emitted by the equipment evaluated to aid the diagnosis of acute coronary syndromes, when the patient is not treated by cardiologists. We used an interpretive electrocardigraph Nihon  Kohden Cardiofax  9620. The electrocardiograph simulator Metron  PS  420 was the choice for the simulated tests, and also we compared the performance of the Cardiofax with a telemedicine system available in a semi-rural area in Brazil. The tests resulted in 93.8 percent sensitivity and 83.3 percent specificity that were considered satisfactory in clinical situations compatible with acute myocardial ischemia, validating their use in an artificial intelligence system for the diagnosis of ACS.

Coração artificial auxiliar / Heart artificial auxiliary

A geração de tecnologia própria, sempre presente na cardiologia brasileira, proporcionou a formação de profissionais capacitados, criando grupo de pesquisas e empresas de produção de equipamentos. Com base em dados do Minsitério da Saúde, as doenças cardiovasculares representavam aproximadamente 11,8% do total de óbitos das capitais em 1930 em nosso país; em 1996 este percentual cresceu drasticamente chegando a 27,2%; já em 2004 esse índice chegou à 31,8%, o que corresponde à causa de maior mortalidade no Brasil. Em função desse quadro, pesquisas que visam o desenvolvimento de dispositivos para suporte à vida destes pacientes são de grande importância (Ministério da Saúde, 2007).O Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia (IDPC) e a Fundação Adib Jatene vêm desenvolvendo um modelo de Coração artificial auxiliar (CAA), configurado como dispositivo de assistência ventricular (DAV), com princípio de funcionamento eletromecânico. O DAV é configurado para assistência ventricular esquerda, pois a grande maioria das insuficiências cardíacas ocorrem no ventrículo esquerdo. O dispositivo...

Tele-ECG (tele-eletrocardiografia à distância via celular) / Tele-ECG (Tele-Echocardiography by distance of cellular phone)

O Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia(IDPC) presta atendimento a paciente de diversas regiões; dentre estes, observou-se uma parcela significativa de pacientes externos provenientes de localidades distantes, vindos de Unidades Básicas de Saúde (UBS) que normalmente não possuem especialista em cardiologia. Muitos destes pacientes poderiam ser evitados, reduzindo os custos logísticos da operação, inclusive o custo social. O Sistema Tele-EGG tem como objetivo aplicar uma solução em telemedicina, que consiste de um eletrocardiógrafo convencional, de 12 derivações simultâneas, interligado a um módulo de transmissão/recepção de dados que utiliza a telefonia móvel (celular) para enviar o sinal de ECG e os dados do paciente para uma central de exames. Valendo-se da mobilidade que o sistema oferece, a instalação dos equipamentos, nos mais variados locais, independe de haver uma estrutura fixa com microcomputadores e internet de banda larga: basta haver um sinal de telefonia celular. A central de exames consiste de uma sala de terminais de computadores...

Testes in vitro e in vivo com o Coração Artificial Auxiliar (CAA): um novo modelo de coração artificial totalmente implantável e heterotópico / In vitro and in vivo tests with the Auxiliary Total Artificial Heart (ATAH): a new device of a totally implantable and heterotopic artificial heart

Um novo modelo de coração artificial está sendo desenvolvido e testado em nossos laboratórios, o Coração Artificial Auxiliar (CAA). Este dispositivo foi projetado com dimensões reduzidas para ser implantado em paralelo ao coração natural do paciente, dentro da cavidade torácica direita de forma heterotópica. Foram realizados testes in vitro, em um circuito simulador do sistema circulatório humano, para verificação do desempenho hidrodinâmico do CAA. Os resultados mostraram que o CAA pode fornecer um fluxo de até 5,8 L/min, com uma pré-carga de 20 mmHg e uma pós-carga de 100 mmHg. A freqüência de batimento do CAA e, consequentemente, o débito cardíaco são dependentes da pré-carga do ventrículo esquerdo, funcionamento semelhante ao coração natural (Lei de Frank Starling). Testes in vivo animal estão sendo realizados para avaliar os resultados obtidos com os testes in vitro e para verificar o comportamento do CAA em ambiente e condições fisiológicas difíceis de serem simuladas. Os testes in vivo estão sendo também importantes para o desenvolvimento de técnicas cirúrgicas e treinamento dos cirurgiões cardiovasculares envolvidos no projeto. Até o momento, dois estudos agudos in vivo foram realizados, com o CAA funcionando por 5h, implantado na cavidade torácica direta de carneiros adultos (50 + ou - 5 kg). Os resultados destes estudos in vivo demonstraram que o funcionamento do CAA é sincronizado ao coração natural, sendo possível estudar o comportamento do CAA quando, gradativamente, o coração natural teve sua contratilidade reduzida até sua parada total.