Investigadores de la Universidad de Southampton han desarrollado una nueva forma computacional de analizar imágenes de rayos X de los pulmones, que podría anunciar un avance en el diagnóstico y la evaluación de la Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica EPOC y otras enfermedades pulmonares.
Un equipo multidisciplinario de matemáticos, clínicos y especialistas en imágenes de tres facultades de la Universidad de Southampton ha ideado un método para describir numéricamente la complicada estructura tridimensional del pulmón utilizando la topología, una parte de las matemáticas diseñada específicamente para el estudiode formas complejas.
Utilizando una combinación de tomografía computarizada TC, computación de alto rendimiento y algoritmos, los investigadores calcularon características numéricas, en tres dimensiones, de los árboles bronquiales completos de 64 pacientes categorizados en cuatro grupos diferentes: no fumadores sanos, sanosfumadores, pacientes con EPOC moderada y pacientes con EPOC leve.
La EPOC es una afección pulmonar compleja que involucra, en varios grados, las vías respiratorias bronquios y el tejido pulmonar alvéolos; esto resulta en una pérdida progresiva de la función pulmonar. Afecta a más de 200 millones de personas en todo el mundoadultos mayores o mayores, principalmente aquellos que han tenido una exposición significativa al humo del cigarrillo. Es la cuarta causa de muerte en todo el mundo.
El equipo analizó características tales como la estructura y el tamaño del árbol bronquial, la longitud y dirección de sus ramas y los cambios comparativos de forma durante la inhalación profunda y la exhalación completa. Descubrieron que, típicamente, un árbol más grande y complejo indica mejorfunción pulmonar y un árbol distorsionado más pequeño, peor función pulmonar.
Los investigadores encontraron que su nuevo método era capaz de distinguir con precisión entre los diferentes grupos de pacientes, las características de su función pulmonar y las diferentes etapas de su condición. Fue capaz de identificar características no detectables a simple vista.
Además, esperan que repetir este método en una base de datos de imágenes mucho más grande y combinarlo con otros datos pueda conducir al desarrollo en el mundo real de una valiosa herramienta clínica para el diagnóstico temprano de afecciones como la EPOC y el asma, proporcionando unforma más precisa de identificar la gravedad de la condición de un paciente individual.
El investigador principal y profesor de Matemáticas Jacek Brodzki, de la Universidad de Southampton, dice: "Hasta ahora, la gravedad de las afecciones pulmonares se ha evaluado mediante un espirómetro, un dispositivo que mide la fuerza y la cantidad de aire que un paciente puedeexhale y tomografías computarizadas bidimensionales, evaluadas por especialistas expertos, que tienen una amplia experiencia en el examen e interpretación de imágenes de tomografía computarizada, y utilizando medidas relativamente simples de densidad pulmonar y grosor de la pared bronquial.
"Nuestro estudio muestra que este nuevo método, que emplea el análisis de datos topológicos, puede complementar y ampliar las técnicas establecidas para proporcionar un rango valioso y preciso de información sobre la función pulmonar de los individuos. Se necesita más investigación, pero esto podría ayudar a tomar decisionessobre el tratamiento de pacientes con afecciones pulmonares graves o potencialmente graves ".
El profesor de medicina de la Universidad de Southampton y el investigador principal de NIHR, Ratko Djukanovi ?, comenta: "Este método es un avance importante en nuestra capacidad para estudiar las anomalías estructurales de la EPOC, una enfermedad compleja que afecta a tantas personas y, lamentablemente, resulta en morbilidad y mortalidad significativas.
"El método de análisis de imágenes desarrollado por los matemáticos de nuestra Universidad es el primero en aplicar el campo de la topología en enfermedades pulmonares, y uno de los pocos estudios de este tipo en medicina en general. Southampton es un gran lugar para la investigación colaborativa dede este tipo, por lo que esperamos seguir trabajando con nuestros colegas matemáticos para desarrollar este método para su uso en la atención clínica de rutina ".
La profesora Joy Conway, de Heath Sciences en Southampton, agrega: "Este estudio es una colaboración única entre médicos y matemáticos que nos da una nueva perspectiva sobre la interpretación de este tipo de datos de tomografía computarizada. Con más investigación, es muy prometedor paramejorar el tratamiento del paciente en el futuro "
El artículo Características de la topología pulmonar en pacientes con enfermedad pulmonar obstructiva crónica se publica en la revista Informes científicos .
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Materiales proporcionado por Universidad de Southampton . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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