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Analisis de un Segmento Coronario y Variabilidad en Angiografía Cuantitativa

Alicia Barrio Lucia*

Servicio  de Cardiología, Sección de Hemodinámica, Hospital General universitario Gregorio Marañón, Madrid, España

 

Introducción
Con el fin de mejorar los sistemas de medición visuales, totalmente subjetivos, se desarrollaron hace más de una década diversos sistemas de cuantificación; CMS, ACA. ARTREK.

Objetividad, reproducibilidad y exactitud en las medidas son los objetivos buscados
para el desarrollo de la angiografía cuantitativa. Con el análisis cuantitativo se pretende un mayor conocimiento de los segmentos coronarios, así como la reducción en la variabilidad de ciertos parámetros clínicos:

  • diámetro de obstrucción
  • % de estenosis por diámetro
  • Cálculo de la reserva de flujo coronario etc…

No se acepta, hoy en día, en ningún estudio angiográfico, la interpretación visual. Está descrito, que antes de la ACTP (angioplastia coronaria transluminal percutánea) se sobreestiman las lesiones en general, sobre todo las más severas y se infraestiman las más ligeras, ocurriendo lo mismo tras el procedimiento, es decir se infravaloran.

Para obtener una mayor consistencia de los datos obtenidos con QCA , se requiere poner una especial atención en una serie de procesos intermedios que si no se realizan con un cierto rigor científico, producen errores que conllevan a resultados no válidos.

Fuentes de variabilidad en QCA:
La variabilidad está en relación con múltiples factores. Algunos afectan a la calidad radiográfica, otros son específicos de los RX, o en relación con el paciente, procesado de la película (cuando se filmaba en 35mm) o del propio procedimiento.

Los factores que condicionan el análisis propiamente dicho son:

  • la proyección escogida
  •  la digitalización
  •  la desviación del french del catéter
  • y la variabilidad intra operador.

Entre aquellos que dependen de la cadena de imagen, convendría destacar:

  • Borrosidad del punto focal: En realidad, el foco  no se puede considerar como una fuente puntual. La penumbra que aparece alrededor del objeto depende del tamaño del mismo, así como de la distancia existente entre éste y la arteria, y la distancia entre la misma y el intensificador de imagen. Para minimizarla, utilizaremos el menor foco posible, así como colocaremos, el intensificador lo más próximo al pecho del paciente.
Dibujo nº 1: Penumbra y penumbra 2

 

  • Distancia de la arteria al receptor de imagen

 

Dibujo nº 2: Distorsión y ampliación

 

  • Dispersión: esta radiación tanto de RX como de fotones de luz, dan un velo a la imagen
  • El moteado cuántico: depende de la relación señal ruido
  • Degeneración de bordes y ampliación de la imagen: distorsión específica del intensificador de imagen. Se magnifican y distorsionan los objetos situados en los bordes de este, comparándolos con los situados en el centro, debido a la convexidad de la pantalla
  • Colimación y magnificación: al poner una lupa, se reduce el campo a la vez que se amplia la imagen. Esto implica una pérdida de ganancia por reducción (es el cociente entre distancia al cuadrado del elemento fosforescente de entrada dividido por el de salida)

D2 elemento fosforescente de entrada / D2 elemento fosforescente de salida

Hay por tanto menos fotonelectrones que llegan al elemento de salida y una imagen más tenue. La corriente se incrementa automáticamente para mantener el nivel de brillo, pero aumenta la dosis que recibe el paciente.

 

Dibujo nº 3: Lupas

 

Los factores que afectan con respecto al paciente son

  • tono vasomotor
  • variaciones lumínales de los vasos debido a la fase del ciclo cardiaco en que se encuentre
  • necesidad de administrar un contraste yodado para la visualización de los vasos.

En lo concerniente al procesado de la película, solamente enunciare los parámetros por no utilizarse actualmente, temperatura, sub y sobreexposición  de esta por el revelador, variaciones en el fijado, lavado y secado, tendrán que tenerse en cuenta ya que es un punto clave en la cuantificación.

Será necesario ajustar también la curva característica, relación gráfica entre densidad óptica y logaritmo de la exposición, para obtener un revelado óptimo, ello se consigue ajustando los gradientes con el tipo de película utilizado: sensitometría ,densitometría.

Sería bueno realizar un control de calidad tanto de la cadena de imagen como del cuarto oscuro de manera rutinaria.

 

Dibujo nº 4: Curva característica

 

Otro aspecto a considerar es el análisis propiamente dicho. Se debe establecer un protocolo limitando así las variaciones en la adquisición  de datos angiográficos y permitir los seguimientos (follow up).

Análisis
El análisis de un segmento coronario comprende:

  • la selección del fotograma optimo
  • el ajuste de brillo y del zoom
  • la calibración del catéter
  • la definición,
  • así como la reconstrucción y detección automática de los contornos del referido segmento por medio de complejos algoritmos matemáticos
  • y por fin el cálculo de parámetros.

Selección del fotograma óptimo
Puede ser un elemento crítico, para obtener el más idóneo pueden dictarse unos criterios de forma que decrezca así la variabilidad inter e intra observador.

  • Se elegirán y  anotaran, las proyecciones donde la lesión sea más severa, sin solapamientos de otras estructuras o de vasos adyacentes; al menos dos ortogonales, con sus respectivas angulaciones  (rotación: OAD, OAI; sagital: craneal y caudal)
  • Altura de la mesa
  • distancia tubo-intensificador de imagen. Colimación.
  • Empleo del mismo campo (lupa) y número de imágenes por segundo.
  • Se administrará un vasodilatador antes de empezar el estudio 0.2mlgrs. N.T.G.
  • Utilización de catéteres de French adecuado (6F), deben filmarse rellenos de contraste o salino, a ser posible en el centro del campo, donde posteriormente se situará el segmento arterial de interés es decir la lesión.

Método de imagen
El método CMS utilizaba una cámara de video (CCD) de alta resolución que captaba  las imágenes de cine y derivaba  la señal al computador.

Una tarjeta gráfica de video capta y digitaliza la imagen a estudiar en una matriz de 512x512 x 8 bits. Actualmente se utiliza directamente la imagen digitalizada.

Antes de medir cualquier lesión es necesario:

Calibración: Utilizaremos un objeto de medidas conocidas como referencia. Existen tres modos de calibración:

  • medir el catéter con un micrómetro de precisión (por eso en los protocolos piden enviar el catéter con el que se ha realizado el estudio).
  • Rejilla de elementos cuadrados de 1cm. de lado.
  • Tomar el valor nominal del catéter considerando que las distintas marcas tienen igual medida.

La precisión va decreciendo del primer al tercer método.

Con esto obtenemos el factor de calibración.

CF: tamaño objeto mm / medida nº píxel

Una vez calibrado el catéter, se selecciona el fotograma dentro del ciclo cardíaco, al final de la diástole, donde existe una menor motilidad y por tanto una reducción de la borrosidad cinética.
Para la reconstrucción de la imagen se necesita:

  • un software
  • y una matriz de 512x512 x 8 bits
  • Cálculos matemáticos: algoritmos más filtros de convolución para detección de bordes basados en densitometría.
 
 

 

Se identifica el segmento de la ROI

  • por medio de un punto inicial y de otro final se produce una primera iteración: tracer algorithm y aparece el pathline (línea central). Conviene medir siempre la misma longitud, para ello, hay que tomar referencias: bifurcación de ramas o cualquier elemento que  podamos volver identificar.

Esta línea central es aceptada cuando se encuentra dentro de los límites arteriales del segmento en cuestión.

  • La detección de los contornos se realiza tomando el pathline como modelo  y por   medio de un segundo algoritmo , perfiles lineales de densidad son pintados  perpendicularmente a la center line aproximadamente a intervalos de 0.3mms.

Los puntos que formarán el borde arterial se corresponden con pixeles cuyos valores de densidad no difieren de más de un 25% entre ambas iteraciones.

Haciendo una segunda lectura ,los puntos que quedan fuera del rango específico buscado, son reemplazados por otros, cuyos valores se determinan por un promedio entre los datos de pixeles próximos: Point Spread Fonction.

Se debería dejar los resultados obtenidos automáticamente, pero si esto no es aplicable, se borra y pinta manualmente.

Parámetros obtenidos

Diámetro del vaso
Se calcula a intervalos regulares en direcciones perpendiculares a la linea central hasta el borde del luminograma teniendo en cuenta el factor de calibración se convierte en mms.

Diámetro de referencia
Definida por el usuario, a nivel tanto distal como próximal y que se juzgue sea el tamaño real del vaso a nivel de la lesión.

Interpolación, es una aproximación al tamaño original y sano del vaso a nivel de la lesión, teniendo en cuenta el segmento proximal y distal, determinado por el ordenador. Si aparece una obstrucción, se excluye para su cálculo.

Al definir un segmento es necesario tomar zonas de vaso sanas para basar en ellas el diámetro de referencia.

Lesión
Ocurre lo mismo, su diámetro y longitud es una interpolación entre límites próximales y distales.
La severidad de la obstrucción se expresa como:

  • % de estenosis por diámetro
  • % de estenosis por área. Esta se calcula asumiendo una sección circular de la arteria a partir del diámetro del segmento de referencia y de la lesión.

Reserva del flujo coronario, debido a la estenosis SRF
Es una medida de significado funcional: disminución u obstrucción al flujo. Se basa en la dinámica de fluidos que tiene en cuenta una caída de flujo característico de las estenosis.

Respecto al segmento en su conjunto
Diámetro, área y desviación estándar aparecen con sus valores máximos y mínimos.
También se subdivide en tres por sub-segmento: próximal , obstrucción y distal mostrando valores, media de diámetro, longitud y área específicos para cada uno de ellos. Por último longitud total del segmento y lo mismo para el área.

Conclusiones
La principal aportación de esta técnica es un aumento de la exactitud y precisión en las medidas con respecto a las realizadas manualmente.

Este aumento de la fiabilidad de los datos es particularmente importante a la hora de mediciones repetitivas en estudios de seguimiento o de comparación de distintas poblaciones.

Variabilidad

Quizás uno de los factores más importantes a la hora de valorar la fiabilidad de la cuantificación es la variabilidad de las mediciones que depende de la persona que las realiza.

Hay dos tipos de variabilidad a considerar:

  • Variabilidad inter observador: son mediciones realizadas por dos observadores diferentes, tomando la misma proyección y aquellos fotogramas escogidos por cada uno de ellos.
  • Variabilidad intra observador: son mediciones realizadas en diferentes momentos en el tiempo por la misma persona (después de al menos tres meses de la primera medición), tomando la misma proyección y fotograma diferente.

Presentare para mejorar la comprensión sobre este tema, un trabajo realizado en nuestro Laboratorio de Hemodinámica.           

Objetivo
El objetivo de este estudio es validar los datos obtenidos con el sistema CMS en el laboratorio y poder decir que las variaciones encontradas entre los diferentes parámetros están dentro de la variabilidad del sistema.

Población
Se incluyeron 15 pacientes elegidos aleatoriamente con diferentes stents implantados con mediciones básales y post implantación.

Método
Se utilizó angiografía cuantitativa off line (QCA, Sistema CMS)

Resultados
Se calcularon el Error Sistemático y el Error Aleatorio a través del cálculo de la regresión (parámetro estadístico).

El error sistemático, es el error constante que se produce en cada medición. No debe ser mayor del 6%.

El error aleatorio es un error casual que aparece por tanto al azar.

Gráficos: interpretación

Variabilidad intra observador: basal y post implantación de stent

 

 

En los ejes de abscisas y de ordenadas, tenemos las mediciones realizadas por el mismo observador. Los puntos nos indican las distintas medidas. La recta es la línea de
Identidad. Si las mediciones fueran idénticas, todos los puntos estarían sobre ella, cuanto más próxima a la recta, más coinciden.

Datos

Variabilidad Intra Observador

Error Sistemático

  • diámetro de obstrucción
        • basal            0.071mm
        • post stent      0.009mm
  • % estenosis por  diámetro
        • basal             2,13 %
        • post stent      1,12 %

Error Aleatorio

  • diámetro de obstrucción
        • basal            0.22mm
        • post stent      0.18mm
  • % estenosis por diámetro
        • basal              6,47 %
        • post stent       6,11 %

Se realizan los mismos cálculos en la variabilidad inter observador

 

 

Variabilidad  Inter Observador

Error Sistemático

  • diámetro de obstrucción
        • basal             0.1mm
        • post stent      0.03mm
  • % estenosis por  diámetro
        • basal              1,8 %
        • post stent       1,4 %

Error Aleatorio

  • diámetro de obstrucción
        • basal             0.21mm
        • post stent      0.24mm
  • % estenosis por diámetro
        • basal              6, 7 %
        • post stent       6,5 %

 

Conclusión
La reproducibilidad de la cuantificación coronaria es alta, con valores bajos de error sistemático  y aleatorio. Estos resultados validan la utilización de este sistema en la práctica clínica.

 

Bibliografía

- Baims DS, Grossman W. Coronary Angiography.En :Grossman W,Baims DS editores. Cardiac Catherization, Angiography and Intervention. Philadelphia : Lea & Febiger,1991; 4ª edic., 185-214
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- an der wet PMJ, Reiber JHC. A new approach for the quantification of complex lesion morphology:the gradient Field Transphorm: basis principles and validation results : J AM Coll Cardl.1994;24 :216-224
- Mancini JGB. Quantitative coronary artery arteriography:Development of methods, limitations and clinical applications. Am.J.Cardiac.Imag 1988;2:98-109
- opol EJ, Nissen SE. Our preoccupation with coronary luminology. The dissociation between clinical and angiographic findings in ischemic heart disease. Circulation 1995; 92:2333-2342


Curriculum del Autor
- Licenciada en Ciencias Biológicas, rama de ZOOLOGIA por Universidad Complutense, Madrid 1974.
- Técnico especialista de Radiodiagnóstico en H.G.U Gregorio Marañon de Madrid 1988.
- Técnico de Radiodiagnóstico en el Servicio de CARDIOLOGIA, Sección de HEMODINAMICA desde 1989 hasta la actualidad realizando cuantificaciones en la unidad de imagen
- Coordinadora nacional de técnicos desde 1992.
- Profesora en la UNED
- Seminarios en la Escuela de Técnicos del H.G.U. Gregorio Marañon

 

Publicación: Noviembre de 2007

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30 de Noviembre de 2007

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