Influencia de la presencia de glaucoma en la diferencia de ...

Influencia de la presencia de glaucoma en ladiferencia de CDR de ambos ojos de un mismo

paciente usando retinografías de RIMONEr3

Mayka Montalbán Gómez(1), Rafael Verdú Monedero(1),Juan Morales Sánchez(1), Inmaculada Sellés Navarro(2)

(1)Dpto. Tecnol. Información y las Comunicaciones, Universidad Politécnica de Cartagena(2)Servicio de Oftalmología del Hospital General Universitario Reina Sofía, Murcia.

Índice

1 Introducción

2 MétodoElección de la base de datos RIMONECálculo de CDR y asimetría

3 Resultados

4 Conclusiones

Montalbán et al. (UPCT) URSI 2020 Jueves, 03.09.2020 2 / 20

Índice

1 Introducción

3 Resultados

4 Conclusiones

Introducción

Proyectos del Plan Nacional - Instituto de Salud Carlos IIISubproyecto AES2017-PI17/00771Extracción automática de características del nervio óptico deambos ojos mediante procesado de imagen y reconocimiento depatrones para su integración en aplicación CAD de telemedicinaUniversidad Politécnica de Cartagena.Subproyecto AES2017-PI17-00821Desarrollo y evaluación de una aplicación de telemedicina para elanálisis anatómico conjunto del nervio óptico de ambos ojosHospital Universitario Reina Sofía.

Introducción

GlaucomaEnfermedad del nervio óptico ocasionada por la alta presiónintraocular debida a un mal drenaje.Produce pérdida progresiva e irreversible de campo visual queevoluciona hasta la pérdida total de visión.Inicialmente asintomática, generalmente se detecta en estadiosavanzados con efectos irreversibles.La detección temprana y la prevención es la única forma dereducir la pérdida de visión.

Introducción

GlaucomaEl diagnóstico se basa fundamentalmente en tres estudios:

la medida de la presión intraocular mediante tonometría,el examen del campo visual a través de la campimetría,y la medida de la razón copa-disco (cup-to-disk ratio, CDR).

Algunos parámetros anatomicos de la papila pueden utilizarsecomo indicadores en la detección temprana del glaucoma.No hay ninguno que por sí mismo tenga la suficiente sensibilidady especificidad para diagnosticar la enfermedad.Se admite como dato sugerente de patología la asimetría de laexcavación papilar entre ambos ojos. Existe escasa informaciónsobre esta característica en el diagnóstico precoz del glaucoma.

Introducción

Indicadores basados en parámetros anatómicos: CDR

La razón copa-disco (cup-to-discratio, CDR) compara eldiámetro de la copa (o excavación)con el diámetro del disco óptico.Valores normales de CDR son0.3-0.4.El CDR se utiliza en oftalmologíacomo una medida de la evolución delglaucoma. Conforme avanza laenfermedad, la copa se agrandahasta ocupar la mayor parte del áreadel disco.

Índice

1 Introducción

3 Resultados

4 Conclusiones

Método

ObjetivoAnálisis de asimetrías entre los valores de características anatómicas(CDR) del nervio óptico de ambos ojos como indicador de “nonormalidad” que permita detectar la patología. Son necesarias lasretinografías de ambos ojos de cada paciente así como lassegmentaciones del disco óptico y la excavación.

Bases de datosDRIVE: 40 retinografías, con segmentación de vasos sanguíneos.STARE: 400 imágenes, con segmentación de vasos en 40imágenes y del nervio óptico en 80.DRIONS-DB: 110 imágenes, con segmentación del disco óptico.MESSIDOR: 1200 imágenes, con segmentación del disco óptico.Drishti-GS: 101 imágenes con segmentaciones del disco óptico yexcavación.

Método

ObjetivoAnálisis de asimetrías entre los valores de características anatómicas(CDR) del nervio óptico de ambos ojos como indicador de “nonormalidad” que permita detectar la patología. Son necesarias lasretinografías de ambos ojos de cada paciente así como lassegmentaciones del disco óptico y la excavación.

Bases de datosDRIVE: 40 retinografías, con segmentación de vasos sanguíneos.STARE: 400 imágenes, con segmentación de vasos en 40imágenes y del nervio óptico en 80.DRIONS-DB: 110 imágenes, con segmentación del disco óptico.MESSIDOR: 1200 imágenes, con segmentación del disco óptico.Drishti-GS: 101 imágenes con segmentaciones del disco óptico yexcavación.

Método

Base de datos RIMONEr3Base de datos pública .Contiene 159 imágenes estéreo de fondo de ojo de pacientessanos, con glaucoma o con sospecha de padecerlo.Proporciona segmentaciones manuales de dos expertos del discoóptico y excavación.En la base de datos, están las retinografías de los dos ojos de

37 pacientes sanos,28 pacientes con glaucoma o con sospecha en alguno de los ojos.

8 pacientes con glaucoma diagnosticado en los dos ojos,9 pacientes con un ojo glaucomatoso y otro con sospecha,11 con sospecha de padecer glaucoma en ambos ojos.

Método

Base de datos RIMONEr3

Retinografías de ambos ojos de un paciente sano.Segmentaciones del Experto #1 en amarillo y del Experto #2 en azul.

Método

Retinografías de un paciente con glaucoma en ambos ojos.Segmentaciones del Experto #1 en amarillo y del Experto #2 en azul.

Método

Retinografías de un paciente con glaucoma en un ojo y sospecha depadecerlo en el otro. Experto #1 en amarillo y Experto #2 en azul.

Método

Cálculo de la razón copa-disco basada en áreas

CDRS =

√Scup

que aproxima al área del disco óptico y la excavación por

SOD = π(dOD2

)2y Scup = π

(dcup2

Definición de asimetríaConsideramos la asimetría del paciente i-ésimo como

∆i = |CDRODi− CDROSi

donde CDRODies el CDR del ojo derecho y CDROSi

el CDR del ojoizquierdo.

Método

Cálculo de la razón copa-disco basada en áreas

CDRS =

√Scup

que aproxima al área del disco óptico y la excavación por

SOD = π(dOD2

)2y Scup = π

(dcup2

Definición de asimetríaConsideramos la asimetría del paciente i-ésimo como

∆i = |CDRODi− CDROSi

donde CDRODies el CDR del ojo derecho y CDROSi

el CDR del ojoizquierdo.

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1 Introducción

3 Resultados

4 Conclusiones

Resultados

CDR y asimetría. Pacientes sanos.

5 10 15 20 25 30 350

1Experto #1

5 10 15 20 25 30 350

1Experto #2

El eje horizontal representa el paciente i-ésimo.

Resultados

CDR y asimetría. Pacientes con glaucoma o sospecha.

5 10 15 20 250

1Experto #1

5 10 15 20 250

1Experto #2

Resultados

CDR y asimetría. Galucoma en ambos ojos.

1 2 3 4 5 6 7 80

1Experto #1

1 2 3 4 5 6 7 80

1Experto #2

Resultados

Análisis de la asimetría. Caracterización estadística.Valor medio de la diferencia de CDR: µ = 1

∑Ni=1 ∆i

Varianza: σ2 = 1N−1

∑Ni=1 (∆i − µ)2

Conjunto pacientes sanos: (µS , σ2S), N=37.

Conjunto pacientes con glaucoma o sospecha: (µSG, σ2SG), N=28.

Conjunto pacientes con glaucoma: (µG, σ2G), N=8.

Experto µS σ2S µSG σ2SG µG σ2G#1 0.0611 0.0039 0.1113 0.0130 0.1969 0.0230#2 0.0678 0.0019 0.0772 0.0067 0.0930 0.0191#1 y #2 0.0644 0.0029 0.0943 0.0099 0.1449 0.0226

Resultados

Análisis de la asimetría. Caracterización estadística.Valor medio de la diferencia de CDR: µ = 1

∑Ni=1 ∆i

Varianza: σ2 = 1N−1

∑Ni=1 (∆i − µ)2

Conjunto pacientes sanos: (µS , σ2S), N=37.

Conjunto pacientes con glaucoma o sospecha: (µSG, σ2SG), N=28.

Conjunto pacientes con glaucoma: (µG, σ2G), N=8.

Experto µS σ2S µSG σ2SG µG σ2G#1 0.0611 0.0039 0.1113 0.0130 0.1969 0.0230#2 0.0678 0.0019 0.0772 0.0067 0.0930 0.0191#1 y #2 0.0644 0.0029 0.0943 0.0099 0.1449 0.0226

Resultados

Análisis de la asimetría. Caracterización estadística.Valor medio de ∆i para pacientes sanos y con glaucoma.Prueba simple t de Student con significancia estadística p = 0.05.

p-valorExperto #1 0.039Experto #2 0.442

Cuando el p-valor es menor que 0.05 la diferencia entre lasmedidas de pacientes con glaucoma en relación a los sanos sonestadísticamente significativas.

Solo las medidas del Experto #1 son estadísticamentesignificativas.

Resultados

Análisis de la asimetría. Caracterización estadística.

Valor medio de ∆i de pacientes sanos y con glaucoma o sospecha,con intervalo de confianza de media verdadera a un nivel del 95%.

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1 Introducción

3 Resultados

4 Conclusiones

Conclusiones y líneas de continuación

ConclusionesPrimeros resultados utilizando la hipótesis de que la asimetríaentre las características morfológicas de ambos ojos puede ser unindicador para el diagnóstico precoz del glaucoma.Se ha considerado asimetría como la diferencia en valor absolutodel CDR de ambos ojos, utilizando la base de datos RIMONEr3 ysegmentación manual de dos expertos.Aunque es necesario aumentar el número de casos de estudiopara que tenga significancia estadística, sí puede existir relaciónentre la diferencia del valor de CDR entre ambos ojos (asimetría)y la presencia de glaucoma.

Líneas de continuaciónCreación una base de datos propia con retinografías de ambosojos de pacientes sanos y con glaucoma.En esta base de datos también se incorpora la segmentaciónmanual del disco óptico y la excavación por dos expertosoftalmólogos.Extracción de características morfológicas a partir de loscontornos de la segmentación manual de los oftalmólogos omediante técnicas de procesado de imagen.Uso combinado de varias características morfológicas de ambosojos, además del CDR, y también el módulo de su diferencia(representando la asimetría) para analizar su uso como indicadoren el diagnóstico precoz del glaucoma.

Gracias!

Preguntas?

Presentación disponible enhttp://www.tic.upct.es/rafael.verdu/[email protected]

Influencia de la presencia de glaucoma en ladiferencia de CDR de ambos ojos de un mismo

paciente usando retinografías de RIMONEr3

Mayka Montalbán Gómez(1), Rafael Verdú Monedero(1),Juan Morales Sánchez(1), Inmaculada Sellés Navarro(2)

(1)Dpto. Tecnol. Información y las Comunicaciones, Universidad Politécnica de Cartagena(2)Servicio de Oftalmología del Hospital General Universitario Reina Sofía, Murcia.

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