Os estudos relacionados a seguir utilizam a tortuosidade vascular como medida para identificar fatores de saúde e anomalias em pacientes, devido a fatores como o aumento da pressão arterial, sendo este também um fator de interesse para o estudo, pois é um dos principais sintomas da disreflexia autonômica.
Em Hart (1999), é descrito um conjunto de medidas para verificar a tortuosidade dos vasos extraídos de imagens da retina classificando de duas formas, primeiramente a tortuosidade dos vasos sanguíneos e, em seguida, a tortuosidade das redes de vasos sanguíneos, obtendo mais de 89% de sucesso na taxa de classificação feita por modelos de probabilidade de logit, taxa de classificação (proporção entre as amostras corretamente classificadas) e pela curva ROC (característica operacional relativa), em
ambas as técnicas. Hart cita as técnicas de Lotmar, Freiburghaus e Bracher, que tratam da seleção de pontos dos vasos em imagens de fundo de olho, subdividindo-os em arcos, cujas medidas são calculadas de acordo com seu comprimento e curvatura; a tortuosidade então é definida como a variação relativa dos comprimentos desses arcos.
São citadas outras técnicas automatizadas de medição de tortuosidade, como a análise de Fourier dos estudos de Kaupp et al. (1991); medidas da curvatura integral do vaso, número de inflexão e fração do vaso com alta curvatura estudados por Smedby et al (1993); análise de tortuosidade por meio de angiogramas de Zhou et al. (1994), entre outros.
Hart descreve medidas de tortuosidade analisadas a partir das propriedades abstratas de medidas baseadas em intuições médicas: invariância à translação e rotação, resposta ao escalonamento e composição dos vasos e redes de vasos. Ele também propõe a discussão da influência da forma de extração dos segmentos de vasos nas medidas de tortuosidade. Segundo os estudos de Hart e o julgamento dos oftalmologistas, a medida de tortuosidade deve ser independente da posição do vaso na retina ou da sua orientação. Hart discorda da invariância ao escalonamento linear, pois ao multiplicar um segmento por uma constante A e sua derivada também, a derivada será escalonada em 1/A, alterando então o valor da tortuosidade. Em relação à composição, Hart diz que se um vaso for composto por diversos segmentos de mesma tortuosidade, o resultante deve obter tortuosidade semelhante aos segmentos. Para analisar a composição de redes de vasos ainda é necessário o desenvolvimento de um método para extrair a rede de vasos completa, de forma a analisar a tortuosidade da sua totalidade e da soma dos seus segmentos (Hart, 1999).
Os estudos desenvolvidos pelo pesquisador calculam a tortuosidade utilizando o comprimento dos vasos de acordo com as sequências de pixels vizinhos relacionado à curvatura do vaso, calculada por meio de derivadas dos ângulos das curvas; ele também faz a suavização da sequência de coordenadas com um filtro passa baixa (Hart, 1999).
Weiler criou um modelo para associar a tortuosidade dos vasos da retina a demais fatores de saúde de pacientes com diabetes. Segundo a pesquisadora, a tortuosidade geralmente é definida por altos índices de curvaturas nos vasos da retina, mas diversos fatores podem determinar essas alterações na aparência dos vasos da retina, desde fatores genéticos a alterações relativas à idade ou a doenças como diabetes e hipertensão (Weiler, 2014).
As análises para o estudo de Weiler foram feitas por três pesquisadores sem conhecimento do histórico dos pacientes, que analisaram a tortuosidade global, das veias e artérias e também o nível de retinopatia diabética. A tortuosidade foi classificada em três níveis (retas, onduladas ou tortuosas), definidos por Taarnhoj et al, de acordo com as inflexões das veias e arteriolas nos quadrantes da imagem da retina. Os observadores tiveram uma concordância de 49% em relação à tortuosidade das veias e 62% para as arteriolas e 70% para a tortuosidade geral (Weiler, 2014).
No modelo final, Weiler descartou as medidas de tortuosidade das veias deixando apenas as arteríolas que apresentaram maior concordância dos especialistas durante as análises; sendo assim a tortuosidade das arteríolas foi associada a níveis de retinopatia diabética e de colesterol, sendo que o aumento de um dos fatores é diretamente proporcional aos demais (Weiler, 2014).
Grisan et al (2008) cita a importância das análises da tortusidade dos vasos da retina, visto que é uma das primeiras alterações apresentadas em diversas retinopatias, como as relacionadas à hipertensão, porém em contrapartida observa que os diversos métodos de análise propostos nem sempre estão de encontro aos conceitos clínicos de tortuosidade.
O algoritmo proposto por Grisan visa traduzir as observações clínicas em termos matemáticos, analisando cada partição do segmento dos vasos individualmente e combinando as avaliações para fornecer um número para o segmento. Esse algoritmo propõe também um novo conceito da propriedade de composição, onde a tortuosidade da composição deve ser maior ou igual a dos segmentos que a compõem analisados individualmente. Ele também considera mais um fator determinante para a tortuosidade, uma relação entre a amplitude e a frequência da modulação, quanto maior as torções encontradas no vaso e a amplitude de um segmento, maior a tortuosidade do mesmo (Grisan et al, 2008).
A tortuosidade é então formulada por Grisan como a relação entre todos os segmentos de curva de um vaso, com a seguinte equação:
Sendo n o número de segmentos, 𝐿𝐶 o comprimento da curva, 𝐿𝑋 a distância entre
o ponto inicial e final da mesma e 𝑠𝑖 o segmento da curva analisado.
Essa medida proposta coloca em evidência fatores importantes, como considerar as alterações nos vasos referentes à geometria da retina irrelevantes, e destacar as alterações de convexidade da curva, normalmente levadas em conta em análises feitas pelos oftalmologistas para definir vasos tortuosos (Grisan et al, 2008).
Os estudos realizados por Grisan para testar a nova fórmula proposta demonstram mais acurácia para descrever a tortuosidade em alguns casos como as alterações devido à retinopatia diabética em relação aos demais métodos apresentados anteriormente que desconsideram o formato da retina. O método proposto foi definido como densidade de tortuosidade e teve boa adequação à visão e análise de tortuosidade feita pelos oftalmologistas, sendo uma boa alternativa para implementação em softwares de detecção automática (Grisan et al, 2008).
O estudo de Khansari et al formula um índice de tortuosidade baseado em alguns parâmetros semelhantes aos analisados pelo observador como alterações de ângulo, pontos críticos e magnitude da curva, influenciando na equação proposta (Khansari et al, 2017).
O pesquisador adotou duas formas de validação do método utilizado, curvas senoidais de diversas magnitudes e frequências angulares e comparações quantitativas de observadores humanos. A correlação entre os resultados obtidos foi melhor com os observadores humanos do que com os métodos previamente definidos por outros pesquisadores. Uma das vantagens do método segundo Khansari é ser invariável às transformações de rotação, translação e escalonamento, que podem ocorrer devido às diferentes formas de extração dos segmentos (Khansari et al, 2017).
3
METODOLOGIAA metodologia do trabalho está dividida em: A) descrever o equipamento RFI do laboratório e suas características; B) detalhar como as imagens foram obtidas e quais grupos de imagens foram considerados nas análises; C) relatar os processos de análises e fórmulas utilizadas para obter as medidas de tortuosidade e densidade de tortuosidade e também a análise estatística estabelecida para afirmar a validade das comparações.
A motivação para o seguimento desta metodologia se depara com objetivo geral do trabalho; a utilização da análise de imagens multiespectrais para aplicações médicas, além da proposta da utilização de medidas de tortuosidade para o auxílio no diagnóstico da disreflexia autonômica. Para tanto se fez necessário o conhecimento do equipamento disponível em laboratório e dos filtros disponibilizados pelo software do próprio equipamento, verificando quais as características puderam ser destacadas em cada imagem com a aplicação desses filtros. A partir do conhecimento das técnicas já existentes e das informações destacadas a cada comprimento de onda aplicado, tornou-se viável a análise de medidas de tortuosidade dos vasos da retina. A comparação entre os resultados de tortuosidade obtidos visou validar essa medida como auxílio ao diagnóstico, detecção e propensão à síndrome em pacientes com lesão medular.