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Title in Portuguese: Análise fractal em imagens radiológicas digitalizadas de osso de rato com osteoporose induzida por corticóides
Title: Fractal analysis in radiological images scanned from rat bone with osteoporosis induced by corticosteroids
Author: Jamacarú, Valmirlan Fechine
Advisor(s): Leite, Jose Alberto Dias
Keywords: Osteoporose
Fractais
Corticosteroides
Issue Date: 2010
Citation: JAMACARÚ, Valmirlan Fechine. Análise fractal em imagens radiológicas digitalizadas de osso de rato com osteoporose induzida por corticóides. 2010. 92 f. Dissertação (Mestrado em Cirurgia) – Faculdade de Medicina, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2010.
Abstract in Portuguese: Os métodos tradicionais para a análise de textura são classificados em duas categorias: geometria e estatística. Este estudo tratou da quantificação da perda óssea em dois sítios anatômicos em fêmur de rato, o terço distal com análise morfológica e cálculo fractal e o terço médio no qual foi mensurada a densidade óssea radiográfica. O objetivo maior foi calcular a dimensão fractal (DF) do complexo trabecular ósseo em imagem digitalizada de fêmur de rato, bem como avaliar o processo de desmineralização óssea induzida por corticóide durante 28 dias. Os ratos albinos da raça Wistar foram divididos em dois grupos de 32 animais: o grupo controle e o grupo hidrocortisona (HIDRO). Os ratos do grupo HIDRO foram submetidos à corticoterapia diária, via intramuscular com dosagem de 18 mg/kg/dia, por um período de 7, 14, 21 e 28 dias. Os animais do grupo controle foram submetidos à administração de soro fisiológico, pela mesma via e pelo mesmo período. Os animais foram sacrificados com 7, 14, 21 ou 28 dias de tratamento conforme seus subgrupos, os fêmures direitos e esquerdos foram dissecados e limpos. Em seguida, as peças ósseas foram radiografadas na incidência ântero-posterior com mamógrafo usando uma técnica padronizada. As imagens da região óssea de interesse foram capturadas de forma padronizada utilizando microscópio cirúrgico equipado com câmera de vídeo. O programa SAMOS realizou o processamento das imagens obtendo o cálculo do número de trabéculas ósseas, do número de bifurcações, do número de nós e da área trabecular. Depois, a imagem esqueletizada era inserida no programa Image J que determinava a dimensão fractal. Para a obtenção da densidade óptica radiográfica (DOR), as peças eram radiografadas junto com uma escada de alumínio que serviu como referencial da densidade óptica. A imagem digital foi obtida com o programa Digora, sendo a DOR mensurada no terço médio do fêmur. Resultados: o número de trabéculas mensurado no grupo HIDRO foi significantemente maior (P=0,0497) que o observado no grupo controle, somente no dia 28 para o fêmur direito. No esquerdo houve o mesmo comportamento sendo (P=0,0384). Para o número de bifurcações, no grupo HIDRO foi significantemente maior (P=0,0498) que o observado no controle apenas no dia 28 para o fêmur direito; já para o esquerdo o aumento no grupo HIDRO também foi significante (P=0,0440). Para o número de nós não houve diferenças estatisticamente significantes entre os grupos em nenhum dos tempos. No tocante à área trabecular óssea, houve uma redução significante nos fêmures direito e esquerdo no grupo HIDRO, sendo para o lado direito (P=0,0408) e (P=0,0429) nos dias 21 e 28 respectivamente; e para o esquerdo (P=0,0401) e (P=0,0451) nos dias 21 e 28 respectivamente. Os valores fractais acusaram um aumento significante no grupo HIDRO em relação ao controle, com (P=0,0456) para o fêmur direito e (P=0,0495) para o esquerdo, ambos verificados somente no dia 28. Quanto à DOR verificou-se uma redução significante no grupo HIDRO em relação ao controle, com (P=0,0002) para o membro direito no dia 21, redução também observada no grupo HIDRO com (P < 0,0001) no dia 28. Tais dados demonstraram que o sistema desenvolvido constitui um método de quantificação em processos de alteração do padrão trabecular. A análise estrutural do osso, bem como o cálculo fractal, constataram perda óssea, fato consubstanciado pela DOR.
Abstract: Traditional methods for texture analysis are classified into two categories: geometry and statistics. This study allowed the quantification of bone loss in two anatomical sites in the rat femur, the distal third with morphological analysis and fractal measure and the third medium in which was measured radiographic bone density. The main objective was to calculate the fractal dimension (FD) of the complex trabecular bone in the scanned image of the rat femur, and evaluate the process of bone demineralization induced by corticosteroid for 28 days. The Wistar albino rats were divided into two groups of 32 animals: the control group and hydrocortisone (HYDRO). The rats in group HYDRO were subjected to corticosteroid daily, by intramuscular dose of 18 mg/kg/day for a period of 7, 14, 21 and 28 days. The control group was subjected to administration of saline, by the same via and for the same period. The animals were sacrificed 7, 14, 21 or 28 days of treatment, as its subgroups, the right and left femurs were dissected and cleaned. Then, the bone specimens were radiographed in the anteroposterior incidence with mammography unit using the standardized technique. The images of the bony region of interest were captured in a standardized manner using a surgical microscope equipped with a video camera. The program SAMOS performed the processing of images, getting the calculation of the number of bone trabeculae, the number of junctions, number of nodes and trabecular area. Then the skeletonized image was inserted into the program Image J determined that the fractal dimension. To obtain the radiographic optical density (DOR), the pieces were radiographed with an aluminum step that served as the reference optical density. The digital image was obtained with the program Digora, and the DOR measured at the middle third of the femur. Results: The number of trabeculae measured in the HYDRO group was significantly higher (P =0,0497) that observed in the control group only on day 28 for the right femur. On the left there is the same behavior ( P =0,0384). For the number of junctions in the HYDRO group was significantly higher (P =0,0498) that observed in control only on day 28 for the right femur; already left for the increase in group HYDRO was also significant (P =0,0440). For the number of nodes there was no statistically significant differences between groups at any time. In relation to the trabecular area, there was a significant decrease in right and left femurs in the HYDRO group, resulting to the right side (P=0,0408) and (P=0,0429) in days 21 and 28 respectively, and for the left (P=0,0401) and (P=0,0451) in days 21 and 28 respectively. The fractal values accused a significant increase in group HYDRO compared to control, with (P =0,0456) to the right femur and (P =0,0495) to the left, both observed only on day 28. As the DOR there was a significant reduction in the HYDRO group compared to control, with (P =0,0002) for the right limb on day 21, reduction also observed in the group HYDRO (P< 0,0001) on the 28th day. These data demonstrate that the system constitutes a method to quantify processes of change in trabecular pattern. Structural analysis of the bone, as well as calculating fractal found bone loss, a fact consolidated by the DOR.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/13583
metadata.dc.type: Dissertação
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