Avaliação cinemática da coluna vertebral por análise de imagem: algoritmo e validação

• Autor(a) principal: Mota, Luís Filipe Ferreira de Sousa
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10348/8773
• topic: Coluna Vertebral; Biomecânica da Coluna; Processamento de Imagem; Python; Algoritmo; VisualVertebra

Atualmente as patologias associadas à coluna vertebral são cada vez mais comuns. Uma das estruturas que mais afeta a qualidade de vida dos pacientes é o disco intervertebral, sendo por isso, importante desenvolver ferramentas e métodos que ajudem a avaliar mais eficazmente o seu estado e perceber como atuar para melhorar a qualidade de vida dos pacientes. A estrutura da coluna vertebral é complexa, pois é constituída por vários elementos que permitem ao ser humano manter a posição ereta e caminhar. Para além disso, ainda protege elementos importantes do sistema nervoso. Um dos elementos da coluna que permite o movimento é o disco intervertebral, pois atua como uma junta entre as vértebras, reduzindo a fricção e absorvendo os impactos. Quando estes elementos são danificados é necessário intervir de forma a que o paciente não perca a possibilidade de se movimentar. Para tal existem vários métodos de tratamento, sendo os mais utilizados a artrodese e a artroplastia. O primeiro consiste na remoção do disco e união das vértebras adjacentes, e o segundo consiste na colocação de um dispositivo médico que tenta replicar as funções do disco intervertebral. Este estudo consistiu na criação de um programa que permite avaliar o estado dos pacientes que sofrem de patologias ao nível dos discos intervertebrais. Esse programa possui algoritmos que permitem melhorar a qualidade das imagens obtidas através da técnica de raio X, e algoritmos que obtêm os parâmetros cinemáticos da coluna vertebral. Os algoritmos responsáveis por fornecer os parâmetros cinemáticos da coluna, que consistem nos centros de rotação e na amplitude de movimento, foram devidamente testados em condições ideais, onde não existe ruído nos dados fornecidos, e em condições mais próximas da realidade onde os dados contêm ruído, apresentando todos eles uma boa precisão e fiabilidade. Posteriormente é feito um teste ao programa, onde são gerados quatro conjuntos de imagens artificiais em extensão e flexão, que pretendem simular as vértebras da coluna vertebral, e que vai de uma unidade funcional até quatro. O programa foi testado nestas quatro situações de forma a verificar de que forma se comporta quando é deparado com várias unidades funcionais. Os testes demonstraram que para duas e três unidades funcionais, os dados obtidos entre os diferentes algoritmos se aproximam mais entre si do que para uma e quatro unidades funcionais. Foi também testado um caso real em que o paciente sofreu uma intervenção cirúrgica ao nível da coluna cervical. Foi avaliada a evolução do paciente ao longo de três estágios, pré-operatório, pós-operatório imediatamente a seguir à cirurgia e três meses após o procedimento, sendo os resultados obtidos satisfatórios e dentro do previsto. Os resultados obtidos nos casos estudados por este programa foram eficazes, o que demonstrou que o VisualVertebra é uma ferramenta eficiente e que pode contribuir no auxílio clínico, na avaliação da qualidade de movimento da coluna.