Imágenes multiespectrales para la estimación de parámetros de perfusión tisular

Abstract

RESUMEN En este trabajo se busca la validación de un método alternativo a los métodos comunes para la medición de parámetros referentes a la perfusión tisular, proponiendo el uso de las imágenes multiespectrales (MSI) cómo una opción menos invasiva, sin contacto directo con el paciente y que permite obtener resultados en áreas de tejido más amplias en comparación con los métodos tradicionales. Para este trabajo, se utiliza la palma de la mano dominante en el participante, aplicando un protocolo de obstrucción aprobado por la comisión de bioética en el cual a lo largo de la prueba se realizan obstrucciones con distintas presiones mientras se monitorea con una cámara multiespectral de 8 canales. Las imágenes obtenidas son procesadas y por medio de un proceso de optimización se espera generar un modelo predictivo con base en el modelo de Kubelka-Munk, el cual nos permite hacer un modelo simplificado de la propagación de la luz en las distintas capas de la piel y así obtener estimaciones de la concentración de oxígeno, melanina y sangre en la extremidad. Estos resultados se comparan con los obtenidos de un pulsioxímetro comercial y un fotopletismógrafo para evitar la pérdida de información durante las obstrucciones vasculares y totales. Para después realizar una validación cruzada y así, de acuerdo con los resultados, validar el uso de las imágenes multiespectrales para su uso en la estimación de parámetros de perfusión tisular. Logrando obtener correlaciones altas entre los cambios tanto en la hemoglobina oxigenada como en la hemoglobina desoxigenada obtenidos por fotopletismografía. También, se obtuvieron gráficas del comportamiento de los parámetros de perfusión tisular lo que a diferencia de los trabajos que existen hasta ahora, nos da información cuantitativa de qué es lo que sucede en la dermis y la epidermis al momento de hacer oclusiones, pudiendo así generar mapas de toda la mano identificando que zonas son las que muestran disminución o aumento de nuestras variables de interés.

ABSTRACT In this work, we seek the validation of an alternative method for the measurement of parameters related to tissue perfusion, using multispectral imaging (MSI) as a less invasive option, without direct contact with the patient and that allows results to be obtained on larger tissue areas compared to traditional methods. For this work, we use the palm of the participant's dominant hand, applying an obstruction protocol approved by the bioethics commission in which throughout the test obstructions are performed with different pressures while monitoring with an 8-channel multispectral camera. The images obtained are processed and optimizated, expecting to generate a predictive model based on the Kubelka-Munk model, which will allow us to make a simplified model of the propagation of light in the different layers of the skin and thus obtain estimates of the concentration of oxygen, melanin, and blood in the hand. These results are compared with those obtained from a commercial pulse oximeter and a photoplethysmograph to avoid loss of information during vascular and total obstructions. To then perform a cross-validation and, according to the results, validate the use of multispectral images for use in the estimation of tissue perfusion parameters. Achieving high correlations between changes in both oxygenated hemoglobin and deoxygenated hemoglobin obtained by photoplethysmography. Also, graphs of the behavior of the tissue perfusion parameters were obtained, which, unlike the works that exist to date, give us quantitative information on what happens in the dermis and epidermis at the time of making occlusions, being able to generate maps of the entire hand identifying which areas are showing decreases or increases in our variables of interest.