Análisis de foliculos humanos fértiles mediante
imagenes 3D por ultrasonidos.

Introducción

El conocimiento del estado del sistema reproductor femenino es muy importante para tratar problemas relacionados con la infertilidad y otros derivados de la edad.

Las imagenes intravaginales en 3D por  ultrasonidos de los folículos de los ovarios aportan una gran cantidad de información referente a cantidad , tamaño , posición y respuesta a la estimulación hormonal.

El siguiente trabajo fue desarrollado por el Imaging Scientits Institute.

Imagenes 3D por Ultrasonidos.

Esta técnica permite hacer un rápido barrido de una zona en 2D, adquiriendose un volumen en 3D piramidal:

La adquisición tarda entre 2 a 4 segundos y puede obtenerse un cubo cartesiano en 3D mediante interpolación.

Detección de los folículos.

Los foliculos aparecen como regiones esféricas mas oscuras en una región gris-negruzca que es el ovario. La calidad y visibilidad de los bordes puede diferir ampliamente entre distintas exploraciones.
 




Contar y mesurar el número y tamaño de los folículos se realiza mediante exploración de la secuencia de planos en 2D de las imagenes captadas, lo cual es una tarea ardua y muy propensa a cometer errores. Esta reconstrucción puede verse en la imagen siguiente.

El actual trabajo detecta y cuenta estos folículos e forma automática. El mecanismo se basa en explorar toda la imagen buscando los bordes de los folículos, mas oscuros en la imagen que el fondo, y a partir de aqui , mesurar su tamaño y su forma. Este mecanismo es capaz de detectar foliculos de un tamaño entre 4 a 10 mm.

Windings Number

Esta es la técnia utilizada para detectar el centro de los folículos, es muy robusta aplicada a imagenes obtenidas por ultrasonidos las cuales se encuentran bastante afectadas por  ruido.  Los vectores gradiente apuntan en la direccion de la mayor variación de intensidad. En los puntos singulares, como minma o maxima intensidad o puntos de paso, el gradiente no esta definido. El centro del foliculo tiene una intensidad minima en 3D.

En 2D, el numero de vueltas N de un punto esta definido por el numero de veces , en multiplos de 2, el vector  gradiente rota cuando seguimos un camino cerrado alrededor de un punto. El numero de vueltas para un extremo es -1, para un punto regular es 0, por lo que esta garantizado un alto grado de deteccion del contraste:
 



 

minimo N=1
 

Punto de transicion N = -1

La gran ventaja de este método es la posibilidad de redondear a numeros enteros, eliminando la posibilidad de sufrir errores numericos.
En 3D, cuando se realiza el mecanismo sobre los puntos de la superficie de un objeto, el numero de vueltas se define como el angulo de espacio todal formado por el vector gradiente y la suma de cada elemento infinitesimal de la superficie, en multiplos de 4.

Detección

El numero de vueltas indican los centros de los foliculos. Para excluir falsas detecciones en los vasos sanguineos exteriores a los ovarios, es necesario truncar la imagen manualmente a un volumen en 3D formado por una caja que limita el ovario.
 


Forma de los folículos

Desde el centro de los foliculos, se trazan lineas en 500 direcciones, y se busca el borde principal en cada sentido, con una técnica de búsqueda de bordes multiescala.

Una vez detectados los bordes, se correlan los puntos mediante funciones esfericas armonicas, devolviendose una descripcion en 3D de la forma y volumen de los foliculos.
 
 



Mediante este mecanismo pueden detectarse con seguridad foliculos de entre 4 a 10 mm. Si bien la deteccion de foliculos mas pequeños esta sujeta a errores debido al ruido y es posible que se produzcan detecciones falsas.

Clinicamente, el interés se centra en folículos entre 3 y 10 mm, por lo que la técnica debe ser depurada aun para conseguir detecciones exitosas en folículos pequeños.

Bibliografia.

"Computer Assisted Human Follicle Analysis for Fertility Prospects with 3D Ultrasound " Varios, Imaging Scientits Institute.