Processamento e análise em tomografia computorizada pulmonar: doenças pulmonares obstrutivas

Abstract

A utilização de técnicas de segmentação em imagens de tomografia computorizada (TC) pulmonar viabiliza um estudo mais minucioso das inúmeras doenças respiratórias e das respostas terapêuticas por vezes ainda pouco exploradas, como é o caso dos tratamentos de fisioterapia respiratória nas exacerbações agudas da doença pulmonar obstrutiva crónica. Assim, neste trabalho foram propostos dois objetivos, a criação de uma rede de segmentação pulmonar através do software MeVisLab em exames de TC de pacientes com doença pulmonar obstrutiva (doença pulmonar obstrutiva crónica, bronquite aguda e asma) e a extração de parâmetros quantitativos (volume e densidade) a partir da rede concebida, com intuito de averiguar se haveria diferenças significativas nas caraterísticas da árvore brônquica e do parênquima pulmonar entre os pacientes nas exacerbações agudas da doença pulmonar obstrutiva e após três semanas de tratamento, sendo que durante esse intervalo de tempo, um conjunto de pacientes realizou, em adição ao tratamento farmacológico convencional, tratamento de fisioterapia respiratória. A amostra considerada neste estudo foi constituída por exames de TC de 64 pacientes, recrutados no âmbito de um estudo anterior e com diagnóstico de doença pulmonar obstrutiva. Foi desenhada uma rede de segmentação do parênquima pulmonar e da árvore brônquica e foi estudada a possibilidade de segmentação dos lobos pulmonares. Através da recolha e posterior análise estatística dos dados, constatou-se que não existem diferenças estatisticamente significativas, para um p <0.05, entre o grupo de pacientes que foi submetido também a fisioterapia respiratória e o grupo de pacientes que recebeu apenas tratamento farmacológico convencional. No entanto, a análise dos dados demonstrou melhorias significativas nos pacientes após tratamento, particularmente em relação aos parâmetros associados a árvore brônquica, independentemente da abordagem terapêutica efetuada.

The use of segmentation techniques in pulmonary computed tomography allows a more detailed study of the numerous respiratory diseases and therapeutic responses that are still little explored, such as respiratory physiotherapy treatments in acute exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease. In this work, two goals were proposed: the construction of a pulmonary segmentation network through MeVisLab software using CT scans of patients with obstructive pulmonary disease (chronic obstructive pulmonary disease, acute bronchitis and asthma) and the extraction of quantitative parameters ( volume and density) from the network to determine if there would be significant differences in the characteristics of the bronchial tree and pulmonary parenchyma between patients in acute exacerbations of obstructive pulmonary disease and after three weeks of treatment, during which time a group of patients performed, in addition to the conventional pharmacological treatment, respiratory physiotherapy treatment. The sample used in this study was 64 CT scans of patients that were recruited from a previous study and with a diagnosis of obstructive pulmonary disease. A segmentation network of the pulmonary parenchyma and the bronchial tree was designed and the possibility of segmentation of the pulmonary lobes was studied. Through the collection and subsequent statistical analysis of the data found that there were no statistically significant differences, a p <0.05, between the group of patients who also underwent respiratory physiotherapy and the group of patients who received only conventional pharmacological treatment. However, the data analysis showed significant improvements in the patients after treatment, particularly in relation to the parameters associated with the bronchial tree, regardless of the therapeutic approach.