Congreso Virtual sobre Anatomía Patológica
ISBN: 978-84-692-76778

COMUNICACIONES

Nº 1722. Otras disciplinas

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Presentación de una práctica de análisis de imagen utilizando el programa SCION IMAGE.

Riánsares Arriazu Navarro[1]
(1) ÁREA DE HISTOLOGÍA. DEPARTAMENTO DE CIENCIAS MÉDICAS BÁSICAS. FACULTAD DE MEDICINA. UNIVERSIDAD CEU-SAN PABLO. Madrid. ESPAÑA

Resumen

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INTRODUCCIÓN: La digitalización de imágenes presenta numerosas ventajas en la práctica de la Anatomía Patológica, ya que permite almacenar, copiar, incluir las imágenes en informes o presentaciones, enviarlas por e-mail, etc. Además nos permite analizarlas mediante programas informáticos. Los sistemas de análisis de imagen están diseñados para extraer información de una imagen y transformarla en valores numéricos. De esta manera podemos obtener información, entre otros, sobre la forma, área y densidad óptica.
OBJETIVOS: El objetivo de la práctica es que los alumnos de primero de medicina aprendan a procesar y analizar imágenes utilizando el programa Scion Image, para ello se medirá la densidad óptica de los núcleos de células epiteliales, teñidos mediante la técnica de Feulgen.

CONCLUSIONES: La realización de la práctica resultó de gran interés al alumnado. Les permitió comprobar la utilidad del análisis de imagen para obtener valores numéricos y para poder comparar resultados que, a simple vista, eran imperceptibles.


 

Introducción    

El análisis de imagen se basa en el procesamiento de imágenes procedentes de un microscopio, de modo directo o a través de fotografía que pueden ser escaneadas.
La digitalización de imágenes presenta numerosas ventajas en la práctica de la Anatomía Patológica, ya que permite almacenar, copiar, incluir las imágenes en informes o presentaciones, enviarlas por e-mail, etc. Además nos permite analizarlas mediante programas informáticos. Los sistemas de análisis de imagen están diseñados para extraer información de una imagen y transformarla en valores numéricos. De esta manera podemos obtener información, entre otros, sobre la forma, área y densidad óptica.
        Por todo ello, se diseñó una práctica donde se emplearan imágenes digitalizadas y al alumno tuviera que estudiarlas desde un punto de vista cualitativo y cuantitativo. En este último caso se utilizó un programa de análisis de imagen.
El presente trabajo tiene como objeto compartir la práctica realizada con los alumnos de primero de la Licenciatura en Medicina durante los cursos 2005-2006 hasta 2007-2008.

 

Objetivos de la Práctica    

         Los objetivos planteados para el desarrollo de la práctica fueron los siguientes:
1)      Procesar y analizar imágenes con el programa Scion Image.
2)      Medir la densidad óptica de los núcleos de células epiteliales teñidos mediante la técnica de Feulgen.
 
        Para llevar a cabo estos objetivos se utilizaron cortes de próstata ventral de rata teñidos mediante la técnica de Feulgen, para, posteriormente, poder determinar la cantidad de cromatina. Si una célula está en G0 (reposo), poseerá una cantidad simple de ADN y el núcleo se teñirá en un tono rosa o rojo débil. Sin embargo, si la célula está en fase S (duplicación del ADN) o en división activa, presentará el doble de ADN y se teñirá en un tono rosa o rojo intenso. 
       Se analizaron 20 imágenes en total, distribuidas en dos grupos. El primero de ellos era el grupo control, en el cual se podían observar acinos prostáticos con un epitelio simple cúbico o cilíndrico, y el segundo, corresponde al grupo de displasias, obtenidas mediante administración oral de cloruro de cadmio.
         El programa con el que se realizará la práctica es el Scion Image Beta 4.02 Win. Scion image es un freeware (software de dominio público) que permite procesar y analizar imágenes. La última versión de este software está disponible en la página web de Scion Corporation: http://www.scioncorp.com/frames/fr_scion_products.htm y se puede bajar gratis.

 

Procedimiento    

        A continuación se detalla, paso a paso, el protocolo facilitado al alumnado para la realización de la práctica.

Para comenzar una sesión de trabajo, haga clic sobre el icono ScnImage  en el escritorio o en el menú INICIO, PROGRAMAS, SCION IMAGE.

Al abrirse, en el escritorio aparecerán una serie de ventanas independientes (fig. 1).

Los pasos a seguir a continuación serán los siguientes:

  1. Abrir imágenes: File: Open

El software permite trabaja con imágenes tipo BMP y TIFF, cualquier otro formato no es compatible con el programa.

  1. Se abrirán dos imágenes (fig. 2):

         a) Una con el nombre del archivo seleccionado y entre paréntesis (Red)

         b) Otra que pone "Indexed Color"
  1. Se trabajará con la que se llama “Indexed color”, la otra se cerrará.
  2. Como la imagen está en color, habrá que transformarla a escala de grises, para ello: Process: Convert to Grayscale
  3. Se elimina el polvo de la imagen: Process: Smoth
  4. Se va a medir la cantidad de ADN nuclear en células epiteliales, por ello, hay que asegurarse de que los núcleos están bien separados. Se trabajará con muestras histológicas en las que se pueden observar los núcleos de las diferentes células muy próximos entre sí o, incluso, dar la impresión de que están juntos. Para evitar que el programa mida el ADN de dos células (núcleos) como si fuera una sola, se utilizará la herramienta Freehand line (barra de herramientas: Tools) para separar los núcleos (fig. 3).

Nos ponemos en la zona que queremos separar, se pulsa el botón izquierdo del ratón y se arrastra hasta dibujar la línea.

     Una vez realizada esta operación se borra la zona seleccionada, para ello: Edit: Clear

  1. Analyce: Options. Aparece una ventana (fig. 4) en la que se debe selccionar: Mean Density (densidad media), Wand Auto-Measure (para que la medida sea automática) y Adjust Areas (porque tiende a subestimar valores pequeños).
  2. Analyce: Show Results. Abre una nueva ventana donde se irán registrando los valores de las distintas medidas realizadas (fig. 5).
  3. A continuación se aplicará un umbral de discriminación de la imagen, con el fin de que todos los pixeles situados dentro de dicho umbral sean considerados como parte del objeto, mientras que el resto sea tratado como ruido. Así obtenemos una imagen binaria en dos tonos. Para ello: Options: Density slice.

         Se activa la barra LUT, en la que aparece una banda roja, y en la barra TOOLS se activa la herramienta correspondiente (fig. 6).

  1. Desplazar la banda roja en la barra LUT, hacia arriba hasta que se vea que los núcleos aparecen en rojo (fig. 7). Este paso hay que hacerlo con cuidado, ya que el desplazamiento excesivo no discriminará entre los núcleos y el ruido. 

En este momento la imagen está preparada para llevar a cabo la cuantificación.

  1. Para marcar la zona a medir, seleccionar, en la barra TOOLS, la varita mágica (fig. 8).
  2. Para medir, hacer clic con la varita sobre la zona marcada en rojo (núcleo). Aparecerá un número sobre la zona seleccionada que corresponde al número de dato que se mostrará en la ventana RESULTS (fig. 9).
  3. Cuando se termine de marcar los núcleos, se procederá a guardar los datos obtenidos. Los pasos a seguir son:

a) Activar la ventana de resultados (RESULTS).   

b)   Edit: Copy Measurements.

c)    Edit: Show Clipboard.

d)   Con la ventana CLIPBOARD activa: File: Save as...

e) Guardar en formato .txt.   

 14.     Una vez guardados los resultados de la imagen, se cerrará sin guardar los cambios realizados.
  1. El resto de ventanas permanecerán abiertas y se procederá a borrar la ventana de resultados, para que esté disponible para medir una segunda imagen. Para ello: Analyse: Reset.
  2. Abrir la siguiente imagen y repetir los pasos anteriores. Si no se ha cerrado el programa, se mantendrán las condiciones de medida, es decir, si se vuelve a abrir la ventana de Options (Analyse: Options) deberán estar seleccionados Mean Density, Include Interior Holes, Wand Auto-Measure y Adjust Areas.

   Una vez realizadas las medidas de las 20 imágenes se procesaron y analizaron los resultados obtenidos, para ver si existen diferencias entre los dos grupos estudiados. Para el análisis estadístico se utilizó el programa SPSS (Statistical Product and Service Solutions).

 

 

Figura 1. - Aspecto del programa Scion Image al abrirse
Figura 1. - Aspecto del programa Scion Image al abrirse

Figura 2. - Al selccionar la imagen a cuantificar aparecen dos ventanas con la misma.
Figura 2. - Al selccionar la imagen a cuantificar aparecen dos ventanas con la misma.

Figura 3. - Barra de herramientas (Tools) con la herramienta Freehand Line seleccionada
Figura 3. - Barra de herramientas (Tools) con la herramienta Freehand Line seleccionada

Figura 4. - Ventana de opciones de medida
Figura 4. - Ventana de opciones de medida

Figura 5. - Apertura de ventana de resultados
Figura 5. - Apertura de ventana de resultados

Figura 6. - Herramientas necesarias para aplicar el umbral de discriminación.
Figura 6. - Herramientas necesarias para aplicar el umbral de discriminación.

Figura 7. - Aspecto de la imagen tras aplicar el umbral de discriminación correctamente.
Figura 7. - Aspecto de la imagen tras aplicar el umbral de discriminación correctamente.

Figura 8. - Barra de herramientas (Tools) con la varita selccionada.
Figura 8. - Barra de herramientas (Tools) con la varita selccionada.

Figura 9. - Ejemplo de cómo aparecen las medidas realizadas
Figura 9. - Ejemplo de cómo aparecen las medidas realizadas

Figura 10. - Aspecto de la pantalla en el momento de guardar los resultados obtenidos.
Figura 10. - Aspecto de la pantalla en el momento de guardar los resultados obtenidos.

Consideraciones    

        Tras la exposición de la práctica y la demostración del procedimiento, los alumnos comenzaron a cuantificar la cantidad de ADN en las muestras control (comenzamos por estas por ser más sencillas a la hora de procesar).

         Al enfrentarse por primera vez a la práctica, les surgieron pequeños problemas metodológicos que se solucionaron en el acto, de manera que iban adquiriendo experiencia y autonomía a la hora de procesar la imagen. La duda principal que les surgía era si el umbral de discriminación aplicado era el correcto. Este aspecto se trabajó individualmente hasta que consolidaron su criterio.

Con todo esto el alumno ya estaba preparado para enfrentarse a imágenes más complejas como son las correspondientes a las displasias.

Al principio, cuando miraron las imágenes por primera vez, les pareció que la intensidad de la tinción era igual en todos los caso y estaban convencidos que todos los datos que obtendrían sería iguales. Tras realizar el análisis estadístico pudieron observar que estaban equivocados, que lo que a simple vista parecía igual, al cuantificarlo había dado diferencias.

 

Conclusiones    

La realización de la práctica resultó de gran interés al alumnado. Les permitió comprobar la utilidad del análisis de imagen para obtener valores numéricos y para poder comparar resultados que, a simple vista, eran imperceptibles.

 

Comentarios

- Belén Z. Iglesias Ramírez - CUBA  (03/11/2009 7:01:25)

Estimada Riánsares:
Un placer comunicarme con usted. Muy interesante lo que plantea en su trabajo y sobre todo llevar a una clase práctica la utilización de un softwear de análisis de imágenes para estudiantes de primer año. Le preguntó: Todas las clases prácticas de la asignatura las tienen diseádas con imágenes digitalizadas, o es solo ésta?
Saludos
belén Z. Iglesias Ramírez

- RIÁNSARES ARRIAZU NAVARRO - ESPAÑA (Autor) (03/11/2009 10:16:35)

Estimada Belén:
Muchas gracias por sus comentarios. En las prácticas que realizamos con los estudiantes trabajamos con cortes histológicos. Considero que es importante que se enfrenten a un corte real, con las dificultades que a veces nos presentan. Sin embargo, en el caso del análisis de imagen optamos por imagénes digitalizadas, ya que, en definitva, el objetivo era mostrarles la técnica, trabajar con un software concreto y que vieran la utilidad de la misma.
Me alegra que hayamos coincidido nuevamente en el Congreso.
Un saludo
Riánsares Arriazu Navarro

- Andrea Jenny Dibarrart Vera - CHILE  (03/11/2009 18:27:58)

Encuentro muy interesante tu experiencia, las técnicas de citomatría estática me llaman mucho la atención, pero he de reconocer que en mi país (Chile) no es de uso frecuente el análisis de imagen en el diagnóstico clínico. Está más bien restringido al área de investigación en ciencias básicas, mi pregunta hacia ud. es: ¿Cuál es el principal aporte de la citometría en el diagnóstico histopatológico? y ¿qué tan frecuente es en España la utilización de esta herramienta?... Muchas Gracias

- MARIA GABRIELA PARAJE - ARGENTINA  (05/11/2009 19:42:02)

Es muy clara la presentación e impactante el desarrollo que realizan y quedan claras las ventajas de utilización del mismo. Les quería preguntar si con su experiencia encontraron algún inconveniente o si evaluaron alguna desventaja importante en su utilización.

Muchas gracias y felicitaciones

Dra Paraje

- RIÁNSARES ARRIAZU NAVARRO - ESPAÑA (Autor) (06/11/2009 11:10:21)

Estimada Andrea:
El mayor aporte de la técnica es que nos permite determinar diferencias que con la simple observación no se aprecian. Cuando desarrollé la práctica, los alumnos creían que iban a "perder el tiempo", porque al mirar las imagenes no observaban diferente intensidad de color entre las mismas. Sin embargo, al realizar el análisis, los resultados mostraton esas diferencias. Por ello, es interesante combinar la observación y el análisis, ya que de esta manera podemos cuantificar.

Muchas gracias por sus comentarios.

Un saludo

Riánsares Arriazu Navarro

- RIÁNSARES ARRIAZU NAVARRO - ESPAÑA (Autor) (06/11/2009 11:14:22)

Estimada Dra. Paraje:
El mayor "problema" que nos encontramos fue el trabajar con alumnos de primer curso. Aunque esta práctica se realizó tras haber realizado dos prácticas de laboratorio, todavía estaban inseguros a la hora de identificar los tejidos y, en consecuencia, determinar que núcleos tenían que medir. Sin embargo, todos los alumnos se implicaron en la técnica y aunamos esfuerzos para conseguir cumplir los objetivos. Al finalizar, el resultado fue muy positivo tanto para el alumno como para mí.

Muchas gracias por sus comentarios.

Un saludo

Riánsarse Arriazu Navarro

- Julio Eduardo Arce Miranda - ARGENTINA  (06/11/2009 15:29:09)

Muy interesante y didáctico trabajo, es sorprendente los datos que aporta el programa de análisis de imágenes. La verdad que me parece una herramienta de gran utilidad para el diagnóstico clínico.
Muchas felicitaciones.

- LILIA MARGARITA BERNAL MONDRAGON - MEJICO  (07/11/2009 0:00:04)

Resulta interesante ver como va evolucionando la aplicación de la tecnología en el proceso de aprendizaje. Si bien dificilmente podrá suplirse la observación de los cortes histológicos, el uso de metodologías como la aquí expuesta proporciona información complementaria que contribuye a realizar estudios más completos. Felicidades por su trabajo, y gracias por compartir su experiencia.
Saludos desde La Paz, México

- RIÁNSARES ARRIAZU NAVARRO - ESPAÑA (Autor) (09/11/2009 13:01:36)

Muchas gracias a todos por sus comentarios.

- Andrés Dovale - CUBA  (16/11/2009 16:05:49)

Es una experiencia interesante presentar a los alumnos del primer año una metodología para el análisis morfométrico de imágenes digitalizadas para que comprendan la utilidad de su empleo en los diagnósticos histopatológicos y en las investigaciones histológicas y anatomopatológicas.

- Zenia Batista Castro - CUBA  (18/11/2009 20:09:12)

Hola, la que le escribe es la Jefa del Dpto. de Histología del ICBP "Victoria de Girón", ya me he fijado que varios docentes de mi departamento le han hecho comentarios a su trabajo, lo he leído y me parece muy interesante y original el que hayan integrado un programa de análisis de imágenes en una práctica de estudiantes de pregrado, precisamente nosotros como departamento queremos impartir un curso de superación sobre entrenamiento en morfometría, mas bien dirigido a postgrado, en el que vamos a usar otro programa de análisis de imágenes, sin embargo, la información que brindas sobre este nuevo programa, pienso nos va a ser de mucha utilidad para compararlos. Muchas gracias por poner a dominio público la existencia de este material electrónico.

- RIÁNSARES ARRIAZU NAVARRO - ESPAÑA (Autor) (19/11/2009 13:20:30)

Muchas gracias por sus comentarios D. Andrés Dovale y Dª Zenia Batista. Me alegra saber que el material les resulta útil y que en breve se pondrá en práctica algo parecido con alumnos de posgrado. Espero que se animen a compartirlo con nosotros.
Un afectuoso saludo.

- Enriqueta Pumarejo Gómez - ESPAÑA  (24/11/2009 17:29:36)

Un trabajo muy interesante y aplicable a otros campos.Un saludo

 

 

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