Calculation of the peripheral arteries area through ultrasound imaging

Abstract

El trabajo realizado ha consistido en estudiar, de forma no invasiva, la evolución del área de una arteria a través de imágenes procedentes de ecografías. El estado y comportamiento de las arterias son indicadores fisiológicos esenciales; conocer estos indicadores nos permite predecir cómo puede el cuerpo responder a las enfermedades agudas y crónicas.

El tono vascular, que será lo que evaluemos estudiando la evolución del área de una arteria, se refiere al grado de constricción de las arterias en relación con un estado en el que la arteria está completamente dilatada; puede utilizarse como un indicador de cómo responderá el cuerpo a situaciones de estrés cardiovascular. El tono vascular también es uno de los factores a tener en cuenta a la hora de calcular otros parámetros que reflejan el estado del sistema cardiovascular, como la resistencia vascular sistémica del cuerpo que es la resistencia que siente el corazón cuando bombea sangre a través del sistema vascular a todas las células de nuestro cuerpo.

Para desarrollar una solución a este problema se realizará un experimento con un cerdo del cual se obtendrán los videos que serán estudiados. Además, se obtendrán mediciones invasivas para corroborar los resultados.

El método utilizado para calcular el área se basa en que las imágenes digitales en verdad se descomponen en distintas matrices que contienen la intensidad que deben tener los colores de cada pixel. Sabiendo esto, estas matrices se pueden representar como superficies tridimensionales y al hacer esto podemos calcular curvas de contorno con las que obtener la frontera de la arteria. Con esos datos obtenemos una clara señal del comportamiento de la arteria.

The main purpose of the project is studying, in a non-invasive way, the evolution of the area of an artery through images from ultrasound scans. The state and behaviour of the arteries are essential physiological indicators; knowing these indicators allows us to predict how the body can respond to acute and chronic diseases.

The vascular tone, which will be evaluated by studying the evolution of the area of an artery, refers to the degree of constriction of the arteries in relation to a state in which the artery is completely dilated; it can be used as an indicator of how the body will respond to situations of cardiovascular stress. Vascular tone is also one of the factors to be taken into account when calculating other parameters that reflect the state of the cardiovascular system, such as the systemic vascular resistance of the body which is the resistance felt by the heart when pumping blood through the vascular system to all the cells of our body.

To develop a solution to this problem an experiment was carried out with a swine from which the videos that were studied were obtained. In addition, invasive measurements were obtained to corroborate the results.

The method used to calculate the area is based on the fact that digital images can actually be decomposed into different matrices that contain the intensity that the colours of each pixel must have. Knowing this, these matrices can be represented as three-dimensional surfaces and by doing this we can calculate contour curves which help us obtain the border of the artery. With these data we obtain a clear signal of the behaviour of the artery.