Un 'software' ayuda a 'unir' fracturas óseas

Un algoritmo analiza fragmentos de hueso con TC, generando un modelo 3D e identificando las zonas de fractura.

Carmen Cáceres. Sevilla | 17/12/2017 10:00

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Félix Paulano, investigador del grupo de Informática Gráfica y Geomática de la Universidad de Jaén. ()

$Software fracturas óseas$

Investigadores del grupo de Informática Gráfica y Geomática de la Universidad de Jaén (UJA) han desarrollado un software que permite identificar fragmentos de hueso a partir de tomografía computarizada (TC), generando un modelo 3D e identificando las zonas de fractura de éstos. Después, el especialista puede interactuar en tiempo real con los fragmentos generados para llevar a cabo una alineación aproximada, y la aplicación es capaz de reducir virtualmente la fractura de manera automática.

El principal objetivo de esta investigación es desarrollar nuevos algoritmos y técnicas asistidas por ordenador que permitan ayudar al cirujano en la planificación preoperatoria de una reducción de fracturas, evitando errores de cálculo o incertidumbres que suelen presentarse en intervenciones de gran complejidad. "Concretamente -explica a Diario Médico Félix Paulano, investigador de la UJA-, el método aumenta la probabilidad de obtener resultados satisfactorios, ya que a los especialistas se les proporciona información adicional antes de la cirugía".

Tras una fractura compleja se debe colocar cada trozo del hueso roto en su posición correcta. En este proceso, las aplicaciones informáticas pueden ayudar, ya que mediante imágenes se identifica la cantidad de piezas y su ubicación. También se detectan cuáles son las zonas de contacto y la posición correcta de cada fragmento.

Cargada la TC en la aplicación, el especialista selecciona en la imagen cada uno de los fragmentos que quiere segmentar. A partir de ahí, la aplicación genera un modelo 3D de cada uno de los fragmentos, identificando las zonas de fractura. Una vez generados, se los muestra al cirujano, que puede interactuar con ellos para realizar un alineamiento aproximado si es necesario. Finalmente, la aplicación presenta una propuesta de reducción de la fractura, uniendo las zonas de fractura antes calculadas.

Con estas imágenes y la aplicación creada por los investigadores se indica el número de piezas, la orientación y separación, y se marcan las zonas de contacto entre ellas, incluso si la imagen aparece rotada, es decir, que alguna parte no sea visible desde la representación inicial.

Tobillo y hombro

Este método se ha probado con fracturas simples y complejas, en las que se generan hasta seis fragmentos de hueso; la mayoría localizadas en el área del tobillo y del hombro. "Creemos que nuestros algoritmos pueden aportar información valiosa para el cirujano durante la planificación preoperatoria de una fractura ósea, ya que ayudan a identificar el número de fragmentos involucrados, su posición y las distintas zonas de fractura", ha comentado Paulano.

Hasta la fecha se han ejecutado nuevos algoritmos, por un lado, para segmentar tejido óseo a partir de TC, permitiendo separar fragmentos conectados en la imagen; por otro lado, para generar mallas de triángulos que representan fragmentos óseos y calcular las zonas de fractura en los fragmentos, y, por último, para computar la reducción virtual de la fractura. Además, se han desarrollado herramientas para ayudar a los especialistas a manipular modelos 3D de fragmentos óseos.

En el mercado existen diferentes soluciones, tanto gratuitas como comerciales, que permiten identificar tejido óseo a partir de TC y generar modelos 3D. No obstante, "la principal ventaja de nuestros algoritmos es que son capaces de separar fragmentos conectados en una TC, algo bastante frecuente en fracturas complejas, lo que posibilita procesar e interactuar con cada uno de ellos por separado", ha destacado Paulano.

El grupo de investigación está involucrado en la simulación de patrones de fractura realistas, es decir, simular virtualmente fracturas poco comunes que puedan servir para el entrenamiento en la reducción de fracturas, tanto para especialistas como para algoritmos y procesos computacionales. Este estudio forma parte del proyecto Avances en simulación y modelado geométrico de fracturas óseas usando patrones de fractura basados en experimentación mecánica.