Estudio de la función renal a partir de secuencias dinámicas de imágenes gammagráficas

Uno de los objetivos principales que se plantea en cualquier campo, tanto en investigación como en la clínica, consiste en lograr la estandarización de estudios para así poder obtener conclusiones generales, poder determinar parámetros y patrones de normalidad y, consecuentemente, determinar con precisión la patología valorando la desviación de estos índices.En los estudios renográficos, una función que posibilita esta estandarización es la función de retención renal que representa la fracción de trazador que es retenida en el riñón, a través del tiempo, como respuesta a una entrada instantánea en forma de bolo radiactivo si el trazador se hubiese introducido directamente en la arteria renal.Puesto que en un estudio real, la inyección se realiza en una vena periférica, la función de retención renal se ha de obtener mediante la deconvolución de la curva actividad/tiempo del área renal con la curva correspondiente a un área vascular representativa de la actividad sanguínea.El objetivo fundamental de este trabajo fue obtener un método de cálculo de la función de retención renal que incluyese una optimización en el grado de filtrado. Mediante simulación numérica de un estudio gammagráfico renal, se simularon estudios con 131I-Hippuran y 99mTc-MAG3.Mediante simulación numérica se ha demostrado la existencia de un valor mínimo en el error cuadrático medio entre las funciones de retención renal teóricas y las obtenidas mediante deconvolución. La presencia de este valor mínimo se manifiesta para los tres filtros considerados (filtro de tres puntos, filtros de Butterworth y filtro "data bounding") y para los dos trazadores, 131I-Hippuran y 99mTc-MAG3, estudiados en este trabajo.La ordenación de los tres filtros en base al valor mínimo del error cuadrático medio es: filtro de Butterworth, filtro de tres puntos y filtro "data bounding", éste con valores mucho más altos del error que los dos filtros lineales. Esta ordenación es la misma para los dos trazadores, siendo los valores del error correspondiente a 99mTc-MAG3 aproximadamente la mitad que los de 131I-Hippuran.El valor del factor de suavizado que hace mínimo el error, depende del tiempo de tránsito y de la relación señal/ruido. Se ha comprobado que para 99mTc-MAG3 el valor del suavizado que hace mínimo el error es menor que para 131I-Hippuran, lo que está de acuerdo con su mayor relación señal/ruido. Asimismo para cada trazador, se ha demostrado que la dependencia respecto al tiempo de tránsito es mayor que respecto a la relación señal/ruido. Este hecho, que se repite para los tres filtros, ha permitido obtener valores de los factores de suavizado óptimos para cada trazador como funciones del tiempo de tránsito exclusivamente. Se ha analizado el comportamiento de los tres filtros en la determinación de los parámetros de interés funcional derivados de la función de retención renal. Para ello, se modelizó la función de retención renal mediante una función de cuatro parámetros: h(t) = (A-D) / (1+t/C)**B) + D donde A corresponde a la altura de la función de retención renal par aun tiempo igual a cero, B se relaciona con la dispersión de tiempos de tránsito, C es el tiempo medio de tránsito intrarrenal y D es el valor de estabilización relacionado con una posible retención de trazador en el riñón. De este estudio se ha concluído: La estima del parámetro A es mejor para los métodos de filtrado lineales que para el no lineal, ya que proporciona información no sesgada y presenta valores del error relativo menores que para el filtro no lineal. De los filtros lineales, el algoritmo que incluye un filtro de Butterworth optimizado presenta los mejores resultados.Los resultados hallados para el parámetro B, indican que el filtro de Butterworth es el que determina mejor este parámetro, lo que se refleja en un valor medio próximo al teórico.La estima del parámetro C es mejor para los métodos de filtrado lineal que para el no lineal. En ambos, el error relativo es menor y no existe sesgo, siendo el filtro de Butterworth el que presenta los mejores resultados.Respecto al parámetro D, los valores hallados en todos los casos están muy próximos al valor teórico que es cero.En consecuencia, el método de deconvolución propuesto es el algoritmo matricial y un filtro de Butterworth optimizado en función del tiempo de tránsito.Se ha valorado la aplicabilidad del algoritmo de deconvolución en estudios reales con 131I-Hippuran. Además del filtro de Butterworth, se utilizó el filtro de tres puntos por ser el más empleado en Medicina Nuclear. De este estudio se ha concluído que los dos métodos de filtrado lineal determinan los parámetros derivados de la función de retención renal de forma equivalente. Se ha estudiado la relación existente entre las estimas del tiempo de tránsito renal y de la función renal relativa efectuadas sobre la función de retención renal, y sobre el renograma. Los resultados obtenidos al aplicar el algoritmo de deconvolución propuesto permiten concluir: El tiempo en el instante de máxima actividad en el renograma sobreestima el tiempo de tránsito renal, hecho que se comprobó que también sucedía en los estudios simulados. Se ha comprobado que esta sobrevaloración, que se acentúa para valores de tiempo en el máximo elevados, es debida fundamentalmente al valor de la constante de tiempo de la primera exponencial de la curva de aclaramiento plasmático y al grado de dispersión del tiempo de tránsito.La estima de la función renal relativa realizada sobre el renograma corregido de actividad extrarrenal da valores comparables a los obtenidos sobre la función de retención renal, no existiendo diferencias significativas.Se aplicó al algoritmo de deconvolución propuesto a estudios reales con 99mTc-MAG3. Al ser la relación señal/ruido unas tres veces mayor que la del Hippuran permitió obtener la función de retención con menor filtrado. De este estudio se ha concluído:La estima del tiempo de tránsito renal efectuada sobre el renograma como tiempo en el máximo sobrevalora el tiempo de tránsito intrarrenal en relación a la estima efectuada sobre la función de retención renal. Esta sobrevaloración es mayor para tiempos de tránsito largos.La estima de la función renal relativa realizada sobre el renograma presenta, en general, valores inferiores a los obtenidos a partir de la función de retención renal. Esto es debido a la presencia de la actividad de tipo vascular no eliminada totalmente al efectuar la corrección de la actividad extrarrenal.The main aim of the study was to obtain a calculation method of the renal retention function which includes an optimization of the degree of filtering. Studies with (131)I-Hippuran and 99m Tc-Mag 3 were simulated by means of the numerical simulation of a renal gammagraphic study. The existence of an optimum filtering was demonstrated. This minimum value is present for the three filterings considered (smoothing, Butterworth and data bounding) and for the two tracers. Consequently the functions of the corresponding filterings were obtained. The renal retention functions were obtained and the derived parameters were calculated: relative renal function and the mean transit time. The algorithm of the deconvolution proposed consist of a matrix algorithm to perform the deconvolution and a Butterworth filtering optimized in function of renal transit time. The algorithm of deconvolution was subsequently applied to one group of renal studies with (131)I-Hippuran and to another with (99m)Tc-Mag(3) in order to assess its applicability in real cases. Likewise, we evaluated the degree of correlation between the values of the two parameters calculated on the renogram (which is normally performed in clinical practice) and those obtained from the renal retention function. For both tracers it was demonstrated the value of the transit time estimated on the renogram overestimated the value of the transit time especially in all the cases presenting renal obstruction. In the cases of (131)I-Hippuran the estimate of the relative renal function performed on the corrected renogram of the extrarrenal background gives values comparable to those obtained from the renal retention function. For the (99m)Tc-Mag(3) , the estimate carried out on the renogram yields, in general, values that are lower than those obtained from the renal retention function. This is due to the presence of the vascular background which was not wholly eliminated when correcting the renogram.