Software para el análisis preoperatorio en el tratamiento de la Artroplastia Total de Cadera

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(1)Facultad de Matemática, Física y Computación Licenciatura en Ciencias de la Computación. TRABAJO DE DIPLOMA. Software para el análisis preoperatorio en el tratamiento de la Artroplastia Total de Cadera.. Autor: Lázaro Alberto Gibert García Tutores: Dr. Carlos Pérez Risquet Dr. Miguel Ángel Martínez Hernández Consultante: Dr. Francisco Urbay Ceballos Santa Clara 2017 "Año 59 de la Revolución".

(2) Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Matemática, Física y Computación Licenciatura en Ciencias de la Computación. TRABAJO DE DIPLOMA Software para el análisis preoperatorio en el tratamiento de la Artroplastia Total de Cadera. Autor: Lázaro Alberto Gibert García E-mail: [email protected]. Tutores: Dr. Carlos Pérez Risquet Dr. Miguel Ángel Martínez Hernández Consultante: Dr. Francisco Urbay Ceballos Santa Clara 2017 "Año del 59 aniversario del triunfo de la Revolución".

(3) Hago constar que el presente trabajo de diploma fue realizado en la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas como parte de la culminación de estudios de la especialidad de Licenciatura en Ciencias de la Computación, autorizando a que el mismo sea utilizado por la Institución, para los fines que estime conveniente, tanto de forma parcial como total y que además no podrá ser presentado en eventos, ni publicados sin autorización de la Universidad.. Firma del Autor Los abajo firmantes certificamos que el presente trabajo ha sido realizado según acuerdo de la dirección de nuestro centro y el mismo cumple con los requisitos que debe tener un trabajo de esta envergadura referido a la temática señalada.. Firma del Autor. Firma del Jefe de Departamento donde se defiende el trabajo. Firma del Responsable de Información Científico-Técnica.

(4) PENSAMIENTO. “Las compañías fracasan por muchas razones. Algunas veces son administradas en forma deficiente, algunas veces simplemente no crean los productos que los clientes quieren. No obstante, creo que el mayor asesino de una compañía, especialmente en las industrias de rápido cambio como la nuestra, es el rechazo a adaptarse al cambio”. Bill Gates..

(5) DEDICATORIA. Le dedico este proyecto a mi madre por haber aguantado a mi lado hasta este momento, a mi hermano por apoyarme y a mi padre..

(6) AGRADECIMIENTOS. Quisiera agradecer a mi familia por haber estado a mi lado durante todo este proceso. A mis amigos que me apoyaron en todo momento y a mis tutores por haberme apoyado en la confección de este documento y el desarrollo del proyecto..

(7) RESUMEN. La presente investigación se desarrolló a partir de la necesidad del Hospital Arnaldo Milián Castro de una herramienta adecuada para brindar asistencia en la artroplastia total de cadera ya que la herramienta previamente existente no cuenta con los requisitos necesarios para llevar a cabo este proceso. Por lo que fue necesario implementar una nueva herramienta que cumpliera con estos requisitos, teniendo como apoyo a la contraparte médica en la implementación de las mediciones anatómicas necesarias para llevar a cabo el proceso preoperatorio. Como resultado obtuvo el software PREOP-ORTOPEDIA el cual permitió mantener una resolución y un escalado preciso en las prótesis, acetábulos y radiografías de los pacientes, ya que trabaja en todo momento con imágenes digitales escaladas. La herramienta obtenida es capaz de importar imágenes en varios formatos como: jpg, png, gif, tiff, bmp, dicom, etc., así como otros formatos RAW. El principal formato a tener en cuenta en este proyecto es el formato DICOM, que permite almacenar imágenes radiográficas digitales, obtenidas mediante resonancia magnética y realizar mediciones sobre estas (determinación de ángulos, visualización del punto medio de una recta, longitud de una recta). Esta información ayuda al cirujano ortopédico a decidir qué implante es necesario utilizar, y la posición en la que deberá colocarse para lograr restaurar la biomecánica de la cadera. El software permite además exportar las imágenes con los análisis realizados en disimiles formatos como: jpg, bmp, png, tiff, etc. Todo el análisis se realiza de forma interactiva, por lo que puede ser utilizado en la docencia..

(8) ABSTRACT The present investigation was developed from the necessity of the Hospital Arnaldo Milián Castro of a suitable tool to provide assistance in total hip arthroplasty since the previously existing tool does not have the necessary requirements to carry out this process. Therefore, it was necessary to implement a new tool that complies with these requirements, having as support the medical counterpart in the implementation of the anatomical measurements necessary to carry out the preoperative process. As a result, he obtained the PREOPORTOPEDIA software, which allowed him to maintain a precise resolution and scale in the prostheses, acetabular and x-rays of the patients, since he works at all times with scaled digital images. The tool obtained is capable of importing images in various formats like: jpg, png, gif, tiff, bmp, dicom, etc., as well as other RAW formats. The main format to be taken into account in this project is the DICOM format, which allows the storage of digital radiographic images obtained by means of magnetic resonance and measurements on them (determination of angles, visualization of the midpoint of a line, length of a line). This information helps the orthopedic surgeon decide which implant to use, and the position in which it should be placed to restore the biomechanics of the hip. The software also allows to export the images with the analyzes made in dissimilar formats like: jpg, bmp, png, tiff, etc. All the analysis is done in an interactive way, so it can be used in teaching..

(9) TABLA DE CONTENIDOS. PENSAMIENTO ....................................................................................................... ii DEDICATORIA........................................................................................................ iii AGRADECIMIENTOS ............................................................................................. iv RESUMEN ...............................................................................................................v ABSTRACT ............................................................................................................. vi TABLA DE CONTENIDOS ..................................................................................... vii INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 1 CAPÍTULO 1. .......................................................................................................... 6 1.1. Sobre el lenguaje de programación Java................................................... 6. 1.2. Bibliotecas para procesamiento de imágenes en Java. ............................. 8. 1.3. Software Médico. ..................................................................................... 10. 1.4. Artroplastia total de cadera. ..................................................................... 21. 1.5 Mediciones necesarias para realizar el análisis preoperatorio de la artroplastia total de cadera. ............................................................................... 22 1.6. Conclusiones parciales. ........................................................................... 23. Tabla 1. Características principales de aplicaciones de ordenador especializadas en Ortopedia. ............................................................................ 23 CAPÍTULO 2. ........................................................................................................ 26.

(10) 2.1 Arquitectura del software. PREOP-ORTOPEDIA. ..................................... 26. 2.2 Esquema de trabajo del proceso preoperatorio de la artroplastia total de cadera. .............................................................................................................. 28 2.3 Descripción de las interacciones posibles, los métodos y mediciones anatómicas que deben implementarse en la herramienta informática............... 31 2.4 Conclusiones parciales................................................................................ 39 CAPÍTULO 3. ........................................................................................................ 40 3.1 Principales diagramas sobre el desarrollo del software PREOPORTOPEDIA. .................................................................................................... 40 3.1.1 Principales diagramas de Casos de uso. .............................................. 40 3.1.2 Diagramas de las principales Clases del software PREOP-ORTOPEDIA. ....................................................................................................................... 43 3.2 Principales Casos de uso. ........................................................................... 45 3.2.1 Caso de uso Abrir Imagen. ................................................................... 45 3.2.2 Caso de uso Guardar Imagen. .............................................................. 45 3.2.3 Caso de uso Guardar Imagen como. .................................................... 45 3.2.4 Caso de uso Realizar mediciones......................................................... 46 3.2.5 Caso de Uso Editar. .............................................................................. 46 3.2.6 Trabajar sobre las imágenes................................................................. 46 3.2.7 Realizar análisis. ................................................................................... 46 3.2.8 Caso de uso seleccionar Prótesis. ........................................................ 47 3.3 Manual del Desarrollador............................................................................. 47 3.3.1 Paquetes y Clases de PREOP-ORTOPEDIA. ...................................... 47 3.4 Manual de Usuario. ..................................................................................... 55 3.4.1 Interfaz gráfica general del software. .................................................... 55.

(11) 3.4.2 El controlador de selecciones (ROI Manager) ...................................... 56 3.4.3 Pasos para abrir una imagen. ............................................................... 57 3.4.4 Pasos para hallar la Línea Biisquiática ................................................. 59 3.4.5 Pasos para hallar las distancias a los trocantes menores..................... 61 3.4.6 Pasos para hallar la Línea Kohler ......................................................... 62 3.4.7 Pasos para hallar la línea que pasa por los dos Putos en U. ................ 64 3.4.8 Pasos para hallar el diámetro del cótilo ................................................ 65 3.4.9 Pasos para hallar el índice acetabular .................................................. 68 3.4.10 Pasos para hallar el Eje Diafisario. ..................................................... 69 3.4.11 Pasos para hallar el istmo del cuello................................................... 71 3.4.12 Pasos para hallar recta que pasa por trocante mayor, menor y punto silla montar respectivamente. ........................................................................ 72 3.4.13 Pasos para hallar el punto Cortical Medial.......................................... 74 3.4.14 Pasos para hallar el centro de rotación del fémur. .............................. 75 3.4.15 Pasos para hallar el Voladizo Femoral................................................ 77 3.4.16 Cargar prótesis y acetábulos. ............................................................. 78 3.4.17 Rotar prótesis o actábulos. ................................................................. 79 3.4.18 Pasos para hallar el Coeficiente de Pierchon. .................................... 80 3.5 Conclusiones Parciales. .............................................................................. 82 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................................ 83 Conclusiones ..................................................................................................... 83 Recomendaciones............................................................................................. 83 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS...................................................................... 85 Glosario................................................................................................................. 88.

(12) INTRODUCCIÓN. 1. INTRODUCCIÓN. Los avances tecnológicos de la actualidad han permitido que el desarrollo de software sea aplicable en muchos campos de la vida diaria. Ejemplo de esto son las aplicaciones médicas, que son aquellas que brindan asistencia a especialistas y técnicos en varios procedimientos. Estas aplicaciones son aplicables en varios campos de la medicina ya sea en la creación de bases de datos para almacenar la información de los pacientes y sus historias clínicas (Carlos G. González Salamea 2003) como en asistir a los especialistas en intervenciones quirúrgicas. Las mismas se pueden clasificar en varios tipos dependiendo de su uso: a) el software médico para consultorios que tiene entre sus características principales el manejo de expedientes de pacientes, las citas de los doctores con los pacientes y la gestión administrativa de cobros(Carlos G. González Salamea 2003; Jiménez & Digital 2010); b) software basado en web que por naturaleza es multi-usuario y permite ser utilizado en una red interna o a través de internet. En este último, la mayoría de los casos es necesario un equipo dedicado como servidor donde se mantienen los datos y se brindan los servicios a los usuarios quienes acceden utilizando un navegador web, por lo general disponible en cualquier sistema operativo(Jiménez & Digital 2010). En la actualidad existen varias aplicaciones médicas relacionadas con la especialidad de la Ortopedia, dentro de las que se encuentra el OrthoView. Este es un software propietario de planificación digital previa a la intervención quirúrgica (Massagemag.com n.d.; Materialise.com n.d.), MediCad, es otro software igualmente propietario que permite a los médicos ortopedas planificar, simular y hacer cálculos biométricos de sus procedimientos quirúrgicos, con la posibilidad.

(13) INTRODUCCIÓN. 2. de integrar implantes ortopédicos a su planeación. Esto último es posible gracias a la extensa base de datos de implantes que incluye más de 105 fabricantes internacionales ya integrados(eldia.com n.d.). Existen otras aplicaciones que han sido desarrolladas para ayudar a los médicos especialistas en Ortopedia como son el TraumaCad y MergeOrthoCase. Ambas a pesar de ser muy utilizadas por su completitud, siguen siendo propietarias que dada la situación actual de nuestro país supone un problema importante. Por este motivo, se ha tratado de implementar en Cuba sistemas para la Planificación Quirúrgica Ortopédica en caderas y rodillas (presentado en la Convención internacional de Salud Pública en el año 2012) pero por diferentes motivos no se encuentran accesibles en este momento. Entre las especialidades ortopédicas en las que se aplica el software médico se encuentra la artroplastia total de cadera o reemplazo total de cadera como el procedimiento reconstructivo de la articulación coxofemoral más frecuentemente usado en adultos. Este procedimiento de cirugía ortopédica consiste en reemplazar de forma total o parcial la articulación de la cadera con un implante artificial o prótesis. Previo a la operación, se realiza un análisis de las posibles prótesis a implantar a partir de un conjunto de mediciones que toma el cirujano ortopédico(Benítez et al. 2016; Company 2014; Duque-Morán et al. 2011; Murcia et al. 2006; Zanfardini n.d.; Landau 2002). Precisamente en nuestro país fue desarrollado el software ORTOPEDIA2D (trabajo de diploma de pregrado del estudiante Eber García Rojo, Universidad de las Villas) con el fin de apoyar a los especialistas en los casos que sea necesario realizar una artroplastia total de cadera. Este constituyó una solución parcial para lograr facilidad, rapidez y flexibilidad en la prueba de las diferentes numeraciones de prótesis para la selección de la más adecuada basada en imágenes de Rayos X durante el análisis preoperatorio. Este software presenta varios problemas. El más importante es su imprecisión dada fundamentalmente por la baja fidelidad anatómica de la cadera obtenida a través de una imagen fotografiada de las placas de Rayos X del paciente. Esta es producida por el mal enfoque de los ángulos o de la pérdida de las proporciones debido a la distancia y angulación desde donde se toma la foto..

(14) INTRODUCCIÓN. 3. Finalmente, con frecuencia el cirujano ortopédico tiene que acudir a su experiencia profesional durante el análisis preoperatorio debido a la alta probabilidad de errores que pueden existir durante las mediciones. Esto a su vez puede afectar la efectividad del procedimiento y la durabilidad del implante colocado al paciente y resulte en una nueva intervención quirúrgica (Hurtado 2015). Otra de los problemas de ORTOPEDIA2D es que no es un software portable y necesita obligatoriamente la utilización de MatLab (abreviatura de MATrix LABoratory, "laboratorio de matrices”) que ante la gran cantidad de espacio en disco duro que tiene por requisito su instalación, no es posible utilizarlo en la mayoría de los hospitales. Adicionalmente esto obliga al cirujano a trabajar con este sistema en orden de poder utilizar el software (Hurtado 2015). Posterior a ORTOPEDIA2D fue desarrollado el software jOrtopedia2D (trabajo diploma de pregrado del estudiante Yariel Hurtado, Universidad de las Villas) que tiene como ventaja fundamental que es portable, no dependiente de MatLab; por haber sido desarrollado en lenguaje de programación JAVA es posible utilizarlo en cualquier ordenador y tiene un repertorio más amplio de formatos de imágenes aceptadas incluyendo DICOM como formato universal en el tratamiento y transmisión de imágenes médicas. Sin embargo, este software no está exento de inconvenientes. Entre ellas se encuentran:1) no contiene todas las mediciones necesarias para llevar a cabo el análisis preoperatorio; 2) su interfaz gráfica está sobrecargada con elementos innecesarios para el especialista; 3) contiene menús en inglés; 4) la interface de usuario es poco amigable. Por los problemas y limitaciones presentes en los softwares ORTOPEDIA2D y jOrtopedia2D, podemos decir que las aplicaciones actuales no cumplen con los requisitos necesarios para ser utilizadas por los especialistas ortopédicos durante el planeamiento pre-quirúrgico. Por este motivo, en esta investigación nos proponemos el siguiente objetivo general: Objetivo general:.

(15) INTRODUCCIÓN. 4. Desarrollar una herramienta informática que sirva de apoyo a los cirujanos ortopédicos en el proceso preoperatorio de la artroplastia total de cadera en el Hospital Provincial Arnaldo Milián Castro, mediante el análisis, procesamiento y gestión de imágenes digitales de prótesis y radiografías del paciente de forma exacta y eficiente que permitan obtener conclusiones acertadas. Objetivos específicos: 1. Establecer el marco de trabajo del proceso preoperatorio de la artroplastia total de cadera, definiendo en cada paso el soporte que puede brindar una herramienta informática. 2. Definir, de conjunto con la contraparte médica, las interacciones posibles, los métodos y mediciones anatómicas que deben implementarse en la herramienta informática. 3. Diseñar e implementar la herramienta informática para asistir a los cirujanos ortopédicos en el proceso preoperatorio de la artroplastia total de cadera. Para darle cumplimiento a los objetivos presentados se plantearon las siguientes interrogantes científicas: Preguntas de Investigación: 1.. ¿Qué marco de trabajo resulta apropiado para establecer el proceso. preoperatorio de la artroplastia total de cadera y cuáles pasos pueden sugerirse para guiar al cirujano ortopédico en este proceso? 2.. ¿Cuáles interacciones pueden definirse para facilitar a la contraparte médica. el análisis preoperatorio de la artroplastia total de cadera? 3.. ¿Cómo puede diseñarse e implementarse la herramienta informática, de. forma tal que brinde al cirujano ortopédico la mayor asistencia posible durante el proceso preoperatorio de la artroplastia total de cadera? Organización del Informe La. investigación. incluye. tres. capítulos,. además. de. las. conclusiones,. recomendaciones, referencias y bibliográficas. Los temas que se abordan en cada capítulo se encuentran estructurados de la forma siguiente:.

(16) INTRODUCCIÓN. 5. Capítulo I: Se identifican las principales bibliotecas desarrolladas en el lenguaje de programación Java especializadas en el procesamiento de imágenes, así como las principales ventajas que el propio lenguaje brinda. Se brinda una explicación sobre el término “Software Médico” y sobre el proceso preoperatorio de la artroplastia total de cadera. Capítulo II: Se muestra el Esquema de trabajo que debe realizar el especialista ortopédico y la manera en que la herramienta informática permite llevar a cabo este esquema ahorrando tiempo y con precisión. Capítulo III: Se muestran los principales diagramas de casos de uso del software, así como los principales diagramas de clase del mismo. Se facilita un manual para futuros desarrolladores y un manual para el usuario..

(17) CAPÍTULO 1.. 6. CAPÍTULO 1.. En este capítulo se abordan las principales bibliotecas desarrolladas en el lenguaje de programación Java especializadas en el procesamiento de imágenes, así como las principales ventajas que el propio lenguaje brinda. Se brinda una explicación sobre el término “Software Médico” y sobre el proceso preoperatorio de la artroplastia total de cadera. 1.1 Sobre el lenguaje de programación Java. El lenguaje Java™ fue creado por la compañía Sun Microsystems Inc. en un proceso dividido por etapas que tiene su arranque en 1990, que fue el año en el que Sun creó un grupo de trabajo, que tenía por líder a James Gosling, con el objetivo de desarrollar un sistema para controlar electrodomésticos e incluso PDAs o Asistentes Personales (pequeños ordenadores) que, además, permitiera la conexión a redes de ordenadores. Se pretendía crear un hardware polivalente, con un Sistema Operativo eficiente (SunOS) y un lenguaje de desarrollo al que se denominó Oak (roble), que antecedió a Java. El proyecto llegó a su final en 1992 y resultó en un completo fracaso debido al excesivo coste del producto, con relación a alternativas similares, lo que condujo a la disolución del grupo.(Microsystems et al. n.d.) Después de la disolución del grupo de trabajo, únicamente quedó el lenguaje Oak. Gracias a la decisión de distribuir libremente el lenguaje por la Red de Redes y al auge y la facilidad de acceso que tenía Internet, propiciado por la WWW, el lenguaje se hizo popular y se consiguió que una gran cantidad de programadores lo depurasen y terminasen de perfilar la forma y usos del mismo. El nombre del lenguaje se vio en la necesidad de ser cambiado ya que existía otro llamado Oak..

(18) CAPÍTULO 1.. 7. El nombre “Java” surgió en una de las sesiones de “brainstorming” que celebró el equipo de desarrollo del lenguaje. Buscaban un nombre que estuviera afín con la esencia de la tecnología (viveza, animación, rapidez, interactividad …). Java resultó ser el elegido de entre muchísimas propuestas. No es un acrónimo, sino algo humeante, caliente y que muchos programadores disfrutan beber en grandes cantidades: una taza de café (Java en argot inglés americano2)(Microsystems et al. n.d.). De esta manera, a finales de 1995 se introdujo Java como lenguaje de programación para ordenadores al introducir un intérprete Java en la versión 2.0 del programa Netscape Navigator, lo que produjo una verdadera revolución en Internet. La versión 1.1 de Java hace su aparición a principios de 1997 y mejora en gran medida la primera versión del lenguaje. Luego en 1998 apareció Java 1.2, renombrada más tarde como Java 2(Garcia et al. 2000). Entre las características más importantes del lenguaje se tiene que los programas “ejecutables”, creados por su compilador, no dependen de la arquitectura. Se ejecutan en una vasta variedad de equipos independientemente de sus microprocesadores y sistemas operativos.(Garcia et al. 2000) Java es un lenguaje orientado a objetos, su funcionamiento en red es perfecto y aprovecha características que comparten con la mayoría de los lenguajes modernos, pero as u vez, evitan los inconvenientes de los mismos, en particular los del lenguaje C++. Tiene una funcionalidad notable, producto de sus librerías (clases), no cuenta con punteros manejables por el programador que es una de las complicaciones del C++, aunque los maneja de manera interna y transparente. La memoria la gestiona el propio lenguaje y no el programador, por lo que le ahorra posibles complicaciones al mismo y genera aplicaciones en las que hay pocos errores posibles.(Garcia et al. 2000) El lenguaje Java puede ser considerado como una evolución del C++, pero a pesar de ello no acarrea los inconvenientes del mismo, ya que el lenguaje Java se diseñó “partiendo de cero”, por lo que no necesitaba ser compatible con versiones anteriores de ningún lenguaje que es un inconveniente que tienen C++ y C. (Garcia et al. 2000).

(19) CAPÍTULO 1.. 8. El lenguaje Java por sus características y dado que existe una amplia comunidad de desarrolladores hace que sea fácil desarrollar aplicaciones en conjunto sobre todo cuando las aplicaciones son open source en las cuales los programadores pueden obtener el código fuente y editarlas de acuerdo a sus necesidades. Este lenguaje también cuenta con una amplia gama de bibliotecas entre las cuales se encuentran las bibliotecas para procesar imágenes que resultan ser muy útiles y completas permitiendo a los desarrolladores realizar operaciones, muchas complejas, con las imágenes(Garcia et al. 2000; Microsystems et al. n.d.). 1.2 Bibliotecas para procesamiento de imágenes en Java. Java tiene varias bibliotecas para el procesamiento de imágenes entre ellas se encuentran: . ImageJ: ImageJ es un programa de procesamiento de imágenes de Java de dominio público inspirado por el NIH Image para Macintosh. Se puede visualizar, editar, analizar, procesar, guardar e imprimir imágenes de 8 bits, 16 bits y 32 bits. Está escrito en Java, lo que permite que se ejecute en varios sistemas operativos como Linux, Mac OS X y Windows, tanto en el modo de 32 bits y de 64 bits, su código fuente de Java es libre y son de dominio público.(Baecker 2010; Rasband 2010; Ferreira & Rasband 2012) Puede ser utilizado como un conjunto de herramientas de procesamiento de imágenes (biblioteca de clases) para desarrollar applets, servlets o aplicaciones. Abre y guarda varios formatos de archivos como GIF, JPEG, BMP, PNG, PGM, FITS, y ASCII. DICOM abierta. TIFF, GIF abiertas, JPEG, DICOMs, y los datos brutos(Rasband 2010).. Se pueden crear selecciones de área rectangular, elípticas, o. irregulares y selecciones lineales y puntuales. Soporta suavizado, nitidez, detección de bordes, filtrado de mediana y de umbrales tanto en escala de grises de 8 bits como en las imágenes de color RGB.(Rasband 2010; Baecker 2010; Ferreira & Rasband 2012; Kunik n.d.) . Commons Imaging:.

(20) CAPÍTULO 1.. 9. Apache Commons Imaging, anteriormente conocido como Apache Commons Sanselan, es una biblioteca que lee y escribe en una variedad de formatos de imagen, incluyendo el análisis rápido de la información de la imagen, tales como (tamaño, color, espacio, perfil ICC, etc.) y los metadatos, está escrito en Java 100% puro.(W3im.com n.d.) Se ejecuta en cualquier máquina virtual Java, y cualquier plataforma, sin modificaciones. Lee y escribe una amplia variedad de formatos de imagen, y es compatible con algunas variaciones y codificaciones perdidas por todos o la mayoría de las otras bibliotecas. Está diseñado para ser muy fácil de usar. Cuenta con una interfaz sencilla y limpia. La mayoría de las operaciones son un único método de llamada de imagen. Es Software Libre / Open Source. Está disponible bajo la licencia Apache Software y La clase ColorConversions ofrece métodos para convertir entre los siguientes espacios de color: CIE-L * CH, CIE-L * ab, CIE-L * uv, CMY, CMYK, HSL, HSV, Hunter-Lab, RGB, XYZ y YXY. . ImageMagick: ImageMagick es una suite de software que permite crear, editar, componer, o convertir imágenes de mapa de bits. Puede leer y escribir imágenes en más de 100 formatos, incluyendo DPX, EXR, GIF, JPEG, JPEG-2000, PDF, PNG, Postscript, SVG, y TIFF. Se puede utilizar ImageMagick para cambiar el tamaño, girar, reflejar, rotar, distorsionar, y transformar las imágenes, ajustar los colores de la imagen, aplicar diversos efectos especiales, o dibujar texto, líneas, polígonos, elipses, y la curva de Bezier. Convierte una imagen de un formato a otro (por ejemplo, PNG a JPEG), puede crear una secuencia de animación GIF de un grupo de imágenes(W3im.com n.d.).. . AWT (Abstract Window Tolkit): AWT permite hacer interfaces gráficas mediante artefactos de interacción con el usuario, como botones, menús, texto, botones para selección, barras de deslizamiento, ventanas de diálogo, selectores de archivos, etc. Y por supuesto despliegue gráfico general. En ella se.

(21) CAPÍTULO 1.. 10. encuentran APIs que amplía muchas de las capacidades gráficas para la interfaz de usuario (GUI) para un programa Java, entre ellas se encuentran las relacionadas con el trabajo con imágenes y Java 2D.(Gr & Toolkit 2008; Cervigón n.d.; Pavón 2005; W3im.com n.d.) Estas bibliotecas se pueden utilizar en varios tipos de aplicaciones que necesiten procesamiento de imágenes, entre ellas se encuentran las aplicaciones médicas. Estas aplicaciones tienen varios casos en los cuales es necesario trabajar con imágenes y hacer un procesamiento 1.3 Software Médico. Un software médico no es más que un programa o herramienta informática que tiene por objetivo, asistir a los especialistas y técnicos en las diversas ramas de la medicina. Estas aplicaciones pueden ser utilizadas en dispositivos médicos que contienen un software específico para su funcionamiento como son aquellos que tienen por objetivo controlar los signos vitales de los pacientes. En la actualidad existen varias aplicaciones médicas utilizándose en el día a día y no solo aplicaciones de ordenador, se ha avanzado tanto en este campo que existen aplicaciones para Smartphone y Tablet entre las que se encuentran: . Calculate, consiste en una colección de calculadoras médicas y cada calculadora de la aplicación avanza pantalla a pantalla por preguntas, para determinar los principales valores de interés para el usuario. Es una herramienta de apoyo a la toma de decisiones, se centra en destacar las herramientas que afectan la práctica clínica y sirven para impactar el diagnóstico, el tratamiento o la determinación del pronóstico. Entre sus funciones se encuentra la determinación del pronóstico de la insuficiencia cardiaca, Linfoma, Síndrome mielodisplácico, Mieloma, Pancreatitis, Enfermedad Renal Crónica, entre otras. Tiene otras funciones como el cálculo de las dosis de quimioterapia basada en la superficie corporal, Carboplatino basado en AUC, Diálisis peritoneal y Fenitoina en la insuficiencia renal y la hipoalbuminemia. Permite.

(22) CAPÍTULO 1.. 11. clasificar la Insuficiencia cardiaca congestiva (NYHA) y gestionar lesiones en la cabeza, cuello, tobillo y rodilla. Esta aplicación está disponible gratis para los sistemas operativo Android e iOS.(docsity.com n.d.).(Ver Fig. 1)..  Fig. 1 Aplicación Calculate. Fuente: 10 mejores apps medicina para estudiantes y médicos - Docsity.htm.. . Skeleton System Pro III, esta aplicación permite hacer una mirada en profundidad del sistema óseo, permite hacer zoom, cortar y rotar los elementos del sistema esquelético, se pueden crear notas, animaciones en primera persona y compartir las capturas de pantalla. Esta aplicación cuenta con un mapa jerárquico y opciones de visualización alternativas en la pantalla para el área seleccionada. También permite añadir o eliminar hasta 4 capas de tejido conectivo utilizando la herramienta de bisturí de aplicaciones y el botón "capas de mezcla" permite hacer que una capa sea semitransparente, lo cual se hace útil cuando se compara una capa con otra capa, los huesos del cráneo y la pelvis pueden ser mapeados de color para facilitar la identificación de áreas. Está disponible para el sistema operativo iOS y no es gratis(docsity.com n.d.). (Ver Fig. 2)..

(23) CAPÍTULO 1.. 12. Fig. 2 Aplicación Skeleton System Pro III. Fuente: 10 mejores apps medicina para estudiantes y médicos - Docsity.htm. . Mobile MIM, es una aplicación móvil para diagnóstico radiológico remoto, es utilizado para la visualización, el registro, la fusión y pantalla del diagnóstico de imágenes médicas en los formatos SPECT, PET, CT, MRI, rayos X y ultrasonidos, con esta aplicación los médicos podrán consultar de forma inmediata imágenes para realizar diagnósticos preliminares sin que haya que esperar mucho tiempo. La aplicación ofrece el envío de radiografías y escáner a médicos que sean dueños de un iPhone o iPad, con los cuales podrán visualizar tomografías, resonancias magnéticas y test basados en medicina nuclear para realizar un diagnóstico preliminar, también se pueden realizar cualquier tipo de medición y desplegar cantidades de patrones para facilitar la toma de anotaciones y el marcaje de las regiones que el usuario considere de interés. Está disponible gratis para el sistema operativo iOS(docsity.com n.d.). (Ver Fig. 3)..

(24) CAPÍTULO 1.. 13. Fig. 3 Aplicación Mobile MIM. Fuente: 10 mejores apps medicina para estudiantes y médicos - Docsity.htm.. Estas aplicaciones por lo general tienen un enfoque educativo y aunque puedan ser utilizados tanto por doctores como por estudiantes, las aplicaciones más utilizadas son las desarrolladas para ordenadores entre las que se encuentran: . GNU Gluco Control (GCC) es un programa para brindar ayuda en el control de la diabetes, por lo que brinda asistencia en la administración de los datos diarios del usuario, los datos de los alimentos, contiene gráficos, estadísticas, impresión, tiene soporte para dispositivos como CGMSes y es capaz de hacer una evaluación de los datos introducidos. Este programa todavía se encuentra en desarrollo y es un programa desarrollado en Java(banana-soft.com n.d.). (Ver Fig. 4).. Fig. 4 Fig. 4 Aplicación GNU Gluco Control (GCC). Fuente: Los 10 mejores programas gratis para doctores y profesionales de la medicina.htm..

(25) CAPÍTULO 1.. . 14. ImageJ, que es un programa de procesamiento de imágenes de dominio público, desarrollado en Java, que fue inspirado por el NIH Image para Macintosh. Se ejecuta ya sea como una applet en línea o como una aplicación descargable, en cualquier ordenador con máquina virtual Java1.5 o posterior, es capaz de mostrar, editar, analizar, procesar, guardar e imprimir imágenes de 8 bits, 16 bits y 32 bits. Puede leer varios formatos de imagen incluyendo TIFF, GIF, JPEG, BMP, DICOM, FITS y 'crudo', es multiproceso, por lo que el tiempo de las operaciones como la lectura de archivos de imagen se puede realizar en paralelo con otras operaciones Puede calcular estadísticas de áreas y valores de píxeles de selecciones definidas por el usuario. Puede medir distancias y ángulos. Puede crear histogramas de densidad y trazos de perfil de línea. Soporta imágenes estándar, tiene funciones de procesamiento tales como manipulación de contraste, afilado, suavizado, detección de filtrado medio. Realiza transformaciones geométricas tales como escalado, rotación y flips, se puede ampliar la imagen hasta 32: 1 y hasta 1: 32., todas las funciones de análisis y procesamiento están disponibles en cualquier factor de aumento. El. programa. soporta. cualquier. número. de. ventanas. (imágenes). simultáneamente, limitado sólo por memoria disponible. Este programa se diseñó con una arquitectura abierta lo que permite una extensibilidad debido a plugins de Java(Kunik n.d.; Ferreira & Rasband 2012; Baecker 2010; Rasband 2010; banana-soft.com n.d.). (Ver Fig. 5).. Fig. 5 Software ImageJ. Fuente: Los 10 mejores programas gratis para doctores y profesionales de la medicina.htm..

(26) CAPÍTULO 1.. . 15. OrthoView, es un software que brinda a los cirujanos ortopédicos una solución para la creación rápida y exacta de plantillas digitales en un PACS ortopédico. El proceso relacionado con la planificación y comprobación de las plantillas digitales se lleva a cabo de manera rápida en solo cuatro pasos, escala, planificación, comprobación y elaboración de informes. El módulo tiene soporte para las articulaciones principales, de más de 60 fabricantes de prótesis, así como más de 1.600 plantillas internacionales. Incluye todas las herramientas ortopédicas esenciales, herramientas para planificar el tipo de osteosíntesis, un conjunto de herramientas para evaluar anormalidades congénitas, evaluar escoliosis, así como un módulo para la corrección de extremidades deformadas. OrthoView se desarrolló para brindar asistencia en una amplia cantidad de especialidades clínicas, entre ellas se encuentra el reemplazo de varias articulaciones como la cadera donde cuenta con el reemplazo total de cadera y reconstrucción de la superficie. femoral,. cuenta. también. con. el. reemplazo. total. y. unicompartimental de las rodillas, el remplazo total, inverso y reconstrucción de la superficie de la cabeza del hombro es otra de las posibilidades de asistencia de este software, así como la revisión de prótesis y articulaciones pequeñas. Este software no solo cuenta con el reemplazo de articulaciones, sino que también se pueden gestionar fracturas, corregir deformaciones en los. miembros,. posibilita. la. evaluación. pediátrica. y. columna(Materialise.com n.d.; Massagemag.com n.d.).(Ver Fig. 6).. la. de.

(27) CAPÍTULO 1.. 16. Fig. 6 Software OrthoView. Fuente: http://www.orthoview.pl/oprogramie/obejmowane-dziedziny-ortopedii/endoprotezoplastyka-stawow/.. . TraumaCad, permite a los cirujanos desarrollar plantillas a partir de las imágenes de los pacientes de manera precisa, hace posible la realización de medidas y la simulación de resultados esperados, previos a la cirugía. Además de su amplia biblioteca de plantillas, ofrece una completa colección de herramientas de medición para brindar asistencia en el departamento ortopédico, ello incluye la artroplastia total de cadera, traumatología, pediatría, corrección de deformidades, pie y tobillo, columna, extremidades superiores y 3D. Presenta un grupo de funciones automáticas en la planificación de la artroplastia total de cadera y de rodilla. En su última versión introduce Auto-Knee para TKA, la cual coloca de manera automática líneas de resección y estima tamaños. TraumaCad está disponible en una avanzada versión para dispositivos móviles para llevar a cabo reemplazos totales de articulaciones desde cualquier lugar, esta aplicación se puede utilizar en iPad o a través de un navegador web(Traumacad.com n.d.; Brainlab.com n.d.). (Ver Fig. 7)..

(28) CAPÍTULO 1.. 17. Fig. 7 Software TraumaCad. Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=_GXPfKfAJVI. . MediCad Classic, este software permite planificar, simular y hacer cálculos biométricos a los procedimientos que puedan realizar los ortopedas y brinda la posibilidad de integrar los implantes ortopédicos a su planeación ya que posee una extensa base de datos de implantes, con más de 130 fabricantes de implantes a nivel internacional ya integrados y más de 500,000 plantillas. Este software permite hacer un análisis pre quirúrgico en las cirugías de cadera con endoprótesis, así como en la coxometría de cadera, también permite la planificación para las cirugías de rodilla, pie y columna, y permite la gestión de trauma y pediatría(eldia.com n.d.). (Ver Fig. 8)..

(29) CAPÍTULO 1.. 18. Fig. 8 Software MediCad Classic. Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=htg0WNo6uYY.. Estas aplicaciones mencionadas anteriormente son aplicaciones propietarias por lo que hace casi imposible que Cuba pueda tener acceso a ellas. Para darle solución a este problema varios especialistas del desarrollo de software han desarrollado herramientas para asistir a los especialistas médicos, entre ellos se encuentra: . ORTOPEDIA2D, que es un software desarrollado sobre MatLab para brindarle apoyo a los cirujanos ortopédicos en el proceso de análisis preoperatorio de cadera y les permite a los ortopedas realizar las mediciones necesarias para llevar a cabo este proceso. Esta aplicación permite al ortopeda hacer mediciones que le hacen posible analizar el daño de la cadera y a su vez le brinda información al cirujano para tomar una decisión sobre las acciones a seguir, así como le elección de la prótesis a utilizar en caso de que sea necesario, el permite rotar la prótesis en el ángulo que el especialista considere necesario a partir de la radiografía del paciente(Rojo n.d.; Hurtado 2015). (Ver Fig. 9)..

(30) CAPÍTULO 1.. 19. Fig. 9 Software ORTOPEDIA2D. Fuente: Manual_Usuario V2 registrada.. . Sistema para la planificación quirúrgica en caderas y rodillas, esta herramienta fue presentada en el año 2012 en la Convención Internacional de Salud Pública en la Habana, y se desarrolló con el objetivo de brindarle apoyo a los especialistas cubanos durante el proceso de planificación quirúrgica, el mismo permite la manipulación de imágenes médicas en formato DICOM, contiene diferentes herramientas de procesamiento general de la imagen como son: brillo, contraste, lupa, centrar, escalar, rotar, entre otros. Además, cuenta con una galería de mediciones separadas anatómicamente como por ejemplo en el caso de las caderas: medir ángulo de Lequesne, índice acetabular, discrepancia de longitud entre las piernas, etc. Es capaz de brindar asistencia también en la planificación quirúrgica en las rodillas permitiendo hacer mediciones como: línea simple de rodilla, línea central de huesos largos, etc. Este software permite también aplicarles diferentes filtros a las imágenes. En comparación con otras aplicaciones de esta rama, este sistema tiene una ventaja, que es la visualización de grillas donde supera las 4 grillas que tiene como máximo la mayoría de las aplicaciones internacionales(Ing. Cartelle Cruz et al. 2012).(Ver Fig. 10)..

(31) CAPÍTULO 1.. 20. Fig. 10 Sistema para la planificación quirúrgica en caderas y rodillas. Fuente: Memorias Convención Internacional de Salud Pública. Cuba Salud 2012. La Habana 3-7 de diciembre de 2012. ISBN 978-959-212-811-8.. . JORTOPEDIA2D, es un software desarrollado en la Universidad Central “Marta Abreu” de las Villas, con el objetivo de brindar apoyo en el análisis preoperatorio de cadera. Esta aplicación fue desarrollada con el lenguaje Java y permite realizar una serie de mediciones que ayuda al cirujano a tomar decisiones durante el proceso pre quirúrgico, así como la manipulación de imágenes médicas, requisito necesario para realizar estas mediciones. Este software permite editar, analizar, procesar, guardar e imprimir imágenes de 8 bits, 16 bits y 32 bits. Puede leer varios formatos de imagen incluyendo TIFF, GIF, JPEG, BMP, DICOM, FITS entre otros. Permite manipular las prótesis haciendo rotaciones en los ángulos que el ortopeda encuentre conveniente, es especializado en la artroplastia total de cadera y como se menciona anteriormente, es capaz de manipular imágenes en formato DICOM principal formato de las radiografías que se deben analizar para llevar a cabo el análisis preoperatorio(Hurtado 2015).(Ver Fig. 11)..

(32) CAPÍTULO 1.. 21. Fig. 11 Software JOrtopedia2D. Fuente: Software para el análisis preoperatorio en el tratamiento de la Artroplastia Total de Cadera.. 1.4 Artroplastia total de cadera. La artroplastia total de cadera es un procedimiento quirúrgico con el objetivo de reemplazar la articulación completa o parcial de la cadera por un implante protésico, logrando así la reconstrucción anatómica de la articulación de la cadera. La misma tuvo su inicio en los primeros años del siglo XX, donde se hizo popular el empleo de materiales inorgánicos y biológicos para remodelar la articulación y permitir el movimiento. En Estados Unidos y Europa se utilizaron con frecuencia los injertos de fascia lata y los tejidos blandos peri articulares, pero los resultados mostrados no fueron positivos ya que los pacientes quedaban con dolor residual y rigidez(Hurtado 2015). Al paso que fueron avanzando los descubrimientos y perfeccionamiento de las técnicas quirúrgicas, se logró la técnica actual, eliminando así todo nivel de molestia para el paciente. En la actualidad este proceso se puede agrupar en dos grupos: . La hemiartroplastia que tiene comprendido el reemplazo de la cabeza del fémur por una prótesis, al mismo tiempo que se retiene el acetábulo natural y el cartílago acetabular..

(33) CAPÍTULO 1.. . 22. EL reemplazo total de cadera o artroplastia total de cadera (ATC) tiene comprendido el reemplazo del acetábulo además de la cabeza del fémur.. La descripción física de una prótesis de cadera para artroplastia total de cadera, cementada o no, tiene comprendida principalmente dos partes, un elemento femoral o vástago, destinado a ser insertado en el canal medular del fémur a sustituir y, que lleva en su extremo libre una cabeza esférica y un cotilo colocado al nivel de la cavidad cotiloidea de la pala ilíaca o acetábulo de la articulación considerada y fue destinada a recibir la cabeza, de forma esférica, de dicho elemento femoral(Benítez et al. 2016; Company 2014; Duque-Morán et al. 2011; Landau 2002). Una vez realizada la intervención quirúrgica estas prótesis deben soportar los esfuerzos en actividades normales, como caminar o subir escaleras, las cuales supera cuatro veces el peso corporal del individuo implantado y en algunos casos 10 veces, por ejemplo, ante un tropezón(Minsal 2010; Benítez et al. 2016; Company 2014). Para llevar a cabo este procedimiento son necesarias realizar varias mediciones que le permitirán al cirujano tomar las decisiones y precauciones necesarias para desarrollar la cirugía con el menor riesgo posible para el paciente. 1.5 Mediciones necesarias para realizar el análisis preoperatorio de la artroplastia total de cadera. Como es de suponer, antes de llevar a cabo la intervención quirúrgica es necesario llevar a cabo un análisis preoperatorio para tener una planificación de cómo se va a llevar a cabo el procedimiento y saber con antelación el tipo de prótesis a utilizar o si es necesario realizar un remplazo total o parcial de la articulación de la cadera. En este análisis intervienen varias mediciones que debe hacer el cirujano las cuales son: . La longitud de los miembros inferiores: esta medición es la primera que realiza el ortopeda y se trata de obtener las longitudes de los trocantes.

(34) CAPÍTULO 1.. 23. menores y así hacer una observación de la diferencia entre sus distancias. . Mediciones al fémur: estas mediciones determinan el centro de rotación del fémur y dan una referencia sobre la posición del vástago.. . Mediciones a la cabeza femoral: estas mediciones tienen por objetivo determinar el cótilo necesario a utilizar.(Benítez et al. 2016; Company 2014; Duque-Morán et al. 2011; Zanfardini n.d.; Landau 2002). 1.6 Conclusiones parciales. Como se pudo apreciar en el presente capítulo la siguiente investigación tiene varios precedentes, demostrando así la utilidad y necesidad de la misma, quedando planteado así los elementos técnicos a tener en cuenta para el desarrollo del software, como la elección del lenguaje Java para su desarrollo y las herramientas de procesamiento de imágenes que se pueden apreciar en el mismo. La presentación de los distintos ejemplos de aplicaciones médicas ya existentes deja claro que este es un campo de desarrollo de software de vasta utilidad y necesidad para los especialistas médicos.. Tabla. 1.. Características. principales. de. aplicaciones. de. ordenador. especializadas en Ortopedia.. Nombre del. Soporte para. Especialidad. Software. artroplastia. es. ¿Es. Cant.. Propieta Plantill. total de cadera. rio?. as. Cant. Fabrican tes de prótesis.. OrthoView. Completo. Gestión. de sí. fracturas, corrección de. +1600. 60.

(35) CAPÍTULO 1.. 24. deformacione s. en. los. miembros, posibilita. la. evaluación pediátrica y la de. columna,. remplazo. de. articulaciones (cadera, rodillas, hombros). TraumaCad. Completo. Artroplastia total. sí. +3000. 70. de sí. +500,0. 130. de. cadera, traumatología ,. pediatría,. corrección de deformidades , pie y tobillo, columna, extremidades superiores. MediCad Classic. Completo. Cirugías cadera. con. endoprótesis, así como en la coxometría de. cadera,. también. 00.

(36) CAPÍTULO 1.. 25. permite. la. planificación para. las. cirugías. de. rodilla, pie y columna,. y. permite. la. gestión. de. trauma. y. pediatría.. Ortopedia2D. Completo. Artroplastia total. no. 64. 1. no. 64. 1. de. cadera Completo. Artroplastia. PREOP-. total. ORTOPEDIA. cadera. de.

(37) CAPÍTULO 2.. 26. CAPÍTULO 2.. En este capítulo se muestra el Esquema de trabajo que debe seguir el especialista ortopédico y la manera en que la herramienta informática permite llevarlo a cabo ahorrando tiempo y garantizando precisión. 2.1 Arquitectura del software PREOP-ORTOPEDIA. Las aplicaciones médicas tienen varias clasificaciones ya que pueden ser utilizadas desde un ordenador en específico en el cual se encuentra instalado el software o estar implementas en una red donde cualquier ordenador con acceso a la misma puede ejecutarla, entre estas clasificaciones se encuentran las versiones de escritorio, es decir aquellas que son instalables en los ordenadores y no dependen de base de datos o de conexión a red. También se encuentran las aplicaciones web, que no son más que aquellas que son desarrolladas como páginas webs accesibles desde cualquier ordenador dentro de una red. El presente software a desarrollar será un software de escritorio y será implementado utilizando el lenguaje de programación Java. Como se pudo apreciar en el capítulo anterior el lenguaje de programación Java cuenta con varias ventajas entre las cuales se encuentra la posibilidad del trabajo en conjunto con otros programadores y posibles mejoras a aplicaciones preexistentes, lo que hace a este lenguaje muy adecuado para el desarrollo de esta herramienta informática ya que se tiene por objetivo ampliar el mismo en un futuro para llevar a cabo el análisis preoperatorio a otras partes del cuerpo. Este lenguaje cuenta con la ventaja de que los programas “ejecutables”, creados por su compilador, no dependen de la arquitectura y se ejecutan en una vasta variedad de equipos independientemente de sus microprocesadores.

(38) CAPÍTULO 2.. 27. y sistemas operativos. Otro dato interesante de este lenguaje es que las aplicaciones desarrolladas con el mismo funcionan muy en la red y sin muchas complicaciones lo que haría posible una futura versión del software en la cual la información de los pacientes se encuentre en una base de datos accesible para todos los especialistas, así como una base de datos de plantillas en caso de ser necesario. Tiene una funcionalidad notable, producto de sus librerías (clases), las cuales permiten un trabajo notable con imágenes, que es uno de los principales requisitos que tiene este software. Pero no solo cuenta con clases que permiten este trabajo sino también que se han desarrollado bibliotecas especializadas en tratamiento y uso de imágenes y dado que muchas de las aplicaciones desarrolladas con Java son “open source”, es posible editar estas bibliotecas y acomodarlas a las necesidades del programador y lograr así un trabajo más eficiente. Anteriormente. se. mencionaron. varias. de. las. bibliotecas. que. hacen. procesamiento de imágenes que son compatibles con el lenguaje de programación Java, entre ellas se encuentra la biblioteca ImageJ que entre los formatos de imágenes que soporta se encuentra el formato DICOM que no es más que el formato utilizado en imágenes médicas y dado que esta herramienta está enfocada en tratar con este tipo de imágenes para brindarle apoyo a los especialistas ortopédicos, esta biblioteca supone una gran ventaja, además cuenta con herramientas que permiten hacer mediciones similares a las que necesitaría el ortopeda. Otra de las ventajas de esta Biblioteca es que está escrito en Java, lo que permite que se ejecute en varios sistemas operativos como Linux, Mac OS X y Windows, tanto en el modo de 32 bits y de 64 bits, su código fuente de Java es libre y son de dominio público, lo que hace posible su edición y acondicionamiento a las necesidades que tenga el desarrollador. Puede ser utilizado como un conjunto de herramientas de procesamiento de imágenes (biblioteca de clases) para desarrollar applets, servlets o aplicaciones..

(39) CAPÍTULO 2.. 28. Debido a las particularidades de la biblioteca ImageJ este software podrá ser utilizado en varios sistemas operativos como ya ha sido mencionado, siempre y cuando el ordenador cuente con una máquina virtual de Java 1.5 o superior. Esta herramienta debe ser capaz de brindarle apoyo al ortopeda en cada uno de los pasos del procedimiento del análisis preoperatorio de la artroplastia total de cadera por lo que debe facilitarle al especialista el seguimiento de su esquema de trabajo. 2.2 Esquema de trabajo del proceso preoperatorio de la artroplastia total de cadera. El procedimiento del análisis preoperatorio de cadera como muchos otros tiene un esquema de trabajo, es decir, un orden de procedimientos o pasos para llevarlo a cabo, este esquema permite hacer las mediciones de manera ordenada y hace posible al especialista llegar a las conclusiones necesarias para llevar a cabo el tratamiento al paciente y el software a desarrollar debe ser capaz de permitir que se desarrolle este esquema de manera exacta y correcta. El primer paso que debe seguir el especialista al comenzar el proceso preoperatorio del paciente es analizar la radiografía del mismo la cual mediante esta herramienta se podrá localizar y visualizar digitalmente desde el ordenador del especialista o en el que se encuentre instalada la herramienta. Luego el ortopeda enfocará su atención en realizar las mediciones necesarias para definir que prótesis será necesaria utilizar en la cirugía y el software deberá ser capaz de facilitarle el desarrollo de estas mediciones automatizando ciertos aspectos de las mismas con la ayuda de la interacción del especialista con el software. Las mediciones necesarias para llevar a cabo el análisis preoperatorio se dividen en tres secciones: Miembros inferiores, Cótilo y Fémur. A continuación, se hará una breve explicación de cómo la herramienta informática podría brindar apoyo en este proceso. Miembros inferiores: las mediciones atribuidas a esta sección son la Línea Biisquiática que consiste en trazar una recta haciéndola coincidir con el extremo inferior de las tuberosidades izquierda y derecha, la herramienta en este sentido le.

(40) CAPÍTULO 2.. 29. permitiría al especialista trazar la recta con el menor esfuerzo posible, de manera rápida y exacta. Las otras mediciones en esta sección son hallar las distancias de los trocantes menores a la línea Biisquiática y el software sería completamente capaz de hallar estas distancias y mostrar al ortopeda visualmente las mediciones que está efectuando para tomar las consideraciones necesarias. Cótilo: esta sección posee otras mediciones igual de importantes que las anteriores y ellas son, las Líneas de Kohler tanto derecha como izquierda la cual se utiliza para observar si existe desgaste interno, en este caso el software no solo permitiría trazar las líneas, sino que también permitiría observar si existe desgaste. Luego se debe trazar la Línea U para así encontrar a partir de la misma los puntos U y la herramienta brindaría la asistencia necesaria para que esto fuera posible de manera exacta con solo una mínima intervención del especialista. Después de haber efectuado las mediciones anteriores es necesario hallar los diámetros de los cótilos izquierdo y derecho que consiste en trazar una recta desde el borde superior externo del Acetábulo hasta 5 mm de distancia por fuera del Punto en U, como se puede apreciar esta medición necesita que se realice con gran exactitud ya que hay que calcular la distancia de la misma a los puntos U y la herramienta permitirá la ocurrencia de este cálculo además de trazar este diámetro. Luego se debe hallar el índice acetabular el cual se halla marcando los puntos BSEAH sobre la Línea U y observando que ángulo se forma entre esta y el borde superior externo del Acetábulo, para lograr esto con la herramienta solo sería necesario marcar los puntos clave para trazar el ángulo. Por ultimo en esta sección se debe hallar el centro de rotación de la pelvis que no es más que el punto medio del diámetro del cótilo y como ya fue hallado anteriormente, la herramienta le mostraría visualmente al especialista donde se encuentra. Fémur: esta sección es extensa, en la misma se hallar el Eje Diafisario que consiste en trazar dos rectas que crucen horizontalmente el canal medular y luego trazar el Eje Diafisario pasando por el punto medio de estas dos rectas, el software deberá automatizar este proceso para que el ortopeda pierda la menor cantidad de tiempo posible en estas mediciones. Luego se debe encontrar el centro de rotación del fémur, para lograr esto existen dos métodos, uno en que se debe.

(41) CAPÍTULO 2.. 30. hallar el Istmo del cuello del fémur y otro en el que deben hallar los Trocantes Mayor y Menor y los Puntos Cortical Medial y de la Silla de Montar respectivamente, con este software el especialista podrá llevar a cabo estos dos métodos dependiendo de cuál sea necesario ser utilizado, y se haría de manera sencilla interactuando con el ortopeda. Luego de realizar las mediciones anteriores se procede a hallarse el Voladizo Femoral que consiste en trazar una recta perpendicular desde el Centro de Rotación al Eje Diafisario, el software permitiría realizar esto sin mucho esfuerzo o desperdicio de tiempo para el ortopeda. Por último, se hallan los coeficientes de Pierchon que se utilizan para comprobar la precisión de la metodología con la que se realizará el proceso quirúrgico ya los coeficientes hallados se compararán tanto antes como después de la intervención quirúrgica con los coeficientes estándares, divididos por sexo para observar si la cirugía tuvo éxito en corregir el problema previamente existente, la herramienta informática brindará el cálculo de estos coeficientes, así como la comparación. El esquema de trabajo se muestra en la figura. (Ver Fig. 12).. Fig. 12 Esquema de Trabajo..

(42) CAPÍTULO 2.. 31. Fig. 13 Esquema de Trabajo.. 2.3 Descripción de las interacciones posibles, los métodos y mediciones anatómicas que deben implementarse en la herramienta informática. El objetivo de este software como se ha mencionado en varias ocasiones, es apoyar a los ortopedas en el análisis preoperatorio de la artroplastia total de cadera, por lo que se hace necesario una interacción entre el especialista y la herramienta a pesar de que varias de las mediciones tienen elementos que se automatizarán. Por lo que a continuación se procederá a explicar cómo serían estas interacciones, dividiéndolas por secciones como se hizo en el epígrafe anterior. Lo primero a explicar serán las capacidades del software para abrir una radiografía y guardarla después de haber realizado todas las mediciones necesarias, para esto se debe acceder al menú “Archivo” en el cual se encontrarán estas dos posibilidades, así como muchas otras, esto se puede apreciar en las siguientes figuras. (Ver Fig. 14, Fig. 15)..

(43) CAPÍTULO 2.. 32. Fig. 14 Acceso al menú Abrir.. Fig. 15 Acceso al menú Guardar.. Esta herramienta cuenta con un menú especializado en efectuar las mediciones necesarias para el proceso pre quirúrgico, llamado “Ortopedia” al cual es necesario acceder para llevar a cabo las mediciones y en este menú las mediciones están divididas en secciones como se muestra a continuación. (Ver Fig. 16).. Fig. 16 Acceso al menú Mediciones.. Miembros inferiores: las mediciones atribuidas a esta sección son la Línea Biisquiática que consiste en trazar una recta haciéndola coincidir con el extremo inferior de las tuberosidades izquierda y derecha, la herramienta en este sentido le permitiría al especialista trazar la recta con el menor esfuerzo posible, de manera rápida y exacta, permitiéndole al ortopeda marcar los puntos por donde debe pasar la recta en la propia radiografía y así trazarla automáticamente.(Ver Fig. 17)..

(44) CAPÍTULO 2.. 33. Fig. 17 Acceso a la sección Miembros Inferiores e interacción para trazar la Línea Biisquiática.. Las otras mediciones en esta sección son hallar las distancias de los trocantes menores a la línea Biisquiática y el software es completamente capaz de hallar estas distancias y mostrar al ortopeda visualmente las mediciones que está efectuando para tomar las consideraciones necesarias, esto se logra permitiendo al usuario marcar los puntos de inicio y fin de la recta para que la misma se trace. El especialista tiene que acceder al menú “Ortopedia” de la manera que se muestra en la figura. (Ver Fig. 18).. Fig. 18 Acceso a la sección Miembros Inferiores e interacción para hallar las Distancias de los trocantes menores.. Cótilo: esta sección posee otras mediciones igual de importantes que las anteriores y ellas son, las Líneas de Kohler tanto derecha como izquierda la cual se utiliza para observar si existe desgaste interno, en este caso el software no solo permite trazar las líneas, sino que también permite observar si existe desgaste. El especialista tendrá que acceder al menú correspondiente y luego marcar los puntos de inicio y fin de esta línea. (Ver Fig. 19).. Fig. 19 Acceso a la sección Cótilo e interacción para trazar la Línea de Kohler..

(45) CAPÍTULO 2.. 34. Luego se debe trazar la Línea U para así encontrar a partir de la misma los puntos U y la herramienta brinda la asistencia necesaria para que esto fuera posible de manera exacta con solo una mínima intervención del especialista. (Ver Fig. 20). Fig. 20 Acceso a la sección Cótilo e interacción para trazar la Línea U y los puntos U.. Después de haber efectuado las mediciones anteriores es necesario hallar los diámetros de los cótilos izquierdo y derecho que consiste en trazar una recta desde el borde superior externo del Acetábulo hasta 5 mm de distancia por fuera del Punto en U, como se puede apreciar esta medición necesita que se realice con gran exactitud ya que hay que calcular la distancia de la misma a los puntos U y la herramienta permitirá la ocurrencia de este cálculo además de trazar este diámetro. (Ver Fig. 21).. Fig. 21 Acceso a la sección Cótilo e interacción para hallar el diámetro de los Cótilos.. Luego se debe hallar el índice acetabular el cual se halla marcando los puntos BSEAH sobre la Línea U y observando que ángulo se forma entre esta y el borde superior externo del Acetábulo, para lograr esto con la herramienta solo será necesario marcar los puntos clave para trazar el ángulo..

(46) CAPÍTULO 2.. 35. Fig. 22 Acceso a la sección Cótilo e interacción para hallar el Índice Acetabular.. Por ultimo en esta sección se debe hallar el centro de rotación de la pelvis que no es más que el punto medio del diámetro del cótilo y como ya fue hallado anteriormente, la herramienta le muestra visualmente al especialista donde se encuentra. Se debe acceder al menú “Ortopedia” como se muestra en la figura. (Ver Fig. 23).. Fig. 23 Acceso a la sección Cótilo e interacción para hallar el Centro de rotación de la Pelvis.. Fémur: esta sección es extensa, en la misma se halla el Eje Diafisario que consiste en trazar dos rectas que crucen horizontalmente el canal medular y luego trazar el Eje Diafisario pasando por el punto medio de estas dos rectas, el software automatiza este proceso para que el ortopeda pierda la menor cantidad de tiempo posible en estas mediciones. (Ver Fig. 24).. Fig. 24 Acceso a la sección Fémur e interacción para hallar el Eje Diafisario.. Campo de códigos de función.

(47) CAPÍTULO 2.. 36. Luego se debe encontrar el centro de rotación del fémur, para lograr esto existen dos métodos, uno en que se debe hallar el Istmo del cuello del fémur y otro en el que deben hallar los Trocantes Mayor y Menor y los Puntos Cortical Medial y de la Silla de Montar respectivamente, con este software el especialista podrá llevar a cabo estos dos métodos dependiendo de cuál sea necesario ser utilizado, y se hace de manera sencilla interactuando con el ortopeda. Luego de realizar las mediciones anteriores se procede a hallarse el Voladizo Femoral que consiste en trazar una recta perpendicular desde el Centro de Rotación del Fémur al Eje Diafisario, el software permite realizar esto sin mucho esfuerzo o desperdicio de tiempo para el ortopeda. (Ver Fig. 25).. Fig. 25 Acceso a la sección Fémur e interacción para hallar el Voladizo Femoral.. Por último, se hallan los coeficientes de Pierchon que se utilizan para comprobar la precisión de la metodología con la que se realizará el proceso quirúrgico ya los coeficientes hallados se compararán tanto antes como después de la intervención quirúrgica con los coeficientes estándares, divididos por sexo para observar si la cirugía tuvo éxito en corregir el problema previamente existente, la herramienta informática brinda el cálculo de estos coeficientes, así como la comparación. El software permite realizar esto de la manera que se muestra en la figura. (Ver Fig. 26).. Fig. 26 Acceso a la sección Fémur e interacción para hallar el coeficiente de Pierchon..

(48) CAPÍTULO 2.. 37. Tras realizar todas estas mediciones se tienen los elementos necesarios para que el especialista tome la decisión tanto sobre la prótesis a utilizar como del acetábulo necesario en cirugía y el software permitirá al ortopeda introducir esta prótesis dentro de la radiografía y rotar dicha prótesis en el ángulo que el especialista ortopédico considere necesario. (Ver Fig. 27, Fig. 28)..

(49) CAPÍTULO 2.. Fig. 27 Prótesis y Acetábulos elegibles para análisis preoperatorio.. 38.

(50) CAPÍTULO 2.. 39. Fig. 28 Inserción de una prótesis en la radiografía.. 2.4 Conclusiones parciales. Tras la explicación realizada en este capítulo se puede observar las facilidades que una aplicación informática puede brindar en una rama de la medicina, en específico, la ortopedia. La herramienta informática Preop-ortopedia dada las automatizaciones que brinda en el análisis preoperatorio de la artroplastia total de cadera, logra que el ortopeda ahorre tiempo durante el proceso y que las interacciones del especialista ortopédico como usuario del software sean sencillas. Las secuencias de acciones para llevar a cabo las mediciones son fáciles de realizar para el usuario, garantizando así que se lleve a cabo un trabajo fluido y eficiente durante todo este proceso..

(51) CAPÍTULO 3.. 40. CAPÍTULO 3.. En este capítulo se muestran los principales diagramas de casos de uso del software, así como los principales diagramas de clase del mismo. Se facilita un manual para futuros desarrolladores y un manual para el usuario. 3.1 Principales diagramas sobre el. desarrollo del software PREOP-. ORTOPEDIA. 3.1.1 Principales diagramas de Casos de uso. Los diagramas de casos de uso son aquellos que permiten determinar con mayor facilidad los requisitos funcionales centrándose en el valor que tendrán cada uno en la solución de los problemas planteados. Estos diagramas permiten que los analistas logren pensar en términos del usuario lo que hace posible que la interacción usuario-software se vea más clara. y posibilita que tanto cliente como. desarrollador logren ver requisitos que existan o que falten y las posibles soluciones que se pudiesen brindar. Siendo el especialista ortopédico la única persona autorizada a usar el software, el diagrama de casos de uso se representará solamente por él solamente como actor en el diagrama y será el encargado de realizar todo el análisis e interactuar con el sistema. A continuación, se mostrarán los principales diagramas de casos de uso. (Ver Fig. 29, Fig. 30, Fig. 31, Fig. 32)..

(52) CAPÍTULO 3.. Fig. 29 Diagrama de Caso de uso General del software PREOP-ORTOPEDIA.. 41.

(53) CAPÍTULO 3.. 42. Fig. 30 Diagrama de Caso de uso Realizar mediciones a los miembros inferiores.. Fig. 31 Diagrama de Caso de uso Realizar mediciones al Cótilo..

(54) CAPÍTULO 3.. 43. Fig. 32 Diagrama de Caso de uso Realizar mediciones al fémur.. 3.1.2 Diagramas de las principales Clases del software PREOP-ORTOPEDIA. En la siguiente imagen se pueden apreciar las principales clases de este proyecto mediante un diagrama de clases. En el mismo se aprecian los principales métodos de la clase ImageJ que es la clase principal de la biblioteca ImageJ. (Ver Fig. 33)..

(55) CAPÍTULO 3.. Fig. 33 Diagrama de clases del software PREOP-ORTOPEDIA.. 44.