Geometría fractal y euclidiana aplicada al diagnóstico de grados de lesión de células de cuello uterino
Euclidian and fractal geometry applied to the diagnosis of lesions from cervical cells
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Resumen
Previamente, se desarrolló una metodología diagnóstica para lesiones preneoplásicas y neoplásicas de células de cuello uterino, a partir de medidas euclidianas y fractales simultá- neas. En este trabajo, el objetivo era confirmar la concordancia diagnóstica de la metodología en células normales y en diferentes estadios de lesión celular. Se tomaron fotografías de 60 células del epitelio escamoso cervical: 10 normales, 10 ASCUS, 20 con lesión intraepitelial de bajo grado (LEIBG) y 20 con lesión de alto grado (LEIAG). Se realizaron medidas de dimensión fractal y del espacio de ocupación de la superficie y el borde del núcleo y citoplasma en el espacio fractal de Box Counting, estableciendo su diagnóstico físico-matemático. Las medidas de la superficie del núcleo estuvieron para normalidad, entre 305 y 651; para ASCUS, entre 1293 y 4588; para LEIBG, entre 986 y 4873 y para LEIAG, entre 567 y 2311. La resta de las fronteras Citoplasma-Núcleo, se encontró entre 238 y 477, para normalidad; entre 185 y 417, para ASCUS; entre 131 y 342, para LEIBG y entre 43 y 117, para LEIAG. Fueron hallados valores de sensibilidad y especificidad del 100%; la razón de probabilidad fue de 0 y el coeficiente kappa de 1. Se confirmó la concordancia diagnóstica a nivel clínico del método físico-matemático, cuantificando de manera objetiva y reproducible el grado de lesión de células de cérvix y estableciendo un diagnóstico objetivo para las células ASCUS, a partir de medidas fractales y euclidianas simultáneas, que mejora los métodos cualitativos de clasificación.
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ADAB, P.; MCGHEE, S.; YANOVA, J.; WONG, CH.; HEDLEY, A. 2004. Effectiveness and efficiency of opportunistic cervical cancer screening comparison with organized screening. Med Care. 42:600-609.
BARTRÉS, A.; OLIVER, S.; PELLICER, B.; OLIVER, L.; CAMPO, V.; BARRIOS, M.; ARANA, E.; GONZÁLEZ, V. 2016. Algorithm programming for 3D fractal dimension evaluation. Global Medical Engineering Physics Exchanges/Pan American Health Care Exchanges (GMEPE/PAHCE), Madrid, p.1-4.
CHAN, J.K.; KAPP, D.S. 2007. Role of complete lymphadenectomy in endometrioid uterine cancer. Lancet Oncol. 8:831-841.
CORREA, C.; RODRÍGUEZ, J.; PRIETO, S.; BERNAL, P.; OSPINO, B.; MUNÉVAR, A.; ÁLVAREZ, L.; MORA, J.; VITERY, S. 2012. Geometric diagnosis of erythrocyte morphophysiology. J. Med. Med. Sci. 3(11):715-720.
DE ARRUDA, P.F.F.; GATTI, M.; FACIO, F.N.; DE ARRUDA, J.G.F.; MOREIRA, R.D.; MURTA, L.O. Jr.; DE ARRUDA, L.F.; DE GODOY, M.F. 2013. Quantification of fractal dimension and Shannon's entropy in histological diagnosis of prostate cancer. BMC Clin. Pathol. 13:6.
FERNÁNDEZ, A. 1990. Introducción. En: Fernández, A. (ed.). Orden y Caos. Barcelona: Prensa Científica S.A. p.4-8
GAKIDOU, E.; NORDHAGEN, S.; OBERMEYER, Z. 2008. Coverage of cervical cancer screening in 57 countries: Low average levels and large inequalities. PLoS Med. 5(6):132.
GAZIT, Y.; BERK, D.A.; LUNIG, M.; BAXTER, L.T.; JAIN, R.K. 1995. Scale – invariant behavior and vascular network formation in normal and tumor tissue. Phys. Rev. Lett. (75):2428-2431.
GEISINGER, K.R.; VRBIN, C.; GRZYBICKI, D.M.; WAGNER, P.; GARVIN, A.J.; RAAB, S.S. 2007. Interobserver variability in human papillomavirus test results in cervico vaginal cytologic specimens interpreted as atypical squamous cells. Am. J. Clin. Pathol. 128(6), 1010-1014.
GOLDBERGER, A.; RIGNEY, D.R.; WEST, B. 1990. Caos y fractales en la fisiología humana. Investigación y Ciencia. 163:32-38.
GUZ, N.V.; DOKUKIN, M.E.; WOODWORTH, C.D.; CARDIN, A.; SOKOLOV, I. 2015. Towards early detection of cervical cancer: Fractal dimension of AFM images of human cervical epithelial cells at different stages of progression to cancer. Nanomedicine. 11(7):1667-1675.
HOEKSTRA, A.V.; KIM, R.J.; SMALL, J.R.; RADEMAKER, A.W.; HELENOWSKI, I.B.; SINGH D.K.; SCHINK, J.C.; LURAIN J.R. 2009. FIGO stage IIIC endometrial carcinoma: prognostic factors and outcomes. Gynecol Oncol. 114:273-278.
KLATT, J.; GERICH, C.; GRÖBE, A.; OPITZ, J.; SCHREIBER, J.; HANKEN, H.; SALOMON, G.; HEILAND, M.; KLUWE, L.; BLESSMANN, M. 2013. Fractal dimension of time-resolved autofluorescence discriminates tumor from healthy tissues in the oral cavity. J. Craniomaxillofac Surg. 42(6):852-854.
LACRUZ, C. 2003. Nomenclatura de las lesiones cervicales de Papanicolau a Bethesda 2001. Rev. Esp. Patol. 36(1):5-10.
LANDINI, G.; RIPPIN, J.W. 1993. Fractal dimensions of epithelial-connective tissue interfaces in premalignant and malignant epithelial lesions of the floor of mouth. Anal. Quant. Cytol. Histol. 15(2):144-149.
LANDY, R.; CASTANON, A.; HAMILTON, W.; LIM, A.W.; DUDDING, N.; HOLLINGWORTH, A.; SASIENI, P.D. 2015. Evaluating cytology for the detection of invasive cervical cancer. Cytopathology. 27(3):201-209.
LEFEBVRE, F.; BENALI, H. 1995. A fractal approach to the segmentation of microcalcifications in digital mammograms. Med. Phys. 22:381-390.
LUZI, P.; BIANCIARDI, G.; MIRACCO, C.; DE SANTI, M.M.; DEL VECCHIO, M.T.; ALIA, L.; TOSI, P. 1999. Fractal analysis in human pathology. Ann. NY Acad. Sci. 879:255-257.
MANDELBROT, B. 2000. ¿Cuánto mide la costa de Bretaña?. En: Mandelbrot B. (ed.) Los Objetos Fractales. Barcelona: Tusquets Eds. S.A.; p.27,50.
MCMEEKIN, D.S.; LASHBROOK, D.; GOLD, M.; JOHNSON, G.; WALKER, J.L.; MANNEL, R. 2001. Analysis of FIGO Stage IIIc endometrial cancer patients. Gynecol Oncol. 81:273-278.
METZE, K. 2013. Fractal dimension of chromatin: potential molecular diagnostic applications for cancer prognosis. Expert Rev. Mol. Diagn. 13(7):719-735.
NANDA, K.; MCCRORY, D.C.; MYERS, E.R.; BASTIAN, L.A.; HASSELBLAD, V.; HICKEY, J.D.; MATCHAR, D. 2000. Accuracy of the Papanicolaou test in screening for and follow-up of cervical cytologic abnormalities: a systematic review. Ann. Intern. Med. 132:810-819.
NHI. 1996. Consens Statement. 14(1): 1-38
NICOLIS, O.; KISEĽÁK, J.; PORRO, F.; STEHLÍK, M. 2017. Multi-fractal cancer risk assessment. Stoch. Anal. Appl. 35(2):237-256.
PEITGEN, H.; JURGENS, H.; SAUPE, D. 1992. Chaos and fractals; new frontiers of science. New York: Springer. p.192-194.
POHLMAN, S.; POWELL, K.; OBUCHOWSKI, N.A.; CHILCOTE, W.A.; GRUNDFEST, S. 1996. Quantitative classification of breast tumors in digitized mammograms. Med Phys. 23:1337-1345.
PRIETO, S.; RODRÍGUEZ, J.; CORREA, C.; SORACIPA, Y. 2014. Diagnosis of cervical cells based on fractal and Euclidian geometrical measurements: Intrinsic Geometric Cellular Organization. BMC Medical Physics. 14(2):1-9.
RODRÍGUEZ, J.; PRIETO, S.; ORTIZ, L.; WIESNER, C.; DÍAZ, M.; CORREA, C. 2006. Descripción matemática con dimensiones fractales de células normales y con anormalidades citológicas de cuello uterino. Rev. Cienc. Salud. 4(2):58-63.
RODRÍGUEZ, J.; PRIETO, S.; CORREA, C.; POSSO, H.; BERNAL, P.; PUERTA, G.; VITERY, S.; ROJAS, I. 2010. Generalización fractal de células preneoplási cas y cancerígenas del epitelio escamoso cervical. Una nueva metodología de aplicación clínica. Rev. Fac. Med. 18(2):173-181.
RODRÍGUEZ, J. 2011. Nuevo método fractal de ayuda diagnóstica para células preneoplásicas del epitelio escamoso cervical. Rev. U.D.C.A Act. & Div. Cient. 14(1):15-22.
RODRÍGUEZ, J.; PRIETO, S.; TABARES, L.; RUBIANO, A.; PRIETO, I.; DOMÍNGUEZ, D.; PATIÑO, O.; MEJÍA, M.; RAMÍREZ, L. 2013. Evolución de células de cuello uterino desde normales hasta atipias escamosas de significado indeterminado (ASCUS) con geometría fractal. Rev. U.D.C.A Act. & Div. Cient. 16(2): 303-311.
RODRÍGUEZ, J.; PRIETO, S.; MELO, M.; DOMÍNGUEZ, D.; CARDONA, D.M.; CORREA, C.; LÓPEZ, F.; RODRÍGUEZ, L. 2014a. Simulación de rutas de alteración de células de cuello uterino desde el estado normal hasta lesion intraepitelial de bajo grado. Rev. U.D.C.A Act. & Div. Cient. 17(1):5-12.
RODRÍGUEZ, J.; PRIETO, S.; CORREA, C.; SORACIPA, Y.; POLO, F.; PINILLA, L.; BLANCO, V.; RODRÍGUEZ, A. 2014b. Metodología diagnóstica geométrica fractal y euclidiana de células de cuello uterino. IATREIA. 27(1):5-13.
SANKAR, D.; THOMAS, T. 2010. A new fast Fractal modeling approach for the detection of microcalcifications in mammograms. J. Digit. Imaging. 23(5):538546.
SCHMIDT, J.L.; HENRIKSEN, J.C.; MCKEON, D.M.; SAVIK, K.; GULBAHCE, H.E.; PAMBUCCIAN, S.E. 2008. Visual estimates of nucleus-to-nucleus ratios: can we trust our eyes to use the Bethesda ASCUS and LSIL size criteria? Cancer. 114(5):287-293.
SOKOLOV, I.; DOKUKIN, M.E. 2017. Fractal Analysis of Cancer Cell Surface. En: Zeineldin, R. (ed). Cancer Nanotechnology: Methods and Protocols. Ed. Springer New York (New York). p.229-245.
STĘPIEŃ, R.; STĘPIEŃ, P. 2010. Analysis of contours of tumor masses in mammograms by Higuchi's fractal dimension. Biocybern. Biomed. Eng. 30(4):49-56.
VELÁSQUEZ, J.; PRIETO, S.; CATALINA, C.; DOMINGUEZ, D.; CARDONA, D.M.; MELO, M. 2015. Geometrical nuclear diagnosis and total paths of cervical cell evolution from normality to cancer. J. Cancer Res. Therapeutics. 11(1):98-104.