Algoritmo de apoio para tratamento da litíase renal

Algoritmo de apoio para tratamento da litíase renal
Elaine F. Soares *
Gleiciane S. Aragão
Universidade Federal de São Paulo
Departamento de Ciências Exatas e da Terra-Licenciatura Plena em Ciências
Rua Prof. Artur Riedel, 275, Jd. Eldorado, Cep 09972-270, Diadema-SP
E-mail: [email protected]
RESUMO
A litíase renal é um processo de cristalização em consequência do acúmulo em excesso de
sais minerais na urina, sendo que “a formação de cálculos do trato urinário pode ser entendida
como uma forma de biomineralização” [1]. Os cristais podem produzir obstrução intermitente
do sistema coletor fazendo com que os rins inchem. Esse inchaço provoca um quadro agudo de
dor lombar, segundo [1]. Há uma estimativa [2] de que 5% a 15% da população dos países
industrializados, com idade entre 20 e 50 anos, sofram com litíase renal. Popularmente
conhecida como “pedras nos rins”, a litíase renal é decorrente, em sua maioria, dos diferentes
tipos de alimentação. Além disso, há uma maior incidência dessa doença em indivíduos de
padrão social mais alto e do sexo masculino. Constitui este o alvo principal da litíase renal, em
uma proporção de três homens para cada mulher. Os sintomas mais frequentes dessa
enfermidade são: dor, como cólica nefrética, febre, calafrios, náuseas, vômitos e sangramento ao
urinar. Entretanto, a litíase renal é totalmente assintomática, com diagnóstico possível somente
por exame de imagem [2].
Os exames utilizados para se determinar a litíase renal são: de urina, que poderá revelar
infecção urinária e cristais; ultrassonografia, capaz de revelar a integridade do parênquima renal
e o grau de dilatação do sistema coletor; radiografia simples de abdômen, que é capaz de
diagnosticar cerca de 80% dos cálculos renais; urografia excretora, melhor método para mostrar
integridade do parênquima, a função renal, a presença de obstrução ao fluxo de urina e a
anatomia do sistema coletor do rim; e a tomografia computadorizada mostra todos os tipos de
cálculos e de dilatação do ureter [2].
Na maioria dos casos o cálculo renal é expelido de forma espontânea, juntamente com a
urina, após alguns dias de sua formação. Se não ocorrer a eliminação, o médico indica outros
tratamentos. Um desses tratamentos é a litotripsia extra corpórea por ondas de choque – LECO,
que consiste em uma fonte geradora de onda e em um sistema de acoplamento e de localização
de imagens (ultra – sônico ou radiografia) que emite ondas sem ser introduzido na pele,
fragmentando em pedaços os cálculos, para que sejam expelidas com maior facilidade. Esse
tratamento é utilizado em cálculos menores que 2,5 cm e tem a vantagem de ser pouco invasivo.
Em alguns procedimentos, os choques são dados diretamente nos cálculos, como é o caso da
nefrolitotomia percutânea, em que um fino tubo metálico é introduzido no rim. Esse
procedimento pode ser indicado para cristais de grandes volumes. Já a ureteroscopia introduz
um equipamento pela uretra e é indicado para cristais localizados no trajeto uretal. Antigamente,
a cirurgia era a única opção possível quando o cálculo não fosse expelido. Hoje, só se recorre a
ela quando os outros tratamentos falham [1].
As imagens na medicina estão sendo amplamente utilizadas, resultando numa importante
fonte de auxílio na definição do diagnóstico do paciente, proporcionam uma interpretação mais
precisa. O uso de técnicas de processamento de imagem digital permitirá extrair informações da
imagem original e também analisar uma parte isolada da imagem. Para isso, os conceitos de
Geometria e Topologia como, por exemplo, ponto, reta, sistema de coordenadas e fronteira de
um conjunto, possibilitam a implementação de um algoritmo para a visualização e mapeamento
digital da área atingida pelos múltiplos cálculos renais em 2D.
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A maioria das imagens usadas no processo de manipulação é obtida através de um arquivo
de imagem ou um dispositivo como, por exemplo, um scanner. Depois de obtida a imagem, por
algum dispositivo, pode-se utilizar operações de interpretação e extração de todos os dados do
pixel da imagem. Os dados da imagem serão utilizados num algoritmo composto por três
camadas: núcleo, no qual se encontram os pacotes; camada intermediária, na qual é
disponibilizado o módulo de processamento de imagem; e camada de interface com o usuário.
Na implementação do algoritmo utiliza-se uma das linguagens orientadas a objetos mais
empregadas atualmente, que é a linguagem Java. Justifica-se esse fato por uma série de
peculiaridade da linguagem, tais como a simplicidade de implementação; o grande número de
recursos disponíveis através de suas bibliotecas; e a vantagem da sua independência de
plataforma, uma vez que se pode executar o código compilado em qualquer plataforma que
possua uma máquina virtual Java instalada.
Como mencionado anteriormente, o algoritmo possui três camadas. Na camada núcleo
encontram-se os seguintes pacotes: java.awt, java.awt.event, java.awt.image, java.awt.geom,
javax.swing e java.io. Os pacotes java.awt, java.awt.image, java.awt.geom pertencem a API
Java 2D e são usados no processamento da imagem. Entretanto, no caso do java.awt, somente
algumas das classes estão contida na API Java 2D. Os pacotes java.awt.event e javax.swing
serão utilizado para trabalhar na interface com usuário e o pacote java.io na geração de um
arquivo com extensão do tipo DAT. A camada intermediária do algoritmo é encontrada no
módulo de processamento de imagem, que tem como objetivo criar uma fronteira externa das
regiões obtidas através de um arquivo de imagem. Este módulo compõe–se de três classes, as
quais podem ser observadas no diagrama da Figura 1.
Figura 1: Diagrama de classes
Os pontos de fronteira da região serão armazenados num arquivo gerado do tipo texto com
extensão DAT, que pode ser lido na maioria dos softwares, o que permite grande flexibilidade.
No entanto, os dados poderiam ser gerados no formato de arquivo xml ou ser armazenados num
banco de dados. Considerando a proposta do trabalho, que é implementar o algoritmo, torna-se
primordial que sejam capturados os pontos para delimitar as regiões de uma imagem digital da
área atingida pelos múltiplos cálculos renais.
Figura 2
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Pela Figura 2, note que se um ponto (x,y) pertence à reta que passa pelo ponto (x0,y0) e forma
um ângulo θ com o eixo horizontal x, então
Agora, considerando (x0,y0) como a origem de um sistema de coordenadas, temos que o
espaço é divido em 4 regiões e os pontos válidos correspondentes às fronteiras da região.
O programa permitirá assimilar diferentes valores para a variável inteira que define o número
de retas, que deverá ser múltiplo de 4 devido ao fato de que a imagem é divida em 4 regiões, ao
aumentar o valor de número de retas os pontos capturados também aumentarão permitindo uma
melhor definição da imagem.
Na realização do teste, lê-se primeiramente um arquivo de imagem, veja a Figura 3 (a).
Depois, as informações dos dados da imagem começam a serem processados. O resultado disso
pode ser visualizado na Figura 3 (b), que apresenta pequenos quadrados que correspondem aos
pontos capturados. Nesta mesma figura observam-se duas tonalidades de cor do quadrado uma
verde e outra azul, a tonalidade verde representa o rim e a azul o cálculo renal.
Figura 3: (a) imagem de teste
(b) resultado do teste Ultrassonografia com litíase renal
Neste trabalho, não foram utilizados métodos de interpolação, uma vez que o objetivo não é
tratar a estética da imagem e sim obter uma imagem que defina fielmente os pontos de fronteira
da região e seus “buracos” (pedras), veja a Figura 3. Usando essa técnica no tratamento de
litotrícia, pode-se mandar informações sobre os pontos para um litotritor, na tentativa de
amenizar o problema de perfurações indesejáveis que podem destruir tecidos sadios.
Palavras-chave: Litíase Renal, Topologia, Java, Geometria, Processamento de Imagem Digital
Referências
[1] A. Horácio, S. Nestor. Guia de nefrologia. (Guias de Medicina Ambulatorial e Hospitalar UNIFESP/Escola Paulista de Medicina). Säo Paulo: Manole, 478 p, 2002.
[2] A. Maria Cristina, C. João Tomás de Abreu. Nefrologia para pediatras. São Paulo: Atheneu,
600 p, 2010.
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