FERRAMENTA DE AUXÍLIO AO DIAGNÓSTICO MÉDICODURANTE A GRAVIDEZ

M. G. F. Costa, C. F. F. Costa Filho, M. C. Dias, A. C. S.Freitas.

Universidade do Amazonas – Laboratório de Processamento Digital de Imagens Av. Gal. Rodrigo Otávio Jordão Ramos, 3000 Aleixo, CEP 69077-000, Manaus-AM-Brasil

marly.costa@ieee.org

RESUMOO líquido amniótico (LA) é o fluido que envolve o fetodurante o período gestacional. Este fluido tem a função deproteger, alimentar e manter a temperatura adequada para aformação do feto, bem como facilitar a passagem da criançano momento do parto. Qualquer desordem em um dosmecanismos responsáveis pela produção do LA pode levara variações de seu volume. Volumes anormais de líquidoamniótico estão relacionadas a problemas gestacionais. Asmás formações fetais, principalmente do sistema nervosocentral e as obstruções digestivas cursam com opoliidrâmnio (alto volume de LA). De modo inverso, asanomalias do trato urinário associam-se, com maisfreqüência, ao oligoidrâmnio (baixo volume de LA). Nestetrabalho apresenta-se um sistema de auxílio ao diagnósticomédico de pacientes grávidas, no que se refere aoacompanhamento do Índice do Líquido Amniótico(ILA).Esse sistema possibilita o acompanhamento ILA,bem como a visualização do mesmo em um gráfico ILAversus IG no qual constam curvas de ILA normaispreexistente para os percentis p2.5, p5, p50, p95 e p97,5. Avisualização gráfica da evolução do ILA evidencia deforma imediata a existência de desvios desse parâmetro emrelação ao percentil de crescimento do feto.

Palavras-chave: Índice de Líquido Amniótico - ILA, Máformação Fetal, Ultra-som.

1. INTRODUÇÃOO líquido amniótico (LA) é o fluido que envolve o fetodurante o período gestacional. Este fluido tem a função deproteger, alimentar e manter a temperatura adequada para aformação do feto, bem como facilitar a passagem da criançano momento do parto.A variação na quantidade de líquido amniótico estáintimamente relacionada com o desenvolvimento e pesofetal, guardando até a 20a semana de gestação relação deaproximadamente 1 para 1. Após a 20a semana, devido aqueratinização da pele e, principalmente, pelo aumento dasua produção pelos rins fetais, este líquido aumentaindependentemente do volume fetal. A quantidade máximade LA é obtida na 34a semana e, a partir desta fase, declinaprogressivamente até o parto. A diminuição na suaprodução a partir desta fase deve-se à maturação do sistematubular com maior capacidade de reabsorção de líquido [1]e [2]. Qualquer desordem em um dos mecanismosresponsáveis pela produção do LA pode levar a variaçõesde seu volume. Volumes anormais de líquido amnióticoestão relacionados a problemas gestacionais. De acordo

com Maud Filho [3], as más formações fetais,principalmente do sistema nervoso central e as obstruçõesdigestivas cursam com o poliidrâmnio (alto volume de LA).De modo inverso, as anomalias do trato urinário associam-se, com mais freqüência, ao oligoidrâmnio (baixo volumede LA).Um dos critérios de avaliação do LA no exame de Ultra-som é o Índice de Líquido Amniótico (ILA). Moore e Cayle[1] e Phelan e colaboradores [2] realizaram estudos deavaliação do ILA da 16a a 42a e 11a a 43a semanas degestação, respectivamente. Estes estudos resultaram naproposição de uma tabela que correlaciona a idadegestacional (IG) em semanas, com os valores de ILAesperados. Considerando que o percentil de crescimento dofeto influencia na avaliação do ILA, ou seja, para um fetoque está crescendo a um determinado percentil, o ILAobtido em um exame de Ultra-som pode ser consideradonormal, porém para outro que cresce em percentil diferente,este valor pode cursar com o poliidrâmnio ou com ooligoidrâmnio, os autores forneceram valores de ILA versusIG para vários percentis de crescimento (p2.5, p5, p50, p95,p97.5).Com o intuito de prover auxílio diagnóstico ao especialistade Ultra-som no acompanhamento do ILA durante agravidez, foi desenvolvido um aplicativo em linguagemvisual que possibilita esse acompanhamento, bem como avisualização do ILA em um gráfico IG versus ILA no qualconstam curvas de ILA normais preexistente para ospercentis p2.5, p5, p50, p95 e p97,5. A visualização gráficada evolução do ILA evidencia de forma imediata aexistência de desvios desse parâmetro em relação aopercentil de crescimento do feto.

2. METODOLOGIAForam utilizados os valores ILA versus IG obtidos em [1] e[6] os quais são apresentados na tabela I.

A realização do trabalho aqui apresentado pode sersumariada em dois passos:

1. Obtenção dos coeficientes de 27 polinômios, atravésda interpolação dos 05 (cinco) pontos (ILA xPercentil)/ID referida na tabela I.

A determinação do polinômio cúbico que melhor se ajustaaos respectivos conjuntos de pontos (ILA x Percentil)/ID

baseou-se no critério de minimização do erro quadráticomédio [7], conforme descrito a seguir:Sejam as equações:

(1)34

2321)( xkxkxkkxY +++=

ii yxYR −= )( i = 1 até n (2)

( )[ ]

∑

∑∑

=

==

−+++=

−==

5

1

234

2321

25

11

2

][i

iiii

ii

n

ii

yxkxkxkk

yxYRH (3)

onde:• Y(x) é a expressão genérica de uma função cúbica;• k1, k2, k3 e k4 são os coeficientes da função cúbica Y(x);• (xi,yi) são as coordenadas de um ponto (ILA x

Percentil)/ID • n é o número de pontos (ILA x Percentil)/ID para uma

dada Idade Gestacional;• Ri é o resíduo referente ao i-ésimo ponto (ILA x

Percentil)/ID ;• H é a soma dos quadrados dos resíduos.

A função cúbica que melhor se ajusta aos pares de dados(ILA x Percentil)/ID é aquela cujos parâmetros kj sãoescolhidos de modo a minimizar H. Da equação 3 vê-se queH é função dos coeficientes kj, de modo que uma soma dosquadrados dos resíduos mínima ocorre quando as quatroderivadas parciais da função H (k1, k2, k3 e k4) são iguais azero, isto é, quando:

04321

=∂∂

=∂∂

=∂∂

=∂∂

kH

kH

kH

kH

(4)

Tabela I: ILA* x IG para os percentis de p2.5, p5, p50, p95 e p97,5

*Valores de ILA são medidos em mmResolvendo (4) tem-se um sistema de quatro equações

algébricas que podem assumir a seguinte forma matricial:

=

∑∑∑∑

∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑∑

ii

ii

ii

i

iiii

iiii

iiii

iii

yx

yx

yx

y

k

k

k

k

xxxx

xxxx

xxxx

xxx

3

2

4

3

2

1

6543

5432

432

32

*

5

(5)

A solução do sistema (5) resulta na determinação dosvalores de k1, k2, k3 e k4, e em conseqüência nadeterminação da função Y(x) que melhor se ajusta, nosentido dos mínimos quadrados, à curva procurada.

2. Planejamento, modelagem e implementação doaplicativo de auxílio ao diagnóstico proposto, cujasetapas principais listamos a seguir:

• Definição e confecção da base de dados.• Criação de formulários.• Apresentação de um gráfico IG x ILA para os cincopercentis da tabela 1 (p2.5, p5, p50, p95 e p97,5).• Determinação do percentil do ILA da paciente, medidoem um exame de Ultra-som, a partir do polinômiocorrespondente a semana de gestação da paciente eassinalamento desse ponto no gráfico IG x ILA.• Empacotamento do aplicativo

3. RESULTADOSA seguir ilustramos o processo de interpolação, obtido apartir dos 05 (cinco) pontos de (ILA x Percentil)correspondentes a 16a semana:

P1=(x1,y1)=(07,00;02,5)P2=(x2,y2)=(07,90;05,0)P3=(x3,y3)=(12,10;50,0)=>(xi,yi)= (ILA,Percentil)P4=(x4,y4)=(18,50;95,0)P5=(x5,y5)=(20,10;97,5)

Os coeficientes e o polinômio encontrados para o conjuntode pontos em referência foram respectivamente:

k1 = -30,5, k2 = -2,61, k3 = 1,24 e k4 = -0,03y(x) = -30,5 - 2,61 x + 1,24 x² - 0,03 x³

A seguir apresentamos resultados das fases maisimportantes do desenvolvimento do aplicativo:

Definição da base de dados – Esta fase consistiuprincipalmente na definição de que dados seriammanipulados pelo aplicativo. A conclusão dessa fase deu-secom a criação de um banco de dados constituído de 5tabelas e 4 visualizações :

Tabela de Registro de Pacientes - Nesta tabela, serãoarmazenadas as informações relacionadas a dados deidentificação e demográficos da paciente. Esta tabela éconstituída de 13 campos. O conjunto desses camposrepresenta o registro de uma paciente. Com exceção docampo código, que é uma informação criada paraorganização e busca rápida de dados, os demais camposdevem ser fornecidos ao programa no momento do cadastro

de uma nova paciente.Tabela de Registro de Gravidez - Esta tabela deveráconter as informações necessárias para registrar a gravidezde uma paciente. As tabelas de paciente e de gravidez estãointimamente relacionadas. O programa poderá acompanharvárias gestações de uma mesma paciente . Os 3 campos queela possui são: código do paciente, número da gestação(NG) e data da última menstruação (DUM). O campo DUMé uma importante informação para cálculo da idadegestacional e posteriormente para a apresentação dosgráficos.Tabela de Registro de Exames - Nesta tabela,armazenaremos os valores de ILA obtidos nos exames deUltra-som. Dos 6 campos que a constituem, o campo laudoconterá o parecer do especialista sobre o resultado doexame, e por isso é um campo texto.Tabela ILA_IG - Esta tabela corresponde aos valoresnormais de ILA em cada semana de gestação, apresentadosna tabela I. É uma tabela estática, já que os valoresexistentes nela, não serão alterados durante a execução doprograma. O programa é que manipulará suas informações,no momento em que for comparar os valores apresentadospelos exames da paciente, com os valores normais para aidade gestacional e percentil correspondentes.Tabela de Coeficientes - Esta tabela corresponde aoscoeficientes dos polinômios cúbicos que relacionampercentil de crescimento do feto com os valores de ILAmedidos através dos exames. É também uma tabela estática.• Visualizações - As visualizações, foram criadas com oobjetivo de filtrar determinados registros através de umparâmetro que é fornecido pelo usuário no momento daexecução do programa. Os dados contidos em umavisualização não são definitivos como são em uma tabelaprincipal. As visualizações criadas foram: vpaciente1,vpaciente2, vgravidez e vexame. Na visualizaçãovpaciente1, o único registro visível será aquelecorrespondente ao paciente que foi cadastrado com ocódigo fornecido. A visualização vpaciente2 permite avisualização do código e nome de todos os pacientesregistrados. A visualização vgravidez mostra todos osregistros de gravidez relacionados a um determinadapaciente. E por fim, a visualização vexame, disponibiliza osregistros de exames de ILA de uma determinada gestação.

Criação de formulários - Nesta fase foram desenvolvidasas telas de interface do aplicativo com o usuário. Oprograma possui quatro telas (ou formulários), que estãoseqüencialmente interligadas: Principal, Pacientes,Gravidez e Exames. Essas telas são mostradas nas figuras 1,2, 3 e 4, respectivamente.

Apresentação do gráfico – essa tarefa é acionada atravésdo formulário de exame e consiste na apresentação dascurvas dos dados da tabela I, bem como o assinalamento doILA de cada exame de Ultra-som da gestação avaliada.Os nove pontos assinalados no gráfico da figura 5 são osvalores de ILA da gestação avaliada. Neste exemplo, estespontos estão exatamente sobre a curva que representa opercentil 97,5.

Apresentação do Percentil – O valor de percentil de cadaponto de ILA assinalado no gráfico da gestação avaliada é

calculado através do polinômio interpolado correspondentee apresentado pelo aplicativo simultaneamente àapresentação do gráfico. A figura 6 é um exemplo de comoesses dados são apresentados. A apresentação simultâneavisa possibilitar ao especialista a correlação dos valores depercentis obtidos com os valores de ILA assinalados nográfico, para posterior emissão do laudo médico.Os valores apresentados na figura 6 são valores de percentisobtidos quando foram cadastrados, em uma dada gestaçãode uma paciente, nove valores de ILA. De formaintencional, os valores de ILA cadastrados correspondemaos valores da tabela 1, da 16a a 24a semana para o percentil97,5. Como pode ser observado houve uma pequenadiferença entre os valores de percentis calculados e ocorrespondente tabelado (97,5). Essa diferença é decorrentedo processo de interpolação cúbica.

Fig. 1: Formulário (tela) Principal

Fig.2: Formulário (tela) de Pacientes

Empacotamento do aplicativo - Após testes preliminares,foi gerado um programa executável "ILA.EXE", quefunciona independentemente do Visual FoxPro e que podeser utilizado em um ambiente compatível com o sistemaoperacional Microsoft Windows.

Fig. 3: Formulário (tela) de Gravidez

Fig. 4: Formulário (tela) de Exames

Fig. 5: Gráfico (IG X ILA)

Fig.6: Percentis dos valores de ILA medidos

3. DISCUSSÃO E CONCLUSÕESFoi desenvolvido um sistema de auxílio ao diagnóstico, noque se refere ao acompanhamento do Índice do LíquidoAmniótico (ILA). Esse sistema possibilita oacompanhamento ILA, bem como a visualização do mesmoem um gráfico ILA versus IG no qual constam curvas deILA normais preexistente para os percentis p2.5, p5, p50,p95 e p97,5. A visualização gráfica da evolução do ILAevidencia de forma imediata a existência de desvios desseparâmetro em relação ao percentil de crescimento do feto.São muitas as evidências de que métodos automáticos deauxílio ao diagnóstico podem, potencialmente decrescer ataxa de erro por omissão dos observadores, particularmentesob circunstâncias nas quais um grande volume de casossão vistos. Dessa forma acreditamos que este trabalhovenha a contribuir no processo de diagnóstico de máformações fetais decorrentes de variações anormais doLíquido Amniótico.O sistema está sendo entregue ao especialista em Ultra-som, que nos auxiliou na definição do mesmo, para testepor um período de 3 meses e adequação posterior, se for ocaso. Já vislumbramos uma segunda versão, na qualsubstituiremos a interpolação cúbica por uma de grau 4 como objetivo de minimizar as diferenças ora apresentadas nocálculo dos percentis.

4. REFERÊNCIAS[1] Moore TR, Cayle JE. The Amniotic Fluid Index in Normal HumanPregnancy. American Journal of Obstetrics And Gynecology; vol.162:1168-1173, 1990.[2] Phelan JP, Ahn MO, Smith CV, Rutherford SE, Amniotic Fluid IndexMeasurements During Pregnancy, The Journal of Reproductive Medicine,vol. 32:601-604, 1987.[3] Maud Filho, F, (1997), Manual e Coletânea de Tabelas em Ultra-Sonografia, Editora e Gráfica Scala, Ribeirão Preto, SP, Brasil[4] Pacitti, T e Atkinson CP (1977), Programação e MétodosComputacionais, 2a Edição, Volume 2, Livros Técnicos e Científicos, Riode Janeiro, Brasil.

SOFTWARE TOOL TO HELP MEDICAL DIAGNOSIS OFPREGNANT PATIENTS

ABSTRACT

The amniotic liquid is the fluid which involves the foetus during the human pregnancy. Any disorder in one ofthe mechanisms responsible for the production of the amniotic fluid may cause its volume to change.Abnormal volumes of the amniotic liquid are predictive abnormal Pregnancy. Fetal malformations, mainlydigestive obstructions and malformations of the central nervous system, are frequently associated with highvolume of the amniotic liquid. As to low volume of the amniotic liquid, this is often related to anomalies ofthe urinary system. This work presents a system designed to help medical diagnosis of pregnant patients inwhat relates to the following of the Amniotic Fluid Index (AFI).

Key-words: abnormal pregnancy, fetal malformations, amniotic fluid index