Fractal evaluation in retinographies of individuals with different grades of diabetic retinopathy / Avaliação fractal de retinografias de indivíduos com diferentes graus de retinopatia diabética

ABSTRACT Purpose To evaluate the retinal blood vascular network of the retinographies of patients with different grades of diabetic retinopathy. Methods Ninety Retinographies (MESSIDOR database) were used, with different grades of diabetic retinopathy divided into 4 groups: no retinopathy (n=23), grade one (n=20), grade two (n=20) and grade three (n=27) diabetic retinopathy. The grades of diabetic retinopathy were classified according to the number of microaneurysms, number of hemorrhages and the presence of neovascularization. The images were skeletonized and quantified by fractal methods: dimension of box-counting (Dbc) and information (Dinf). Results The means of Dbc values of groups were around 1.25, without statistically significant difference in the dimension values between groups for whole retina. There was also no statistical difference in Dinf values between groups, whose means ranged between 1.294 ± 0.013 (group of grade 1) and 1.3 ± 0.017 (group of grade 3). The retinographies were divided into regions of equal areas. The fractal values of some retinal regions showed statistical differences, but these differences were not enough to show the sensitivity of fractal methods in identifying diabetic retinopathy. Conclusion The fractal methods were not able to identify the different grades of diabetic retinopathy in retinographies.

RESUMO Objetivo Avaliar a rede vascular sanguínea da retina a partir de retinografias de pacientes com diferentes graus de retinopatia diabética. Métodos Foram utilizadas 90 retinografias (banco de dados MESSIDOR), com diferentes graus de retinopatia diabética divididas em quatro grupos: sem retinopatia (n=23), retinopatia diabética de grau um (n=20), grau dois (n=20) e grau três (n=27). Os graus de retinopatia foram classificados conforme o número de microaneurismas, número de hemorragias e presença de neovascularização. As imagens foram esqueletizadas e quantificadas pelos métodos fractais: dimensão da contagem de caixas e informação. Resultados As médias dos valores das dimensões de contagem de caixas para todos os grupos foram próximas a 1,25, sem diferença estatisticamente significativa nos valores das dimensões entre os grupos para retina inteira. Também não houve diferença estatística nos valores da dimensão de informação entre os grupos, cujas médias variaram entre 1,294 ± 0,013 (grupo do grau 1) e 1,3 ± 0,017 (grupo do grau 3). As imagens retinianas foram divididas em regiões de áreas iguais. Os valores fractais de algumas regiões retinais mostraram diferenças estatísticas, mas estas não foram suficientes para mostrar a sensibilidade dos métodos fractais na identificação da retinopatia diabética. Conclusão Os métodos fractais não foram capazes de identificar os diferentes graus de retinopatia diabética em retinografias.

Non-linear dynamics of chromosome condensation induced by colcemid

This study investigated the dynamical process of chromosome condensation after colcemid treatment. Two pairs of human chromosomes, #2 and #3, were highlighted for the accurate identification by fluorescence in situ hybridization (FISH). A computerized image analysis system was used to measure the lengths of the two pairs of chromosomes averaged over 50 metaphases of different cultures with colcemid (0.5 µg/mL) added either at 3 or 48 h of a total 72 h culture period. For determining whether the process of chromosome condensation was chaotic or random, the algorithm of Detrended Fluctuation Analysis (DFA) was used. In order to evaluate the power of the method, the data were shuffled and DFA was performed again. It was found that colcemid prolonged treatment induced a significantly greater chromosome condensation (p<0.05), and the dynamics of this process was determined by the DFA and showed to be chaotic, with scaling exponents with range values 0.5< α<1.0. When the data were shuffled, the scaling exponent αreduced around to 0.5, which was characteristic of random events. These findings reinforced the idea that colcemid could interfere in some manner with the structure of chromosomes and the dynamics of chromosome condensation was non-linear.

Integridade de DNA e morfologia espermática de ratos submetidos a campos eletromagnéticos de baixa frequência durante diferentes períodos do desenvolvimento / DNA integrity and sperm morphology of Wistar rats exposed to low frequency electromagnetic fields during different periods of development

A exposição da sociedade a Campos Eletromagnéticos (CEM) vem aumentando vertiginosamente em virtude da ampla expansão tecnológica observada nos últimos anos. Tanto a geração, como a distribuição e a utilização de energia elétrica podem gerar Campos Eletromagnéticos de baixa freqüência (50 e 60 Hz). Pesquisas vêm demonstrando que a exposição a estes CEM podem proporcionar alterações fisiológicas significativas, apesar disto, ainda não estão totalmente esclarecidos a extensão destes efeitos, nem os mecanismos de ação que envolve a interação dos CEM com os organismos biológicos. O presente trabalho teve como principal objetivo verificar os efeitos dos CEM (60 Hz e 1 mT) sobre a integridade de DNA e morfologia espermática de ratos sexualmente maduros, que foram expostos ao CEM durante diferentes períodos do seu desenvolvimento. Os resultados obtidos neste trabalho não encontraram indícios de alterações no DNA dos espermatozóides, porém, foram observadas alterações significativas na morfologia dos espermatozoides após a exposição ao CEM. Estas alterações na morfologia espermática podem reduzir o potencial reprodutivo. Portanto, devemos considerar o CEM como um potencial risco a saúde pública, recomendando- se a realização de mais pesquisas buscando estabelecer níveis seguros de exposição aos CEM.

The society's exposure to electromagnetic fields (EMF) has been growing considerable due to the great technological expansion observed in the last few years. Generation as well as distribution and use of electric energy can generate low frequency electromagnetic fields (50 and 60 Hz). Issues have been demonstrating that EMF exposure could provoke significantly physiological changes, however, the extension of EMF effects weren't totally clarified. The major objective of this issue was to evaluate the EMF (60 Hz and 1 mT) effects on DNA integrity and sperm morphology in Wistar rats with mature sexuality that were exposed during different stages of testicular development. According to our results, EMF did not change DNA integrity, but we could observe morphological changes in sperm after exposure to EMF. These changes in sperm morphology may reduce the reproductive potential. Therefore, we should consider the EMF as a potential risk to public health, recommending the implementation of further research seeking to establish safe levels of exposure to EMF.

Análise fractal da vasculatura retínica: métodos de segmentação e de cálculo dimensional / Fractal analysis of retinal vascular tree: segmentation and estimation methods

OBJETIVO: Embora tenha sido proposto que a vasculatura retínica apresenta estrutura fractal, nenhuma padronização do método de segmentação ou do método de cálculo das dimensões fractais foi realizada. Este estudo objetivou determinar se a estimação das dimensões fractais da vasculatura retínica é dependente dos métodos de segmentação vascular e dos métodos de cálculo de dimensão. MÉTODOS: Dez imagens retinográficas foram segmentadas para extrair suas árvores vasculares por quatro métodos computacionais ("multithreshold", "scale-space", "pixel classification" e "ridge based detection"). Suas dimensões fractais de "informação", de "massa-raio" e "por contagem de caixas" foram então calculadas e comparadas com as dimensões das mesmas árvores vasculares, quando obtidas pela segmentação manual (padrão áureo). RESULTADOS: As médias das dimensões fractais variaram através dos grupos de diferentes métodos de segmentação, de 1,39 a 1,47 para a dimensão por contagem de caixas, de 1,47 a 1,52 para a dimensão de informação e de 1,48 a 1,57 para a dimensão de massa-raio. A utilização de diferentes métodos computacionais de segmentação vascular, bem como de diferentes métodos de cálculo de dimensão, introduziu diferença estatisticamente significativa nos valores das dimensões fractais das árvores vasculares. CONCLUSÃO: A estimação das dimensões fractais da vasculatura retínica foi dependente tanto dos métodos de segmentação vascular, quanto dos métodos de cálculo de dimensão utilizados.

PURPOSE: Although it has been proposed that retinal vasculature is fractal, no method of standardization has been performed for vascular segmentation or for dimension calculation, thus resulting in great variability among values of fractal dimensions. The present study was designed to determine if estimation of retinal vessel fractal dimensions is dependent on vascular segmentation and dimensional calculation methods. METHODS: Ten eye fundus images were segmented to extract their vascular trees by four computational methods ("multithreshold", "scale-space", "pixel classification" and "ridge based detection"). Their information, mass-radius and box counting fractal dimensions were calculated and compared with those of the same vascular trees manually segmented (gold standard). RESULTS: The mean vascular tree dimension varied among the groups of different segmentation methods, from 1.39 to 1.47 for box counting, from 1.47 to 1.52 for information and from 1.48 to 1.57 for mass-radius dimensions. The utilization of different vascular segmentation methods and different dimension calculation methods introduced significant difference among fractal dimension of vessels. CONCLUSION: Estimation of retinal vessel fractal dimensions was dependent on both vascular segmentation and dimension calculation methods.