Assessment of Early Hypertensive Retinopathy using Fractal Analysis of Retinal Fundus Image

Hypertensive retinopathy is characterized by changes in retinal vessels, a change known as tortuosity. Automated analysis of retinal vascular changes will make it easier for clinicians to make an initial diagnosis of the disease. The pattern of blood vessels in the retina of the eye can be approached with a fractal pattern. This study proposes a method for the early detection of disease hypertensive retinopathy using the fractal analysis approach fundus retinal image. Variable fractal used is the fractal dimension and lacunarity, whereas for the classification algorithm using ensemble Random Forest and validation using the k-fold cross-validation. Performance measurement using the parameters of accuracy, positive prediction value (PPV), negative prediction value (NPV), sensitivity, specificity and area under the curve (AUC). The test results using 10-fold cross-validation values obtained accuracy 88.0%, PPV 84.0%, NPV 92.0%, sensitivity 91.3%, specificity 85.19%, and 88.25% AUC. The performance is produced when using lacunarity the box size 22. Based on the research results, it can be concluded that early detection of hypertensive retinopathy with fractal analysis approaches have a performance based on AUC produced included in good categories

Arteries and veins segmentation in retinal images

Tato práce se zabývá potřebností segmentace cévního řečiště při digitální analýze snímků sítnice a jejich následné klasifikace. Je zde stručně popsána segmentace cévního řečiště pomocí přizpůsobených filtrů. Další část práce je zaměřena na vlastní zpracování snímků sítnice, jejich manuální segmentaci a následné testování pro určení nejlépe rozlišujících parametrů ke klasifikaci. Nakonec je provedeno vyhodnocení naměřených parametrů a navrženo rozšíření této metody.This thesis deals with the necessity of vascular segmentation in digital image analysis of the retina and thein subsequent classification.It briefly describes the segmentation of vessels using matched filtering. Next part of this thesis is focused on processing of the retinal images, their manual segmentation and subsequent testing to determine the best discriminating parameters for classification. Finally there is an evaluation of measured parameters and the propřed extension of this method.

A literature review of hypertensive retinopathy: systemic correlations and new technologies

OBJECTIVE: Hypertensive retinopathy (HR) is the most common ocular manifestation of systemic arterial hypertension. This paper aims to summarize the current knowledge of HR, reviewing its classical features, such as epidemiology, pathophysiology, clinical manifestations, classifications, management and the most significant systemic correlations. We also provide an update on the latest advances in new technologies focusing on novel instrumental classifications. MATERIALS AND METHODS: A literature search was performed to identify articles regarding HR listed in Embase, PubMed, Medline (Ovid) and Scopus database up to 1 December 2021. The reference lists of the analyzed articles were also considered a source of literature information. The following keywords were used in various combinations: hypertensive retinopathy, hypertension and eye, hypertensive retinopathy and systemic correlations, optical coherence tomography (OCT) and hypertensive retinopathy, optical coherence tomography angiography (OCTA) and hypertensive retinopathy, adaptive optics (AO) and hypertensive retinopathy. The authors analyzed all English articles found using the aforementioned Keywords. All the publications were thoroughly reviewed to create a detailed overview of this issue. RESULTS: HR signs have a significative association with cardiovascular, cerebrovascular and other systemic diseases. Patients with arteriosclerotic changes and, at the same time, severe HR, are at increased risk for coronary disease, peripheral vascular disease, stroke and dementia. HR is even now diagnosed and classified by its clinical appearance on a fundoscopic exam that is limited by interobserver variability. New technologies, like OCT, OCTA, AO and artificial intelligence may be used to develop a new instrumental classification that could become an objective and quantitative method for the evaluation of this disease. They could be useful to evaluate the subclinical retinal microvascular changes due to hypertension that may reflect the involvement of other vital organs. CONCLUSIONS: The eye is the only organ in the human body where changes in the blood vessels due to systemic hypertension can be studied in vivo. All doctors should be familiar with this disease because it has been largely demonstrated that signs of HR are correlated to patient’s health and mortality. Researchers should develop a new common, standardized, and objective method to assess hypertensive retinal changes; new technologies may have a significant role in this field. This review takes most of the literature published so far, including the OCTA studies in order to stimulate new points of reference to standardize parameters and new diagnostic markers of this disease

Detecção automática de vasos sanguíneos em imagens da retina para determinação do coeficiente AVR

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia BiomédicaEncontra-se documentado que patologias como a diabetes e a hipertensão produzem alterações na estrutura vascular da retina que se manifestam de formas distintas em arteríolas e vénulas. A análise de imagens da retina possibilita a observação in vivo, e de forma não invasiva, da estrutura vascular da retina permitindo a detecção precoce deste tipo de patologias e a avaliação contínua das doenças, bem como dos resultados dos tratamentos. De forma a avaliar o estreitamento do calibre das arteríolas associado à hipertensão é frequentemente utilizado o rácio entre o calibre das arteríolas e vénulas (coeficiente AVR), que pode ser encontrado na literatura desde o ano de 1879. Esta medida adimensional considera os vasos presentes numa região específica da retina, determinada com base no centro e no raio do disco óptico. No entanto, na prática clínica diária, o cálculo manual ou semiautomático do AVR é pouco utilizado pelo facto de ser demorado e de baixa reprodutibilidade. A discrepância entre resultados obtidos por diferentes especialistas para a mesma imagem da retina é causada fundamentalmente pela diferente selecção de segmentos de vasos considerados no cálculo do coeficiente AVR. Neste trabalho propôs-se um protótipo de software de medição e classificação de vasos, recorrendo a técnicas de processamento de imagem digital e de indução de árvores de decisão que constitui uma proposta para a uniformização do cálculo do coeficiente AVR de modo a facilitar o diagnóstico e os estudos clínicos. De forma a avaliar o desempenho do protótipo desenvolvido nesta Tese, efectuou-se uma correlação entre os resultados da base de dados de referência INSPIRE-AVR e o sistema desenvolvido, demonstrando a possibilidade de reprodução automática do métod

Desarrollo de un método automático de medida del calibre vascular retiniano. Evolución desde un sistema manual a la automatización

El Índice Arteriovenoso (IAV) es un método que detecta alteraciones en la vascularización retiniana que pueden reflejar el grado de daño vascular debido a enfermedades sistémicas como la hipertensión arterial, la arterioesclerosis o la diabetes mellitus entre otras. Sin embargo, este método no se emplea en la práctica clínica diaria debido a su subjetividad y falta de reproducibilidad, ya que el cálculo del IAV debe ser realizado de modo manual por expertos clínicos. Pacientes y método: El trabajo se divide en 5 experimentos. El experimento 1 consistió en comparar las mediciones del IAV retiniano a partir de fotografías de fondo de ojo realizadas con diferentes retinógrafos. Dos expertos midieron el calibre vascular retiniano en 24 ojos de 12 voluntarios de modo independiente. Se tomaron 6 fotografías por cada ojo y se emplearon para ello 4 retinógrafos diferentes: Topcon TRC 50 IX (Topcon America Corp, Paramus, NJ), Topcon TRC-NW6S (Topcon, Tokio, Japan), Zeiss FF450 Plus IR COM Visupac 451 (Carl Zeiss Meditech AG, Jena, Germany), y Zeiss Visucam (Carl Zeiss Meditech AG, Jena, Germany). En el experimento 2 se pretende validar un nuevo método de medición del calibre vascular basado en snakes, comparándolo con el método lineal ya validado anteriormente. Se escogieron 268 ojos de 141 pacientes hipertensos para la realización de este experimento. También se estudió la variabilidad debida a distintos observadores (variabilidad interobservador) y para ello se evaluaron de forma independiente las mismas imágenes por dos observadores diferentes. Por último se comparó el calibre vascular retiniano antes de comenzar el tratamiento antihipertensivo y seis meses después de la instauración del mismo. En el experimento 3 se compara el método de medición basado en el Cociente de Medias (CM) con el método clásico de medición Hubbard-Parr, y con el método Hubbard-Parr Revisado o método Knudtson. Se empleó el mismo grupo muestral que en el experimento 2. Finalmente, en el experimento 4 se escogieron 125 fotografías de fondo de ojo obtenidas de 125 ojos de pacientes hipertensos. Un mismo experto analizó las fotografías mediante el método manual ya validado, y mediante un nuevo método automático que se pretende estudiar. Todas las retinografías fueron introducidas en un aplicación informática denominada Sirus que permite la medición del IAV en cada una de ellas