BurnCalc assessment study of computer-aided individual three-dimensional burn area calculation

BACKGROUND: Accurate estimation of a burned area is crucial to decisions about fluid resuscitation, surgical options, nutritional support, and prognosis. Widely used clinical methods to estimate a burn area are two-dimensional. They do not consider age, sex, body mass, physical deformities, or other relevant factors. Computer-aided methods have improved the accuracy of estimating burned areas by including data analysis and reducing subjective differences. Three-dimensional (3D) scanning allows us to determine body dimensions rapidly and reproducibly. We describe an individualized, cost-efficient, portable 3D scanning system, BurnCalc, that can create an individual 3D model and then calculate body surface area (BSA) and the burn area accurately and quickly. METHODS: The BurnCalc system was validated by verifying the accuracy and stability of BSA calculation. We measured 10 regular objects in experiment 1, using Student’s t-test and the intraclass correlation coefficient (ICC) in the analysis. In experiment 2, artificial paper patches of known dimensions were attached to various parts of the body of 40 volunteers. Their sizes were then calculated using BurnCalc. The BurnCalc data were compared to actually measured values to verify accuracy and stability. Total BSAs of these 40 volunteers were also calculated by BurnCalc and compared to those derived from an accepted formula. In experiment 3, four experts using Chinese Rule-of-Nines or Rule-of-Palms methods calculated the percentages of the total BSA in 17 volunteers. Student’s t-test and ICC, respectively, were used to compare the results obtained with the BurnCalc technique. RESULTS: Statistically, in experiment 1, p = 0.834 and ICC = 0.999, demonstrating that there was no difference between the BurnCalc and real measurements. Also, the hypothesis of null difference among measures (experiment 2) was true because p > 0.05 and ICC = 0.999, indicating that calculations of the total BSA and the burn area were more accurate using the BurnCalc technology. The reliability of the BurnCalc program was 99.9%. In experiment 3, only the BurnCalc method exhibited values of p > 0.05 (p = 0.774) and ICC = 0.999. CONCLUSIONS: BurnCalc technology produced stable, accurate readings, suggesting that BurnCalc could be regarded as a new standard clinical method

Modélisation et quantification 3D de la taille des superficies corporelles brûlées

Pour des patients grands brûlés, une estimation précise du pourcentage des superficies brûlées (%TBSA) est cruciale pour l’évaluation du pronostic vital et fonctionnel, la planification appropriée de traitements et pour minimiser les complications médicales et chirurgicales. Les méthodes cliniques actuelles manquent de précision et de fiabilité pour estimer des patients de morphologies différentes. Les approches de modélisation 2D/3D des brûlures approximent l’évaluation du %TBSA et sont imprécises. Seule la modélisation paramétrique satisfait aux exigences cliniques particulières aux grands brûlés (temps limité, patients inconscients, environnement restreint). Afin de répondre au besoin de personnalisation 3D de la morphologie des patients, il est suggéré d’utiliser le logiciel open source MakeHuman (MH). Ainsi, cette thèse propose une approche de modélisation 3D personnalisée de la morphologie des patients à partir d’un nombre de mesures anthropométriques limité pour l’estimation précise du %TBSA. D’abord, avec des performances prédictives supérieures à 98%, plusieurs analyses de régression ont permis de démontrer qu’un nombre limité de mesures anthropométriques est suffisant pour une modélisation 3D de la surface corporelle (BSA) précise. Ensuite, la pertinence de personnaliser les modèles 3D MH à la morphologie du patient pour une meilleure évaluation du %TBSA a été démontrée. En utilisant une interface de rendue 3D développée pour la représentation et le calcul du %TBSA, six patrons de brûlures ont été appliqués automatiquement à l’ensemble de 15 paires de modèles 3D ayant la même BSA, mais des morphologies différentes. Des petites variations dans la morphologie de 0.04 m2 ± 0.01 (caractérisée par le pourcentage de surface brûlée) ont induit des surestimations dans le %TBSA. 8 experts et 6 non-experts ont évalué le %TBSA de patrons de brûlures simulés sur 4 mannequins commerciaux avec la méthode clinique puis en 3D avec l’interface. La méthode clinique a obtenu une erreur moyenne de 34 % ± 11 tandis que l’approche proposée est plus précise, plus répétable et reproductible avec une erreur moyenne de 5 % ± 1. Enfin, à partir d’un échantillon stratifié de 50 000 morphologies générées aléatoirement, plusieurs algorithmes d’apprentissage machine ont été utilisés afin d’identifier les ensembles de 3 à 4 mesures anthropométriques les plus pertinentes pour une modélisation 3D précise de la morphologie. La précision de la modélisation 3D a été validée sur 8 sujets saints. Les algorithmes d’apprentissage machine ont mis en évidence la taille et les circonférences du buste, du cou, des hanches et du tour de taille comme étant les meilleures mesures anthropométriques pour une modélisation 3D des surfaces corporelles. Les modèles 3D des sujets saints modélisés à partir de 3 à 4 mesures anthropométriques ont montré une géométrie proche de celle des scans 3D avec une distance d’erreur moyenne de 1.1 cm ± 0.4 et une distance maximale moyenne de 7.4cm ± 1.1. La contribution de ce projet est de réduire à terme les complications médicales et chirurgicales des grands brûlés en diminuant l’erreur d’estimation du %TBSA. Ainsi, il est possible d’améliorer les chances de survie du patient et de son pronostic par la personnalisation de sa prise en charge et de son pronostic

A History of Burn Care

Burn injuries are still one of the most common and devastating injuries in human and the treatment of major burns remains a major challenge for physicians worldwide. Modern burn care involves many components from initial first aid, burn size and burn depth assessment, fluid resuscitation, wound care, excision and grafting/ coverage, infection control and nutritional support. Progress in each of these areas has contributed significantly to the overall enhanced survival of burn victims of the past decades. Most major advances in burn care occurred in the past 50 years, spurred on by wars and great fires. The use of systemic antibiotics and topical antiinfective agents greatly reduced sepsis related mortality. This along with the improvement of new surgical and skin grafting techniques allowed the earlier excision and coverage of deep burns which resulted in greatly improved survival rates and better functional and aesthetic outcome. In this book we look back at how the treatment of burns has evolved over the past decades and hundreds of years. The advancement of burn care has been closely associated with our deeper understanding of its pathophysiology; we have now come to understand the impact that burn injuries have in the multiple fields of current medical science i.e. in metabolism and circulation, electrolyte balance and nutrition, immunology and infection, inflammation, pulmonary function and wound healing