Development of a Photogrammetric Tool for Cranial Deformation Analysis in Infants

Tesis por compendio
[ES] La fotogrametría ha demostrado un gran potencial para la obtención de mediciones precisas en diferentes campos de estudio, incluyendo la medicina. La deformación craneal es un problema con una alta prevalencia entre lactantes durante sus primeros años de vida, esta deformación puede tener diferentes causas y riesgos asociados. La causa más común de las deformaciones es posicional, este tipo de deformaciones se han asociado durante mucho tiempo a problemas únicamente estéticos. Sin embargo, diferentes autores han puesto de manifiesto la posible relación entre deformaciones posicionales y retrasos en el desarrollo. Otro tipo de deformación craneal es el causado por el cierre prematuro de algunas suturas craneales, que puede tener como consecuencia importantes riesgos para la salud de los lactantes y a menudo es corregido mediante cirugía. La detección precoz de estas deformaciones es importante para asegurar los mejores resultados futuros, ya que el cráneo es especialmente maleable durante los primeros meses de vida. La correcta monitorización de los pacientes también hace posible la evaluación de los diferentes tratamientos posibles y asegura una mejor evolución. Las metodologías actuales para la evaluación de la deformación craneal pueden dividirse en tres grupos principales: 1) Mediciones de bajo coste, realizadas con dispositivos simples como cinta métrica y calibre, o mediante un simple análisis visual; 2) Pruebas radiológicas, en concreto Tomografía Computerizada e Imagen por Resonancia Magnética, son consideradas la opción más precisa pero tienen un alto coste y son invasivas y 3) Soluciones basadas en imagen o escáneres 3D, que no son invasivas pero si tienen un alto coste y, como consecuencia, no están presentes en la práctica clínica habitual. En esta tesis doctoral se han estudiado las posibilidades de la fotogrametría como método para evaluar la deformación craneal en lactantes y se ha desarrollado una herramienta para llevarlo a cabo. La herramienta
[CA] La fotogrametria ha demostrat un gran potencial per a l'obtenció de mesuraments precises en diferents camps d'estudi, incloent la medicina. La deformació cranial és un problema amb una alta prevalença entre lactants durant els seus primers anys de vida, esta deformació pot tindre diferents causes i riscos associats. La causa més comuna de les deformacions és posicional, este tipus de deformacions s'han associat durant molt de temps a problemes únicament estètics. No obstant això, diferents autors han posat de manifest la possible relació entre deformacions posicionals i retards en el desenrotllament. Un altre tipus de deformació cranial és el causat pel tancament prematur d'algunes sutures cranials, que pot tindre com a conseqüència importants riscos per a la salut dels lactants i sovint és corregit per mitjà de cirurgia. La detecció precoç d'estes deformacions és important per a assegurar els millors resultats futurs ja que el crani és especialment mal·leable durant els primers mesos de vida. La correcta monitorització dels pacients també fa possible l'avaluació dels diferents tractaments possibles i assegura una millor evolució. Les metodologies actuals per a l'avaluació de la deformació cranial poden dividir-se en tres grups principals: 1) Mesuraments de baix cost, realitzades amb dispositius simples com a cinta mètrica i calibre, o per mitjà d'una simple anàlisi visual; 2) Proves radiològiques, en concret Tomografia Computeritzada i Imatge per Ressonància Magnètica, són considerades l'opció més precisa però tenen un alt cost i són invasives; i 3) Solucions basades en imatge o escàners 3D, que no són invasives però si tenen un alt cost i, com a conseqüència, no estan presents en la pràctica clínica habitual. En esta tesi doctoral s'han estudiat les possibilitats de la fotogrametria com a mètode per a avaluar la deformació cranial en lactants i s'ha desenrotllat una ferramenta per a dur-ho a terme. La ferramenta presentada és de baix cost, objectiva i no inva
[EN] Image-based and range-based solutions have great potential for accurate measurements in many different fields, including medicine. Cranial deformation is a problem with high prevalence among infants during their first months of life. Cranial deformation has different causes and associated risks. Most common deformations have positional causes and have long been considered to cause aesthetical problems only. Nowadays, authors are pointing at these deformations as a possible indicator of future developmental delays. Another type of cranial deformation is caused by the early closing of cranial sutures, that can lead to important health risks and is usually corrected by surgery. Early detection of the deformation leads to better development prospects, as cranium is especially malleable during the first months of life. Good monitoring also provides better data for evaluation of the different correction procedures, improving the outcome of the patients over time. Cranial deformation evaluation methodologies can be divided into three mean groups: 1) Low-cost measurements carried out by simple tools such as calliper and measuring tape and even visual assessment; 2) Radiological tests (Computed Tomography (CT) and Magnetic Resonance Imaging (MRI)), considered the gold standard, but costly and highly invasive; and 3) Image-based and range-based commercial solutions, non-invasive but too costly to be implemented as part of the clinical routine in many hospitals and clinics. In this doctoral thesis, the possibilities of photogrammetry as a method for cranial deformation assessment has been studied and a novel tool has been developed. The tool was required to be low-cost, objective and non-invasive, so no sedation would be required. The main challenge of the project was dealing with the movement of the infants during the consultation. In the first place, single-lens reflex (SLR) cameras were used to obtain head models of the patients. The methodology provided the required a