2023.08.03.58
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Termografía infrarroja una herramienta exacta para detectar infecciones en úlceras diabéticas
Infrared thermography an accurate tool for detecting diabetic ulcer in-fections
Dante Rodriguez-Alonso1,*
, Santiago Benites castillo2, Nélida Milly Otiniano3, Ana Chian Garcia4
, Santiago Benites castillo2, Nélida Milly Otiniano3, Ana Chian Garcia4 1 Escuela de Medicina Humana , Universidad Cesar Vallejo, Trujillo, Perú ; [email protected]
2 Escuela de Medicina Humana , Universidad Cesar Vallejo, Trujillo, Perú ; sbenites @ucv.edu.pe
3 Escuela de Medicina Humana , Universidad Cesar Vallejo, Trujillo, Perú; [email protected]
4 Escuela de Medicina Humana , Universidad Cesar Vallejo, Trujillo, Perú; [email protected]
* Correspondence: [email protected] ; Tel.:51 -947917732.
Available from: http://dx.doi.org/10.21931/RB/2023.08.03.58
RESUMEN
Determinar la exactitud de la termografía infrarroja como herramienta de diagnóstico para detectar infecciones en úlceras diabéticas en comparación con el diagnóstico clínico según la Infectious Diseases Society of America (IDSA).Se reclutaron a 80 pacientes diabéticos con úlceras sospechosas de infección y realizaron tanto un examen clínico como una termografía infrarroja de las lesiones. El diagnóstico clínico según la IDSA se basó en la presencia de varios síntomas y signos, mientras que la infección termográfica se definió como una diferencia de temperatura de al menos 3°C entre la lesión y el tejido circundante.Los rresultados mostraron que la exactitud de la termografía infrarroja fue del 91%, lo que indica que esta herramienta puede ser útil para detectar infecciones de manera precoz y prevenir complicaciones graves en el pie diabético, como la sepsis y la amputación. Este estudio sugiere que la termografía infrarroja podría ser una herramienta complementaria útil para el diagnóstico de infecciones en úlceras diabéticas en la atención primaria.
Keywords: Exactitud diagsnotica ,imagen termografica ,ulcera diabetica , infeccion
ABSTRACT
To determine the accuracy of infrared thermography as a diagnostic tool for detecting infections in diabetic ulcers compared to clinical diagnosis according to the Infectious Diseases Society of America (IDSA). Eighty diabetic patients with suspected infected ulcers were recruited and underwent a clinical examination and infrared thermography of the lesions. According to the IDSA, clinical diagnosis was based on the presence of various symptoms and signs. At the same time, thermographic infection was defined as a temperature difference of at least 3°C between the lesion and surrounding tissue. The results showed that the accuracy of infrared thermography was 91%, indicating that this tool can be helpful in the early detection of infections and preventing severe complications in diabetic foot, such as sepsis and amputation. This study suggests that infrared thermography could be a useful complementary tool for diagnosing infections in diabetic ulcers in primary care.
Keywords: Diagnostic accuracy, thermographic image, diabetic ulcer, infection.
INTRODUCCIÓN
La prevalencia mundial del pie diabético es del 6,3%, habiendo sido evaluada en 800 000 participantes diabéticos en un metaanálisis1.La úlcera diabética se manifiesta por ser infectada y desencadenar amputación en un 50% y muerte en un 20-30% en los países en desarrollo2.
El diagnóstico clínico de la infección de úlceras diabéticas según la Infectious Diseases Society of America(IDSA) se realiza mediante la identificación de signos como dolor, rubor, secreción purulenta, tumefacción, celulitis, absceso, fascitis y osteomielitis3.La infección de las úlceras diabéticas puede ir desde una úlcera infectada superficial hasta sepsis4.Los biomarcadores sanguíneos, microbiológicos e imágenes permiten apoyar el diagnóstico de infección y mejorar la exactitud diagnóstica5.
Las imágenes biomédicas en las úlceras crónicas son tecnologías que pueden ayudar a su evaluación y a determinar su severidad6.Las ulceras crónicas se diagnostican utilizando imágenes biomédicas no invasivas, como la tomografía coherente óptica, la espectroscopia infrarroja, la imagen Doppler láser, las imágenes digitales, la imagen termográfica y la imagen fluorescente7.
La termografía clínica estudia la emisión infrarroja de la piel humana, captada, procesada y analizada como imagen para identificar alteraciones en la piel8.La imagen termográfica es una modalidad innovadora para el apoyo diagnóstico del pie diabético9.Las úlceras diabéticas infectadas se benefician de la imagen termográfica por ser no invasivas y exactas10.
Los pocos antecedentes encontrados del uso de la termografía en las úlceras diabéticas infectadas fueron reportados por Chanmugam et al11 y Hutting et al12 en Estados Unidos y Holanda, respectivamente.
El objetivo de determinar la exactitud por sensibilidad y especificidad del diagnóstico por imagen termográfica en comparación con el diagnóstico clínico en úlceras diabéticas con sospecha de infección en una consulta ambulatoria se justifica por el correcto tamizaje de la infección de úlceras diabéticas, evitando complicaciones mayores como la amputación y muerte, y por el aporte científico y tecnológico en el diagnóstico del pie diabético infectado con el uso de la imagen termográfica.
MATERIAL Y MÉTODOS
El diseño del estudio consistió en pruebas diagnósticas, siendo las variables el diagnóstico de úlceras diabéticas infectadas por IDSA(prueba estándar) y el diagnóstico de úlceras diabéticas infectadas por imagen termográfica(prueba evaluable).La sensibilidad se refiere a la capacidad de detectar correctamente la enfermedad entre los enfermos, la especificidad para identificar a los sanos entre los sanos por la prueba estándar y la exactitud es la concordancia entre el resultado de la medición y el valor real de la medida13.Una úlcera diabética es una herida crónica que no cicatriza después de 3 meses, que se localiza en el pie y resulta de alteraciones neuro-arteriales periféricas, deformidades y trauma14.
La población muestral fueron las úlceras de pie en pacientes con diabetes mellitus tipo 2 sospechosos de infección captados en un centro médico privado de la costa norte del Perú.El tamaño de la muestra se calculó utilizando la fórmula n=N Z2 p x q/d2x(N - 1)+ Z2 p x q. Se consideró el valor p=0.33 extrapolado del estudio de Rodríguez-Alonso et al15 y N=105,788 diabéticos extrapolados del sistema público de salud peruano para el año 2018;por lo tanto,el resultado fue 16 para cada prueba evaluable y estándar.El tipo de muestreo utilizado fue el de conveniencia de experto. La unidad de análisis fue la úlcera diabética localizada en cada pie.Los criterios de inclusión de la muestra fueron úlceras diabéticas de pacientes mayores de 18 años, con aprobación de consentimiento informado y procedentes de consulta ambulatoria.Los criterios de exclusión de la muestra fueron úlceras diabéticas de pacientes con demencia senil, mujeres embarazadas, hospitalizados, emergencias vasculares y IDSA severo.
La técnica de recolección fue por interrogatorio y observación por personal de salud adiestrado.Los datos procedentes de la recolección se integraron en un software de gestión para Android denominado “úlceras diabéticas”,incluido en un smartphone que integró las características epidemiológicas y clínicas basadas en los estudios previos15,16,clasificación de úlceras diabéticas por la Universidad de Texas17 e IDSA3.
La captación de pacientes diabéticos se realizó desde el 1 de abril del 2020 hasta el 30 de marzo de 2021 por una enfermera.La recolección de datos se llevó a cabo mediante anamnesis y examen físico por un médico de familia y una enfermera.Los datos recolectados fueron ingresados en el software de gestión medico mencionado en tiempo real.La prueba estándar consistió en el diagnóstico de infección clínica leve (presencia de 3 o más síntomas y signos tales como eritema, induración, dolor o secreción purulenta) o el diagnóstico de infección clínica moderada (presencia de celulitis, fascitis, absceso u osteomielitis), según el protocolo IDSA3.Este diagnóstico fue realizado por el médico de familia y corroborado por el médico experto en pie diabético mediante telemedicina.La recolección de imágenes termográficas se realizó mediante una cámara FLIR E8(resolución infrarroja de 320 x 240 píxeles, sensibilidad térmica <0,05°C), previa adaptación del paciente al ambiente de temperatura y humedad de 15-25°C y 60-70% respectivamente, durante 10 minutos, según las recomendaciones de la American Academy of Thermology18.La región de interés para capturar la imagen fue el lecho de la úlcera y 5 cm alrededor de ésta, previo retiro de los apósitos. El procesamiento de la imagen capturada se realizó mediante el programa FLIR TOOL para Windows 10, realizando mediciones cuantitativas puntuales(medición en un punto) y sectoriales(medición promedio en un área) intra lesionales y extra lesiónales.El análisis de la imagen termográfica se realizó utilizando las mediciones antes mencionadas según el algoritmo propuesto por Spahn et al19,y el resultado de la diferencia entre la medición extra lesional sectorial menos la intra lesional puntual más baja se consideró infección termográfica cuando el valor era de 3°C o más20.
Se realizó estadística descriptiva según los datos utilizando SPSS versión 25,y el cálculo de la exactitud, sensibilidad y especificidad se realizó utilizando el programa EPIDAT 4.2.Este estudio obtuvo la aprobación del comité de ética del Instituto de Investigación de Ciencia y Tecnología de la Universidad Cesar Vallejo, Perú.Para este estudio,se solicitó el consentimiento informado a los participantes, se tuvo en cuenta la confidencialidad de los datos, la protección de la identidad de los participantes y el respeto a la propiedad intelectual.
RESULTADOS
En este estudio, se evaluaron 80 úlceras diabéticas sospechosas de infección en 72 pacientes con una edad promedio de 61.91±11.131 años y hubo un predominio del género masculino en un 59.4%.Las características epidemiológicas de los pacientes diabéticos con úlceras evaluados incluyen un tiempo de enfermedad de diabetes de más de 5 años en un 82.5%, falta de regularidad de tratamiento en un 75%, tratamiento con medicamento en un 67.5%, presencia de comorbilidades en un 67.5%, neuropatía periférica en un 86.25% y enfermedad arterial periférica en un 55%.Para obtener más detalles ,consulte la tabla 1.
Tabla 1.características epidemiológicas en los pacientes diabéticos tipo II con úlceras de pie con sospecha de infección.
Las características clínicas de las úlceras diabéticas mostraron una longitud promedio de 2,47±2,14 cm y un ancho promedio de 1,93±1,43 cm.La ubicación anatómica más común fue el hallux en un 38,75%. La profundidad no ósea se observó en un 68,75% de los casos, mientras que la secreción purulenta se encontró en un 63,75%.El color del lecho ulcerativo fue amarillo en un 46,25%. El diagnóstico predominante según la Universidad de Texas17 fue vascular-infeccioso en un 31,25%, mientras que el diagnóstico predominante según el IDSA fue infección en un 56,25%. Para obtener más detalles, consulte la tabla 2.
Table 2. Características clínicas en 80 úlceras de pie en diabéticos tipo II con sospecha de infección.
Las características de las imágenes termográficas mostraron una temperatura sectorial intra lesional y extra lesional promedio de 31,27±2,26°C y 33,04±2,16°C, respectivamente. La temperatura puntual intralesional mínima y extra lesional máxima fueron de 30,40±2,29°C y 33,61±2,07°C, respectivamente. Los cuadrantes más afectados intra lesional y extra lesional fueron la zona 1 y zona 2 en un 31,25% y 33,75%, respectivamente. El resultado térmico final predominante fue de 3°C o más, lo que corresponde a infección en un 53,75%. Consulte la tabla 3 para obtener más detalles.
Table 3.características termográfica en 80 úlceras de pie en diabéticos tipo II con sospecha de infección.
La figura 1 muestra la imagen termográfica de un caso de úlcera diabética infectada, donde se indican las mediciones sectoriales y puntuales.
Figure 1.“a” muestra la imagen termografica de ulcera diabetica con mediciones sectoriales y medicione puntuales intralesionales y extralesionales ;“b” muestra el esquema de zonas evaluadas por analisis de imagen del software.Flecha roja :punto mas caliente,flecha azul :punto mas frío,los números 1,2,3,4 son las zonas analizadas.
Se evaluaron 80 úlceras diabéticas para detectar la presencia de infección mediante pruebas de imagen termográfica en comparación con la prueba estándar.Se encontraron 37 verdaderos positivos (VP), 35 verdaderos negativos (VN), 8 falsos positivos (FP) y 0 falsos negativos (FN).La exactitud (Ex) se calculó como el promedio de la suma de la sensibilidad (S) y especificidad (E), donde S se define como VP/(VP+FP) y E se define como VN/(VN+FN).Por lo tanto, la S, E y Ex fueron del 82%, 100% y 91%, respectivamente.Consulte la tabla 4 para obtener más detalles.
Table 4. Distribución de 80 úlceras de pie en diabéticos tipo II con sospecha de infección usando imagen termográfica versus estándar clínico.
DISCUSIÓN
Las úlceras diabéticas pueden provocar amputaciones y muertes a causa de infecciones. Por lo tanto, es fundamental realizar un tamizaje eficiente21.El protocolo más estudiado y aceptado en los estudios científicos es el diagnóstico clínico por infección de las úlceras diabéticas según IDSA, por lo que se considera la prueba estándar22.Las imágenes termográficas pueden mejorar la precisión diagnóstica de la exploración clínica de las úlceras diabéticas infectadas 7, ya que las reacciones inflamatorias provocan una elevación de la temperatura y de la emisión térmica de la zona afectada, lo que se puede cuantificar11.
Este estudio ha evaluado la precisión de la prueba de imagen termográfica en comparación con la prueba estándar en el contexto del COVID-19 y ha encontrado una precisión muy alta, ya que superó el 90% en el diagnóstico de infección de úlceras diabéticas.Sin embargo, esto no significa necesariamente que la sola imagen termográfica pueda ser diagnóstica, ya que se trata de probabilidades.Los escasos antecedentes sobre el uso de la imagen termográfica en la infección de úlceras diabéticas fueron series de casos descriptivos, algunos favorables a su uso y otros no11,12.Por lo tanto, este estudio es diferente en diseño, ya que es analítico.
Los estudios mencionados analizaron las imágenes de las regiones de interés intra lesionales y extra lesionales de las úlceras, pero el estudio de Hutting et al12 utilizó un análisis comparativo de las imágenes de la lesión de un pie afectado con el otro.Por lo tanto, el estudio de Chanmugam et al11 fue similar, pero su contexto fue general por la evaluación de diferentes tipos de úlceras crónicas.
El valor térmico límite utilizado en este estudio para calificar la infección (3 grados Celsius o más de aumento de temperatura) descrito por Armstrong et al20 fue similar al de los estudios mencionados. El análisis de la imagen en este estudio está influenciado por la anatomía y fisiología particular del pie en el contexto neurológico, vascular y musculoesquelético del diabético23-25, y los factores externos ambientales locales se controlaron según las directrices de la American Academy of Thermology18.Este estudio considera que la localización anatómica fundamental del análisis se encuentra en la zona periférica de la úlcera, ya que es la piel integra y se puede evaluar su emisión térmica, sin menospreciar el lecho ulcerativo, que es más susceptible a modificar su emisión térmica por factores como el pH, los exudados y la temperatura26.
Se encontró una alta sensibilidad en la capacidad de identificar infecciones de las úlceras diabéticas a través de imágenes termográficas.Cuando hay una verdadera infección, la termografía es capaz de identificarla con precisión.Sin embargo, la presencia de falsos positivos en casos de osteomielitis y abscesos significaron que las imágenes pueden ser negativas a pesar de la presencia de infección real, ya que la termografía no puede detectar el calor que no alcanza el valor límite de umbral al disiparse en la profundidad de los tejidos11,19.
Por otro lado, la especificidad fue ideal, lo que indica que la imagen termográfica fue capaz de identificar la ausencia de infección en úlceras sin infección real, ya que no hubo falsos negativos. Esto se debe a que la emisión infrarroja expresada por calor no pudo superar el valor de 3°C.La exactitud de la imagen termográfica fue muy alta cuando se combinaron la especificidad y la sensibilidad, lo que indica que es muy precisa para detectar infecciones en úlceras diabéticas.
La categoría de infección está sujeta a la metodología de análisis de la imagen utilizada en este estudio.Se utilizó un algoritmo propuesto por Spahn et al18 basado en las leyes físicas de termodinámica y fisiología de los angiosomas27,28.Este estudio corroboró que este algoritmo es útil y válido.
La fortaleza de este estudio radica en el alto entrenamiento del personal de salud en el área clínica y termografía, pero las principales limitaciones fueron que el muestreo por conveniencia estuvo supeditado al contexto de la COVID-19 y el software de análisis de imagen utilizado fue no especifico para úlceras crónicas.
CONCLUSIONES
Este estudio de prueba diagnóstica en 80 úlceras diabéticas con sospecha de infección utilizando imágenes termográficas en comparación con el estándar clínico tuvo una muy alta exactitud. Esto implica que esta imagen puede ser utilizada por el personal de salud en el diagnóstico del pie diabético para detectar precozmente la infección y evitar complicaciones como sepsis y amputación.
Contribucion de autores :Conceptualización por DRA,Metodología por DRA,Software por DRA,Validacion por SBC ,Analisis formal e investigación por DRA y SBC ,Recursos SBC ,Curación de datos y redacción-preparación del borrador original por DRA y SBC ,redacción-revisión y edición por DRA ,NMO,ACG y MTA,visualización por DRA y SBC,supervision por SBC ,administración de proyectos por DRA, adquisición de fondos por DRA y SBC.Todos los autores han leído y aceptado la versión publicada del manuscrito.
Financiamiento: Esta investigación ha sido financiada por la subvención de fondos del Concejo Nacional de Ciencia y tecnología(CONCYTEC) de Perú para proyectos de investigación y tecnología 2018 .
Declaración de la Junta de Revisión Institucional: El estudio se realizó de acuerdo con las pautas de la Declaración de Helsinki y fue aprobado por la Junta de Revisión Institucional (o Comité de Ética) de Instituto de Investigación y tecnología de la Universidad Cesar Vallejo en la ciudad de Trujillo(Perú) el día 21 de octubre del 2020 con resolución N° CEC-UCV-002-2020.
Declaración de consentimiento informado : Se obtuvo el consentimiento informado de todos los sujetos involucrados en el estudio .
Agradecimientos:A Fondecyt-Perú( Fondo Nacional de Desarrollo Científico, Tecnológico y de Innovación) como gestor administrativo y técnico de los fondos de CONCYTEC y al Instituto de Investigación en Ciencia y Tecnología del Vicerrectorado de Investigación de la Universidad César Vallejo-Trujillo.
Conflictos de interes :Los autores declaran no tener conflictos de intereses .
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Received: 25 June 2023/ Accepted: 26 August 2023 / Published:15 September 2023
Citation: Alonso D R, Benites Castillo S, Milly Otiniano N, Chian Garcia A,Termografía infrarroja una herramienta exacta para detectar infecciones en úlceras diabéticas. Revis Bionatura 2023;8 (3) 58. http://dx.doi.org/10.21931/RB/2023.08.03.58