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FASE DE ENTRENAMIENTO MORFOESTRUCTURAL DE LEUCOCITOS PARA  PROCESAMIENTO DIGITAL DE IMÁGENES.

Autores:
María del Rosario León Beovides1, Juan Valentín Lorenzo Ginori2, Alain León Medina3, Alexander Falcón Ruiz4
1 Profesor Asistente,  Dirección de Ciencia y Técnica. Universidad de Ciencias Médicas “Serafín Ruiz de Zárate Ruiz”, Santa Clara, Cuba.
2 Profesor Titular,  Centro de Estudios de Electrónica y Tecnologías de la Información (CEETI), Facultad de Ingeniería Eléctrica, Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas, Santa Clara, Cuba.
3 Investigador Agregado,  Policlínico Chiqui Gómez, Santa Clara, Cuba.
4 Profesor Asistente,  Centro de Estudios de Electrónica y Tecnologías de la Información (CEETI), Facultad de Ingeniería Eléctrica, Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas, Santa Clara, Cuba.
marialb@ucm.vcl.sld.cu

RESUMEN

El  recuento de leucocitos es un parámetro útil que orienta al médico en los procesos virales, bacterianos, inflamatorios o sépticos, marcándole una pauta en su diagnóstico y tratamiento. En el mundo desarrollado el recuento de leucocitos a través de métodos de Procesamiento Digital de Imágenes permiten obtener recuentos con mayor facilidad, rapidez y confiabilidad, siendo más prácticos y útiles que los métodos anteriores.
El presente trabajo tiene como objetivo delimitar las características morfológicas y estructurales de los leucocitos en el entrenamiento de investigadores de la rama electrónica para un futuro proceso digital de imágenes. Este trabajo es conjunto entre profesionales del Centro de Estudios de Electrónica y Tecnologías de la Información (CEETI), e investigadores de la Dirección de Ciencia y Técnica de la Universidad de Ciencias Médicas de Villa Clara.  Cómo materiales y métodos se utilizaron los procedimientos de: Análisis documental, observación participante y criterio de expertos. Las muestras sanguíneas tomadas a los pacientes fueron previo consentimiento informado, en porta objeto de vidrio y se realizó  el  análisis de los leucocitos en el microscopio óptico, observando, morfología, tamaño de las células y cantidad porcentual, también se utilizaron imágenes digitalizadas en formatos JPG, BMP, GIF, mostrando los resultados en una tabla confeccionada en Microsoft Excel 2003. Como resultado relevante el porciento de identificación  de las imágenes en el aprendizaje durante el entrenamiento fue de un 98%. Se concluye con el entrenamiento exitosamente, para en una segunda etapa evaluar la efectividad del proceso  y poder pasar al novedoso Procesamiento Digital de Imágenes.
Palabras Clave: [Entrenamiento, Leucocitos, Procesamiento Digital de Imágenes]

INTRODUCCIÓN

La sangre transporta oxígeno y nutrientes a los tejidos del cuerpo y devuelve los desechos y el dióxido de carbono. La sangre distribuye casi todo lo que internamente va de una parte del cuerpo a otra. Por ejemplo, la sangre transporta las hormonas desde los órganos endocrinos hasta los órganos y tejidos destinatarios. La sangre ayuda a mantener la temperatura corporal, así como los niveles normales de pH en los tejidos del cuerpo. Entre las funciones protectoras de la sangre están la formación de coágulos y la prevención de infecciones1.
Los leucocitos o glóbulos blancos son células sanguíneas encargadas de  la respuesta inmune, así intervienen en la defensa del organismo contra sustancias extrañas o agentes infecciosos (antígenos). Se originan en la médula ósea y en el tejido linfático2.
Son células con núcleo, mitocondrias y otros orgánulos celulares. Son capaces de moverse libremente mediante seudópodos. Su tamaño oscila entre los 8 y 20 μm (micrómetro). Su tiempo de vida varía desde algunas horas, meses  y hasta años 3,4.
En la actualidad el  recuento total de leucocitos es un parámetro útil que orienta al médico en los procesos virales, bacterianos, inflamatorios o sépticos, marcándole una pauta en su diagnóstico y tratamiento. En el mundo desarrollado el recuento leucocitario se hace en un hematocitómetro de cámara y con los contadores electrónicos que permiten obtener recuentos con mayor facilidad, rapidez y confiabilidad y, por lo tanto, son más prácticos y útiles 5,6.
Este problema se agrava principalmente en centros de salud donde la atención diaria se da a cientos de personas que muchas veces tienen que esperar un tiempo considerable para la obtención de sus resultados médicos, donde, por la falta de instrumentos sofisticados, la emisión de resultados es demorada, poco confiable y muchas veces con errores que pueden comprometer la salud del paciente 7.
La aparición y desarrollo de la microscopía digital, se ha beneficiado con los avances en las tecnologías de computación y de adquisición de imágenes digitales, así como del desarrollo de nuevas tecnologías para las investigaciones biológicas. La ejecución de estos procesos, incluyen el análisis de enormes cantidades de imágenes celulares de microscopía óptica, situación que solo puede ser satisfactoriamente resuelta introduciendo métodos automatizados basados en el Procesamiento Digital de Imágenes.  8.
El Recuento diferencial de leucocitos permite la clasificación en cinco grupos celulares: neutrófilos, linfocitos, monocitos, eosinófilos y basófilos. Los métodos actuales son más sensibles que el método de la impedancia eléctrica 6.
Estos progresos han puesto en un primer plano el desarrollo de aplicaciones del PDI en las investigaciones biológicas, con empleo de la llamada imaginología molecular y celular (IMC) 5.
El siguiente trabajo se ha propuesto como objetivos:
Entrenar a los profesionales electrónicos para que adquieran los conocimientos morfológicos y estructurales de los leucocitos.
Comprobar el aprendizaje mediante el test leucocitario en imágenes de diferentes formatos.
Valorar por expertos la identificación correcta de los leucocitos, para en una segunda etapa de investigación evaluar la efectividad del proceso y poder pasar al Procesamiento Digital de Imágenes.

MATERIAL Y MÉTODOS

Consistió en un entrenamiento realizado a los profesionales de la rama de la electrónica para que adquirieran los conocimientos morfológicos y estructurales de los leucocitos.
Se utilizaron los métodos de: Análisis documental, observación participante y criterio de expertos, basado en la clasificación, características morfológicas y estructurales de las células, funciones, diferencial sanguíneo, observación de láminas en porta objetos de vidrio, valores normales y por último la selección de 100 imágenes en formatos JPG, BMP, GIF.
Para el estudio de los leucocitos en láminas de vidrio se tomaron muestras de sangre de 50 pacientes, adultos sanos, por punción de la vena del brazo, se hizo una extensión de la gota sanguínea en la lámina y se tiñó con la coloración, May Grunwald - Giemsa y se recogió la información que permitiera comprobar el aprendizaje y valorar por expertos el grado de conocimiento de estas células por parte de los entrenados.

RESULTADOS

En el análisis documental se hizo una revisión bibliográfica sobre la temática para la actividad investigativa, en función de determinar el éxito del entrenamiento, sus componentes y su relación con el problema; tanto durante la fase diagnóstica inicial como en su seguimiento durante el proceso investigativo.
Como resultado del método de observación participante se determinó en un 100%, la evolución cualitativa de los principales indicadores evaluados durante el entrenamiento del conocimiento de las células leucocitarias, por medio de la participación directa e inmediata del investigador en dicho proceso, obteniendo datos y situaciones susceptibles a registro y análisis derivados de una percepción de la realidad dirigida al objetivo de la investigación, ofreciendo conocimientos, rasgos y relaciones referentes al objeto de estudio en los diferentes momentos de su evolución.
Un especialista del laboratorio tomó una gota de sangre en 50 pacientes, adultos sanos, por punción de la vena del brazo. La muestra se extendió sobre un portaobjetos de vidrio y se tiñó con un tinte especial, el cual ayudó a establecer la diferencia entre diversos tipos de glóbulos blancos.
Aparecieron cinco tipos de glóbulos blancos, también llamados leucocitos, en la sangre. Ejemplo de tres células.
Neutrófilos. (Figura 1), Linfocitos (Células B y T). (Figura 2), Eosinófilos.  (Figura 3).
El examen mostró que el  número de células estaba en la proporción apropiada entre sí, ya que todos eran pacientes sanos sugeridos por el protocolo de entrenamiento para el aprendizaje.
Las láminas originales en porta objetos de vidrio con la sangre de adultos sanos como resultado se vieron todas las células siendo los neutrófilos los mas difíciles de identificar.
Ejemplo de un Neutrófilo (Figura 4).
Se llevaron a cabo satisfactoriamente las seis etapas de entrenamiento practico, clasificación, características morfológicas y estructurales de las células por separado así como sus funciones, Diferencial sanguíneo; Fórmula leucocítica o recuento leucocitario, observación de láminas originales en porta objetos de vidrio, conocimiento de los valores normales de las diferentes células leucocitarias, selección de 100 imágenes donde los investigadores identificaron las diferentes células sanguíneas en diferentes formatos, JPG, BMP, GIF, PNG . Ejemplo de un formato en JPG, (Figura 5).
Los investigadores identificaron las diferentes células sanguíneas en diferentes formatos, de modo tal que el programa fue capaz identificarlas.
Neutrofilos (20 imágenes), Eosinofilos (20 imágenes), Basofilos (20 imágenes), Linfocitos (20 imágenes), Monolitos (20 imágenes)
Como resultado los linfocitos,  monocitos, eosinófilos y basófilos se identificaron en un 100 % y los neutrófilos resultaron los mas difíciles de identificar por los especialistas en un 98%. (Tabla 1)
De 100 imágenes leucocitarias, los especialistas fueron capaces de identificar 98 células sanguíneas representando un 98% de  comprobación en el aprendizaje, siendo valorado en el ccriterio de expertos, para valorar la calidad, utilidad, pertinencia y valor científico del entrenamiento aplicado a los  a los investigadores electrónicos.  
DISCUSIÓN
En el entrenamiento basado en la  clasificación se discute que los glóbulos blancos, tienen dos formas de clasificación 1.
a)- Según la forma del núcleo se clasifican en:
Polimorfonucleares: Su núcleo suele estar lobulado (generalmente en tres segmentos).
Monomorfonucleares: Presenta un núcleo compacto e individualizado.
b)- La observación a través del microscopio ha permitido clasificarlos según sus características tinctoriales en:
Granulocitos: Presenta gránulos en su citoplasma, con núcleo redondeado y lobulado, formados en las células madres de la médula ósea: eosinófilos, basófilos y neutrófilos.
Agranulocitos: No presenta gránulos en su citoplasma: linfocitos, monocitos y macrófagos .
A pesar de estas clasificaciones y diferencias entre los leucocitos, todos se relacionan con los mecanismos defensivos del organismo 2.
En el entrenamiento basado en las características morfológicas y estructurales de las células por separado así como sus funciones la literatura plantea que:
Neutrófilos: Son importantes para la defensa del organismo de bacterias y otros microorganismos. Según la forma de su núcleo se los puede clasificar en neutrófilos en banda o cayados y en neutrófilos segmentados. Presentan divisiones de sus núcleos en lóbulos en un número que va de 3 a 5. Si es mayor el número de divisiones nucleares se habla de neutrófilos hipersegmentados 1.
Linfocitos: El núcleo es redondo y no tan comprimido se observa un reborde basófilo (azulado) en el borde del citoplasma celular. Son células esféricas o ligeramente ovoides con un diámetro de 8 a 12 micrones. El núcleo (azul oscuro) ocupa el 90% de la célula. El citoplasma es muy delgado y se tiñe de color azul claro formando un anillo alrededor del núcleo. El linfocito bajo ciertos estímulos químicos endógenos puede dividirse y crear muchas células hijas para defender al cuerpo liberando anticuerpos 1.
Eosinófilo: El núcleo en forma de anteojo y los gránulos gruesos del citoplasma. Tienen actividad fagocítica, es decir que "se comen" a los agentes extraños al organismo. Sus gránulos tienen sustancias para degradar aquello que incorporan. Tienen un papel muy importante en las parasitosis donde con sus gránulos degradan las larvas para que puedan ser ingeridas por los neutrófilos y los macrófagos. El eosinófilo modula y regula las reacciones alérgicas. Basófilo: Posee un núcleo en forma de lóbulos que muchas veces cuesta verlo por los gránulos gruesos del citoplasma. Los Basófilos poseen gránulos de heparina e histamina. Estas sustancias son mediadores químicos que modulan la inflamación. Tienen función en los estados alérgicos en la hipersensibilidad retardada. La liberación masiva del contenido de sus gránulos puede causar un shock anafiláctico que puede llegar hasta la muerte si no es controlado 1.
Monocito: Son células fagocíticas con gran capacidad bactericida. Ante estímulos de sustancias químicas siguen a los neutrófilos en la reacción inflamatoria. Por la fagocitosis aumentan de tamaño y pueden fijarse a los tejidos del baza, hígado y pulmón, dando lugar a los macrófagos tisulares que forman el sistema retículo endotelial encargado de remover el material extraño que circula en la sangre 1.
En el conocimiento del Diferencial sanguíneo; Fórmula leucocítica o recuento leucocitario se define como la prueba que mide el porcentaje de cada tipo de glóbulo blanco (GB) que una persona tiene en la sangre y también revela si hay algunas células inmaduras o anormales 9,10.
Este examen se hace para diagnosticar una infección, anemia y leucemia e igualmente se utiliza para ver si el tratamiento para cualquiera de estas afecciones está funcionando 10.
Valores normales de las diferentes células leucocitarias:                               
Neutrófilos: 40 a 60%, Linfocitos: 20 a 40%,  Monócitos: 2 a 8%,  Eosinófilos: 1 a 4%,  Basófilos: 0,5 a 1%,  En banda: 0 a 3% 1
Cualquier infección o estrés agudo ocasiona un aumento en la producción de GB. Los conteos altos de glóbulos blancos pueden deberse a inflamación, una respuesta inmunitaria o hemopatías como la leucemia 1.
Es importante saber que el aumento anormal de un tipo de leucocito puede causar una disminución en los porcentajes de otros tipos de glóbulos blancos.
En el entrenamiento, los neutrófilos fueron los mas difíciles de identificar, porque tienen varias formas de presentarse,  según la forma de su núcleo se les puede clasificar en neutrófilos en banda o cayados y en neutrófilos segmentados. Presentan divisiones de sus núcleos en lóbulos en un número que va de 3 a 5. Si es mayor el número de divisiones nucleares se habla de neutrófilos hipersegmentados, todo esto trae confusiones que hasta el ojo del especialista mas práctico puede cometer un error, eliminándose este por el método de Procesamiento Digital de Imágenes, que es lo que pretendemos llevar a cabo en la segunda etapa de esta investigación.
La valoración por parte de los expertos se corroboró a través del Diagnostic Tests. Springhouse 10.
Se espera un impacto, social expresado a  mediano plazo con resultados alentadores en la esfera medica de la salud humana para detección de enfermedades, observando las células con el procesamiento de imágenes como novedad científica  y tecnológica. Se brindará un mejor  servicio a la sociedad que espera el diagnostico de posibles enfermedades que pueden ser o no curables 1.

CONCLUSIONES

Los profesionales electrónicos adquirieron los conocimientos morfológicos y estructurales de los leucocitos.
El aprendizaje mediante el test leucocitario en imágenes de diferentes formatos, se comportó en un 98% de aprendizaje, siendo los neutrófilos los mas difíciles de identificar.
En la valoración por parte de los expertos se pudo corroborar la identificación correcta de los leucocitos.

BIBLIOGRAFÍA

1. Dr. Rapaport, Samuel, Introducción a la Hematología, segunda  edición, Ed.Salvat Editores, México, 1988.
2. Janeway, C. Immunobiology: The Immune System In Health and Disease. London: Current Biology Pub, 1999.
3. Keren, D. Diagnostic Immunology. Baltimore: Williams and Wilkins, 1992.
4. Pallister, C. Blood: Physiology and Pathophysiology. Oxford: Butterworth-HeinemannLtd., 1994
5. A. Falcón Ruiz, J. E. Paz Viera, A. Taboada Crispí, H. Sahli, “Automatic Bound Estimation for JPEG 2000 Compressing Leukocytes Images”, IFMBE Proceedings, vol. 33, Springer,  ISBN 978-3-642-21197-3, 2011.
6. A. Falcón Ruiz, J. E. Paz Viera, H. Sahli, “Estimating Quality Bounds of JPEG 2000 Compressed Leucocytes Images”, Lectures Notes in Computer Sciences, vol. 6256, pp. 107-114, Springer-Verlag, 2010.
7. Brown, B. Hematology: Principles and Procedures. Philadelphia: Lea and Febiger, 1993.
8. A. Falcón Ruiz, J. E. Paz Viera, A. Taboada Crispí, H. Sahli, “A Quality Analysis on JPEG 2000 Compressed Leukocyte Images by Means of Segmentation Algorithms”, Lectures Notes in Computer Sciences, vol. 6419, pp. 161-168, Springer-Verlag, 2010.
9. Dr. Lynch, Matthew, Metodos de Laboratorio, segunda edición, Ed. Inteamericana, México, 1985.
10. Springhouse Corporation. Diagnostic Tests. Springhouse: Springhouse Corporation, 1991.

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