José F. Pertusa Grau - Técnicas de análisis de imagen, (2a ed.)

Fig. 1.11 Imagen ideal resultante de realizar un corte de una mano humana a la altura de los dedos.

Así pues, muchos autores prefieren utilizar el término inglés features (características) para denominar lo que nosotros hemos llamado «objetos» (las rebanadas de los dedos), y reservan la palabra «objeto» para cuando se hable de una estructura tridimensional (la mano completa). En algunos casos ambos conceptos pueden coincidir, como ocurre en las imágenes de geles sometidos a electroforesis o las imágenes procedentes de lupas o macrofotografía. Por el contrario, pocas veces una sección histológica manifestará objetos reales sino features .

Para nuestro propio gobierno, y sin ánimo de contravenir ninguna norma internacional de análisis de imagen, proponemos denominar objeto a cualquier elemento de interés que sea destacable del fondo de la imagen y que deba ser sometido a análisis. Solamente tendremos presente, en cualquier caso, cuál es el origen de la imagen. No nos referiremos al objeto real, sino a ese grupo de puntos conectados, con contigüidad topológica, que tienen características semejantes.

La forma de caracterizar un objeto contenido en una imagen es, desde el punto de vista del análisis de imagen, por medio de sus propiedades numéricas, es decir, por medio de los parámetros que definen al objeto. Cuando se trate de superficies planas, de proyecciones o secciones de muy poco espesor, podremos recurrir directamente a la morfometría para caracterizar numéricamente los objetos. Cuando queramos obtener información tridimensional de los objetos reales a partir de las secciones o las proyecciones planas, recurriremos a la estereología .

1.7 Morfometría y estereología

Denominamos morfometría al conjunto de técnicas que nos permiten obtener las características dimensionales de los objetos. Utilizamos estas técnicas para determinar los valores de los parámetros que definen los objetos, como son el área, el perímetro, la longitud o la anchura.

Ya dijimos que el procedimiento general de medida comienza en las secciones histológicas, los esquemas o las proyecciones de las imágenes, por lo que nos encontramos en un mundo de dos dimensiones. La tercera dimensión y las relaciones dimensionales en el volumen de una muestra requieren un tratamiento especial, impuesto, principalmente, por la naturaleza propia de las muestras biológicas. Explicaremos con un sencillo ejemplo esta particularidad.

Supongamos que queremos estimar el diámetro nuclear de los hepatocitos. Como es corriente, hemos preparado cortes histológicos de hígados previamente fijados e incluidos en parafina o resinas sintéticas. Con el fin de que se puedan observar los detalles de las células, procuramos que los cortes sean suficientemente delgados, de unas pocas micras de grosor. Una vez contrastados los núcleos con los colorantes habituales, tomamos las imágenes para medirlas. Como los núcleos de los hepatocitos son prácticamente esféricos, un corte en cualquier sentido siempre nos proporciona una sección circular; pero es casi seguro que encontraremos núcleos de muy diversos tamaños, como cabría esperar si cortamos una esfera por un plano al azar: unas veces el plano pasaría cerca del polo y otras cerca del ecuador. Entonces, ¿cómo sabemos el diámetro real del núcleo?

Si hacemos varios cortes en serie, podemos llegar a cortar un núcleo completo desde un polo al otro. Localizando un núcleo en concreto y siguiendo su silueta en cada uno de los cortes, podremos estimar su diámetro aproximado de dos maneras:

1 Contando el número de cortes en el que aparece el citado núcleo y multiplicando ese número por el grosor teórico de cada corte (lo que supone una medida muy incierta),

2 O midiendo el diámetro del núcleo en cada sección y tomando como diámetro mayor el mayor de los diámetros obtenidos.

Ambos procedimientos son laboriosos y no se encuentran exentos de incertidumbre. Si ahora queremos aplicar el método a una población de células con dos tipos de núcleos de distintos tamaños, el problema se complica hasta un límite insospechado. La determinación del diámetro mayor del núcleo en cada corte nos resuelve el tamaño del núcleo más grande, pero el núcleo de menor tamaño no lo localizaremos con exactitud, porque su diámetro mayor se confundirá con los de los cortes no centrales del núcleo más grande. Con la ayuda de la estereología y una cierta habilidad matemática podríamos acercarnos mucho más a la estimación del diámetro real del núcleo del hepatocito.

Como se ve, la estimación del diámetro de cada sección del núcleo es una tarea morfométrica, pero para la estimación del diámetro real de un objeto tridimensional necesitamos tener en cuenta algunas otras reglas que nos proporciona la estereología. Podemos definir la estereología como un cuerpo de métodos matemáticos que relacionan parámetros tridimensionales, que definen la estructura, con medidas bidimensionales obtenidas de las secciones de las estructuras.

2. Algunos métodos manuales para la estimación de medidas

2.1 Qué medir y cómo

Hemos expuesto en el capítulo precedente las bondades del cerebro humano en el reconocimiento de las más sutiles características de las imágenes y su «incapacidad» para apreciar las dimensiones de las cosas. Y sin embargo, tanto en biología como en otras ramas de la ciencia, la magnitud de las cosas es la cualidad más relevante para el investigador, porque por medio de la comparación de estas magnitudes es como puede percibir y cuantificar las diferencias o las semejanzas entre los elementos que está estudiando.

Así, por ejemplo, la relación entre la dosis y su efecto suele detectarse por la variación de la magnitud de un parámetro sensible al tratamiento, como el número de elementos o el tamaño de los mismos; o por ejemplo, la influencia de unas determinadas condiciones experimentales sobre los seres vivos; o la pauta de crecimiento y diferenciación de una estructura anatómica. En todos los casos la clave se encuentra en las diferencias de magnitud entre el grupo control y los distintos grupos experimentales, o entre una y otra población experimental. Pero, ¿qué queremos decir con diferencias de magnitud? ¿De qué magnitudes estamos hablando?

Las dos magnitudes más frecuentemente buscadas en biología son el número de elementos presentes y el tamaño de los mismos. Si bien el recuento de elementos no presenta muchas dificultades, la determinación del tamaño de un elemento puede ser una tarea ciertamente complicada. Dependiendo de la forma que adopte el objeto de nuestro interés, el tamaño puede venir determinado por la longitud, como en los ofidios, el área, como en la amplitud de los territorios de caza, el volumen, como en la capacidad de almacenamiento de glucógeno del hígado, el perímetro, y un largo etcétera de otros muchos parámetros de muy diversa utilidad.

En cada caso debemos enfrentarnos a la imagen con herramientas distintas para estimar cada una de las magnitudes que apuntábamos. Podemos obtener una longitud con cierta exactitud utilizando una regla, pero el cálculo del área es una tarea un poco más compleja. Y no digamos si queremos obtener un volumen de algo tan pequeño como una célula; la tarea se nos puede antojar casi imposible.

Los primeros métodos de medida que vamos a describir podíamos denominarlos métodos manuales, porque para abordarlos no nos apoyaremos más que en la imagen y en algunos principios de la geometría. Con ellos pretendemos dotar de una herramienta lógica y sencilla al lector, rescatándolo momentáneamente de la tiranía informática.