Reliability and reproducibility of a morpho-textural image analysis method over a patellar ligament ultrasonography

Ríos-Díaz, José; de Groot Ferrando, Ana; Martínez-Payá, Jacinto J.; del Baño Aledo, Mária Elena

doi:10.1016/S2173-5743(10)70066-6

Article information

Abstract

Objective

Image analysis techniques over ultrasonograms may be useful to extract quantitative information. Because ecography and the selection of the area of interest are technician-dependent, the objective of this work was to calculate the reliability and the reproducibility of the analysis method.

Material and methods

Test-retest reliability study on 60 cross-sectional patellar ligament ultrasonograms on 1cm of patella were carried out. Sonosite Titan L-38 (5–10 MHz) and the Image analysis software J v1.40 were used. Morphometric variables were: perimeter, area, width, thickness, and mean echogenity; textural variables were: uniformity, homogeneity and entropy. The intraclass correlation coefficient (ICC) was calculated with a confidence interval of 95%.

Results

Intraclass correlation coefficients over 0,70 were found, with an agreement ranging from good to very good in all of the variables both for the intra ecography and inter ecography studies.

Conclusion

Very good levels of reliability and internal consistency were seen, demonstrating that from the statistical point of view, the variability introduced by the technician is not significant. This method can be taken as a reference to analyze the reliability between several ultrasonographers.

Keywords:

Biological therapies

Follow-up

Adverse events

Registry

Rheumatic diseases

Resumen

Objetivos

La aplicación de ecografía cuantitativa sobre el tejido tendinoso puede resultar de utilidad pero es necesario conocer la fiabilidad tanto del proceso de la toma ecográfica como de la selección de las regiones para el análisis. Los objetivos del trabajo fueron calcular la fiabilidad y reproducibilidad del método de análisis morfotextural intra-ecografía e interecografía del tendón rotuliano.

Material y métodos

Estudio de concordancia del tipo testretest sobre 120 ecografías transversales del tendón rotuliano a 1cm del pico de la rótula, con un ecógrafo Sonosite Titan y sonda L-38 (5–10 MHz) y el software de análisis Image J v1.40. Se calcularon variables morfométricas: perímetro, área, anchura, grosor y ecogenicidad media; y texturales: uniformidad, homogeneidad y entropía. Se calculó el coeficiente de correlación intraclase (CCI) junto con las representaciones gráficas de Bland con un IC del 95%.

Resultados

Se encontraron coeficientes de correlación intraclase con valores superiores a 0,70, con fuerza de la concordancia entre buena y muy buena en todas las variables y tanto en el estudio intraecografía como en el estudio interecografía.

Conclusión

La fiabilidad del método fue buena por lo que la variabilidad introducida por los exploradores no es significativa y el método es potencialmente válido para el estudio y cuantificación ecográfica del tejido tendinoso.

Palabras clave:

Ecografía

Fiabilidad

Tendón rotuliano

Análisis textural

Procesamiento de imagen asistido

por ordenador

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References

[1.]

J.J. Martinez-Paya, J. Rios-Diaz, M.A. Palomino, L.M. Martinez, M.C. Calvo, M.J. Tenas, et al.

Analisis cuantitativo de la ecogenicidad del sistema musculo-esqueletico.

Prevencion de las lesiones deportivas, pp. 245-247

[2.]

G. Schmidt.

Ecografia. De la imagen al diagnostico.

Editorial Medica Panamericana, (2008),

[3.]

J.J. Martinez-Paya, J. Rios-Diaz, F. Martinez, A. Martinez-Almagro.

Procesos degenerativos asintomaticos del tendon largo del biceps braquial. Analisis ecogenico como medida de prevencion.

Actividad fisica y deporte en la sociedad del siglo xxi, pp. 1039-1047

[4.]

R.M. Haralick, K. Shanmugam, I. Dinstein.

Textural features for image classification.

IEEE Trans Syst Man Cybern, (1973), pp. 610-621

[5.]

M.A. Sheppard, L. Shih.

Efficient image texture analysis and classification for prostate ultrasound diagnosis.

IEEE, 8 (2005), pp. 7-8

[6.]

W. Bader, S. Bohmer, P. Van Leeuwen, J. Hackmann, G. Westhof, W. Hatzmann.

Does texture analysis improve breast ultrasound precision?.

Ultrasound Obstet Gynecol, 15 (2000), pp. 311-316

http://dx.doi.org/10.1046/j.1469-0705.2000.00046.x | Medline

[7.]

G. Michail, A. Karahaliou, S. Skiadopoulos, C. Kalogeropoulou, G. Terzis, I. Boniatis, et al.

Texture analysis of perimenopausal and post-menopausal endometrial tissue in grayscale transvaginal ultrasonography.

Br J Radiol, 80 (2007), pp. 609-616

http://dx.doi.org/10.1259/bjr/13992649 | Medline

[8.]

G.T. Cao, P. Shi, B. Hu.

Liver fibrosis identification based on ultrasound images.

Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc, 6 (2005), pp. 6317-6320

http://dx.doi.org/10.1109/IEMBS.2005.1615942 | Medline

[9.]

T. Nishiura, H. Watanabe, M. Ito, Y. Matsuoka, K. Yano, M. Daikoku, et al.

Ultrasound evaluation of the fibrosis stage in chronic liver disease by the simultaneous use of low and high frequency probes.

Br J Radiol, 78 (2005), pp. 189-197

http://dx.doi.org/10.1259/bjr/75208448 | Medline

[10.]

J.M. Argimon, J. Jimenez.

Metodos de investigacion clinica y epidemiologica.

Elsevier, (2006),

[11.]

Rasband WS. Image J [homepage on the Internet]. Bethesda, Maryland, USA: US National Institutes of Health [accessed 29/4/2009]. Available from: http://rsbweb.nih.gov/ij/

[12.]

Cabrera JA. Texture analyzer plugin for Image J [homepage on the Internet] [accessed 29/4/2009]. Available from: http://rsbweb.nih.gov/ij/plugins/texture.html

[13.]

J. Latour, V. Abraira, J.B. Cabello, J. Lopez.

Las mediciones clinicas en cardiologia: validez y errores de medicion.

Rev Esp Cardiol, 50 (1997), pp. 117-128

Medline

[14.]

L. Prieto, R. Lamarca, A. Casado.

La evaluacion de la fiabilidad en las observaciones clinicas: el coeficiente de correlacion intraclase.

Med Clin (Barc), 110 (1998), pp. 142-145

[15.]

R. Lomas.

Reproducibilidad de una medida. Como analizar los datos?.

Cuest fisioter, 37 (2008), pp. 131-132

[16.]

K.O. McGraw, S.P. Wong.

Forming inferences about some intraclass correlation coefficents.

Psychol Methods, 1 (1996), pp. 30-46

[17.]

A. Pardo, M.A. Ruiz.

Analisis estadistico de datos con SPSS 13 base.

McGraw Hill, (2005),

[18.]

I. Trop, H.O. Stolberg, C. Nahmias.

Estimates of diagnostic accuracy efficacy: how well can this test perform the classification task?.

Can Assoc Radiol J, 54 (2003), pp. 80-86

Medline

[19.]

Pita S, Pertegas S. La fiabilidad de las mediciones clinicas: el analisis de concordancia para las variables numericas. Atencion Primaria en la Red. 2004. 11 pages. Available from: http://www.fisterra.com/mbe/investiga/conc_numerica/conc_numerica2.pdf

[20.]

J.M. Bland, D.G. Altman.

Statistical methods for assessing agreement between two methods of clinical measurement.

Lancet, 1 (1986), pp. 307-310

Medline

[21.]

M.E. Del-Bano-Aledo, J.J. Martinez-Paya, J. Rios-Diaz, M. Palomino.

Aplicacion en fisioterapia de la valoracion cuantitativa de las caracteristicas morfoecogenicas del tendon de Aquiles.

Fisioterapia, 30 (2008), pp. 61-68

[22.]

J. Rios-Diaz, J.J. Martinez-Paya, A. De-Groot-Ferrando, M.E. Del-Bano-Aledo.

Fiabilidad y validez interna del metodo de analisis textural y morfometrico de imagenes ecograficas tendinosas.

Rev Fisioter (Guadalupe), (2009), pp. 8

[23.]

J.J. Martinez-Paya, J. Rios-Diaz, L.M. Martinez, J.A. Montano, O. Pena.

Bases fisicas y morfologicas para la interpretacion de la imagen ecografica musculo-esqueletica.

Anatomia ecografica del hombro, pp. 3-38

[24.]

M.C. Bastida.

Automatization of morphologic and echogenic measures of human locomotor apparatus structures by means of ultranosographic images processing [dissertation].

Superior Technical School of Telecommunication Engineering, Polytechnic University of Cartagena, (2008),

[25.]

Morales J, Verdu R, Larrey J, Sancho JL, Bastida MC. Morphological and echogenic measurements of structures of locomotor system by means fo echographic images processing. In: Las TIC y la gestion del conocimiento en el desarrollo de la Salud: proceedings of the VII Congreso Internacional de Informatica en Salud; 2009 Feb 9–13; La Habana, Cuba [cited 2009 Jul 17]; [7 pages]. Available from: http://informatica2009.sld.cu/Members/jmorales/medidas-morfologicas-y-ecogenicasde-estructuras-del-aparato-locomotor-mediante-procesado-de-imagenesecograficas/

[26.]

J. Rios-Diaz, J.J. Martinez-Paya, A. De-Groot-Ferrando, M.E. Del-Bano-Aledo.

Nuevo metodo de analisis textural mediante matrices de co-ocurrencia del nivel de gris sobre imagen ecografica del tendon de Aquiles: diferencias entre deportistas y sedentarios.

Cuest Fisioter, 38 (2009), pp. 68-79

[27.]

J. Rios-Diaz, J.J. Martinez-Paya, M.E. Del-Bano-Aledo.

El analisis textural mediante las matrices de co-ocurrencia (GLCM) sobre imagen ecografica del tendon rotuliano se muestra util para detectar cambios histologicos tras un entrenamiento con plataforma de vibracion.

Cult Cienc Deporte, 4 (2009), pp. 91-102

[28.]

A. De-Groot-Ferrando, J. Rios-Diaz, J.J. Martinez-Paya, M.E. Del-Bano-Aledo.

Comportamiento morfo-ecogenico y textural del tendon rotuliano frente a estimulos de estres. Libro de Actas. XI Jornadas Nacionales y I Congreso Internacional de Fisioterapia de la Actividad Fisica y el Deporte. Madrid, 22–24 octubre 2009.

Asociacion Espanola de Fisioterapeutas, (2009),

[29.]

C.V. Bourantas, M.E. Plissiti, D.I. Fotiadis, V.C. Protopappas, G.V. Mpozios, C.S. Katsouras, et al.

In vivo validation of a novel semi-automated method for border detection in intravascular ultrasound images.

Br J Radiol, 78 (2005), pp. 122-129

http://dx.doi.org/10.1259/bjr/30866348 | Medline

[30.]

M.E. Lujan, D.R. Chizen, A.K. Peppin, S. Kriegler, D.A. Leswick, T.G. Bloski, et al.

Improving inter-observer variability in the evaluation of ultrasonographic features of polycystic ovaries.

Reprod Biol Endocrinol, 6 (2008), pp. 30-40

http://dx.doi.org/10.1186/1477-7827-6-30 | Medline

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