Fusion of thermal and three-dimensional data for chronic wound monitoring

Abstract

Chronic wounds are a serious health problem because they do not follow a normal healing process and take a long time to heal. Monitoring the evolution of the wound is vital to evaluate the current treatment and determine the need for a different approach. Traditionally, this assessment is based on manual measurements and visual observation, which can be subjective and non-quantitative, leading to uncertainty in patient follow-up. This thesis proposes to leverage color and thermal imaging from cameras embedded in a smartphone to provide a non-invasive tool for wound assessment. Standard and affordable devices enables its applicability and scalability in clinical settings. We propose a methodology to create realistic and accurate 3D thermal models from a set of images captured with affordable and handheld devices. This approach was automated and evaluated in clinical settings on a total of 68 wound cases with varying degrees of severity, in Lima, Peru. Our findings show the feasibility of this method and highlight its potential for wound assessment through the use of thermal metrics derived from the 3D thermal models.

Les plaies chroniques constituent un problème de santé grave car elles ne suivent pas un processus de guérison normal et prennent beaucoup de temps à guérir. Le suivi de l’évolution de la plaie est vital pour évaluer le traitement actuel et déterminer la nécessité d’une approche différente. Traditionnellement, cette évaluation est basée sur des mesures manuelles et une observation visuelle, qui peuvent être subjectives et non quantitatives, entraînant une incertitude dans le suivi du patient. Cette thèse propose d’exploiter l’imagerie couleur et thermique des caméras embarquées dans un smartphone pour fournir un outil non invasif d’évaluation des plaies. Des appareils standards et abordables permettent son applicabilité et son adaptabilité en milieu clinique. Nous proposons une méthodologie pour créer des modèles thermiques 3D réalistes et précis à partir d’un ensemble d’images capturées avec des appareils portables et abordables. Cette approche a été automatisée et évaluée en milieu clinique sur un total de 68 cas de plaies de différents degrés de gravité, à Lima, au Pérou. Nos résultats montrent la faisabilité de cette méthode et mettent en évidence son potentiel pour l’évaluation des plaies grâce à l’utilisation de métriques thermiques dérivées des modèles thermiques 3D.

Las heridas crónicas constituyen un grave problema de salud porque no siguen un proceso normal de cicatrización y tardan mucho tiempo en curar. El seguimiento de la evolución de la herida es vital para evaluar el tratamiento actual y determinar la necesidad de un enfoque diferente. Tradicionalmente, esta evaluación se basa en mediciones manuales y en la observación visual, que pueden ser subjetivas y no cuantitativas, lo que genera incertidumbre en el seguimiento del paciente. Esta tesis propone aprovechar las imágenes térmicas y a color de cámaras integradas en un smartphone para proporcionar una herramienta no invasiva de evaluación de heridas. Los dispositivos estándar y asequibles permiten su aplicabilidad y escalabilidad en entornos clínicos. Proponemos una metodología para crear modelos térmicos 3D realistas y precisos a partir de un conjunto de imágenes captadas con dispositivos asequibles y portátiles. Este enfoque se automatizó y evaluó en entornos clínicos sobre un total de 68 casos de heridas con distintos grados de gravedad, en Lima, Perú. Nuestros hallazgos muestran la viabilidad de este método y destacan su potencial para la evaluación de heridas mediante el uso de métricas térmicas derivadas de los modelos térmicos 3D.