Anatomía computacional: una metodología eficiente basada en imágenes médicas para la generación de modelos 3D

En bioingeniería ó bioingeniería biomédica, existen áreas de investigación y desarrollo que trabajan en conjunto y se dedican al desarrollo y aplicación de técnicas para extraer con ayuda del ordenador, información clínica, cualitativa y cuantitativa de las estructuras del cuerpo humano y sus enfermedades, éstas son:Postprint (published version

Simplificacion de puntos para la selección de centros en la interpolacion de superficies tridimensionales mediante funciones de base radial

Este proyecto se define como una investigación aplicada en el área de procesamiento de imágenes, centrada en la reconstrucción tridimensional de imágenes mediante la aplicación de técnicas de interpolación y ajuste. En este trabajo se describe un procedimiento que permite seleccionar los centros de interpolación en la reconstrucción tridimensional de imágenes. Este procedimiento se enfoca en el ajuste de imágenes de rango y consta de dos fases principales, la primera fase es de selección de centroides para identificar los candidatos a ser centros y la segunda fase son de selección de los centros de interpolación. La primera fase del método se basa en una técnica de agrupamiento jerárquico de datos que usa la estimación aproximada de la curvatura de la imagen por medio de análisis de componentes principales (pca) y la distribución de los puntos de la imagen como criterio de clasificación. En la segunda fase se utiliza una técnica de localización de vecinos próximos para obtener los puntos de la imagen de rango original que están más cerca de los centroides seleccionados en la fase anterior. Finalmente, como caso de estudio se aplica la técnica propuesta a imágenes reales para su validación

Clasificación automática de anomalías asociadas con ausencia de información en superficies tridimensionales de objetos de forma libre

En este trabajo se propone un método computacional para clasificar anomalías relacionadas con ausencia de información sobre modelos tridimensionales de forma libre. Para ello, se hizo una exploración descriptiva de las propiedades geométricas globales y locales de las anomalías y una evaluación posterior de distintos métodos de clasificación utilizados en visión artificial y aplicaciones de reconstrucción tridimensional. El método propuesto logra un nivel de clasificación cercano al 90% y un tiempo de ejecución de alrededor de 100 milisegundos. Restringir la clasificación de acuerdo a la aplicación en específico se propone como trabajo futuro./Abstract. In this work it is proposed a computational method to classify anomalies related with information absence over free-form tridimensional models. For that, it was made a descriptive exploration of global and local geometric properties of anomalies and a posterior evaluation of different classification methods widely used in artificial vision and tridimensional reconstruction applications. The proposed method achieved a classification level near to 90% and an execution time near to 100 miliseconds. Constrain classification according to the specific application is suggested as future work.Maestrí

Herramienta de modelado disfuncional tridimensional basado en estudios de neuroimagen

El modelado disfuncional basado en estudios de neuroimagen mejora la comprensión de los cambios estructurales provocados ante la presencia de lesiones cerebrales. Actualmente, existen numerosas herramientas para el análisis y procesado de estudios de neuroimagen. Algunas de ellas, como el 3D Slicer, BrainVoyager y el FreeSurfer permiten la creación y navegación sobre modelos tridimensionales cerebrales sin alteraciones estructurales. Sin embargo, no se han detectado herramientas que permitan modelar tridimensionalmente lesiones a partir de estudios de neuroimagen, concretamente de estudios de resonancia magnética. El objetivo de este trabajo es el diseño de una metodología que permite la creación de este tipo de modelos y su visualización y navegación

Aplicación de la imagen tridimensional a la cirugía laparoscópica del colon: análisis morfométrico a partir de reconstrucciones de TAC, estudio en cadáver y en vivo

El objetivo de este trabajo ha sido analizar las modificaciones que sufre el colon en su anatomía y su disposición, en relación con la posición, el sexo, la edad y el índice de masa corporal, y describirlas a través de reconstrucciones tridimensionales obtenidas a partir de imágenes de TAC. Se dividió el trabajo en un Estudio radiológico en cadáveres, y un Estudio radiológico en pacientes. En el primero, se emplearon tres cadáveres humanos conservados con la técnica de Thiel, en los que fueron reproducidas las condiciones reales de una colectomía laparoscópica en cuanto a neumoperitoneo, con 15 mmHg, y decúbitos posturales, con 15 º de decúbito lateral derecho, izquierdo, o Trendelenburg, en diez series según el protocolo establecido, realizándoles un TAC abdominal una vez obtenidas las mencionadas condiciones. En el segundo estudio, se seleccionaron 130 pacientes del Hospital Royo Villanova de Zaragoza con un TAC abdominal con contraste intravenoso y sin patología a nivel del colon. Se realizó una reconstrucción tridimensional de las imágenes de TAC obtenidas con el software OsiriX ®, y se localizaron en ésta los puntos anatómicos definidos (PUBIS, ESPINA, AH, AE, UIC, UDS, AMS y AMI), para posteriormente realizar con el software ImageJ ® la medida de las variables morfométricas establecidas entre los puntos (longitudes ESPINA - ESPINA, PUBIS - AMS, PUBIS - AMI, AMS - AMI, PUBIS - AH, PUBIS - AE, PUBIS - UIC, PUBIS - UDS, AMS - AH, AMS - AE, AMI - AH y AMI - AE, y ángulos AH - PUBIS - AE, AH - AMS - AE y AH - AMI - AE). De las 450 medidas realizadas en el Estudio radiológico en cadáveres, 202 sufrieron modificaciones entre el 5 % y el 9,99 %, y 112 por encima del 10 %, en las diferentes series que modificaron la presión de neumoperitoneo y el grado de decúbito lateral y de Trendelenburg. Las mayores diferencias se observaron en las medidas que relacionaban el pubis con ambas arterias mesentéricas y las arterias mesentéricas con los ángulos del colon, siendo éstas todavía mayores en las tres últimas series del estudio, en las que se realizó una manipulación en la posición del colon transverso al elevar el epiplon mayor. En el Estudio radiológico en pacientes, se observó una importante variabilidad anatómica en la morfología del colon con las reconstrucciones tridimensionales obtenidas, y se evidenciaron diferencias significativas en las medidas planteadas al estudiar los sujetos del estudio por grupos de sexo (hombres y mujeres), edad (65 años y menores, y mayores de 65 años) e índice de masa corporal (normopeso, sobrepeso y obesidad). Como conclusión, se considera que el colon se puede estudiar en cuanto a su variabilidad anatómica y su diferente disposición, con reconstrucciones tridimensionales obtenidas a partir de imágenes de TAC, y que éste sufre modificaciones que se pueden relacionar con la posición, el sexo, la edad y el índice de masa corporal

Evaluación del modelo 3D de una escultura obtenido con técnicas de fotogrametría a partir de imágenes de corto alcance capturadas con teléfonos inteligentes

La reconstrucción tridimensional a partir de múltiples imágenes es un enfoque eficiente en cuanto a costo de adquisición y almacenamiento de la información. Los algoritmos para la orientación automática de imágenes son un tema importante de investigación en Visión Artificial y Fotogrametría, ya que se han desarrollado algoritmos basados en correspondencia de características y Structure From Motion (SfM), que han evolucionado a través del fortalecimiento de sus fundamentos matemáticos, estadísticos y geométricos en beneficio de mejorar su robustez y rendimiento global. El presente trabajo de grado expone la aplicación de una metodología para la generación de un modelo tridimensional usando imágenes terrestres capturadas con la cámara de un teléfono inteligente. La metodología combina las técnicas de Visión Artificial y Fotogrametría para generar un sistema automático de reconstrucción a partir de las relaciones entre puntos característicos identificados en múltiples imágenes. Las imágenes para reconstrucción son almacenadas en el dispositivo móvil y el sistema de reconstrucción se desarrolla en el lenguaje de programación de Matlab, conformado con procesos para la identificación y registro de características, estimación de la geometría y reconstrucción de la escena. El sistema se pone a prueba con diferentes conjuntos de imágenes con la intensión de identificar las condiciones de la escena que permitan un mejor resultado en la reconstrucción, adicionalmente se realizó la integración del modelo resultante con otro de referencia obtenido con el dispositivo Kinect usando el software CloudCompare para establecer cuantitativamente la precisión de la información generada. Las pruebas mostraron buenos resultados usando imágenes donde las condiciones de las cámaras respecto a: iluminación, sensibilidad, enfoque y balance de blancos estuvieran configuradas equivalentemente, obteniendo una precisión de 65.53 %.PregradoINGENIERO(A) TOPOGRAFIC

Sistemas automáticos para la adquisición de datos enfocados a examinar pavimentos flexibles.

This paper is a review of the main methods of data collection for pavement condition survey. The context in which this kind of data acquires its relevance is shown, as well as the description of each methodology outlined in the literature. Methods are primarily classified as manual and automated. Technological development has made possible to implement automated systems that meet the requirements for this task. However, the manual methodology currently remains as the most common.En este documento se hace una revisión de los principales métodos de recolección de datos para inspección de condición de pavimentos. Se muestra el contexto en el que surge la importancia de este tipo de datos, seguido de la descripción de cada metodología destacada en la literatura. Los métodos se clasifican fundamentalmente en manuales y automáticos. El desarrollo tecnológico ha permitido implementar sistemas automáticos que cumplen las características para realizar esta tarea. Sin embargo, actualmente la metodología manual sigue siendo la más común.

Reconstrucción tridimensional de piezas arqueológicas de museo

La investigación tiene como propósito aplicacar técnicas de reconstrucción tridimensional digital como herramienta de apoyo en el campo de las aplicaciones de herencia cultural, ha mostrado ser un área de interés para la comunidad científica debido a las diversas posibilidades que ésta brinda en relación con los beneficios de visualización en entornos de realidad virtual. La reconstrucción tridimensional digital es un campo cuyo objetivo es determinar una superficie matemática que represente a una superficie real desconocida. Tradicionalmente, los sistemas de adquisición por láser han sido utilizados debido a los altos niveles de resolución que permiten reproducir detalles geométricos en de las piezas tratadas. Diferentes etapas componen el proceso de reconstrucción de superficies; la adquisición, el registro, la integración y el ajuste. El Museo Etnográfico de la Universidad del Magdalena posee numerosas piezas resultado de hallazgos arqueológicos de gran valor cultural para el país y la región. Sin embargo, muchas de estas piezas son encontradas fracturadas impidiendo la visualización del estado original de las piezas, perdiéndose con esto gran parte de la información cultural. El interés del proyecto está orientado hacia la proposición de una metodología para la reconstrucción digital de piezas arqueológicas que permita obtener un modelo digital completo del objeto. Esto permitirá observar una aproximación al estado original de la pieza

3D printing, complement to approach in complex lesions

The use of 3D printing is a technology in increasing expansion in the area of the medical sciences. We describe it the technical characteristics of 3D printing and a protocol of obtaining of models three dimensional as a complement to the imaging studies for the approach of complex injuries. 3D printing of five areas of interest corresponding to vascular lesions, spinal, renal and pulmonary by additive manufacturing technique. 1.75mm extrafill polylactic acid was used, following the imaging method DICOM medical, 3D reconstruction in format STL and Gcode of each structure, being carried out Ender-3 computer printing. They were printed structures at a scale of 50-75% of the real volume, with average processing time of 32.4 min. This technology allows you to individualize care of patients with complex injuries, raising the quality of medical services, techers and decreasing the direct costs of care per hospital stay.Postprint (published version