Towards an in-plane methodology to track breast lesions using mammograms and patient-specific finite-element simulations

In breast cancer screening or diagnosis, it is usual to combine different images in order to locate a lesion as accurately as possible. These images are generated using a single or several imaging techniques. As x-ray-based mammography is widely used, a breast lesion is located in the same plane of the image (mammogram), but tracking it across mammograms corresponding to different views is a challenging task for medical physicians. Accordingly, simulation tools and methodologies that use patient-specific numerical models can facilitate the task of fusing information from different images. Additionally, these tools need to be as straightforward as possible to facilitate their translation to the clinical area. This paper presents a patient-specific, finite-element-based and semi-automated simulation methodology to track breast lesions across mammograms. A realistic three-dimensional computer model of a patient''s breast was generated from magnetic resonance imaging to simulate mammographic compressions in cranio-caudal (CC, head-to-toe) and medio-lateral oblique (MLO, shoulder-to-opposite hip) directions. For each compression being simulated, a virtual mammogram was obtained and posteriorly superimposed to the corresponding real mammogram, by sharing the nipple as a common feature. Two-dimensional rigid-body transformations were applied, and the error distance measured between the centroids of the tumors previously located on each image was 3.84 mm and 2.41 mm for CC and MLO compression, respectively. Considering that the scope of this work is to conceive a methodology translatable to clinical practice, the results indicate that it could be helpful in supporting the tracking of breast lesions

Simulación de esfuerzos en pórticos

[EN] Virtual laboratories are a very powerful tool to help in transmitting scientific knowledge. Within the actual framework of university teaching, such tools are of great value due to its capabilities of self-teaching to the students of technical studies. In the present work, the authors describe a virtual laboratory developed with the Graphical User Interface (Gui) of the MatlabQc package. The aim of this virtual laboratory is to obtain the diagrams (i.e., graphical representation) of axial forces, shear forces and bending moments in plane, two-dimensional frames.[ES] Los laboratorios virtuales constituyen una herramienta de gran potencial para la transmisión del conocimiento científico. En el marco de las enseñanzas universitarias actuales, dichas herramientas adquieren una importancia capital dadas las posibilidades de autoaprendizaje que ofrecen a los estudiantes de los títulos técnicos de grado. En este marco, el presente trabajo describe un laboratorio virtual desarrollado con la interfaz gráfica de usuario (Gui) de MatlabQc , que permite obtener los diagramas de esfuerzos axiles, cortantes y flectores en estructuras aporticadas isostáticas planas, con las cargas contenidas en su propio plano.Giménez, F.; Lapuebla-Ferri, A.; Jiménez, AJ.; Monsoriu, JA. (2011). Simulación de esfuerzos en pórticos. Modelling in Science Education and Learning. 4:207-221. doi:10.4995/msel.2011.3073SWORD2072214Depcik, C., & Assanis, D. N. (2005). Graphical user interfaces in an engineering educational environment. Computer Applications in Engineering Education, 13(1), 48-59. doi:10.1002/cae.20029A. Cordero Barbero, E. Martínez Molada, J. L. Hueso Pagoaga y J. R. Torregrosa Sánchez. Métodos Numéricos con MatlabQc . Editorial Universidad Politécnica de Valencia. Valencia, Espa-a, 2005.J. L. García-Santander, F. Giménez y G. Rubio. Prácticas de Métodos Matemáticos. Editorial Universidad Politécnica de Valencia. Valencia, Espa-a, 2009.J. Alcalde Gil, S. Ivorra Chorro, A. J. Jiménez Mocholí, A. Lapuebla Ferri y M. Romero García. Elasticidad y Resistencia de Materiales. Apuntes de clase. Editorial Universidad Politécnica de Valencia. Valencia, Espa-a, 2009.S. Ivorra Chorro, A. J. Jiménez Mocholí y A. Lapuebla Ferri. Ejercicios interactivos de elasticidad y resistencia de materiales (libro-CD). Editorial Universidad Politécnica de Valencia. Valencia, Espa-a, 2004

Un laboratorio virtual para la enseñanza de momentos de inercia de figuras planas

[EN] In this work, we present a graphic user interface (Gui) developed in MatlabQc to easily obtain the gravity center and the matrix of inertia of a plane domain. It is allowed to include holes, an also to consider curved or straight edges. The application represents graphically the domain, the position of the centre of gravity and the principal axes of inertia. From a pedagogical point of view, it can be usefully employed in the context of different subjects in university teaching, such as: Physics, Strength of Materials, Structural Analysis, etc.[ES] En este trabajo presentamos una interfaz gráfica de usuario de MatlabQc que permite obtener fácilmente el centro de gravedad y la matriz de inercia de un dominio plano, con posibilidad de agujeros y cuyo borde esté formado por líneas poligonales y arcos de circunferencia. Además la aplicación representa gráficamente el dominio, la posición del centro de gravedad y los ejes principales de inercia. Desde un punto de vista pedagógico puede ser útil en diversas asignaturas de carreras de ingeniería como física, resistencia de materiales, cálculo de estructuras, etc.Giménez, F.; Monsoriu, JA.; Lapuebla-Ferri, A.; Jiménez, AJ. (2011). Un laboratorio virtual para la enseñanza de momentos de inercia de figuras planas. Modelling in Science Education and Learning. 4:231-239. doi:10.4995/msel.2011.3082SWORD231239

Calculo de volúmenes en modelos remallados de elementos finitos

[EN] Computer-assisted Finite Element Method is a widespread tool in the field of engineering. In certain applications, it is necessary to modify the mesh of the model during the analysis, which is known as ’remeshing’. In these situations, it is usually needed to perform some measurements, p.e., to calculate the volume of a region. Commercial packages can cover these needed, but they reveal to be limited in some situations. In this work, an application developed in MatlabQc is presented to approximately calculate the volume of a spatial region comprised between to meshes. The first is a quadrilateral finite element mesh, and the second mesh is topologically equivalent to the first and obtained through a remeshing process.[ES] El Método de los Elementos Finitos asistido por ordenador es una herramienta muy extendida en ingeniería. En ciertas aplicaciones, se precisa modificar la malla del modelo a lo largo del proceso de simulación, lo que se conoce como remallado. En estos casos, además, suele ser necesario realizar mediciones en el modelo de elementos finitos, como por ejemplo calcular el volumen de ciertas regiones del mismo. Los paquetes comerciales disponibles en la actualidad permiten satisfacer algunas de estas necesidades, aunque adolecen de ciertas limitaciones. En este trabajo se presenta una aplicación desarrollada en el código propio de MatlabQc, que permite el cálculo aproximado del volumen de una región del espacio comprendida entre una malla de elementos finitos cuadriláteros lineales y otra malla topológicamente equivalente a la anterior, esta última obtenida a través de un proceso de remallado.Lapuebla-Ferri, A.; Giménez, F.; Jiménez, A.; Monsoriu, JA.; Pérez Del Palomar, A. (2011). Calculo de volúmenes en modelos remallados de elementos finitos. Modelling in Science Education and Learning. 4:289-297. doi:10.4995/msel.2011.3092SWORD2892974Zienkiewicz, O. C. y Taylor, R. L. The Finite Element Method. McGraw-Hill, Berkshire, UK, 1994. The Mathworks, INC. MatlabQc Natik, MA, USA. 7.4.0.287 (R2007a) User's Guide. The Mathworks, INC., MA, USA.Hughes, T. J. R., The Finite Element Method, Linear Static and Dynamic Finite Element Analysis. Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, Inc. 1987. Burden, R. L. y Faires, J. D., Análisis numérico. International Thomson, México, 2002

Trabajando interactivamente con series de Fourier y trigonométricas

Congreso Universitario de Innovación Educativa En las Enseñanzas Técnicas, CUIEET (26º. 2018. Gijón