Especialidades de la Ingeniería Biomédica

Tratamiento de Imagenes Médicas

Descripción de la Línea 

Las imágenes médicas son utilizadas cotidianamente en rutina clínica para establecer un diagnóstico, escoger o controlar una acción terapéutica. Estas imágenes provienen principalmente de la tomodensitometría (rayos X) o scanner, de la resonancia magnética o IRM y del ultrasonido o ecografía. A pesar de que estas imágenes proveen información sobre la morfología y el funcionamiento de los órganos, su interpretación objetiva y cuantitativa es una tarea aún difícil de realizar. Este aspecto constituye nuestra área de investigación. Se trata de un dominio multidisciplinario en el cual medicina, informática, matemáticas aplicadas y física se asocian, a fin de construir nuevas herramientas de ayuda al diagnóstico, a la planeación y al seguimiento terapéutico, basadas en un análisis automático de imágenes médicas.

Existe un cierto número de problemas canónicos en el dominio del procesamiento y del análisis de imágenes médicas que pueden ser reagrupados en las siguientes categorías: restauración, segmentación, morfometría, análisis de movimiento, visualización, simulación de cirugía y robótica médica. A pesar de los notables progresos realizados en los últimos años, la mayoría de estos problemas permanecen abiertos y numerosos grupos de investigación en el mundo continúan trabajando en la búsqueda de soluciones. Mientras tanto, cada nuevo resultado constituye un pequeño paso hacia la revolución de la práctica de la medicina.

Objetivos de investigación

• Integrar conocimientos del área informática y de medicina con el fin de construir herramientas eficaces de apoyo al diagnóstico médico basadas en el análisis y procesamiento de imágenes.

• Desarrollar nuevos modelos teóricos, acompañados de aplicaciones finales de procesamiento de imágenes diagnósticas que puedan ser utilizadas por los médicos y que faciliten o mejoren su ejercicio profesional. 

• Desarrollar y transferir nuevas tecnologías en radiología asistida por computador.

Temas de investigación

• Procesamiento de imágenes cardiovasculares: El problema práctico que trata este tema es el de la cuantificación de estructuras cardiovasculares en imágenes multimodalidad (angiografia por resonancia magnética 3D (ARM 3D), escanografía, ultrasonido). La cuantificación automática de patologías vasculares necesita una extracción preliminar de las estructuras vasculares a examinar, a fin de medir en 3D el lumen vascular y obtener así una apreciación precisa de la geometría de cada segmento. Esta extracción involucra el difícil problema de la segmentación 3D. Además de la posibilidad de cuantificar, la segmentación permite la utilización de técnicas de visualization tales como la reconstrucción de superficie o de volumen, que parecen a priori mejor adecuadas que la projección MIP (Maximum Intensity Projection) comúnmente utilizada en rutina por los clínicos.

• Procesamiento de imágenes hepáticas: Esta área está enfocada a la detección de patologías hepáticas en escanografías. Se trata por una parte de detectar de manera semiautomática las estructuras anormales que aparecen en las imágenes del hígado y por otra parte, de localizar estas patologías dentro de un grupo de segmentos definidos a partir de la configuración vascular de las regiones de influencia de las ramificaciones de la venas portal y hepáticas.

• Almacenamiento distribuido de imágenes médicas 3D: Este tema trata el desarrollo de un sistema de manejo de datos médicos, junto con métodos de análisis cuantitativo imágenes médicas 3D, orientado a apoyar el diagnóstico, la escogencia de tratamiento terapéutico y el seguimiento de los pacientes.

Instrumentación Biomédica y Señales

Descripción de la Línea

Esta línea está dirigida al estudio, detección y procesamiento de señales eléctricas producidas en el cuerpo humano y, en general, al diseño de dispositivos para medición de parámetros fisiológicos de utilidad diagnóstica o para aplicación terapéutica.

Objetivo de la Linea

• Desarrollar dispositivos o instrumentos novedosos y de bajo costo (asequibles a usuarios médicos y a pacientes en Colombia) para detección y almacenamiento de señales eléctricas corporales o para medición de diversos parámetros fisiológicos.

• Desarrollar programas software novedosos y flexibles para procesamiento digital y análisis de señales eléctricas corporales y de medidas fisiológicas con miras a su aplicación en la práctica clínica y/o en proyectos de investigación de biomedicina.

• Realizar trabajos de investigación clínica basados en el estudio de señales eléctricas y medidas fisiológicas adquiridas con los equipos diseñados y/o los programas software desarrollados. (Investigación en cooperación con centros médicos reconocidos)

• Desarrollar dispositivos o instrumentos electrónicos, a bajo costo, para aplicaciones terapéuticas de diversa índole.

Áreas de trabajo específicas (sublíneas)

Electrofisiología:

• Estudio del funcionamiento eléctrico normal o patológico de órganos como cerebro, corazón y músculo.

• Estudio de la respuesta de órganos y tejidos a la aplicación externa de corrientes y potenciales eléctricos.

Instrumentación Biomédica:

• Diseño de hardware y software para adquisición, visualización y almacenamiento de señales eléctricas y medidas fisiológicas.

• Diseño de hardware y software como parte del desarrollo de equipos para aplicaciones terapéuticas.

Procesamiento de Señales Biomédicas:

• Desarrollo de software para procesamiento digital de señales eléctricas corporales o de información proveniente de sensores que miden diversos parámetros fisiológicos.

• Análisis clínico de las señales y medidas adquiridas y procesadas.