INVESTIGADOR(ES) PRINCIPAL(ES):

Juan Pablo Trujillo Lemus

10 horas

CODIGO CIE

6-18-11

Angie Correa Acosta

Estudiante

30 Horas

Hooverman Villa Velasquez

Coinvestigador

4 Horas

Walter Serna Serna

Coinvestigador

10 Horas

TIPO DE CONVOCATORIA

2017. Proyectos De Desarrollo Tecnológico O Innovación

TIPO DE PROYECTO

Desarrollo Experimental

OBJETIVO(S)

Objetivo General: Diseñar y construir un sistema de tomografía óptica difusa basado en longitudes de onda del infrarrojo cercano que haga uso de técnicas de reconstrucción algebraica por proyecciones para la generación de cortes anatómicos de los dedos de la mano. Objetivos Específicos: 1) Diseñar y construir un mecanismo que incorpore emisores y receptores de luz con longitudes de onda en el infrarrojo cercano, adecuado para capturar proyecciones de los dedos de la mano y transmitir los datos a un ordenador. 2) Construir un protocolo DOT para la adquisición de las proyecciones de manera estandarizada que permita registrar la absorción y la dispersión de la luz de los diferentes tipos de tejidos de los dedos de la mano durante el proceso de irrigación sanguínea. 3) Implementar un módulo de software para la reconstrucción de volúmenes a partir de técnicas de reconstrucción algebraica iterativas y no iterativas que permita generar cortes anatómicos de los dedos de la mano. 4) Validar el funcionamiento del sistema DOT propuesto a través de la cuantificación del error y la incertidumbre en las medidas espaciales, al comparar los resultados obtenidos con imágenes médicas capturadas por ultrasonido.

RESUMEN

LLa tomografía óptica difusa (DOT) es una técnica basada en la interacción de la luz con tejidos biológicos que registra múltiples proyecciones para producir imágenes tomográficas. Esta técnica es aplicada en el estudio del transporte de oxígeno a los tejidos, utilizando radiación no ionizante. A diferencia de la Tomografía Axial Computarizada (TAC), que mide la atenuación por absorción de los Rayos X después de atravesar el tejido, un dispositivo DOT debe considerar adicionalmente la dispersión debido a las bajas intensidades de luz y al uso de longitudes de onda ubicadas en el infrarrojo cercano (NIR), lo que produce un problema matemático mal condicionado. Una manera de evitar el cálculo de los coeficientes de dispersión y absorción es a través de calibraciones empíricas a partir de la información obtenida de múltiples sujetos de control, con la que es posible identificar la atenuación de la luz causada por características propias de los tejidos; para después aplicar técnicas de reconstrucción volumétrica a partir de proyecciones. En este proyecto fueron construidos dos prototipos de funcionalidad diferente pero basados en el mismo principio físico. El primero hace uso del emisor y el receptor extraído de un sensor de pulsioximetría, estos fueron acondicionados de manera electromecánica para que produjera un recorrido transversal a uno de los dedos de la mano capturando proyecciones de luz roja e infrarroja a través del dedo hasta conformar una geometría de haces en abanico. Múltiples abanicos son capturados rotando el emisor y el receptor alrededor del dedo para posteriormente. El segundo prototipo, al igual que el primero, cuenta con un único emisor de luz de mayor potencia y con dispersión controlada por colimador, pero además cuenta con una cámara NIR que captura toda la proyección en abanico en el mismo instante de tiempo, reduciendo un grado de libertad del mecanismo electromecánico y optimizando el tiempo de captura En ambos montajes electromecánicos fue posible realizar capturas de objetos de bajas dimensiones. Las proyecciones capturadas fueron procesadas con las técnicas de reconstrucción algebráirca (ART, SART y SIRT) con el fin de reconstruir una sección transversal (axial) del objeto de estudio, donde pudiera visualizarse la estructura interna. Con la primer versión fue posible analizar objetos estáticos con bajos coeficientes de absorción de luz y materiales uniformes, se logró una resolución espacial de 1.5 mm para la reconstrucción de estructuras 3D, y fue posible evaluar la capacidad de losmétodos lineales propuestos para el procesamiento de estos datos que provienen de una naturaleza no lineal. Sin embargo, dado al tiempo que requiere para la captura de las proyecciones, dado que es un sistema con un único emisor y un único receptor, no fue posible realizar el análisis de tejidos vivos, y las reconstrucciones no fueron efectivas. Con el segundo prototipo, al reducir el tiempo necesario para la captura de las proyecciones, fue posible además realizar la reconstrucción de cortes transversales de dedos de la mano, visualizando específicamente la estructura de vasos sanguineos y el estado de las articulaciones. Gracias a estos resultados, fue posible obtener un prototipo funcional que puede ser optimizado para convertirse en un producto final. De aquí se logró la participación en eventos científicos, el acompañamiento y la dirección de una tesis de grado de pregrado, y el registro de un software ante la Dirección Nacional de Derechos de Autor

ESTADO

Concluye Satisfactoriamente

FECHA DE INICIO

14/03/2018

FECHA DE FINALIZACION

14/11/2018

FECHA DE FIN(PRÓRROGA)

14/03/2019

PRODUCTOS

Congreso Nacional de Ingeniería Física

Ponencia en evento especializado

DOT-ART

Software

Simposio Investigación Comfamiliar

Ponencia en evento especializado

Sistema de tomografía óptica difusa

Producción técnica y tecnológica

Trabajo de Ingeniería Física Angie Correa Acosta

Pregrado