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RESUMEN
El avance experimentado durante las últimas décadas en la generación, procesamiento y análisis de las imágenes médicas ha tenido un gran impacto en el ejercicio de la medicina. En efecto, la posibilidad de acceder visualmente al interior del cuerpo humano, sin requerir una intervención quirúrgica, y de observar aspectos estructurales, funcionales y metabólicos de los distintos órganos y sistemas, es una realidad plenamente lograda, con gran incidencia en el diagnóstico, tratamiento y seguimiento de las enfermedades e importantes beneficios para el paciente y para la sociedad en su conjunto, disminuyendo el costo final del diagnóstico y tratamiento de las enfermedades.
Relacionado con lo anterior está la necesidad de comparar imágenes obtenidas por distintos procedimientos, originadas en señales diferentes, con contenidos informativos diversos y complementarios entre sí. Esta comparación genera conocimiento nuevo respecto a la enfermedad y es de utilidad para guiar al cirujano o al especialista, en la realización de intervenciones diagnósticas o curativas con mayor precisión.
Hay mucha experiencia clínica en estudios de correlación de imágenes que proveen información estructural, funcional o metabólica (Radiología, Resonancia Magnética, Ultrasonido, Medicina Nuclear), con variadas aplicaciones, existiendo diversos métodos que van desde el análisis visual de imágenes analógicas, hasta la comparación de imágenes digitales, utilizando sofisticados algoritmos matemáticos.
En este proyecto se propone investigar y desarrollar tecnología matemático-computacional para diagnóstico y apoyo a la cirugía, guiados por imágenes. Se desarrollarán las aplicaciones específicas presentadas más abajo, seleccionadas por su factibilidad, simplicidad y relevancia clínica, teniendo en cuenta también los intereses y necesidades de las instituciones participantes, la originalidad de la investigación y su potencial expansión a otras áreas, aumentando así el impacto en el sector salud.
1. Fusión de imágenes SPECT y US 3D para diagnóstico de patologías renales en niños.
2. Fusión de imágenes SPECT y US 3D para diagnóstico de cardiopatía coronaria.
3. Fusión de imágenes SPECT y CT 3D de apoyo al diagnóstico de lumbago crónico.
4. Sistema basado en imágenes US 3D y localizador 6D de apoyo a la localización y la biopsia del ganglio centinela.
5. Sistema basado en imágenes US 3D y localizador 6D de apoyo a la punción transeptal en procedimiento hemodinámico.
En los tres primeros problemas, el médico realiza su diagnóstico comparando las dos modalidades de imágenes, fusionándolas mentalmente. En este proyecto se propone mejorar esta comparación mental mediante un modelo matemático y un software, que permiten visualizar sobre una pantalla la representación optimizada de las imágenes fusionadas.
Por otra parte, la localización y biopsia del ganglio centinela presenta un interés clínico importante en el estudio del cáncer de mamas, tanto desde un punto de vista diagnóstico como terapéutico, ya que permite la correcta etapificación del tumor. Actualmente esta acción es realizada a través de diversos procedimientos, con significativas limitaciones. Se propone desarrollar un sistema de seguimiento pasivo, que indica al médico la posición óptima de su herramienta con respecto al ganglio y suministrar una interfaz sobre la pantalla del computador para corregir su acción.
Asimismo, la punción transeptal es necesaria en el tratamiento de pacientes que sufren patologías cardíacas y presenta muy alto riesgo de complicaciones por efectuarse a ciegas. Esta consiste en subir un catéter provisto de una aguja, por la vena femoral hasta el corazón y cruzar una zona de 2cm del septum, llamada fosa ovalis. Esta acción es realizada bajo el difícil control ecográfico por la presencia de las costillas. Se propone desarrollar aquí un seguimiento pasivo e interno del catéter hacia la fosa ovalis.
La resolución de los problemas médicos propuestos aquí, requiere la identificación de problemas matemáticos e informáticos complejos y el descubrimiento de soluciones de hardware y software concretas, que involucran numerosos campos, de manera que la comunicación entre las diferentes áreas será importante:
a. Imagen: captura, codificación, segmentación
b. Matemática: modelamiento 3D, optimización, fusión de imágenes
c. Informática: programación, interfaz hombre-máquina
d. Medicina: desarrollo de nuevos métodos de investigación en diagnóstico y tratamientos, procedimientos de evaluación.
Este proyecto involucra las siguientes entidades públicas y privadas:
Privados:
1. PRAXIM, Grenoble, Francia, provee hardware y software para CAI (Cirugía Asistida por Imágenes).
2. TIMC, laboratorio de investigación en Grenoble y su equipo de CAI, provee investigación y algoritmos para CAI.
3. Imagen Global (Chile), para procesamiento de imágenes.
Públicos:
1. Hospital San Juan de Dios, para procedimientos de diagnóstico y cirugía.
2. Centro de Modelamiento Matemático (Universidad de Chile), para algoritmos y modelamiento matemático (optimización).
3. Departamento de Ingeniería Eléctrica (Universidad de Chile), para segmentación y fusión de imágenes.
El proyecto tiene una muy importante componente de colaboración científica internacional y el equipo de trabajo está compuesto por una docena de investigadores de las diversas áreas involucradas: modelamiento matemático, clínica médica, ingeniería eléctrica e informática de imágenes.
Los impactos económicos y sociales son muy importantes, en particular en el aspecto social, ya que sus resultados contribuirán a mejorar significativamente los diagnósticos y tratamientos, con un fuerte impacto en términos de salud, bienestar y reinserción laboral de los pacientes.
Finalmente, en el marco de este proyecto se integrarán estudiantes de pre y postgrado, contribuyendo así a la formación de recursos calificados con el propósito explícito de instalar en Chile una unidad empresarial para el desarrollo y comercialización de esta tecnología, asociada a PRAXIM y vinculada a los centros académicos chilenos y franceses que investigan estos temas. |