Academic literature on the topic 'Reconstrucción de imágenes TAC'

Se hace una revisión de los pacientes con estenosis que comprometen laringe y tráquea, tratados en el servicio de cirugía torácica del Hospital de San José con técnicas de resección y reconstrucción con anastomosis primaria, durante el período comprendido entre 1996 y 2005. Se revisaron las historias clínicas y la información recolectada en forma retrospectiva se registró en un base de datos con: sexo, edad, procedencia, causa de la estenosis, localización, severidad, longitud, intervenciones previas relacionadas con el problema actual, antecedente de intubación, causa y duración de la misma, tiempo transcurrido entre la extubación y la aparición de la estenosis, estancia en UCI, antecedentes de traqueostomía, síntomas, manejo de la obstrucción aguda de la vía aérea, imágenes diagnósticas, hallazgos endoscópicos, procedimiento quirúrgico realizado, mortalidad, complicaciones, tiempo de hospitalización y resultados funcionales. Se intervinieron 30 pacientes, 16 hombres y 14 mujeres. El rango de edad varió entre 12 y 80 años, con un promedio de 44. Veintisiete pacientes tuvieron estenosis después de intubación (25 orotraqueal y 2 traqueostomía). Los síntomas de obstrucción se presentaron entre 30 y 90 días después del procedimiento y la duración osciló entre 3 y 45 días. En un paciente se diagnosticó una estenosis idiopática, en otro un seudotumor inflamatorio del cuerpo de la tráquea y en un tercero después de trauma por arma de fuego. En ocho la estrechez comprometió la región laringotraqueal, cuatro en el espacio subglótico y cuatro en el glótico en la comisura posterior. Siete de ellas secundarias a intubación orotraqueal y una idiopática. En 22 pacientes se localizó en el cuerpo de la tráquea. La longitud del segmento estrecho varió entre 2 y 6 cm. La severidad de la obstrucción osciló entre 70% y el 90%. En dos casos hubo combinación de estenosis y traqueomalacia. Los síntomas consistieron en disnea de esfuerzo y estridor laríngeo. Hubo obstrucción aguda de la vía aérea en 18 y fue tratada con traqueostomía en 16 y dilataciones en dos. Doce pacientes tenían cánula de traqueostomía cuando consultaron al hospital. Tres pacientes habían sido sometidos a diferentes procedimientos de resección y reconstrucción en otras instituciones. En todos los casos se realizó TAC de laringe y tráquea y fibrobroncoscopia. Tres traían resonancia nuclear magnética en el momento en que fueron evaluados por primera vez en nuestro servicio. Dos pacientes fueron valorados en otras instituciones con tomografía lineal. En 14 que presentaban cuadro clínico de obstrucción de la vía aérea se practicó una curva flujo volumen que mostró un patrón de obstrucción fija de la vía aérea superior. Fueron estudiados con gases arteriales que mostraron hipoxemia leve a severa en diez y retención de CO, en cinco. Todos los pacientes se sometieron a resección y reconstrucción mediante anastomosis término-terminal de la vía aérea. En 26 se hizo abordaje cervical y cuatro requirieron uno combinado cervical y esternal. En cuatro con estenosis subglóticas se realizaron resecciones de la placa anterior del cartílago y de la mucosa enferma, cobertura del defecto con un colgajo de tráquea membranosa y anastomosis entre el cartílago tiroides y la traquea. En uno se dejó una cánula de traqueostomía; en otro se colocó un tubo en T de silástico como molde, el cual se mantuvo durante siete meses. Los demás fueron extubados al terminar el procedimiento. Cuatro pacientes que presentaron lesiones que comprometían la glotis requirieron reconstrucción compleja que consistió en una laringofisura y resección de toda la porción anterior del cartílago cricoides. En dos se dejó un tubo en T durante seis meses y en otro se colocó una cánula temporal de traqueostomía. Veintidós con estenosis del cuerpo de la tráquea fueron tratados con resección y anastomosis primaria de segmentos de tráquea cuya longitud varió entre los 3 y 6 cm. Quince con resecciones mayores de 3 cm requirieron maniobras de liberación laríngea. Tres con estenosis mayores de 5 cm requirieron una esternotomía media para movilización del hilio pulmonar. En una paciente con estenosis y traqueomalacia causada por compresión por un bocio, el procedimiento se combinó con una tiroidectomía total. Una paciente presentó una nueva obstrucción después de la resección de una estenosis subglótica y fue reintervenida a los seis meses. El tiempo de hospitalización varió entre 8 y 20 días con un promedio de 9. Se produjeron dos muertes por fístulas traqueoinnominadas con hemorragia masiva y siete complicaciones en 30 procedimientos de resección y reconstrucción. Los resultados obtenidos en 26 pacientes fueron excelentes, con restablecimiento de la permeabilidad de la vía aérea y recuperación de la voz normal. En la medida en que las técnicas de reconstrucción quirúrgicas se han perfeccionado y la experiencia con ellas es mayor, estamos cada vez más convencidos de que la resección y la reconstrucción temprana de estas lesiones se encuentra ampliamente justificada y que el tratamiento conservador no representa una alternativa apropiada. Abreviaturas: UCI, unidad de cuidados intensivos; TAC, tomografia axial computarizada.

Hoy el procesamiento de imágenes se volvió cotidiano debido a la masificación de equipos que generan, almacenan y muestran imágenes digitales. Esto ocurre porque son necesarias (o deseables) imágenes con mayor resolución y tamaño a medida que se encuentran nuevas aplicaciones que dependen de ellas y el recambio de equipos no siempre es una opción viable. La reconstrucción de imágenes (ya sea ampliación, aumento de resolución o definición de detalles) se hace a través de algoritmos matemáticos. En este informe se propone un algoritmo capaz de identificar regiones y extraer información de ellas en vectores de datos de 1D. Esto es un paso fundamental para poder crear un algoritmo capaz de segmentar e identificar bordes correctamente.

En este trabajo presentamos un modelo para la construcción de un tomógrafo portátil de pocas vistas. Se considera: (1) un tomógrafo de forma circular con 80 cm de diámetro, con imágenes reconstruidas circulares de 20 cm de diámetro. (2) El tomógrafo tiene 6 vistas con 36 conos por vista. Los 216 detectores están fijos sobre la superficie interna del tomógrafo. (3) Las fuentes puntuales están en posiciones fijas. Para la reconstrucción de imagen utilizamos una discretización que considera los caminos de la radiación entre la fuente y el detector, la intersección de estos caminos forman una discretización denominada base natural. El algoritmo de reconstrucción empleado es el r-ART, basado en utilizar la distancia de Bregman como un termino de regularización. La distancia de Bregman es construida con una función convexa que tiene un parámetro r=0.1. Presentamos ejemplos de imágenes reconstruidas. Las imágenes reconstruidas simulan la cabeza de un niño con una anomalia. Los datos para la reconstrucción fueron obtenidos mediante el código Monte Carlo de N Partículas, MCNP

Se describe el caso de un varón de 21 años, que ingresa a emergencia por sufrir un traumatismo, por arma de fuego de alta velocidad. El área comprometida es el tercio inferior facial, con extensión a las regiones submentoniana y submandibulares. El paciente presentó una fractura conminuta en la mitad inferior mandibular y dos fracturas con desplazamiento en la mitad superior mandibular, sin pérdida ni compromiso de piezas dentarias. Posterior a la reducción cruenta y osteosíntesis con alambre quirúrgico realizada en emergencia, en la reconstrucción se utilizó un implante hecho a medida basado en imágenes tomográficas. El implante de polieteretercetona (PEEK) fue seleccionado para reemplazar la pérdida ósea y para restaurar la anatomía facial. Los implantes de PEEK son actualmente una nueva opción biocompatible, simple y versátil parareconstrucciones mandibulares complejas Se presentan las imágenes tomográficas antes y después del implante, imágenes del paciente antes y después del implante y el proceso quirúrgico de implante.

En este artículo se presenta el diseño y la implementación de un escáner bifocal para realizar la reconstrucción de imágenes 3D a partir de imágenes en 2D. El escáner está constituido por una base giratoria bifocal compuesta de 2 cámaras web y un láser, la misma que capturará múltiples imágenes desde diferentes ángulos, para luego ser procesadas y digitalizadas. En una etapa posterior se aplicarán técnicas de visión artificial a fin de eliminar ruido, ajustar el brillo, resaltar bordes, mejorar la imagen en escala de grises y seleccionar la región de interés. El proceso de selección de la región de interés indicará los valores de la posición en las coordenadas en X, Y , Z, siendo esta la nube de puntos que se desea encontrar. Esto permite la reconstrucción de 3D a partir de una imagen 2D a través de visión estereoscópica, ya que su análisis se lo realiza por medio de rebanadas o secciones de las imágenes capturadas.

La investigación propuesta se centró en la búsqueda de un proceso directo de reconstrucción de imágenes de resonancia magnética por muestras no uniformes en el dominio espacio-frecuencia --espacio k no cartesiano-- específicamente sobre trayectorias de tipo espiral. En el método de reconstrucción directa no se requiere del kernel de convolución, pero debido a que se debe realizar la sumatoria de Fourier para cada pixel, el proceso computacional consume mucho tiempo. Con la finalidadde mejorar la precisión de reconstrucción y la eficiencia computacional, se desarrolla el método de líneas de igual fase EPL (Equal Phase Line), sobre el que se realiza la caracterización de la función aleatoria de error cuadrático medio de reconstrucción, mediante inferencia estadística de los parámetros de la función de probabilidad y la simulación aleatoria sobre las muestras no uniformes con la contaminación con ruido blanco Gaussiano y con la aplicación del método de simulación de Montecarlo.

Contexto: Las imágenes espectrales (SI) contienen información espacio-espectral acerca de una escena disponible en un cubo de datos que usualmente comprende una cantidad significativa de éstos. Los sistemas tradicionales de (SI) adquieren datos redundantes ignorando la alta correlación entre las mediciones y las muestras redundantes. Los sistemas de compresión de imágenes espectrales comprimen los datos espectrales en la etapa de adquisición, lo que permite reducir la cantidad de datos y la redundancia. Actualmente, existen varios sistemas de imágenes espectrales disponibles que proporcionan nuevas funciones para los usuarios y abren un amplio campo de nuevas aplicaciones. Por ejemplo, los sistemas de CASSI, SCSI, SSCS, y HYCA son cuatro de los más destacados.Método: La revisión de algunos trabajos provee amplios estudios de tecnologías disponibles y muestra cómo se pueden utilizar las nuevas capacidades de los enfoques de formación de imágenes espectrales. Sin embargo, para la selección de una arquitectura específica se requiere una comparación cuantitativa y cualitativa de estos sistemas en los mismos escenarios.Resultados: En este trabajo se analiza el rendimiento cualitativo y cuantitativo de estos cuatro sistemas de compresión de imágenes espectrales para evaluarlos en los mismos escenarios. Para ello, cada arquitectura se modela como un sistema de ecuaciones lineales y el proceso de reconstrucción de las imágenes se logra con el mismo enfoque de optimización transmitancia, código de apertura y número de proyecciones.Conclusión: Se muestra que el sistema SSCSI alcanza el mejor rendimiento en la reconstrucción con el valor más alto PSNR.

La obtención de imágenes optoacústicas es una técnica híbrida con una rápida evolución dentro del área de imágenes biomédicas. Ésta se beneficia tanto del rico y versátil contraste óptico como de la alta resolución espacial asociada con la naturaleza de baja dispersión de propagación de las ondas ultrasónicas. Su aplicación plantea una serie de difíciles problemas que exigen ulteriores desarrollos. Uno de ellos, el objetivo de este trabajo, es analizar cómo afecta a los algoritmos de reconstrucción de imágenes optoacústicas el uso de sensores no ideales (reales) de banda ancha. En particular, como aporte original, se estudia el caso de los sensores ultrasónicos extensos basados en películas delgadas de polímeros piezoeléctricos. Para lograr esto, se implementó un algoritmo de retroproyección temporal para detectores lineales. Luego, usando un modelo paramétrico para este tipo de sensores, se estudió la influencia del uso de un dispositivo real sobre la eficiencia del susodicho algoritmo.

OBJETIVO: Evaluar la eficiencia de las radiografías dinámicas en el diagnóstico de fusión intersomática mediante la comparación interobservador con TAC haciéndose cortes finos y reconstrucción en 3D. MÉTODO: Fueron evaluados 25 pacientes, entre diciembre de 2004 y marzo de 2010, operados por medio de técnica TLIF con caja de PEEK, chips óseos autólogos de cresta ilíaca (precaja e intracaja) e instrumentación pedicular de titanio en 1 solo segmento lumbar. Estos 25 casos fueron evaluados en forma aleatoria por los 3 autores del trabajo; las radiografías dinámicas consignaron en cada una si el segmento presentaba fusión (A) o no (B) según el hallazgo de movilidad segmentaria. De la misma manera, se evaluaron los cortes de TAC, buscando el signo centinela y el signo centinela posterior (A) presente y (B) ausente. RESULTADOS: Según la apreciación de los autores y de acuerdo con la lectura de las Rx dinámicas, 24 de los 25 pacientes (96%) no presentaban movilidad segmentaria alguna, considerándos elos, por ende, fusionados. Por el contrario, la observación de las TAC con cortes de 1mm y reconstrucción en 3D mostró signos compatibles con fusión en 17 pacientes (68%). CONCLUSIÓN: El método de selección para el diagnóstico de fusión intersomática es la TAC con cortes de 1mm y reconstrucción en 3D.

<p>Las mezclas asfálticas son materiales con los que está construido más del 80% de los pavimentos en Colombia y en el mundo. Por lo general, para su estudio, se consideran como un solo material aunque están compuestas por rocas, mastic y vacíos con aire, y su comportamiento depende de las características de cada una de las fases. El objetivo de este proyecto es realizar la reconstrucción tridimensional de una muestra de mezcla asfáltica a partir de imágenes de<br />tomografía axial computarizada. El proceso de reconstrucción consta de tres etapas: escaneo, segmentación y escalamiento de la imagen. Estas se implementaron en Python bajo el paradigma de programación orientada a objetos (OOP) y en el que se utilizaron herramientas como Numpy, Scipy, Pydicom, Scikit-learn, Matplotlib y Mayavi. Como resultado se reconstruyó<br />un modelo digital tridimensional denominado ToyModel, un sólido tridimensional representado en voxeles de 1 mm3. El ToyModel reconstruido tuvo una representación altamente significativa con respecto a la original, ya que el volumen de vacíos con aire de la muestra real debe estar entre 4 y 8% según la normatividad del Instituto de Desarrollo Urbano (Bogotá, Colombia) y se obtuvo<br />un valor de 3.98%. Este proceso es una buena herramienta para representar la composición de las mezclas asfálticas y con el modelo reconstruido se pueden realizar diferentes procesos de simulación, como por ejemplo análisis de Elementos Finitos.</p>

[EN] In medicine, the diagnosis based on computed tomography (CT) imaging is fundamental for the detection of abnormal tissues by different attenuation values on X-ray energy, which frequently are not clearly distinguished for the radiologist. Different methods have been developed to reconstruct images. In this work we analyse and compare analytical and iterative methods to resolve the reconstruction problem. Today, in practice, the reconstruction process is based on analytical methods and one of the most widely used algorithms is known as Filtered back projections (FBP) algorithm. This algorithm implements the inverse Radon Transform, which is a mathematical tool used in Biomedical Engineering for the reconstruction of CT images. From the very beginning of the development of scanners, it was important to reduce the scanning time, to improve the quality of images and to reduce the reconstruction time of images. Today's technology provides powerful systems, multiprocessor and multicore processor systems, that provide the possibility to reduce the reconstruction time. In this work, we analyze the FBP based on the inverse Radon Transform and its relation to the Fourier Transform, with the aim to achieve better performance while using resources of a system in an optimal way. This algorithm uses parallel projections, is simple, robust, and the results could be extended for a variety of situations. In many applications, the set of projection data needed for the reconstruction, is incomplete due to the physical reasons. Consequently, it is possible to achieve only approximated reconstruction. In this conditions, the images reconstructed with analytical methods have a lot of artefacts in two and three dimensions. Iterative methods are more suitable for the reconstruction from a limited number of projections in noisy conditions. Their usage may be important for the functionality of portable scanners in emergency situations. However, in practice, these methods are less used due to their high computational cost. In this work, the reduction of the execution time is achieved by performing the parallel implementation on multi-core and many-core systems of such iterative algorithms as SART, MLEM and LSQR. The iterative methods have become a hot topic of interest because of their capacity to resolve the reconstruction problem from a limited number of projections. This allows the possibility to reduce the radiation dose during the data acquisition process. At the same time, in the reconstructed images appear undesired artefacts. To resolve the problem effectively, we have adopted the LSQR method with soft threshold filtering technique and the fast iterative shrinkage-thresholding algorithm for computed tomography imaging and present the efficiency of the method named LSQR-STF-FISTA. The reconstruction methods are analysed through the reconstructions from simulated and real projection data. Also, the quality of the reconstructed images is compared with the aim of drawing conclusions regarding the studied methods. We conclude from this study that iterative methods are capable to reconstruct images from a limited number of dataset at a low computational cost.
[ES] En medicina, el diagnóstico basado en imágenes de tomografía axial computerizada (TAC) es fundamental para la determinación de anormalidades a través de diferentes valores de atenuación de la energía de rayos-X, las cuales, frecuentemente, son difíciles de ser distinguidas por los radiólogos. Se han desarrollado diferentes técnicas de reconstrucción de imagen. En este trabajo analizamos y comparamos métodos analíticos e iterativos para resolver de forma eficiente el problema de reconstrucción. Hoy, en la práctica, el proceso de reconstrucción de imagen se basa en algoritmos analíticos entre los cuales, el algoritmo de retroproyección filtrada 'filtered backprojection' (FBP) es el más conocido. Este algoritmo se usa para implementar la Transformada de Radon inversa que es una herramienta matemática cuya utilización principal en Ingeniería Biomédica es la reconstrucción de imágenes TAC. Desde el comienzo del desarrollo de escáneres ha sido importante reducir el tiempo de escaneo, mejorar la calidad de imagen y reducir el tiempo de reconstrucción. La tecnología de hoy ofrece potentes sistemas con varios procesadores y núcleos que posibilitan reducir el tiempo invertido en la reconstrucción de imágenes. En este trabajo se analiza el algoritmo FBP basado en la Transformada de Radon inversa y su relación con la Transformada de Fourier con el objetivo de optimizar su cálculo aprovechando al máximo los recursos del sistema. Este algoritmo se basa en proyecciones paralelas y se destaca por su simplicidad y robustez, y permite extender los resultados a una variedad de situaciones. En muchas aplicaciones el conjunto de proyecciones necesarias para la reconstrucción puede ser incompleto por razones físicas. Entonces, la única posibilidad es realizar una reconstrucción aproximada. En estas condiciones, las imágenes reconstruidas por los algoritmos analíticos en dos o tres dimensiones son de baja calidad y con muchos artefactos. Los métodos iterativos son más adecuados para la reconstrucción de imágenes cuando se dispone de un menor número de proyecciones en condiciones más ruidosas. Su uso puede ser importante para el funcionamiento en escáneres portátiles en condiciones de urgencia en cualquier lugar. Sin embargo, en la práctica, estos métodos son menos usados por su alto coste computacional. En este trabajo presentamos el estudio y diversas implementaciones paralelas que permiten bajar el coste computacional de tales métodos iterativos como SART, MLEM y LSQR. Los métodos iterativos se han convertido en un tópico de gran interés para muchos vendedores de sistemas de TAC clínicos por su capacidad de resolver el problema de reconstrucción con un número limitado de proyecciones. Esto proporciona la posibilidad de reducir la dosis radiactiva en los pacientes durante el proceso de adquisición de datos. Al mismo tiempo, en la reconstrucción aparecen artefactos no deseados. Para resolver el problema en forma efectiva y eficiente, hemos adaptado el método LSQR con el método de filtrado 'Soft Threshold Filtering' y el algoritmo de aceleración 'Fast Iterative Shrinkage-thresholding Algorithm' para TAC. La eficiencia y fiabilidad del método nombrado LSQR-STF-FISTA se presenta en este trabajo. Los métodos de reconstrucción de imágenes se analizan mediante la reconstrucción a partir de proyecciones simuladas y reales, comparando la calidad de imagen reconstruida con el objetivo de obtener conclusiones respecto a los métodos usados. Basándose en este estudio, concluimos que los métodos iterativos son capaces de reconstruir imágenes con el conjunto limitado de proyecciones con un bajo coste computacional.
[CAT] En medicina, el diagnòstic basat en imatges de tomografia axial compueritzada (TAC) és fonamental per a la determinació d'anormalitats a través de diferents valors d'atenuació de l'energia de rajos-X, les quals, freqüentment,són difícils de ser distingides pels radiòlegs. S'han desenvolupat diferents tècniques de reconstrucció d'imatge. En aquest treball analitzem i comparem mètodes analítics i iteratius per a resoldre el problema de reconstrucció. Avui, en la pràctica, el procés de reconstrucció d'imatge es basa en algorismes analítics entre els quals, l'algorisme de retroproyección filtrada 'filtered backprojection' (FBP) és el més conegut. Aquest algorisme s'usa per a implementar la Transformada de Radon inversa que és una eina matemàtica la utilització principal de la qual en Enginyeria Biomèdica és la reconstrucció d'imatges TAC. Des del començament del desenvolupament dels lectors òptics ha sigut important reduir el temps d'escanege, millorar la qualitat d'imatge i reduir el temps de reconstrucció. La tecnologia d'avui ofereix potents sistemes amb diversos processadors i nuclis que possibiliten reduir el temps invertit en la reconstrucció d'imatges. En aquest treball s'analitza l'algorisme FBP basat en la Transformada de Radon inversa i la seua relació amb la Transformada de Fourier amb l'objectiu d'optimitzar el seu càlcul aprofitant al màxim els recursos del sistema. Aquest algorisme es basa en projeccions paral·leles i es destaca per la seua simplicitat i robustesa, i permet estendre els resultats a una varietat de situacions. En moltes aplicacions el conjunt de projeccions necessàries per a la reconstrucció pot ser incomplet per raons físiques. Llavors, l'única possibilitat és realitzar una reconstrucció aproximada. En aquestes condicions, les imatges reconstruïdes pels algorismes analítics en dues o tres dimensions són de baixa qualitat i amb molts artefactes. Els mètodes iteratius són més adequats per a la reconstrucció d'imatges quan es disposa d'un menor nombre de projeccions en condicions més sorolloses. El seu ús pot ser important per al funcionament en escáneres portàtils en condicions d'urgència en qualsevol lloc. No obstant açò, en la pràctica, aquests mètodes són menys usats pel seu alt cost computacional. En aquest treball presentem l'estudi i diverses implementacions paral·leles que permeten baixar el cost computacional de tals mètodes iteratius com SART, MLEM i LSQR. Els mètodes iteratius s'han convertit en un tòpic de gran interès per a molts venedors de sistemes de TAC clínics per la seua capacitat de resoldre el problema de reconstrucció amb un nombre limitat de projeccions. Açò proporciona la possibilitat de reduir la dosi radioactiva en els pacients durant el procés d'adquisició de dades. Al mateix temps, en la reconstrucció apareixen artefactes no desitjats. Per a resoldre el problema en forma efectiva i eficient, hem adaptat el mètode LSQR amb el mètode de filtrat 'Soft Threshold Filtering' i l'algorisme d'acceleració 'Fast Iterative Shrinkage-thresholding Algorithm' per a TAC. L'eficiència i fiabilitat del mètode nomenat LSQR-STF-FISTA es presenta en aquest treball. Els mètodes de reconstrucció d'imatges s'analitzen mitjançant la reconstrucció a partir de projeccions simulades i reals, comparant la qualitat d'imatge reconstruïda amb l'objectiu d'obtenir conclusions respecte als mètodes usats. Basant-se en aquest estudi, concloem que els mètodes iteratius són capaços de reconstruir imatges amb el conjunt limitat de projeccions amb un baix cost computacional.
Flores, LA. (2015). Algoritmos Paralelos de Reconstrucción de Imágenes TAC sobre Arquitecturas Heterogéneas [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/59424
TESIS

La tomografía axial computerizada ha tenido un impacto revolucionario en el diagnóstico médico y en el ámbito industrial para la realización de test no destructivo. En tomografía de rayos-X, los métodos algrebraicos de reconstrucción se basan en la resolución de un sistema de ecuaciones lineal. Los métodos algebraicos son capaces de proporcionar imágenes de más calidad que los métodos de reconstrucción basados en técnicas de Fourier, especialmente cuando se dispone de un menor número de proyecciones y en condiciones ruidosas. Sin embargo, los métodos de reconstrucción algebraicos están menos extendidos en la práctica, al tratarse de técnicas que conllevan un coste computacional muy elevado. En el estudio desarrollado en esta tesis se presentan estrategias que permiten la reducción del cálculo asociado a los métodos algebraicos a partir del replanteamiento de la matriz del sistema. Para ello, se proponen nuevos modelos de matriz del sistema que se fundamentan en el empleo de distintos esquemas de píxeles alternativos a los tradicionales. Los esquemas de píxeles propuestos permiten la aplicación de todas las simetrías presentes en un tomógrafo al cálculo de la matriz del sistema. De esta manera, hacen posible la disminución del volumen de datos que es necesario calcular y que es necesario utilizar en la reconstrucción. Los modelos de matriz del sistema presentados se comparan mediante la reconstrucción de proyecciones sintéticas y de proyecciones reales pertenecientes a un escáner TAC de pequeños animales de alta resolución y a un simulador-TAC. Las imágenes reconstruidas a partir de señales sintéticas permiten validar de manera objetiva la calidad de la reconstrucción obtenida a partir de cada matriz en lo relativo al contraste, resolución y precisión. Como resultado de esta comparación, se determina el modelo de matriz que permite una mayor reducción del coste computacional asociado sin incurrir en detrimento de la calidad de las imágenes obtenidas. Adicionalmen
Mora Mora, MTC. (2008). Métodos de reconstrucción volumétrica algebraica de imágenes tomográficas. Aplicación a un TAC de pequeños animales y a un simulador-TAC [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/2935
Palancia

Ingeniero Civil Eléctrico
En el ámbito de interpolación geoestadística, el principal problema para estimar variables regionalizadas es la baja cantidad de datos medidos. Este tipo de problemas están extremadamente indeterminados, es decir, presentan una mayor cantidad de grados de libertad que restricciones, lo que deriva en múltiples soluciones. Este trabajo aborda el problema de interpolación de perfiles de permeabilidad desde un enfoque de reconstrucción de imágenes. En particular, el trabajo es motivado por el reciente desarrollo de la teoría RIPless de Compressed Sensing, herramienta que ha introducido un nuevo paradigma de adquisición de datos, permitiendo muestrear a tasas muy por debajo de las establecidas por las técnicas convencionales. El enfoque consiste en modelar las estructuras multicanal como imágenes que presentan una descomposición sparse en algún dominio transformado y utilizar esta información para reconstruir la imagen original a partir de un muestreo sub-crítico y no estructurado. Ésta es la principal diferencia con los métodos tradicionales, los cuales utilizan modelos estadísticos como información a priori para el proceso de estimación. La principal contribución de este trabajo fue la contextualización del problema de interpolación espacial en el marco de Compressed Sensing, generando claras conexiones con los resultados teóricos de esta nueva herramienta. De este análisis, se formuló el problema de selección de base óptima, el cual indicó que bajo el esquema de medición aleatoria de pixeles, la DCT es la base que permite inducir un determinado error de reconstrucción con la menor cantidad de mediciones, superando incluso a las transformadas wavelet. En la línea de los resultados obtenidos, este enfoque presenta prometedores desempeños, incluso en el régimen sub-crítico del 2% al 4% de datos medidos. En cuanto a los aspectos prácticos de procesamiento, la descomposición en distintos niveles de escala (bloques) para su reconstrucción y posterior promedio, mostró mejorías sustanciales en la estimación de las variables de permeabilidad. También se constató que, dada la naturaleza binaria de las imágenes estudiadas, una etapa de categorización genera importantes mejoras en los desempeños del método. Finalmente, esta memoria abrió diversas ramas de estudio para trabajos futuros, dentro de los cuales destacan: implementación de otros algoritmos; estudio de técnicas de post-procesamiento más elaboradas; extender el análisis a diferentes estructuras o modelos geológicos; incorporación de información a priori en esquemas de reconstrucción; y uso conjunto de métodos convencionales y regularización sparse.

The attenuation coefficient slope (ACS) has the potential to be used for tissue characterization and as a diagnostic ultrasound tool, hence complementing B-mode images. The ACS can be valuable for estimation of other ultrasound parameters such as the backscatter coefficient. There is a well-known tradeoff between the precision of the estimated ACS values and the data block size used in spectral-based techniques such as the spectral log difference (SLD). This trade-off limits the practical usefulness of spectral-based attenuation imaging techniques. In this thesis work, the regularized spectral log difference (RSLD) technique is presented in detail and evaluated with simulations and experiments with physical phantoms, ex vivo and in vivo. The ACS values obtained when using the RSLD technique were compared to the ones obtained when using the SLD technique, as well as the ground truth ACS values obtained with insertion loss techniques. The results showed that the RSLD technique allowed significantly decreasing estimation variance when using small data block sizes (i.e., standard deviation of percentage error reduced by more than an order of magnitude in all cases when using 10 x 10 data blocks) without sacrificing estimation accuracy. Therefore, the RSLD allows for the reconstruction of attenuation coefficient images with an improved trade-off between spatial resolution and estimation precision.
Tesis

Los objetos arqueológicos son típicamente expuestos a efectos climatológicos, erosión y estrés físico, lo cual daña tanto parcialmente como de manera desigual sus superficies. Debido a estas condiciones, sus zonas fracturadas tienden a abrir paso a más interpretaciones, mayor ambigüedad y a veces vuelve imposible determinar su forma exacta para su reconstrucción. En la actualidad, existen esfuerzos para mejorar esta reconstrucción mediante el uso de herramientas computacionales, tales como métodos simétricos de reconstrucción; sin embargo, la mayoría de estos esfuerzos asumen que estos objetos hechos por el hombre guardan algún tipo de estructura y regularidad, por lo que se basan en métodos geométricos y simétricos complejos que limitan la reparación de las piezas arqueológicas.
Trabajo de investigación

Actualmente en el mundo, las tecnologías de escaneo 3D se clasifican en dos grupos: de contacto y sin contacto. El primer grupo se caracteriza por la necesidad de reposar el escáner sobre el objeto (Sreenivasa K. 2003). Este tipo de escáneres representan un riesgo cuando los objetos en cuestión no pueden ser manipulados libremente debido a su fragilidad. Por otro lado, el segundo grupo de tecnologías son mayormente usadas en investigaciones y poseen una amplia variedad de aplicaciones en la industria medicinal y de entretenimiento. Este último grupo a su vez se divide en dos sub-grupos: activos y pasivos (Pears N. 2012). Las tecnologías de escaneo 3D activos se basan en el análisis y medición del tiempo de envío y retorno de una señal hacia el objeto para estimar la posición de la superficie. Por otro lado, las técnicas de escaneo sin contacto-pasivas no necesitan de la manipulación del objeto ni medición de señales ya que aprovechan la luz ambiental. Dentro de las ciencias de la computación existe el problema de cómo sintetizar, procesar y analizar la información de una superficie obtenida mediante herramientas de escaneo 3D y guardarla en el computador con el fin de que este pueda ser visualizada y/o manipulada por otras herramientas informáticas. A lo largo de los años han surgido múltiples técnicas de representación de objetos en un espacio de tres dimensiones. Sin embargo, estas técnicas dependen fuertemente de las herramientas empleadas durante el proceso de escaneo. Es por ello que se han desarrollado también técnicas pasivas-sin contacto que permitan la obtención de superficies únicamente a partir de una colección de imágenes y haciendo uso de redes neuronales entrenadas en extensos conjuntos de datos. Para poder entender estas tecnologías emergentes es necesario investigar a profundidad cuales son los recientes métodos para generar superficies u objetos 3D, en qué casos se utilizan los distintos métodos y cuáles son los enfoques de los autores al emplear dichas técnicas.
Trabajo de investigación

En los últimos años se ha presentado un incremento en el interés por la conservación del patrimonio cultural. Esto incluye varias actividades, siendo una de ellas la conservación de piezas arqueológicas. Esta actividad ha tomado gran relevancia entre expertos en arqueología debido a la proliferación de piezas arqueológicas dañadas o incompletas que son encontradas. Gracias a los avances en informática, las instituciones que se desenvuelven en el sector han optado por la reconstrucción 3D de las piezas arqueológicas. Para llevar a cabo esta tarea hay una variedad de técnicas que necesitan el uso de dispositivos de alta tecnología como los escánares 3D. Por tal razón, dichas técnicas son costosas, tediosas y demandan de mano de obra calificada para realizarse. Por otro lado, se han presentado avances significativos en técnicas de reconstrucción 3D que utilizan modelos de aprendizaje profundo para efectuarla, de las cuales destacan las técnicas que utilizan una sola imagen del objeto a digitalizar. Por lo mencionado, se elabora el presente trabajo de investigación con el objetivo de hacer una revisión de la literatura acerca de los últimos intentos por la reconstrucción 3D que usan un enfoque basado en imágenes para evaluar y proponer un proyecto para el desarrollo de una herramienta que permita reconstruir modelos 3D de piezas arqueológicas a partir de imágenes de piezas arqueológicas incompletas. Asimismo, se revisarán las herramientas y métodos para la ejecución del proyecto.
Trabajo de investigación

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Recursos y Medio Ambiente Hídrico
Ingeniero Civil
La disponibilidad del recurso hídrico en Chile central está relacionada con el volumen total de deshielo proveniente de las cuencas nivales, especialmente en el periodo de estiaje. Por este motivo, surge la necesidad de entender los procesos físicos relacionados con el derretimiento y cuantificar el volumen de agua contenido en el manto nival. El presente estudio propone un modelo de reconstrucción retrospectiva distribuido a escala diaria del equivalente en agua de nieve (SWE, por sus siglas en inglés) contenido en el manto nival considerando el balance de masa - energía propio de la interfaz superficie del manto nival - aire. La modelación incorpora datos meteorológicos locales e información satelital (MODIS) de cobertura nival fraccional y albedo nival. La zona de estudio corresponde a la cuenca Ojos e Agua (39 [Km2]), ubicada en la subcuenca Alta del Aconcagua, Chile. La reconstrucción del SWE propuesta, es aplicada durante la temporada de deshielo de los años 2010 y 2011. Los resultados muestran un volumen máximo de SWE al inicio de la temporada de deshielo de 11 y 16 millones de metros cúbicos respectivamente, valores consecuentes con la disponibilidad hídrica registrada para cada año modelado. Tras la reconstrucción, se procede a la validación del modelo considerando (1) mediciones puntuales del espesor del manto nival y (2) el volumen total de deshielo observado a la salida de la cuenca. La validación muestra que el modelo propuesto solo es capaz de explicar el promedio espacial del SWE observado y la distribución espacial de SWE a una escala mayor a la de ladera, explicando de forma más satisfactoria los volúmenes de deshielo (con un error promedio anual de un 20%). Luego, se estudian diversos aspectos de interés tales como: (1) la influencia de cada forzante meteorológica, parámetro del manto nival y característica fisiográfica incluida en el modelo por medio un análisis de sensibilidad enfocado a la cuantificación del efecto ejercido sobre el flujo de energía total externa, (2) la definición de áreas representativas para la medición en terreno del SWE (ARs) mediante dos enfoques complementarios basados en la representatividad del SWE promedio espacial, obteniendo un área porcentual (2010 y 2011) de un 10% y 17% para ambos enfoques respectivamente, (3) la evaluación de la capacidad predictiva del equivalente en agua de nieve máximo respecto al volumen total de deshielo. El modelo desarrollado es una herramienta potencialmente útil para efectos de predicción y estudio de procesos físicos relacionados con el manto nival, siendo de interés la instrumentación nivométrica ubicada en distintas ARs (definidas según los enfoques propuestos en este estudio) con el propósito de la futura aplicación de modelos de derretimiento de base semi empírica, disminuyendo el error de predicción al mejorar la calidad de la calibración de los parámetros requeridos.

Este libro habla de Medicina Nuclear (MN). Esta especialidad médica incluye tanto prácticas diagnósticas como procedimientos terapéuticos. En estas páginas se analiza solamente lo que concierne al cometido diagnóstico de la Medicina Nuclear que se logra a través de imágenes. La medicina actual es impensable sin la utilización de imágenes. Englobadas bajo el nombre de Diagnóstico por imágenes (DXI), su empleo trasciende la etapa de diagnóstico de las patologías y se emplean también con mucha eficacia para planificar terapias y evaluar resultados. Las imágenes que aporta la MN, se obtienen a partir de la administración al paciente de un radiofármaco y la detección de cómo se distribuye la radioactividad dentro del organismo; esa distribución es graficada en una imagen. Como toda práctica diagnóstica en medicina, las imágenes médicas tienen como objetivo la obtención de datos. El prestigio de que gozan las imágenes con respecto a otras formas de presentar la información, conlleva la falacia de que las mismas son información objetiva, reflejo cabal del interior del organismo, y no datos sujetos a interpretación. Esto ocasiona dificultades a la hora de evaluar las imágenes para decidir si son aptas para efectuar un diagnóstico. En el libro se establecen los criterios con que deben justipreciarse los estudios, que no tiene que ver con la apariencia de la imagen. A lo largo de los capítulos se sugiere entrenarse en aplicar formas comprobadas de valorar una imagen de Medicina Nuclear. Y esa evaluación debe hacerse examinando en profundidad las tres particularidades siguientes; la validez estadística de la adquisición; la eventual existencia de artefactos producto de la reconstrucción; la calidad de la imagen en relación al radiofármaco. ¿Invita el libro a dudar de las imágenes? De alguna manera sí. Pero no se trata de una incitación desconfiar de las imágenes médicas como procedimiento diagnóstico. No sostiene prejuicios ni suspicacias sobre métodos ya comprobados y validados. En lo que insiste es que no se debe aceptar la imagen como prueba de nada, hasta no estar seguros de que ha sido adquirida adecuadamente y poder descartar la presencia de artefactos; hasta no garantizar que la información que denota sea estadísticamente significativa; hasta no atestiguar con un control de calidad que el radiofármaco elegido y administrado se concentra en el territorio que se pretende indagar.

Este “Atlas de Osteología Humana por Tomografía Computada Tridimensional” es realizado íntegramente con imágenes obtenidas de pacientes reales, quienes se realizaron este estudio por diversas patologías o su sospecha. Luego de la adquisición imagenológica por el tomógrafo, se procedió con la sustracción digital de los tejidos blandos, para posteriormente lograr la reconstrucción en tres dimensiones de los huesos del cuerpo humano. Dentro de su contenido podrán hallarse imágenes referenciadas con diferentes incidencias de vista. Como asimismo videos rotacionales, que permitirán un mejor entendimiento de la morfología de los distintos accidentes óseos. Esta obra nace con el fin de brindarles a los estudiantes una perspectiva más real en el estudio de la anatomía ósea, que podrán observar en la práctica profesional con los pacientes. Se integra así, el uso de las nuevas tecnologías a nuestra disposición con los atlas y libros de texto clásicos de anatomía.

Es propósito de esta comunicación revisar la teoría pragmática de la explicación sostenida por van Fraassen en The Scientific Image y otros escritos. Se cuestiona la necesidad de responder objeciones como las de Kitcher y Salmon en términos de la identificación de una relación de relevancia objetiva en las explicaciones concebidas como respuestas a preguntas por qué. En consecuencia, se examina la alternativa de considerer positivamente la existencia de haces de relaciones de relevancia especialmente como determinantes de la producción de diferentes desarrollos teóricos que proporcionen nuevas imágenes no literales de cómo es el mundo. Se toma como punto de partida para esta propuesta la adhesión de van Fraassen a la concepción semántica de las teorías científicas. Se señala entonces el contraste entre el análisis complementario que de la explicación y de la reconstrucción de teorías realiza el enfoque estructural y la posición sustentada por van Fraassen. En esta última se advierte el divorcio entre la concepción pragmática de la explicación y la tesis de que las teorías científicas se identifícan a través de sus modelos más la definitió teórica que define estas estructuras. Se sugiere la necesidad de restablecer la conexión entre ambas aun sin comprometerse en una teoría de la unificación, pero reconociendo virtudes informacionales en la explicación. En un análisis que incorpora las dimensiones pragmática y diacrónica se intenta reivindicar el valor de la explicación en la generación de teorías que sean empíricamente adecuadas en principio.

Esta investigación, aún en marcha, tiene como objetivo la realización de una serie de diez pinturas, cuya poética destaca la reconstrucción de memorias personales. El trabajo fue formulado colaborativamente, partiendo de relatos sobre objetos particulares de personas, familiares o amigos afectivamente significativos, que estuvieron ligadas al artista en distintos períodos y lugares. Las descripciones de estos individuos sobre sus memorias de estos objetos amplían y resignifican el sentido de la palabra familiar cuando se aplica a los propios objetos. Las experimentaciones pictóricas fueron producidas partiendo sólo de relatos subjetivos enviados al artista vía e-mail o redes sociales. Este procedimiento hizo posible la materialización de la imagen desde su recreación. Para la exposición de los trabajos se utilizó un monóculo de madera, que propicia la mediación de estas experimentaciones pictóricas, estableciendo un distanciamiento entre la pintura realizada y el espectador, desencadenando una fundamental distancia entre el tiempo vivido y el tiempo presente, ahora resignificado, así como discusiones sobre el tiempo, cuando la distancia y la proximidad se han confundido. La participación colaborativa en esta acción poética ha potenciado la investigación y la reflexión sobre la creación de nuevas imágenes en la contemporaneidad

Destruir para construir es una manera de enfrentarse a la imagen artística a través de la acción en un cuerpo a cuerpo. De este modo se van a tratar diferentes estrategias de afrontar la construcción de la imagen desde su propia destrucción. Cada vez que un gesto atraviesa el campo de batalla de la imagen hace que lo anterior desaparezca y en su desaparición se rehace una nueva imagen. Las imágenes contienen la memoria de lo que en ellas y por ellas a pasado y a través de la mirada se puede reconstruir la destrucción. A través de la acción en el presente se construye una verdad que inmediatamente desaparece, en ella el artista, el espectador, la manipulación de lo material y el tiempo son cómplices. Se entiende la relación entre la destrucción y la construcción como bucle infinito, como acontecimiento dependiente del gesto del artista. Este vínculo se va a analizar desde la experiencia propia de algunas obras realizadas como Deshacer el tiempo, Líneas de des-división, II round: animal carbón, o Habitar la derrota. En todas ellas la obra es un acontecimiento que deja una huella, la transformación de la materia significa la construcción de su memoria como consecuencia de su destrucción. Es la conclusión también del análisis algunos de los procesos de otros artistas, en particular: el ritual de iniciación de Bruce Nauman que parte del vacío; el proceso de Situación-Condición-Producción de Mathew Barney, y la reconstrucción de la memoria en el objeto dañado de Nieves Correa. Tres maneras de abordar metodologías de destrucción para la construcción de la obra. La acción, el dibujo, la instalación, o la situación, la condición, la producción, son también el deseo, el sacrificio y el resultado. Procesos por las que las imágenes retienen sus pasado en un eterno presente.http://dx.doi.org/10.4995/ANIAV.2017.5763

Dentro de la extensa obra del artista español Jesús Segura (Cuenca, 1967) es constante el cuestionamiento y la reactualización de la noción espacio-temporal mediante el análisis crítico de la imagen. La presente aportación constituye un estudio sobre su obra visual y las diferentes estrategias utilizadas de reconstrucción espacial y delimitación de las cronologías presentes en la imagen para poner en cuestión la noción lineal del espacio-tiempo. Segura genera, a través del uso simultaneo de diferentes formatos: fotografía, vídeo, performance o instalación, lo que define como espacialidades desbordadas. Espacios que están sometidos al flujo migratorio de la globalización y que reaccionan desplegando una temporalidad heterocrónica que modifica el estatuto espacial del lugar e incorpora una hibridación de lo local y lo global, generando gran tensión heterotópica al yuxtaponer en un mismo espacio imágenes ambivalentes cuya veracidad resulta en muchos casos cuestionable para el espectador. A través de ellos plasma la vida cotidiana de las ciudades y sus múltiples y diversos habitantes, mostrándonos una realidad espacio temporal multi-rítmica en la que el tiempo experiencial no es homogéneo respecto a todas las personas, ya que individualmente los humanos somos capaces de experimentar y sentir, de forma simultánea, diferentes ritmos temporales dentro de un tramo común de tiempo. Su inquietud por temas como la temporalidad, la espacialidad o el contexto, está presente en todo su universo. En su obra las imágenes se convierten en construcciones culturales de cada uno de los contextos determinados donde surgen. Una muestra de cómo se articula y configura la imagen contemporánea afectada por las nuevas temporalidades y de la relevancia de las prácticas de ver y mostrar dentro de la nueva cultura visual, que nos hacen repensar la linealidad de la narrativa espacio-temporal modificando nuestro modo de percibir y habitar el mundo.

La neurocirugía robótica está sufriendo profundos cambios en los últimos tiempos, fruto principalmente de los avances en las técnicas de imagen médica (TAC, MRI, f-MRI o DTI), lo que permite una mejor planificación de la operación a realizar. La neurocirugía mínimamente invasiva se ve beneficiada de estos avances. Sin embargo, quedan problemas a resolver en la transferencia del plan de trabajo pre-planificado a la realidad intra-operatoria, debido a la naturaleza no-lineal de los tejidos deformables involucrados. Uno de estos problemas es el brain-shift, o desplazamiento de la materia cerebral fruto del cambio de presión interior al practicar la craneotomía y de los propios procesos quirúrgicos, y que produce una pérdida de referencia entre los volúmenes de imagen de neurocirugía adquiridos antes de la cirugía.En este trabajo se presenta un sistema de imagen médica por microondas para detección y corrección del problema de brain-shift en operaciones de tumores cerebrales. Se presenta el sistema desarrollado, los componentes electrónicos de alta frecuencia y control que forman parte del mismo y el software que permite obtener las imágenes. El sistema de antenas permite obtener en tiempo real la localización de los puntos de control del modelo de deformaciones para la visualización utilizando realidad aumentada.