IACTEC Tecnología Médica

Descripción

TECNOLOGÍA MÉDICA-IACTEC

El programa de Tecnología Médica (TECMED) del IACTEC transfiere tecnologías utilizadas en la investigación astrofísica al campo de la medicina, y está desarrollando dos sistemas que operan en el rango visible, infrarrojo térmico y microondas. El personal del equipo de Tecnología Médica pertenece al Programa de Capacitación de IACTEC, financiado por el Cabildo de Tenerife. Sus resultados se están consiguiendo gracias al respaldo del Cabildo Insular de Tenerife al amparo del Programa de Capacitación TFINNOVA 2016-2021, del Marco Estratégico de Desarrollo Insular (MEDI) y del Fondo de Desarrollo de Canarias.

 

PINRELL

(Prototype for INfraREd analysis of Lower Limbs).

Se trata de un sistema de Termografía Infrarroja diseñado por el programa de Tecnología Médica de IACTEC para la detección, análisis y evaluación de diferentes patologías, como por ejemplo afecciones del Pie Diabético. Este prototipo desarrollado especialmente para uso clínico, es una herramienta diseñada para la detección precoz de posibles lesiones, infecciones y úlceras subcutáneas no visibles en el pie de pacientes diabéticos, que sí son detectables en el Infrarrojo Térmico.

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PINRELL utiliza tres sensores de bajo coste para la detección de radiación Visible (VIS) e Infrarrojo Cercano (NIR) que abarcaría sumando ambas de 0,4µm a 0,86 µm e Infrarrojo Térmico (IR) que incluye desde las 8 µm a las 14 µm. En el rango VIS y NIR se ha empleado la cámara Intel RealSense D415. Su principal característica es la generación de información de profundidad 3D a través de dos sensores y un emisor tipo NIR, combinándola en un sensor del rango del visible (imagen multicanal). En el rango IR térmico se ha utilizado la cámara Thermal Expert Q1, que incorpora un sensor microbolómetro de resolución QVGA en el rango de 8 µm - 14 µm y una sensibilidad térmica (NETD) inferior a 50 mK.

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Una de las claves del prototipo PINRELL reside en la aplicación software de escritorio desarrollada por el programa TECMED, que opera en diferentes sistemas operativos: Linux y Windows. Se ha desarrollado mediante programas de software libre (3D Slicer y PLUS) y utiliza diferentes arquitecturas de software estándar aplicadas en la industria del software. La aplicación software PINRELL se encarga de realizar la adquisición de datos, registrado de las imágenes y un análisis de la información recibida aplicando diversas técnicas de análisis de datos tales como segmentación, la aplicación de algoritmos estadísticos clásicos y Machine (Deep) Learning. De esta forma el sistema PINRELL es capaz de crear una base de datos de imágenes médicas multicanal (VIS/IR/NIR) para el desarrollo de algoritmos dedicados al diagnóstico y monitorización de neuropatías del pie diabético, realizando un análisis y seguimiento de patrones anómalos de temperatura superficial invisibles para el ojo humano.

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MICROONDAS

La radiometría de microondas (MWR) es una técnica no ionizante, no invasiva, pasiva e inherentemente segura que permite obtener medidas de temperaturas subcutáneas del cuerpo y patrones de temperatura en profundidad. Está técnica complementará las medidas superficiales de temperatura de tejidos biológicos, enfocadas al diagnóstico personalizado.

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MWR utiliza radiómetros, que son receptores de muy bajo ruido, muy sensibles capaces de detectar pequeñas señales de entrada, como la que irradian los tejidos del cuerpo humano (aproximadamente -174 dBm/Hz a 310 K o 37 ºC). Los sensores desarrollados en IACTEC operan en cinco bandas de frecuencia (1,5 GHz, 2,2 GHz, 2,7 GHz, 3,5 GHz y 4,3 GHz) que son discriminadas mediante el uso de filtros. Los receptores han sido cuidadosamente diseñados confinando e integrando, en el respectivo ancho de banda de operación, la señal recibida y adaptándola a la ventana de detección del sensor de microondas. El sistema multifrecuencia proporcionará un conjunto de medidas de temperatura, dependientes de la frecuencia de operación, facilitando el análisis de la distribución de temperatura interna de los tejidos biológicos. 

TECMED 8

MWR también requiere el desarrollo de componentes que simulen, de una forma realista, el comportamiento de la energía de microondas en el interior de los tejidos biológicos. Estos componentes se denominan fantomas y simulan con precisión las propiedades dieléctricas de los tejidos del cuerpo. Se han fabricado utilizando materiales comunes en concentraciones variables para proporcionar la elasticidad, consistencia y duración deseadas. Se ha desarrollado un conjunto de fantomas que presentan capacidades multicapa y multimodales, mientras que se está en proceso de realizar soluciones antropomórficas. Los fantomas están adaptados para ser usados en imagen de ultrasonido (ecografía), que permite el guiado de la técnica de microondas.

PUBLICACIONES EN REVISTA

Publicaciones científicas en Revistas del JCR y comunicaciones a congresos del equipo de Tecnología Médica:

  • "Polyvynil alcohol cryogel phantoms of biological tissues for wideband operation at microwave frequencies", Plos One, 14 (7), e0219997, 2019.

Arteaga-Marrero N, Villa E, González-Fernández J, Martín Y, Ruiz-Alzola J.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0219997

 

  • "Performance Assessment of Low-Cost Thermal Cameras for Medical Applications", Sensors, 20 (5), 1321, 2020

Villa, E.; Arteaga-Marrero, N.; Ruiz-Alzola, J.

https://doi.org/10.3390/s20051321

 

  • "Wideband Epidermal Antenna for Medical Radiometry", Sensors, 20 (7), 1987, 2020

León, G.; Herrán, L.F.; Mateos, I.; Villa, E.; Ruiz-Alzola, J.

https://doi.org/10.3390/s20071987

 

PUBLICACIONES EN REVISTA EN REVISIÓN

  • "Bimodal Microwave and Ultrasound Phantoms for Non-Invasive Clinical Imaging", Scientific Reports (En revisión)
  • "A 3.5-GHz pseudo-correlation type radiometer for biomedical applications", AEÜ – International Journal of Electronics and Communications (En revisión)

PROCEEDINGS EN LIBRO

  • Hernández A., Arteaga-Marrero N., Villa E., Fabelo H., Callicó G.M., Ruiz-Alzola J. (2019) Automatic Segmentation Based on Deep Learning Techniques for Diabetic Foot Monitoring Through Multimodal Images. In: Ricci E., Rota Bulò S., Snoek C., Lanz O., Messelodi S., Sebe N. (eds) Image Analysis and Processing – ICIAP 2019. ICIAP 2019. Lecture Notes in Computer Science, vol 11752. Springer, Cham

https://doi.org/10.1007/978-3-030-30645-8_38

 

PUBLICACIONES EN CONGRESOS

  • "Automatic segmentation based on Deep Learning techniques for diabetic foot monitoring through multimodal images", 20th International Conference on Image Analysis and Processing (ICIAP 2019), Septiembre 2019.

https://www.springer.com/gp/book/9783030306441

  • "Diseño de fantomas para optimizar la utilidad diagnóstico-terapéutica de la ecografía torácica en la práctica clínica", XXXIV Congreso Regional NEUMOCAN, Noviembre 2019.

Proceedings de: https://www.neumocan.com/congreso-regional

  • “Custom-made phantom designed for thoracic ultrasound diagnostic and therapeutic applications in clinical practice”, European Respiratory Society (ERS) International Congress (ERS 2020), Septiembre 2020.
  • "Elaboración de fantomas para optimizar la utilidad diagnóstico-terapéutica de la ecografía torácica en la práctica clínica", Congreso SEPAR 2020, Noviembre 2020.

 

Investigador principal
Gestor del proyecto
Personal del proyecto
Colaboradores

PUBLICACIONES EN REVISTA

Publicaciones científicas en Revistas del JCR y comunicaciones a congresos del equipo de Tecnología Médica:

  • "Polyvynil alcohol cryogel phantoms of biological tissues for wideband operation at microwave frequencies", Plos One, 14 (7), e0219997, 2019.

Arteaga-Marrero N, Villa E, González-Fernández J, Martín Y, Ruiz-Alzola J.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0219997

 

  • "Performance Assessment of Low-Cost Thermal Cameras for Medical Applications", Sensors, 20 (5), 1321, 2020

Villa, E.; Arteaga-Marrero, N.; Ruiz-Alzola, J.

https://doi.org/10.3390/s20051321

 

  • "Wideband Epidermal Antenna for Medical Radiometry", Sensors, 20 (7), 1987, 2020

León, G.; Herrán, L.F.; Mateos, I.; Villa, E.; Ruiz-Alzola, J.

https://doi.org/10.3390/s20071987

 

PUBLICACIONES EN REVISTA EN REVISIÓN

  • "Bimodal Microwave and Ultrasound Phantoms for Non-Invasive Clinical Imaging", Scientific Reports (En revisión)
  • "A 3.5-GHz pseudo-correlation type radiometer for biomedical applications", AEÜ – International Journal of Electronics and Communications (En revisión).

 

PROCEEDINGS EN LIBRO

  • Hernández A., Arteaga-Marrero N., Villa E., Fabelo H., Callicó G.M., Ruiz-Alzola J. (2019) Automatic Segmentation Based on Deep Learning Techniques for Diabetic Foot Monitoring Through Multimodal Images. In: Ricci E., Rota Bulò S., Snoek C., Lanz O., Messelodi S., Sebe N. (eds) Image Analysis and Processing – ICIAP 2019. ICIAP 2019. Lecture Notes in Computer Science, vol 11752. Springer, Cham

https://doi.org/10.1007/978-3-030-30645-8_38

 

PUBLICACIONES EN CONGRESOS

  • "Automatic segmentation based on Deep Learning techniques for diabetic foot monitoring through multimodal images", 20th International Conference on Image Analysis and Processing (ICIAP 2019), Septiembre 2019.

https://www.springer.com/gp/book/9783030306441

  • "Diseño de fantomas para optimizar la utilidad diagnóstico-terapéutica de la ecografía torácica en la práctica clínica", XXXIV Congreso Regional NEUMOCAN, Noviembre 2019.

Proceedings de: https://www.neumocan.com/congreso-regional

  • “Custom-made phantom designed for thoracic ultrasound diagnostic and therapeutic applications in clinical practice”, European Respiratory Society (ERS) International Congress (ERS 2020), Septiembre 2020.
  • "Elaboración de fantomas para optimizar la utilidad diagnóstico-terapéutica de la ecografía torácica en la práctica clínica", Congreso SEPAR 2020, Noviembre 2020.

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