Tesis doctoral de Marta Guardiola Garcia
El término imagen médica se refiere a varias tecnologías que se utilizan para visualizar el cuerpo humano para diagnosticar, hacer un seguimiento o tratar enfermedades. Cada tipo de tecnología ofrece información distinta sobre la zona del cuerpo que se estudia dependiendo del tipo de radiación que se utilice. Los métodos de formación de imagen más comunes actualmente son los rayos x, los ultrasonidos y la resonancia magnética. Actualmente aún existen muchas lesiones que no pueden ser detectadas por dichos métodos en un estadio curable de la enfermedad. Además presentan algunos inconvenientes que limitan su uso, tales como riesgo para la salud, alto coste, incomodidad el paciente, etc. en las últimas décadas, los sistemas activos de formación de imagen con microondas se están estudiando debido a su capacidad de inspección interna de cuerpos opacos a la luz visible. El principal motivo es la facultad de las microondas para penetrar y diferenciar los componentes de un cuerpo bas ándose en su contraste en propiedades dieléctricas con una resolución sub-centimétrica. Otros motivos son la seguridad, el coste relativamente bajo y la portabilidad del sistema. Impulsado por los buenos resultados previos obtenidos en otros campos, una rama activa de investigaci ón se ha centrado en el campo biomédico. Se ha identificado una gran potencialidad en la detecci ón de cáncer de mama, o incluso en una aplicación más compleja como es detección del derrame cerebral. Ambas aplicaciones serán tratadas en dicha tesis. actualmente la investigación en métodos de formación de imagen tomográficos se centra en desarrollar algoritmos iterativos y cuantitativos basados en sistemas de optimización. Estos algoritmos se enfrentan a una serie de problemas al tratar datos experimentales debido al ruido, propagación multi-camino o inexactitudes de modelado. El algoritmo tomográfico desarrollado y evaluado en esta tesis se ha centrado en conseguir una buena robustez a estos problemas. Para ello se propone una implementación no iterativa y no cuantitativa basada en un método de born modificado. Tomando como referencia el método desarrollado en nuestro departamento en los años 80, esta tesis propone una nueva implementación destinada a actualizarla al estado del arte actual. las dos contribuciones principales de este trabajao son la formulación 3d y la extensión a múltiples frecuencias, dando lugar a un algoritmo llamado «magnitude combined (mc) tomography». En primer lugar, los algoritmos 2d sólo son aplicables a la reconstrucción de objetos que pueden ser asumidos como uniformes en la tercera dimensión, tales como extremidades. Para el resto de los casos, se requiere un algoritmo de 3d. En segundo lugar, la información multi-frequencia tiende a estabilizar la reconstrucci ón gracias a la eliminación de los artefactos selectivos en frecuencia, mientras que se mantiene la resoluci ón de la frecuencia más alta de la banda. esta tesis cubre la formulación del algoritmo tomográfico y su evaluación con escenarios médicamente relevantes en el marco de cáncer de mama y la detección de derrame cerebral. En la validación numérica se han utilizado modelos muy realistas obtenidos a partir de resonancias magnéticas de pacientes reales. Estos modelos son los más aceptados y los más realistas de los que dispone la comunidad científica en este momento. Especial atención se presta a la validación experimental, que constituye el principal desafío de los sistemas de formación de imagen con microondas. Para ello se han construido modelos de mama utilizando recetas que permiten la s íntesis de materiales con propiedades dieléctricas similares a los tejidos reales, así como un sistema completo de adquisición de datos para medir estos modelos. Los resultados presentados demuestran que el algoritmo propuesto es capaz de proporcionar imágenes robustas en escenarios medicamente realistas y detectar una lesi ón mamaria maligna y una hemorragia cerebral en un estadio inicial.
Datos académicos de la tesis doctoral «Multi-antenna multi-frequency microwave imaging systems for biomedical applications«
- Título de la tesis: Multi-antenna multi-frequency microwave imaging systems for biomedical applications
- Autor: Marta Guardiola Garcia
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 31/10/2013
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- LLuis Jofre Roca
- Tribunal
- Presidente del tribunal: jean charles Bolomey
- christian Pichot (vocal)
- (vocal)
- (vocal)