Propuesta - Trabajos de Grado
Contents
1. la detecci n de embolias pulmonares este an lisis estar centrado en los criterios de sensibilidad y especificidad En ASIGNATURA MISyC PROYECTO 1 este documento tambi n se presentara el dise o del algoritmo seleccionado Documento de plan de pruebas en este se especificar n las pruebas que se ejecutar n tanto de la soluci n inform tica como de un caso de prueba con im genes m dicas Soluci n inform tica con la implementaci n del algoritmo se entregar n los programas fuentes y ejecutables as como la documentaci n t cnica y manual de usuario ASIGNATURA MISyC Art culo que presenta el algoritmo y los resultados del caso de estudio Este art culo ser PROYECTO 2 presentado para publicaci n en una revista indexada nacional Documento de entrega de resultados del trabajo de grado PROSPECTIVA DE INNOVACI N POTENCIALDE Desde la perspectiva m dica como se describi anteriormente la embolia pulmonar es una INNOVACI N enfermedad dif cil de detectar adicionalmente los pacientes que llegan al servicio de urgencias son atendidos inicialmente por m dicos no especialistas en la enfermedad esto dificulta a n m s la detecci n de esta Desde la perspectiva inform tica existen diferentes aproximaciones en la detecci n de embolias pulmonares pero los ltimos art culos intentan investigar en como optimizar algoritmos para mejorar su rendimiento Y por ultimo una pregunta abierta C mo aplicar2. las caracter sticas de intensidad trasftormaci n BotHat y primer valor propio de la matriz hesiana y la forma del lumen isofoto curvatura y circularidad propone un algoritmo para la detecci n de embolias pulmonares Otra forma de aproximaci n que se ha explorado es utilizar inteligencia artificial en la detecci n de embolias pulmonares en 1993 Tourassi 10 present una soluci n utilizando redes neuronales posteriormente Scurell 11 utiliza el algoritmo Hybrid Monte Carlo para el mismo prop sito Serpen 12 demostr que las redes neuronales basadas en conocimiento KBANN por sus siglas en ingles knowledge based artificial neural network permiten la detecci n de embolias pulmonares y Park 13 est actualmente investigando como mejorar el rendimiento en la detecci n de embolias pulmonares utilizando redes neurales DESCRIPCI N GENERAL METODOLOG A Este proyecto se enmarca en la modalidad de investigaci n teniendo en consideraci n este motivo se escoge una metodolog a por fases Se proponen cuatro fases planteamiento exploraci n y dise o ciclo de desarrollo y validaci n y resultados en cada una de ellas se especifica una metodolog a diferente En la fase inicial se desarrollar una investigaci n orientada a explorar el estado del arte en detecci n de embolias pulmonares y posteriormente se desarrollar el plan de trabajo del proyecto en general La metodolog a utilizada es la del seminario de investigac
3. 28 FACULTAD DE INGENIER A puedes a Pontificia Universidad Petro JAVERIANA MAESTR A EN INGENIER A DE SISTEMAS Y A di COMPUTACI N TRABAJO DE GRADO PROPUESTA DE PROYECTO PZ 2011 1 XX T TULO DEL ALGORITMO DE DETECCI N AUTOM TICA DE EMBOLIAS PULMONARES EN PROYECTO IM GENES TRIDIMENSIONALES DE TOMOGRAF A AXIAL COMPUTARIZADA DATOS DEL Luis Andr s Almanza CORREO almanzalOjaveriana edu co ESTUDIANTE CC 80 665 223 ELECTR NICO andresalmanza O gmail com DIRECTOR DE GRADO Maciej Orkisz PhD TAKINA ra maciej orkisz Ocreatis insa ORUP OV ENETDE Sub l nea Procesamiento de Im genes opciona maciej orkisz creatis insa INVESTIGACI N i l lyon fr Digitales OBJETIVO GENERAL Implementar un algoritmo para apoyar la detecci n de embolias pulmonares en im genes m dicas de TAC Tomograf a Axial Computarizada OBJETIVOS OBJETIVOS ESPEC FICOS Seleccionar un algoritmo seg n los criterios de sensibilidad y especificidad Dise ar una implementaci n del algoritmo seleccionado Desarrollar una soluci n que implemente el algoritmo propuesto Implantar y validar el algoritmo en un caso de estudio PROBLEMA DE INVESTIGACI N O APLICACI N Las enfermedades cardiovasculares ECV son las principales causas de muerte en el mundo se estima que cada a o mueren m s personas por esta causa que por cualquier otra afectan a ambos sexos por igual y m s del 80 se producen en pa ses de ingresos bajos En 2005
4. dades 2 La mitad de las personas que tienen embolia pulmonar no presenta s ntomas si los presenta pueden incluir falta de aire dolor tor cico o tos con sangre Los s ntomas de un co gulo de sangre incluyen calor inflamaci n dolor sensibilidad y enrojecimiento de la pierna 3 Pulmon Coraz n mbolo Trombosis Femural de Embolo que viaja de la vena cava inferior Infarto Pulmonar a los pulmones Imagen 1 Embolia Pulmonar 4 Imagen 2 Embolia Pulmonar 5 Adem s del examen f sico y la historia cl nica completa los procedimientos para diagnosticar una embolia pulmonar pueden incluir uno o m s de los siguientes Rayos X del t rax Gammagraf a pulmonar de ventilaci n perfusi n Angiograma pulmonar Tomograf a axial computarizada CT CAT con contraste imagen 3 Im genes por resonancia magn tica MRI Ecograf a d plex An lisis de laboratorio Electrocardiograma ECG 2 El tratamiento espec fico ser determinado por el m dico bas ndose en la edad del paciente estado general de salud y antecedentes m dicos extensi n de la enfermedad signos y s ntomas tolerancia a determinados medicamentos procedimientos o terapias expectativas para la evoluci n de la enfermedad opini n o preferencia 2 Las opciones de tratamiento de la embolia pulmonar incluyen anticoagulantes tratamiento fibrinol tico filtro de vena cava embolectom a pulmonar trombectom a percut nea dependiendo d
5. dos B Proponer una mejora al algoritmo seleccionado C Escribir plan de pruebas Para esta fase de defini el ciclo de vida prototipado r pido Imagen 4 por medio de la cual se desarrollar la soluci n implementando el algoritmo propuesto Por la naturaleza del ciclo de vida las actividades que se realizaran se ejecutaran iterativamente Comienzo Imagen 4 Ciclo de vida de Prototipado 14 Actividades A Recolecci n de requerimientos Dise o r pido Construcci n de prototipo Evaluaci n del prototipo Refinamiento del prototipo NI g O w Desarrollo de la iteraci n FASE 4 VALIDACI N Y RESULTADOS En esta fase se realizara la validaci n en un caso de estudio se recolectar n todos los resultados de la validaci n y se presentar n los resultados del trabajo de grado Para la validaci n se seguir n los siguientes pasos Definir objetivos hip tesis Definir medidas de xito Verificar viabilidad estimaci n gruesa Dise ar el experimento estimaci n precisa Realizar el experimento Recolecci n y an lisis de los datos Verificar los objetivos 1 2 3 4 5 6 7 8 Concluir Actividades A Realizar la validaci n del algoritmo en un caso de estudio B Escribir el art culo que presentar el algoritmo y los resultados obtenidos C Escribir el documento de resultado del trabajo de grado RESULTADOS ESPERADOS Documento de an lisis comparativo de los algoritmos que permiten
6. e la condici n del paciente 2 bronchus Imagen 3 Im genes de tomograf a axial computarizada 6 Desde la perspectiva inform tica actualmente existen diferentes aproximaciones para la detecci n de embolias pulmonares Masutani 7 propone un algoritmo de detecci n que se basa en la segmentaci n de los vasos pulmonares para limitar el espacio de b squeda y an lisis y utiliza las caracter sticas del tama o vascular el contraste local basado en la morfolog a matem tica el orden de curvatura y las caracter sticas geom tricas como el volumen y la longitud El algoritmo propuesto por Prieto 8 consta de los siguientes pasos pre procesamiento que se compone de un realce de vasos y detecci n de los pulmones extracci n del eje medio a partir de la esqueletizaci n independientemente de la pre segmentaci n criterio medio y esquemas de seguimiento a continuaci n la detecci n del rbol vascular filtrado del rbol vascular generando la topolog a por medio de un algoritmo de adelgazamiento generando la estructura del rbol vascular y por ltimo la detecci n de embolias pulmonares En el algoritmo de Sebbe 8 el primer paso es realizar un filtrado y realce de vasos a continuaci n segmentaci n de de los vasos sangu neos a partir de algoritmos de contorno activo particularmente Fast Marching y para la detecci n de co gulos propone dos algoritmos dependiendo de las necesidades del m dico Bouma 9 a partir de
7. el conocimiento inform tico para apoyar en un ambiente medico real la detecci n de una enfermedad como la embolia pulmonar PROPIEDAD Este trabajo de grado se realizar dentro del marco de investigaci n del grupo de INTELECTUAL investigaci n TAKINA Sistemas Inteligentes Computaci n Gr fica y Bioinform tica de la Pontificia Universidad Javeriana de Bogot El resultado del proyecto aportar al marco global del desarrollo del grupo TAKINA servir como base para futuros trabajos y proyectos del grupo y estar a disposici n del grupo TAKINA sin ninguna restricci n de uso El algoritmo estar a disposici n de licencia Creative Commons y el software producto de este trabajo de grado se licenciar bajo el modelo de software libre BIBLIOGRAF A 1 Organizaci n Mundial de la Salud http www who int Noviembre 2011 2 Resurrection Health Care http www reshealth org Noviembre 2011 3 NIH Instituto Nacional del Coraz n los Pulmones y la Sangre http www nhlbi nih gov Noviembre 2011 4 Facultad de Medicina Universidad Francisco Marroqu n http medicina ufm edu cms es Sindrome de la clase turista Noviembre 2011 5 Thrombosis Adviser http www thrombosisadviser es scripts Noviembre 2011 7 Masutani Y MacMahon H Doi K Computerized detection of pulmonary embolism in spiral CT angiography based on volumetric image analysis IEEE Trans Med Imaging 2002 Dec 21 12 1517 23 8 Juan Carlos Prie
8. i n clases seminarios propuesta de trabajo de grado estado del arte En la fase de exploraci n y dise o se realizar una evaluaci n de los algoritmos investigados se escoger el algoritmo mas ptimo basado en los criterios de sensibilidad y especificidad posteriormente a este algoritmo se dise ar la implementaci n de este y adicionalmente se especificar cual va a ser el plan de pruebas del proyecto En el ciclo de desarrollo por medio del ciclo de vida prototipado r pido se desarrollar incrementalmente una soluci n inform tica que implemente el algoritmo propuesto Por ltimo se implantar la soluci n y se realizara una validaci n en un caso de estudio Y para concluir se presentar n los resultados del trabajo de grado ePlanteamiento eExploraci n y Dise o eCiclo de Desarrollo eValidaci n y Resultados PLANTEAMIENTO EXPLORACI N Y DISE O CICLO DE DESARROLLO En esta fase se realiza una exploraci n inicial y el planteamiento del problema Actividades A Realizar investigaci n inicial del problema y escribir un art culo del estado del arte B Desarrollar de la propuesta de Trabajo de Grado En esta fase se explorar n cada uno de los algoritmos descritos y de acuerdo a los criterios de selecci n sensibilidad y especificidad se escoger uno para el trabajo de grado Posteriormente se propondr una mejora al algoritmo seleccionado Actividades A Comparar algoritmos investiga
9. murieron 17 5 millones de personas lo cual representa un 30 de todas las muertes registradas en el mundo 7 6 millones de esas muertes se debieron a la cardiopat a coronaria y 5 7 millones a los accidentes vasculares cerebrales Se calcula que en 2015 morir n cerca de 20 millones de personas por ECV sobre todo por cardiopat as y accidentes vasculares cerebrales y se prev que sigan siendo la principal causa de muerte 1 Las enfermedades cardiovasculares son enfermedades del coraz n y de los vasos sangu neos Estas enfermedades son la cardiopat a coronaria las enfermedades cerebrovasculares las arteriopat as perif ricas la cardiopat a reum tica las cardiopat as cong nitas y las trombosis venosas profundas y embolias pulmonares 1 Una embolia pulmonar imagen 2 es un bloqueo s bito de una arteria pulmonar La causa suele ser un co gulo en la pierna llamado trombosis venosa profunda esta se desprende y viaja por el torrente sangu neo hasta el pulm n imagen 1 La embolia pulmonar es un cuadro serio que puede causar 1 Un da o permanente en el pulm n afectado 2 Bajos niveles de ox geno en la sangre 3 Lesiones en otros rganos del cuerpo por no recibir suficiente ox geno Si el co gulo es grande o si existen muchos co gulos la embolia pulmonar puede provocar la muerte La embolia pulmonar suele ser dif cil de diagnosticar porque los signos y los s ntomas se parecen a los de otros trastornos y enferme
10. to Segmentaci n del rbol vascular para apoyar la detecci n de embolias pulmonares Tesis Maestr a 2009 8 Rapha l Sebbe Computer aided Diagnosis of Pulmonary Embolism in Opacified CT Images Tesis PhD 2011 9 Bouma H Sonnemans JJ Vilanova A Gerritsen FA Automatic detection of pulmonary embolism in CTA images IEEE Trans Med Imaging 2009 Aug 28 8 1223 30 Epub 2009 Feb 10 10 Tourassi GD Floyd CE Sostman HD Coleman RE Acute pulmonary embolism artificial neural network approach for diagnosis Radiology 1993 Nov 189 2 555 8 11 Simon J Scurell Tshilidzi Marwala David Rubin Automatic Detection of Pulmonary Embolism using Computational Intelligence 3 Jun 2007 12 Serpen A Knowledge Based Artificial Neural Network for Pulmonary Embolism Diagnosis Development and Conceptual Aspects 13 Park SC Chapman BE Zheng B A Multistage Approach to Improve Performance of Computer Aided Detection of Pulmonary Embolisms Depicted on CT Images Preliminary Investigation IEEE Trans Biomed Eng 2011 Jun 58 6 1519 27 Epub 2010 Aug 5 14 Ciclo de vida del software http alarcos inf cr uclm es doc ISOFTWAREI Tema03 pdf Noviembre 2011
Download Pdf Manuals
Related Search