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1.Introducción.
2.Ultrasonido (Ecografía).
3.Tomografía axial computarizada (TAC) y
Resonancia Magnética (RM).
4.Tomografía por emisión
de Positrones (PET).
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El análisis de las estructuras internas del cuerpo sólo ha sido posible durante el último siglo, con el descubrimiento de los rayos-X. Otra revolución llegó no hace más de 30 años con la utilización de las tomografías computerizadas y resonancias magnéticas que permiten el estudio y análisis en tres dimensiones del cuerpo humano. En asi como el campo de la imagenología médica se convierte en una de las aplicaciones mas importantes del procesamiento y visualización de imágenes en realidad virtual. Este campo de la medicina, cuyo desarrollo empezó a principios del siglo XX con el descubrimiento de los rayos X por Wilhelm Röntgen y que hasta hace unos cuantos años se basaba exclusivamente en la lectura de imágenes en 2D por parte de los especialistas, se encuentra en una constante evolución hacia el desarrollo de tecnologías que permitan también realizar reconstrucciones tridimensionales teniendo las mismas bases de los equipos convencionales de Ultrasonido (ecografía), Tomografìa Axial Computarizada (CT), resonancia magnética (RM) y Tomografía por emisión de positrones (PET) que con la ayuda de gran cantidad de software y hardware capaz de tomar estas imágenes para convertirlas en representaciones 3D bastante cercanas a la realidad que ya pueden ser trabajadas como imágenes digitalizadas en la red. .
Existen varias técnicas de
ultrasonidos, aunque la imagen bi-dimensional es la más frecuente. Sin
embargo, todas ellas están sujetas a la subjetividad y dependen de la
experiencia del especialista a la hora de manipular la sonda y reconstruir
mentalmente la estructura 3D a partir de las secuencias de imágenes 3D, para
obtener un diagnóstico o proceder a una intervención. Por esta razón se
están proponiendo nuevas técnicas más objetivas, como la imagen 3D que va
ganando terreno en varias especialidades. La imagen 3D se puede hacer
utilizando instrumentación 3D, que en general es muy cara, o a partir de la
secuencia de imágenes 2D utilizando un visualizador que simula modelos 3D.
La base de este trabajo es así la simulación 3D a partir de la secuencia de
imágenes 2D, centrándose en la adquisición y reconstrucción de imágenes.
El módulo de realidad aumentada
es, por consiguiente, un método completamente novedoso que consiste en
mejorar la representación de los datos volumétricos (reconstrucción
tridimensional de las superficies que componen el feto a partir de secciones
sonográficas utilizando los ecógrafos disponibles), procedentes de la
ecografía en la posición relativa correcta con respecto a la madre bajo
exploración. Para ello se proyecta un módulo gráfico sobre una secuencia de
imágenes reales que se obtiene en una estación de trabajo mediante cámaras.
Se entiende por visualización de
datos tridimensionales la proyección de las estructuras 3D sobre una imagen
bi-dimensional, que es la pantalla del ordenador. A partir de una serie de
imágenes bi-dimensionales es posible hacer visualización volumétrica directa
(“volume rendering” ) o bien visualización de las superficies de los datos
(“surface rendering”). Actualmente existe un visualizador 3D. Para proceder
a la reconstrucción de las estructuras tridimensionales se puede o bien
hacer la segmentación de las imágenes 2D, lo que permite extraer contornos
de cada estructura o detalles de cada imagen, o bien utilizar una serie de
imágenes 2D para construir la estructura total en volumen. El punto de vista
y la transparencia de los objetos presentes determinan cuáles de las
estructuras son visibles y cuáles no. Así, para la construcción del
visualizador 3D se ha diseñado e implementado un navegador (“browser”)
disNei 1.0 que permite interpretar los datos anatómicos y manipularlos
(color, transparencia, punto de vista, etc.). El objetivo es crear una
herramienta de trabajo que el usuario (médico, u otro profesional del área)
pueda utilizar de manera interactiva y sencilla. El navegador anatómico
disNei 1.0 está implementado en VTK-Tcl/ TK (VTK son librerias de
visualización y Tcl/TK se utiliza para la interfaz del usuario). Con el
navegador disNei 1.0 es posible cargar estructuras jerarquizadas asociadas a
ficheros tridimensionales (isosuperficies de órganos obtenidos a partir de
imágenes 2D, previamente segmentadas). Estas estructuras jerarquizadas se
muestran en forma de árbol de manera que el usuario puede plegar y desplegar
la imagen según desee. 3. TOMOGRAFÍA AXIAL COMPUTARIZADA Y RESONANCIA MAGNÉTICA La razón por la cual he decidido colocar estas dos técnicas en un solo apartado, es porque como veremos mas adelante, ambas se basan en el principio de "el corte", asi que mediante el uso de estas dos en conjunto es que se logra la creación de imágenes 3D en realidad virtual con la gran cantidad de software especializado en esta tarea
http://www.crd.ge.com/esl/cgsp/projects/medical/head_ct.mpg http://www.crd.ge.com/esl/cgsp/projects/medical/brain.mpg
4. TOMOGRAFÍA POR EMISIÓN DE POSITRONES  Aún mas impactante me resultó indagar acerca de los últimos avances de compañías que trabajan en equipos médicos, como lo es el caso de la Siemens que se encuentran realizando pruebas de modelado y representación virtual de imágenes obtenidas a través de equipos PET (Positron-emition Tomography) que están mas masificados en países industrializados, pues con el uso de computadores y software avanzado en este campo han logrado obtener modelos virtuales de segmentos corporales en 3D demasiado cercanos a la realidad como el corazón que vemos a la izquierda. Es que se ve hasta la grasa pericárdica! que es una capa de unos cuantos milímetros de grosor representada por las manchitas oscuras en la superficie del corazón, así como también es posible observar algunas pequeñas arterias que actualmente y en países como Colombia, solo se pueden ver con métodos invasivos, es decir mediante la inyección de sustancias radioactivas al torrente sanguíneo para su posterior análisis con equipos especializados. Este sin duda sería un avance que mejoraría aun mas la calidad del diagnostico medico en la medida en que las representaciones virtuales del cuerpo se acercaran lo mas posible a la realidad.
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Diego Enrique Nova Vaca - Medicina IV denovav@unal.edu.co |
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Un
ejemplo de este software es el programa 3D Doctor, un software basado en
vectores para el modelado de las imágenes medicas. En este caso vemos como
se obtuvo una imagen a partir de cortes tomados por un tomógrafo (aunque se
aplica lo mismo para los resonadores magnéticos), estos cortes son como
tajadas que el equipo saca de un segmento del cuerpo a distintos niveles,
generalmente estos planos de corte se separan 1 centímetro uno del otro (Imagen
de la izquierda). Así que lo que hace el programa es tomar las partes que se
necesitan analizar (en el caso de la imagen del medio, la pelvis ósea) y con
base en la secuencialidad de las imágenes, las reunifica formando así la
representación 3D del segmento corporal, para la navegación en un computador
como lo permite su representación virtual. Es asi como la realización
de este método usando imágenes obtenidas con un resonador complementa a las
de CT, puesto que este solo realiza cortes en un eje corporal (Axial),
mientras que los equipos de RM lo hacen en 3 ejes (axial, sagital y coronal)
lo que nos permite obtener imágenes cada vez más realistas.
Es asi
que hace unos años se propuso in proyecto "The Visible Human Project" que es
una iniciativa del Plan de Largo Alcance de 1.986 de la Biblioteca Nacional
de Medicina (National Library of Medicine) de EE. UU.para crear una completa
representación anatómica detallada, en 3 dimensiones, del cuerpo humano de
un hombre y una mujer. Actualmente el proyecto se halla en fase de
recolección de imágenes transversales por TAC, IRM y criosección, de
cadáveres de hombres y mujeres, con un intervalo de 1 milímetro. El objetivo
a largo plazo del Proyecto Humano Visible es producir un sistema de
estructuras de conocimiento que de forma transparente enlazarán formas de
conocimiento visuales con formatos de conocimiento simbólico, como los
nombres de las partes del cuerpo. Algunos videos demostrativos pueden ser
encontrados en los siguientes vínculos
: