Desarrollo de una aplicación para la cuantificación de dosis absorbida por usuarios en el servicio de medicina nuclear
En terapias dirigidas con radionúclidos el cálculo de dosis absorbida es un factor relevante para el control de tratamientos. Para la determinación de esta dosis existen softwares que adoptan metodologías creadas por entes internacionales, sin embargo, el problema radica en el costo de adquisición d...
- Autores:
-
Ovalle Rivera, Juan Sebastian
Rueda Cáceres, Valentina
Montero Garzón, Karol Valentina
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2023
- Institución:
- Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
- Repositorio:
- Repositorio UNAB
- Idioma:
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- OAI Identifier:
- oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/20238
- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/20.500.12749/20238
- Palabra clave:
- Biomedical engineering
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Nuclear medicine
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Dosimetry (Radiation)
Radioactive substances (Handling)
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Ingeniería biomédica
Ingeniería
Biofísica
Bioingeniería
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Biomédica
Dosimetría (Radiación)
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Desarrollo de una aplicación para la cuantificación de dosis absorbida por usuarios en el servicio de medicina nuclear Biomedical engineering Absorbed dose Nuclear medicine Application Application software ICRP Dosimetry (Radiation) Radioactive substances (Handling) Algorithms Ingeniería biomédica Ingeniería Biofísica Bioingeniería Medicina Biomédica Dosimetría (Radiación) Sustancias radioactivas (Manipulación) Algoritmos Dosis absorbida Medicina nuclear SPECT Biomedical engineering Software de aplicación |
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En terapias dirigidas con radionúclidos el cálculo de dosis absorbida es un factor relevante para el control de tratamientos. Para la determinación de esta dosis existen softwares que adoptan metodologías creadas por entes internacionales, sin embargo, el problema radica en el costo de adquisición de aquellos que son pagos, y que tanto estos como los libres requieren parámetros que deben ser calculados previamente y de manera independiente; a la fecha no se evidencia la existencia de un software que integre el proceso. Para solventar estas necesidades se plantea el desarrollo de una aplicación de software libre para la cuantificación de dosis absorbida implementando un algoritmo con la metodología de la Comisión Internacional de Protección Radiológica y automatizando el tratamiento de imágenes bidimensionales obtenidas por SPECT -Single Photon Emission Computed Tomography- e identificación de la región de interés. La metodología consta de 3 etapas. La etapa de planeación involucra la revisión bibliográfica para encontrar métodos adecuados para el cálculo de la dosis y procesamiento aplicable a imágenes de medicina nuclear bidimensionales. La etapa de diseño funcional y programación abarca el desarrollo, diseño e integración de algoritmos logrando obtener la aplicación funcional. Por último, la etapa de validación comprende la evaluación del funcionamiento por medio de pruebas unitarias e integrales y el análisis estadístico de los resultados obtenidos contrastados con el cálculo del físico médico, garantizando así la veracidad, precisión y exactitud de la aplicación. |
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Pregrado Ingeniería Biomédica |
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Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB |
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Franco Arias, Manuel Hernandof54597c9-3b82-4525-9a23-1cf6369a6a66Morales Salcedo, Angela Patricia486adce8-8bad-4db2-9d66-ee5ca4f7b5cdOvalle Rivera, Juan Sebastian823bd940-1f81-4d8f-95a1-ce8dec5344c8Rueda Cáceres, Valentina096dd00c-c8f8-4d61-871e-75988dd6e688Montero Garzón, Karol Valentinaecda1b20-7c23-4b72-8b36-7fcc7c396dc7Franco Arias, Manuel Hernando [0001427755]Morales Salcedo, Angela Patricia [0001520452]Morales Salcedo, Angela Patricia [0000-0002-9172-5618]Grupo de Investigación Control y Mecatrónica - GICYMGrupo de Investigaciones ClínicasFranco Arias, Manuel Hernando [manuel-hernando-franco-arias]Bucaramanga (Santander, Colombia)2022-2023UNAB Campus Bucaramanga2023-06-07T15:44:27Z2023-06-07T15:44:27Z2023-05-19http://hdl.handle.net/20.500.12749/20238instname:Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABreponame:Repositorio Institucional UNABrepourl:https://repository.unab.edu.coEn terapias dirigidas con radionúclidos el cálculo de dosis absorbida es un factor relevante para el control de tratamientos. Para la determinación de esta dosis existen softwares que adoptan metodologías creadas por entes internacionales, sin embargo, el problema radica en el costo de adquisición de aquellos que son pagos, y que tanto estos como los libres requieren parámetros que deben ser calculados previamente y de manera independiente; a la fecha no se evidencia la existencia de un software que integre el proceso. Para solventar estas necesidades se plantea el desarrollo de una aplicación de software libre para la cuantificación de dosis absorbida implementando un algoritmo con la metodología de la Comisión Internacional de Protección Radiológica y automatizando el tratamiento de imágenes bidimensionales obtenidas por SPECT -Single Photon Emission Computed Tomography- e identificación de la región de interés. La metodología consta de 3 etapas. La etapa de planeación involucra la revisión bibliográfica para encontrar métodos adecuados para el cálculo de la dosis y procesamiento aplicable a imágenes de medicina nuclear bidimensionales. La etapa de diseño funcional y programación abarca el desarrollo, diseño e integración de algoritmos logrando obtener la aplicación funcional. Por último, la etapa de validación comprende la evaluación del funcionamiento por medio de pruebas unitarias e integrales y el análisis estadístico de los resultados obtenidos contrastados con el cálculo del físico médico, garantizando así la veracidad, precisión y exactitud de la aplicación.ÍNDICE Capítulo I ……………………………………………………………………………...11 Problema u Oportunidad……………………………………………………………..11 1.1 Planteamiento del problema……………………………………………………...11 1.2 Justificación………………………………………………………………………...12 1.3 Pregunta problema……………………………………………………………......13 1.4 Objetivo general……………………………………………………………………13 1.5 Objetivos específicos………………………………………………………………13 1.6 Limitaciones y Delimitaciones…………………………………………………...14 Capítulo II……………………………………………………………………………..15 Marco Teórico y Estado del Arte…………………………………………………….15 2.1 Marco teórico………………………………………………………………………15 2.1.1 Medicina nuclear……………………………………………………….15 2.1.2 SPECT……………………………………………………………………15 2.1.3 Radiofármacos………………………………………………………….16 2.1.4 Radionucleido…………………………………………………………..16 2.1.5 Terapia de yodo radiactivo…………………………………………...16 2.1.6 Dosimetría interna……………………………………………………..17 2.1.7 Dosis absorbida………………………………………………………..17 2.1.8 Dosis equivalente………………………………………………………18 2.1.9 Dosis efectiva…………………………………………………………..19 2.1.10 DICOM………………………………………………………………..20 2.1.11 Región de interés (ROI)……………………………………………..21 2.1.12 Efecto de atenuación………………………………………………...21 2.1.13 Efecto de dispersión…………………………………………………22 2.2 Marco legal………………………………………………………………………..23 2.3 Estado del arte…………………………………………………………………….25 Capítulo III……………………………………………………………………………27 Metodología…………………………………………………………………………...27 3.1 Planeación…………………………………………………………………………28 3.1.1 Revisión bibliográfica de documentos de la ICRP…………….…..........................................................……………….28 3.1.2 Búsqueda de métodos para el procesamiento de imágenes bidimensionales……………………………………………………………….28 3.1.3 Determinación del proceso matemático y técnicas para el procesamiento de imágenes…………………………………………………28 3.2 Diseño funcional y programación………………………………………………29 3.2.1 Desarrollo de algoritmos de procesamiento de imágenes y para el cálculo de la dosis absorbida……………………………………………….29 3.2.2 Diseño de mockups para el desarrollo de la interfaz gráfica……29 3.2.3 Integración de los algoritmos para procesamiento de imágenes, cuantificación de la dosis absorbida y la interfaz gráfica de usuario…30 3.3 Validación………………………………………………………………………….30 3.3.1 Pruebas unitarias e integrales……………………………………….30 3.3.2 Análisis estadístico y comparativo de los resultados……………..31 Capítulo IV……………………………………………………………………………32 Resultados obtenidos…………………………………………………………………32 4.1 Planeación………………………………………………………………………….32 4.1.1 Revisión bibliográfica de documentos de la ICRP………………...32 4.1.2 Búsqueda de métodos para el procesamiento de imágenes bidimensionales………………………………………………………………..35 4.1.3Determinación del proceso matemático y técnicas para el procesamiento de imágenes………………………………………………….38 4.2 Diseño……………………………………………………………………………….41 4.2.1 Desarrollo de algoritmos de procesamiento de imágenes y para el cálculo de la dosis absorbida………………………………………………..41 4.2.2 Diseño de los mockups para el desarrollo de la interfaz gráfica...42 4.2.3 Integración de los algoritmos para procesamiento de imágenes, cuantificación de la dosis absorbida y la interfaz gráfica del usuario..47 4.3 Validación…………………………………………………………………………..56 4.3.1 Pruebas unitarias e integrales………………………………………..56 4.3.2 Análisis estadístico y comparativo de los resultados………………58 Capítulo V……………………………………………………………………………..82 Análisis de resultados…………………………………………………………………82 5.1 Planeación………………………………………………………………………….82 5.2 Diseño y programación…………………………………………………………...83 5.3 Validación…………………………………………………………………………..85 Capítulo VI…………………………………………………………………………….89 Conclusiones y recomendaciones…………………………………………………….89 6.1 Conclusiones……………………………………………………………………….89 6.2 Recomendaciones………………………………………………………………….91 Capítulo VII…………………………………………………………………………...93 Bibliografía…………………………………………………………………………….93PregradoIn targeted therapies with radionuclides, the calculation of absorbed dose is a relevant factor for treatment control. However, the problem lies in the acquisition cost of those that are paid, and that both these and the free ones require parameters that must be calculated previously and independently; to date, there is no evidence of the existence of software that integrates the process. To address these needs, the development of a free software application for quantification of absorbed dose is proposed, implementing an algorithm with the methodology of the International Commission on Radiological Protection and automating the processing of two-dimensional images obtained by SPECT -Single Photon Emission Computed Tomography- and identification of the region of interest. The methodology consists of 3 stages. The planning stage involves a literature review to find suitable methods for dose calculation and processing applicable to two-dimensional nuclear medicine images. The functional design and programming stage involves the development, design, and integration of algorithms to obtain the functional application. Finally, the validation stage comprises the evaluation of performance through unit and integral tests and statistical analysis of the results obtained, compared with the calculation of the medical physicist, thus ensuring the truthfulness, precision, and accuracy of the application.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombiahttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Desarrollo de una aplicación para la cuantificación de dosis absorbida por usuarios en el servicio de medicina nuclearDevelopment of an application for the quantification of absorbed dose by users in the nuclear medicine serviceIngeniero BiomédicoUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería Biomédicainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPBiomedical engineeringAbsorbed doseNuclear medicineApplicationApplication softwareICRPDosimetry (Radiation)Radioactive substances (Handling)AlgorithmsIngeniería biomédicaIngenieríaBiofísicaBioingenieríaMedicinaBiomédicaDosimetría (Radiación)Sustancias radioactivas (Manipulación)AlgoritmosDosis absorbidaMedicina nuclearSPECTBiomedical engineeringSoftware de aplicaciónAcosta, G., Delgado, F., Martínez, D., & Guerra, Y. 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