Desarrollo de un sistema de captura y procesamiento de imágenes para un oftalmoscopio directo acoplado a un celular inteligente en el Centro Oftalmológico Virgilio Galvis
La exploración del fondo de ojo permite a los profesionales de la salud visualizar las estructuras más importantes del polo posterior del ojo tales como el nervio óptico, la retina y su vasculatura, proporcionando a su vez información clave sobre la salud del paciente. En particular, los oftalmoscop...
- Autores:
-
Giraldo Arenas, María Camila
Páez Afanador, Diana Marcela
Peñaranda Gómez, Angie Valentina
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2024
- Institución:
- Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
- Repositorio:
- Repositorio UNAB
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/25874
- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/20.500.12749/25874
- Palabra clave:
- Biomedical engineering
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Medicine
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Ophthalmology
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La exploración del fondo de ojo permite a los profesionales de la salud visualizar las estructuras más importantes del polo posterior del ojo tales como el nervio óptico, la retina y su vasculatura, proporcionando a su vez información clave sobre la salud del paciente. En particular, los oftalmoscopios directos acoplados a teléfonos inteligentes brindan una tecnología con la capacidad de potenciar su aplicación en programas de entrenamiento para estudiantes de Medicina y/o programas de tele-oftalmología en instituciones de salud que beneficiarían especialmente a aquellas personas que no cuentan con una atención oftálmica diagnóstica y preventiva de calidad. Este trabajo de grado plantea el desarrollo de un sistema que permite la captura, procesamiento y almacenamiento de imágenes del fondo de ojo mediante el uso de un oftalmoscopio directo de marca oDocs Nun, equipo de bajo costo. Los resultados obtenidos respaldan un sistema capaz de obtener un mejoramiento considerable en la resolución y visualización de las estructuras anatómicas oculares empleando no solo métodos de procesamiento básicos en la imagen, sino también la estandarización del proceso de captura con el oftalmoscopio, resaltando la importancia de un registro de buena calidad sin sombras, zonas oscuras o desenfoque. Finalmente, esta solución integral se evaluó mediante diferentes pruebas a nivel de funcionamiento del aplicativo web, pruebas de contraste y de aceptación del cliente en términos del cumplimiento de los requerimientos planteados. |
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Amado Forero, Lusvin Javier5b8ff26f-ab75-458c-8567-50557c0077e4Cárdenas, Pedro Luis32848741-0295-4954-a24d-2b1625c0bc7cMorales Cordero, Mario Fernando5d11b6ae-b91c-4ac5-8021-27a104ccb3e3Giraldo Arenas, María Camila85a8dae5-813c-4de9-9d25-2f526835ba3fPáez Afanador, Diana Marcela6a1239e2-090d-4a7b-826a-169eb86e5ee2Peñaranda Gómez, Angie Valentina83113966-5e1b-4e51-83fd-70449eb9dad3Amado Forero, Lusvin Javier [0001376723]Morales Cordero, Mario Fernando [0001460371]Amado Forero, Lusvin Javier [dqrfjJMAAAAJ]Amado Forero, Lusvin Javier [0000-0001-5104-9080]Amado Forero, Lusvin Javier [Lusvin_Amado]Amado Forero, Lusvin Javier [lusvin-javier-amado-forero]Morales Cordero, Mario Fernando [mario-fernando-morales-cordero]Bucaramanga (Santander, Colombia)Floridablanca (Santander, Colombia)UNAB Campus Bucaramanga2024-08-01T21:50:40Z2024-08-01T21:50:40Z2024-05-28http://hdl.handle.net/20.500.12749/25874instname:Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABreponame:Repositorio Institucional UNABrepourl:https://repository.unab.edu.coLa exploración del fondo de ojo permite a los profesionales de la salud visualizar las estructuras más importantes del polo posterior del ojo tales como el nervio óptico, la retina y su vasculatura, proporcionando a su vez información clave sobre la salud del paciente. En particular, los oftalmoscopios directos acoplados a teléfonos inteligentes brindan una tecnología con la capacidad de potenciar su aplicación en programas de entrenamiento para estudiantes de Medicina y/o programas de tele-oftalmología en instituciones de salud que beneficiarían especialmente a aquellas personas que no cuentan con una atención oftálmica diagnóstica y preventiva de calidad. Este trabajo de grado plantea el desarrollo de un sistema que permite la captura, procesamiento y almacenamiento de imágenes del fondo de ojo mediante el uso de un oftalmoscopio directo de marca oDocs Nun, equipo de bajo costo. Los resultados obtenidos respaldan un sistema capaz de obtener un mejoramiento considerable en la resolución y visualización de las estructuras anatómicas oculares empleando no solo métodos de procesamiento básicos en la imagen, sino también la estandarización del proceso de captura con el oftalmoscopio, resaltando la importancia de un registro de buena calidad sin sombras, zonas oscuras o desenfoque. Finalmente, esta solución integral se evaluó mediante diferentes pruebas a nivel de funcionamiento del aplicativo web, pruebas de contraste y de aceptación del cliente en términos del cumplimiento de los requerimientos planteados.CAPÍTULO 1 .............................................................................................................................. 13 PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN....................................................................................... 13 1.1 DESCRIPCIÓN ....................................................................................................................... 13 1.2 JUSTIFICACIÓN ..................................................................................................................... 14 1.3 PREGUNTA PROBLEMA ......................................................................................................... 15 1.4 OBJETIVOS ........................................................................................................................... 16 1.4.1 Objetivo general........................................................................................................... 16 1.4.2 Objetivos específicos.................................................................................................... 16 1.5 LIMITACIONES Y DELIMITACIONES ....................................................................................... 16 CAPITULO 2 .............................................................................................................................. 18 MARCO TEÓRICO Y ESTADO DEL ARTE ........................................................................ 18 2.1 MARCO TEÓRICO.................................................................................................................. 18 2.1.1 Marco conceptual ........................................................................................................ 18 2.1.1.1 Fondo de ojo ..................................................................................................................... 18 2.1.1.2 Oftalmoscopia directa ....................................................................................................... 19 2.1.1.3 Procesamiento de imágenes de fondo de ojo .................................................................... 19 2.1.1.4 Glaucoma y enfermedades neuro-oftalmológicas............................................................. 20 2.1.1.5 Tele-oftalmología.............................................................................................................. 21 2.1.2 Marco legal.................................................................................................................. 22 2.2 ESTADO DEL ARTE................................................................................................................ 23 2.2.1 Contexto internacional................................................................................................. 23 2.2.2 Contexto nacional........................................................................................................ 25 2.2.3 Contexto local.............................................................................................................. 26 CAPITULO 3 .............................................................................................................................. 27 METODOLOGÍA....................................................................................................................... 27 3.1 ETAPA 1: DEFINICIÓN DEL MÉTODO DE CAPTURA Y PROCESAMIENTO .................................. 28 3.1.1 Identificación de las características técnicas del celular inteligente acoplado al equipo .... 28 3.1.2 Elaboración del método de captura de imágenes........................................................ 30 3.1.3 Selección del método de procesamiento de imágenes ................................................. 31 3.2 ETAPA 2: IMPLEMENTACIÓN DEL SOFTWARE CON LAS FUNCIONALIDADES ESPERADAS...... 32 3.2.1 Desarrollo del nuevo acople para el ajuste del celular al oftalmoscopio directo....... 32 3.2.2 Diseño del mockup del software .................................................................................. 33 3.2.3 Selección de los entornos de desarrollo y lenguajes de programación para el frontend y el backend........................................................................................................................... 34 3.2.4 Funcionamiento y validación de la programación en cada acceso del software........ 36 3.3 ETAPA 3: PRUEBAS PARA LA ACEPTACIÓN DEL PROTOTIPO ............................................ 39 3.3.1 Pruebas de funcionamiento.......................................................................................... 39 3.3.1.1 Pruebas unitarias...................................................................................................... 39 3.3.1.2 Pruebas de sistemas.................................................................................................. 40 3.3.2 Pruebas de aceptación del cliente ............................................................................... 42 3.3.3 Pruebas de funcionamiento del soporte....................................................................... 42 3.3.4 Pruebas de contraste.................................................................................................... 43 CAPITULO 4 .............................................................................................................................. 45 RESULTADOS Y ANÁLISIS.................................................................................................... 45 4.1 PRESENTACIÓN DE RESULTADOS ..................................................................................... 45 4.1.1 Etapa 1: Definición del método de captura y procesamiento.................................... 45 4.1.1.1 Identificación de las características técnicas del celular inteligente acoplado al equipo.. 45 4.1.1.2 Elaboración del método de captura de imágenes.............................................................. 46 4.1.1.3 Selección del método de procesamiento de imágenes...................................................... 50 4.1.2 Etapa 2: Implementación del software con las funcionalidades esperadas................ 51 4.1.2.1 Desarrollo del nuevo acople para el ajuste del celular al oftalmoscopio directo......... 51 4.1.2.2 Diseño del mockup del software....................................................................................... 54 4.1.2.3 Selección de los entornos de desarrollo y lenguajes de programación para el Frontend y el Backend......................................................................................................................................... 58 4.1.2.4 Funcionamiento y validación de la programación en cada acceso del software.......... 61 4.1.3 Etapa 3: Pruebas de laboratorio para la aceptación del prototipo ............................ 66 4.1.3.1 Pruebas de funcionamiento............................................................................................... 66 4.1.3.1.1 Pruebas unitarias.......................................................................................................... 66 4.1.3.1.2 Pruebas de sistemas ...................................................................................................... 68 4.1.3.2 Pruebas de aceptación del cliente ..................................................................................... 69 4.1.3.3 Pruebas de funcionamiento del soporte ........................................................................ 73 4.1.3.4 Pruebas de contraste......................................................................................................... 75 4.2 ANÁLISIS DE RESULTADOS ................................................................................................... 77 4.2.1 Etapa 1: Definición del método de captura y procesamiento...................................... 77 4.2.1.1 Identificación de las características técnicas del celular inteligente acoplado al equipo.. 77 4.2.1.2 Elaboración del método de captura de imágenes.............................................................. 78 4.2.1.3 Selección del método de procesamiento de imágenes...................................................... 80 4.2.2 Etapa 2: Implementación del software con las funcionalidades esperadas................ 81 4.2.2.1 Desarrollo del nuevo acople para el ajuste del celular al oftalmoscopio directo........... 81 4.2.2.2 Diseño del mockup del software....................................................................................... 82 4.2.2.3 Selección de los entornos de desarrollo y lenguajes de programación para el frontend y el backend ......................................................................................................................................... 83 4.2.2.4 Funcionamiento y validación de la programación en cada acceso del software........ 84 4.2.3 Etapa 3: Pruebas de laboratorio para la aceptación del prototipo ............................ 85 4.2.3.1 Pruebas de funcionamiento............................................................................................... 85 4.2.3.2 Pruebas de aceptación del cliente ..................................................................................... 86 4.2.3.3 Pruebas de funcionamiento del soporte ......................................................................... 87 4.2.3.4 Pruebas de contraste.......................................................................................................... 87 CAPITULO 5 .............................................................................................................................. 88 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES........................................................................ 88 5.1 CONCLUSIONES .................................................................................................................... 88 5.2 RECOMENDACIONES............................................................................................................. 89 BIBLIOGRAFÍA......................................................................................................................... 90 ANEXOS...................................................................................................................................... 97PregradoFundus examination allows health professionals to visualize the most important structures of the back pole of the eye such as the optic nerve, retina and its vasculature, in turn providing key information about the patient's health. In particular, direct ophthalmoscopes coupled to smartphones provide a technology with the ability to enhance its application in training programs for medical students and/or tele-ophthalmology programs in health institutions that would especially benefit those people who do not have quality diagnostic and preventive ophthalmic care. This degree work proposes the development of a system that allows the capture, processing and storage of images of the fundus through the use of a direct ophthalmoscope brand oDocs Nun, a low-cost device. The results obtained support a system capable of achieving a considerable improvement in the resolution and visualization of ocular anatomical structures using not only basic image processing methods, but also the standardization of the capture process with the ophthalmoscope, highlighting the importance of a good quality record without shadows, dark areas or blur. Finally, this comprehensive solution was evaluated through different tests at the level of operation of the web application, contrast tests and customer acceptance in terms of compliance with the requirements set forth.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 un sistema de captura y procesamiento de imágenes para un oftalmoscopio directo acoplado a un celular inteligente en el Centro Oftalmológico Virgilio GalvisDevelopment of an image capture and processing system for a direct ophthalmoscope coupled to a smartphone at the Virgilio Galvis Ophthalmological CenterIngeniero 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 engineeringEngineeringMedical electronicsBiological physicsBioengineeringMedical instruments and apparatusMedicineBiomedicalClinical engineeringOphthalmologyFundusDirect ophthalmoscopeImage processingFirebase3D printingWeb applicationSmartphoneRetinaOptic nerveTelesupportTeleophthalmologyApp softwareSmart phonesEyes (Diseases)Ingeniería biomédicaIngenieríaBiofísicaBioingenieríaMedicinaBiomédicaProcesamiento de imágenesSoftware de aplicaciónTeléfonos inteligentesOjos (Enfermedades)Ingeniería clínicaElectrónica médicaInstrumentos y aparatos médicosOftalmologíaFondo de ojoOftalmoscopio directoImpresión 3DAplicativo webCelularRetinaNervio ópticoTeleapoyoTeleoftalmologíaAbarika, A. 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Desarrollo de una aplicación web y aplicación móvil para la gestión de información de procesos administrativos de la escuela de conducción “conduespoch” aplicando el framework react bajo un entorno de pruebas. http://dspace.espoch.edu.ec/bitstream/123456789/19267/1/18T00856.pdfAllison, K., Patel, D., & Alabi, O. (2020). Epidemiology of glaucoma: The past, present, and predictions for the future. Cureus. https://doi.org/10.7759/cureus.11686Amat Marfà, P. (2021, febrero 5). Elaboración de material para la Wikipedia: Instrumentación de medida y observación de la retina [Trabajo final de Grado, Universidad Politécnica de Cataluña]. http://hdl.handle.net/2117/34347Arévalo, J. F., Agüero, C. A., Arzabe, C. W., Lavaque, A., Ramón, N., Roca, J. A., & Wu, L. (2019). Retina 2019. https://paao.org/wp-content/uploads/2016/05/LIBRO-RETINA-PAAO 2019-interactivo.pdfArsenio Ramírez, W. (2020). Procesamiento automático de imágenes digitales mamográficas DICOM [Trabajo de Grado para optar al título de Doctor en Tecnologías de Información inédito]. Universidad de Guadalajara.Ayala Gómez, N. E. (2020). Desarrollo de una herramienta de apoyo para la detección y cuantificación de niveles de estrabismo a partir de imágenes oculares en primera infancia y sector educativo superior de la ciudad de Pamplona [Trabajo de Grado Pregrado, Universidad de Pamplona]. Repositorio Hulago Universidad de Pamplona. http://repositoriodspace.unipamplona.edu.co/jspui/handle/20.500.12744/5312Aza Mantilla, J. P. (2018). Diseño de un sistema automático para determinar el grado de progresión de retinopatía diabética utilizando técnicas de visión artificial [Tesis para optar al título de: Ingeniería Mecatrónica., Universidad Autónoma de Bucaramanga]. Repositorio Institucional - UNAB. http://hdl.handle.net/20.500.12749/1614Beltrán Narváez, J. S. (2022). 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