The Recurrence Plot Applied to Physics

The recurrence plot is a technique for data analysis based on the embedding of the attractor of a dynamic system in the phase space. In this graph, the times in which the system's state occurs again are identified, i.e., the moments in which the system visits the same area of phase space. The quantitative analysis of the recurrence plot has been widely applied in the study of the dynamics of complex systems in various fields of knowledge. This simultaneous session aims to promote discussion about this advanced analysis technique by exposing several examples of its application in Physics, Engineering, and Medicine, as described below. Session Coordinator: Gertrudis Hortensia González Gómez, UNAM Invited talk 1 (virtual participation) Name: Norbert Marwan, Potsdam Institute for Climate Impact Research Title: The recurrence plot in the analysis of complex systems Invited talk 1 (virtual participation) Name: Vramori Mitra, Jayawant Shikshan Prasarak Mandal (JSPM) University Title: Analysis of the dynamics in a glow discharge plasma using the recurrence plot. Contributed talk 1 (physical attendance) Name: Claudia Lerma, Instituto Nacional de Cardiología Ignacio Chávez Title: The recurrence plot analysis of cardiovascular time series Contributed talk 2 (virtual participation Name: Martín Calderón Juárez, University of British Columbia Title: Nonlinearity in heart rate variability evaluated by the recurrence plot Contributed talk 3 (physical attendance) Name: Itayetzin Beurini Cruz Vega, UNAM Title: Dynamics of heart rate variability in aortic valve disease Contributed talk 4 (physical attendance) Name: Adriana Robles Cabrera, UNAM Title: Dynamic behavior of heart rate variability in women with diabetes mellitus.

Recurrence plots for the analysis of complex systems

Recurrence is a fundamental feature in numerous real-world processes, observed across all temporal and spatial scales, such as in celestial mechanics, alternating sediment layers, thermoacoustic oscillation, and cardiac variability. Analysing recurrence properties (such as by frequency analysis), offers deeper insights into underlying dynamical processes. A rather novel approach to studying recurrences is the recurrence plot and its quantification, based on dynamical systems theory. This talk introduces the basic concepts and key extensions of this method, demonstrating its application to diverse research questions through selected examples.

Analysis of the dynamics of the plasma oscillations in a glow discharge magnetized and unmagnetized plasma using the recurrence plot

Recurrence plot is a tool used to analyze complex dynamical systems and uncover the underlying physics when a system undergoes transitions due to changes in control parameters. It reveals hidden patterns in complex time series data by examining the tendency of states to recur after certain intervals. In a glow discharge plasma device, the neutral gas pressure, breakdown voltage and magnetic field are key control parameters. By varying these parameters, researchers can study various dynamical phenomena such as period doubling, intermittency, strange attractor and other routes to chaos. A DC glow discharge plasma, not driven by any external periodic force, exhibits self-generated oscillations with a frequency that changes based on the discharge parameters. This study explores the complexity of different nonlinear dynamical regimes of plasma floating potential fluctuations under varying magnetic fields and discharge voltages. Recurrence analysis reveals that the system's predictability is significantly influenced by the discharge voltage and magnetic fields.

The recurrence plot analysis of cardiovascular time series / Nonlinearity in heart rate variability evaluated by the recurrence plot

The cardiovascular system has many mechanisms to ensure adequate blood supply to the whole body. The complex interaction of those mechanisms induces fluctuations in the cardiovascular variables, such as heart rate and blood pressure. Analyzing such fluctuations with recurrence quantitative analysis (RQA) has helped to identify the changes in the dynamic response of these variables during daily challenges (e.g., active standing) or when facing a disease (such as kidney disease, diabetes, or myocardial infarction). We will discuss the interpretation of the RQA of cardiovascular time series, as well as the challenges and opportunities for the use of this method. Surrogate data testing using recurrence plots offers a novel approach to analyze heart rate variability (HRV) by evaluating the complexity and predictability of cardiac time series. This method involves comparing the original HRV data with surrogate datasets generated through randomized or phase-randomized processes to identify non-linear dynamics and uncover potential underlying patterns that are not evident through traditional linear analyses. By applying recurrence plots, which visualize the recurrence of states within a dynamical system, researchers can assess the authenticity of HRV measures and detect subtle deviations indicative of physiological or pathological changes. This approach enhances our understanding of cardiac autonomic regulation.

Dynamics of heart rate variability in aortic valve disease

Aortic valve disease (AVD) is an inflammatory process that leads to calcification and narrowing of the valve’s area (stenosis). AVD is associated with alterations in the regulation of the autonomic nervous system, which changes the behavior of heart rate fluctuations known as heart rate variability (HRV). We assessed the dynamic behavior of HRV with Recurrence quantification analysis (RQA) in 127 participants representing the spectrum of AVD from healthy valve to severe aortic stenosis. Compared to healthy valve patients, those with stenosis had higher determinism, diagonal length, entropy, and trapping time, which suggests a more rigid HRV dynamical behavior as the disease progresses.

Dynamic behavior of heart rate variability in women with diabetes mellitus

Diabetes mellitus has different complications, and one of the least studied in some populations, such as in women during postmenopause, is cardiovascular autonomic neuropathy (CAN). CAN has primarily been addressed with traditional linear methods, which do not adequately describe the changing characteristics between beats in an ECG recording known as heart rate variability (HRV). Therefore, new tools are required to allow us to describe the dynamic behavior of the signal, and thereby accurately standardize the occurrence of CAN in these priority populations. The objective of this study was to use recurrence plots to evaluate HRV in women with well-controlled type 2 diabetes mellitus.

Física de la vida: Un nuevo enfoque para entender la fisiología humana

La Física de la vida es un área nueva que busca encontrar principios fundamentales que describan los sistemas vivos. Nuestro grupo transdisciplinario de investigación “CALMECAC” usa el enfoque de Física de la Vida para estudiar series de tiempo obtenidas por señales electrofisiológicas (a través de equipos como biopac, bioharness, pletismógrafo, electrocardiograma, relojes inteligentes, ergómetro, calorímetro, medidor continuo de glucosa, etc.), neurológicas (de electroencefalografía), bioquímicas (datos puntuales de química sanguínea), antropométricas y de microbiota con diversas herramientas de sistemas complejos en un marco de control homeostático para lo cual no solo analizamos las señales uni y multivariadas sino construimos redes fisiológicas. Se trabaja con datos de sujetos fisiológicamente sanos (controles) considerando las diferencias no solo por edad sino también por el sexo de los participantes con el fin de tener un marco donde discernir biomarcadores que señalen perdidas de salud. Este enfoque se ha empleado para entender enfermedades localizadas como la acalasia, enfermedades crónico-degenerativas como el síndrome metabólico, la diabetes tipo 2, el asma y enfermedades emergentes como el COVID-19. CALMECAC propone metodologías auxiliares de diagnóstico y evaluación tratamientos desde un enfoque de control homeostático y redes fisiológicas.

Commissioning of MRI-guided gynaecological brachytherapy using an MR-linac

Purpose: To evaluate the feasibility of use of an hybrid 1.5 T magnetic resonance (MR)-linear accelerator MR-linac for imaging in gynaecologic high-dose-rate (HDR) brachytherapy. Method: We followed the recommendations of American Brachytherapy Society consensus, International Commission on Radiation Units and Measurements 89 and Report of the Brachytherapy Working Group of the Spanish Society of Medical Physics to perform commissioning measurements for MR images quality control, geometric distortion, dwell position accuracy, applicator reconstruction and end-to-end test for a tandem-and-ring applicator. We compared the obtained values for MR-based IGABT regarding computed tomography (CT)-based IGABT. Results: The artefacts measured for the MR images were less than 0.4 mm, regarding the CT images. The differences between 3D displacements for all dwell positions were 0.66 mm and 0.62 mm for the tandem and ring, respectively. The maximum difference reported is 0.64 mm for the distances from the applicator tip obtained using the films. The CT and MR dose differences for the right and left A points were 0.9% and -0.7%, respectively. Similar results were observed in terms of dose distribution for CT and MR. The gamma passing rate is 99.3% and 99.5%, respectively. Conclusion: The implementation of intracavitary gynaecological brachytherapy is feasible, safe and accurate, with geometric differences less than 1 mm and dosimetric differences less than 1% with the use of MR images from an MR-linac Unity incorporated into the same radiotherapy service.

Poder de frenado electrónico de partículas cargadas en LiF en tiempo real usando ondas planas

Durante muchos años, el fluoruro de litio (LiF) ha sido considerado un cristal de interés tanto desde un punto de vista fundamental para comprender los procesos de interacción de la radiación ionizante con la materia como desde un punto de vista práctico por su uso como dosímetro para medir dosis absorbida en dosimetría personal, ambiental, médica y espacial. La capacidad de una partícula cargada para perder energía por unidad de longitud recorrida en la materia se cuantifica mediante el poder de frenado electrónico (SP). Varios trabajos basados en métodos de respuesta lineal como el uso de la función dieléctrica o la fórmula de Bethe han reportado resultados no concluyentes para partículas cargadas de bajas energías. Recientemente, simulaciones de SP para protones en LiF en tiempo real usando la teoría funcional de densidad dependiente del tiempo (rt-TDDFT) han sido exitosas al confirmar resultados experimentales. Pero, para electrones y antiprotones donde no hay datos experimentos, los resultados siguen siendo controvertidos. Este trabajo presenta resultados de SP para protones, antiprotones y electrones de bajas energías en LiF mediante simulaciones rt-TDDFT utilizando métodos de ondas planas. Se utilizan trayectorias inconmensuradas para todas las partículas como una forma de acercarse al promedio de trayectoria efectiva en los experimentos. Los resultados preliminares muestran una buena concordancia con los datos experimentales para protones y para antiprotones en el rango de velocidad donde hay datos disponibles. Agradecemos el apoyo computacional de Atlas e Hyperion del DIPC, España y Miztli UNAM a través del proyecto LANCAD-UNAM-DGTIC-334. Este proyecto es parcialmente financiado por el European Commission Horizon MSCA-SE Project MAMBA (Grant No. 101131245). También forma parte del proyecto de GMJL durante su sabático en CIC-Nanogune, España financiado por DGAPA UNAM.

Evaluación dosimétrica en irradiación a cuerpo total en un LINAC con MCNP5

Dentro de las técnicas avanzadas de radioterapia, la irradiación de cuerpo total (TBI) se destaca por su uso en situaciones críticas, como la preparación para el trasplante de médula ósea, mientras que su modalidad con haz de electrones (TSEBT) es esencial para el tratamiento de patologías cutáneas severas, como la micosis fungoide y otras lesiones superficiales. Este trabajo analiza ambas técnicas mediante simulaciones con fantomas del cuerpo humano, utilizando un acelerador lineal. La investigación se centra en la dosimetría de órganos y regiones anatómicas, empleando el software de transporte de partículas MCNP5, con el objetivo de optimizar los tratamientos y mejorar significativamente los resultados clínicos. Se ha hecho una simulación empleando un haz de electrones con energía de 20 MeV, situando el cabezal del acelerador a 2 metros del fantoma, permitiendo evaluar la dosis en los diferentes órganos del cuerpo.

La Maestría en Física Médica de la Universidad Autónoma del Estado de México

I: A sus 28 años de existencia, el Posgrado en Física Médica de la Universidad Autónoma del Estado de México, reconocido como Consolidado por el CONAHCYT, ha formado 146 Físicos Médicos (120 Maestros y 26 Doctores). El programa de Maestría se reestructuró en el año 2012 y aún está vigente, mientras que el programa de Doctorado se unió al Doctorado en Ciencias de la Salud, de la misma Universidad, desde 2009. En este trabajo, se presentarán el impacto social y científico de los últimos avances del Posgrado en Física Médica de la UAEMex y los retos del futuro. M&M: El objetivo de la Maestría en Física Médica (MFM) es formar capital humano en el campo de la Física Médica que sea competente para generar, desarrollar y evaluar propuestas de investigación básica y aplicada, participar en investigación multidisciplinaria y garantizar la óptima aplicación clínica de las radiaciones para diagnóstico y trata-miento de enfermedades, vigilando además la protección y seguridad de pacientes, personal y público en general. El plan académico de la MFM sigue el modelo del Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA), fundamentándose en las siguientes áreas: Dosimetría Teórica y Experimental, Física de la radioterapia, Física del diagnóstico por Imágenes, Medicina Nuclear, Seguridad y Protección Radiológica, Radiobiología, Biofotónica y Biomateriales. R: Del 55 % de los egresados asociados a un servicio de salud, la mayoría está adscrita al área de radioterapia, seguido por medicina nuclear, rayos X y resonancia magnética. Se han publicado 152 artículos científicos como resultado de los proyectos de tesis. C: Constatamos que la cantidad de Físicos Médicos Clínicos en el país es insuficiente, que los programas de posgrado en Física Médica estructurados de acuerdo con los lineamientos del OIEA son insuficientes, que existe disparidad de género en todos los niveles (ingreso/titulación de los posgrados, ocupación profesional), y que también existe disparidad geográfica.

Segmentación automática empleando redes neuronales en imágenes de próstata de Tomografía Computarizada (TC) para la valoración y planeación de radioterapia en pacientes del Instituto Nacional de Cancerología (INCAN)

La radioterapia es clave en el tratamiento del cáncer y su éxito recae en la alta precisión de la dosimetría clínica y la delimitación geométrica de la anatomía del tejido cancerígeno en imágenes de TC. En el caso del cáncer de próstata, los problemas relacionados con la variación interobservador e intraobservador en la segmentación del objetivo son bien conocidos, sin embargo, sigue siendo el eslabón más débil en la precisión de la radioterapia. En México, datos de GLOBOCAN 2022 indican que el cáncer de próstata es el de mayor incidencia en hombres. Debido a esto, se han realizado amplias investigaciones con técnicas de diagnóstico asistido por computadora para la autosegmentación de las regiones de interés. En esta dirección, este trabajo implementa y valida una red neuronal convolucional llamada U-Net basada en un codificador y decodificador de las características de la imagen por TC para la segmentación automática de la próstata. Se disponen de 130 casos de estudio de 50 pacientes del INCAN que padecen cáncer de próstata en diferentes estadios, donde en cada imagen la próstata está delimitada de forma manual por un especialista. El 70% de las imágenes se utilizan para el entrenamiento, el 20% para la validación y el 10% de prueba. Finalmente, se realiza la reconstrucción 3D de la segmentación predicha. El desempeño del modelo en el conjunto de prueba es >0.8 en: i) el coeficiente Dice de similitud que indica una adecuada superposición entre las segmentación automatizada y la segmentación manual; ii) la exactitud que expresa la capacidad para clasificar correctamente tejido prostático. La incorporación de métodos de inteligencia artificial genera predicciones de segmentación más rápidas y precisas para la valoración y atención de pacientes con este tipo de padecimientos. El modelo 3D de la segmentación puede ser incorporado a un modelo de realidad aumentada para la planificación de tratamiento.

Cambios en las propiedades viscoelásticas de músculo esquelético de ratas expuestas a radiación ionizante

Actualmente en México una de cada tres mujeres y uno de cada cinco hombres mayores de 50 años sufren de osteoporosis. Esta enfermedad debilita la estructura de los huesos, provocando un aumento en el riesgo de padecer fracturas. La radioterapia es utilizada en el 50% de los pacientes con cáncer generando daños sobre la zona tumoral y tejido sano circundante al tumor. Se ha reportado que tras recibir un tratamiento de radioterapia, los pacientes padecen de fatiga, sensación de cansancio extremo y falta de energía para la realización de sus actividades cotidianas que van en detrimento de la calidad de vida. El músculo esquelético es el órgano encargado de generar la fuerza en el cuerpo humano. Aunque esté reportado el debilitamiento del músculo esquelético por la aplicación de radiación ionizante, aún no se conocen los efectos que genera la radiación ionizante a nivel celular en las fibras de músculo esquelético. Trabajos han demostrado que una alteración en la estructura subcelular de fibras musculares en modelos animales, afecta sus propiedades biomecánicas, como podría ocurrir en el caso de exposición a la radiación ionizante. La hipótesis de este trabajo considera que la radiación ionizante altera las propiedades biomecánicas de fibras musculares de ratas con osteoporosis más que en aquellas que no la tienen. En tanto el objetivo fue medir las propiedades viscoelásticas a partir de la técnica de elastimetría celular del músculo esquelético de ratas con osteoporosis expuestas a radiación ionizante, utilizando un modelo para un sólido viscoelástico de Kelvin-Voigt. Como conclusión se obtuvo que las fibras de ratas con osteoporosis expuestas a radiación ionizante son más rígidas, esto debido a que el valor de su módulo elástico es mayor que en las de ratas que no fueron expuestas.

Evaluación de Redes Neuronales para medición de hierro en tejido hepático: Estudio comparativo

En este trabajo se presenta un estudio comparativo sobre la implementación de distintas arquitecturas de redes neuronales para medir hierro hepático a partir de imágenes de angiografía por resonancia magnética. Se evalúan y comparan redes utilizadas en el estado del arte como U-Net, ResNet y arquitecturas de código propio. Se evalúa y compara cada una de las redes en términos de correlación, significancia y eficiencia. Se muestran ventajas especificas de cada modelo en diferentes aspectos del problema inicial proporcionando una visión de las capacidades y limitaciones de estas tecnologías en el campo de la imagenología médica. Este estudio contribuye a la identificación de las mejores prácticas para la detección y medición de hierro, facilitando avances en la aplicación de técnicas de inteligencia artificial en la medicina diagnóstica.

RMN Para Detectar Contenido de Catecolaminas en Glándulas Adrenales Embrionarias

Las glándulas adrenales se ubican en el extremo superior de los riñones. Son grandes reguladoras de la homeostasis y de la respuesta al estrés; en organismos adultos están organizadas en corteza y médula adrenales. En estados embrionarios o de gran estrés, las células se encuentran entremezcladas. Las células cromafines producen y secretan fundamentalmente catecolaminas, como adrenalina y en menor medida noradrenalina, además de neuropéptidos. El exceso en la secreción de catecolaminas, por estrés, tiene numerosos y profundos efectos tóxicos en varios órganos, particularmente sobre el corazón. Varias patologías cardiacas están asociadas al exceso de catecolaminas, como hipertensión, cambios en el electrocardiograma, alteraciones en la conducción, hipertrofia ventricular, arritmias cardiacas y edema pulmonar. En nuestro grupo trabajamos para desarrollar un modelo de estrés miocárdico, que incluye el aislamiento de células cromafines embrionarias para un cocultivo con cardiomiocitos. Por ello es muy relevante caracterizar el contenido de las glándulas adrenales que contienen a las células cromafines. Se utilizó el espectroscopio por Resonancia Magnética Spinsolve 60 de Magritek. El equipo opera a una frecuencia de 60 MHz; los espectros fueron obtenidos con un Tiempo de Adquisición de 6.4 segundos, Tiempo de Repetición de 10 segundos con pulsos de 90°. Se obtuvieron espectros con 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024 y 2048 repeticiones. Hemos comparado estándares de adrenalina y noradrenalina 1 x 10 -3 M del laboratorio Sigma (ADRENALINE CAS 51-43-4 y NORADRENALINE BITARTRATE MonoHydrate CAS No.: 108341-18-0) con el contenido de glándulas adrenales embrionarias de pollo entre 16 y 18n días de desarrollo in ovo. Encontramos una clara correspondencia en los picos de energía entre 20 y -20 Hz. Los resultados se comparan con los obtenidos por fluorometría y nos permiten validar esta etapa de nuestro modelo. Proyecto parcialmente apoyado por DGAPA PAPPIT IN 219023

Enhanced Image Reconstruction Using an Artificial Intelligence Framework in a Dual-Panel Positron Emission Mammography Scanner

A dual-panel Positron Emission Mammography (PEM) scanner is a dedicated breast imaging device with better spatial resolution and higher sensitivity than conventional Positron Emission Tomography scanners. One of the main challenges for PEM scanners is the artifacts that arise in the cross-planes due to its limited angle acquisition geometry. Additionally, the adaptation of conventional algorithms for attenuation and scatter corrections is not straightforward, so commercial PEM scanners do not incorporate them. To compensate for the limited angle artifacts, deep learning regularization has been included into the List Mode Ordered Subsets Expectation Maximization (LM-OSEM) reconstruction algorithm. A U-Net model has been trained with cross-plane slices of Monte Carlo simulated images from a PEM scanner and from a dedicated breast-PET ring scanner, regarded as input and ground truth, respectively. Then, the trained U-Net was used to process cross-plane slices of the prior image estimation and the output was combined with the preceding image estimate via Forward-Backward Splitting Expectation Maximization (FBSEM). For scatter correction, a Random Forest algorithm was trained with Monte Carlo simulations to identify scattered coincidences in list-mode data as a binary classification problem. The features used were energy and position of detection, where energy had the higher feature importance, in agreement with traditional methods. The algorithm reduced the average scatter fraction from 21% to 10%. Furthermore, the attenuation correction factor for each line of response was determined and used as a weight in the iterative image reconstruction algorithm. This image reconstruction framework has produced a notable enhancement in image quality, especially when assessed from the cross-plane views, allowing PEM images to effectively be analysed as three-dimensional images.

The introduction of isotropic optimized PTV margins for multiple metastases via artificial intelligence and their evaluation in healthy tissue

Purpose: A method based on machine learning strategies was proposed to assign PTV margins based on geometric, dosimetric, and mechanic information in single isocenter multiple metastasis radiosurgery planned with BrainLab Elements by dynamic conformal arcs. Method: Sixty-four treatment plans (444 metastases in total) were selected. Plans were calculated on Brainlab Elements TM . PTV margins were assigned in two ways: by geometric margin criterion (GMC) and optimized margin criterion (OMC) that considers geometric, dosimetric, and mechanical variables. PTV margins in OMC were assigned by a method based on neural networks. To evaluate dose coverage in lesions and the protection of the healthy brain, we reported the dosimetric indices such as the Paddick conformity index, gradient index, mean dose, maximum dose, and the volume of the brain that receives 12 Gy (V 12 ). Results: OMC indicated no statistical differences regarding GMC (p>0.05) in terms of quality indices on the targets. OMC concerning GMC plans showed lower values of V12 for the three institutions in most cases with no statistical differences (p>0.06). In isolated cases, the increase in V 12 was related to the complexity of the plan, including a higher number of metastases (>0) and the dose cluster formation. Conclusion: Optimized PTV margins allow for the preservation of dosimetric coverage in lesions while protecting the brain in a similar way to GMC, without any clinical risks.

Asistente médico virtual en dispositivos móviles para la valoración y manejo oportuno en heridas de pie diabético mediante algoritmos de inteligencia artificial

De acuerdo a la última Encuesta Nacional de Salud, se estima que el 80% de las úlceras y amputaciones de extremidades inferiores causadas por diabetes mellitus (DM) se podrían prevenir con una educación y seguimiento clínico frecuente. Debido a esto, una de las prioridades en el modelo de salud preventivo de la diabetes en México es orientar a los pacientes en el autocuidado, para fomentar el proceso de recuperación y mitigar riesgos de hospitalización y amputación. La clasificación del tejido y el seguimiento del tamaño de la úlcera son fundamentales para una valoración que permita un diagnóstico adecuado y tratamiento eficaz. En esta dirección, se implementó un asistente virtual embebido en una aplicación móvil capaz de realizar la segmentación automática de una fotografía de la úlcera así como la clasificación del tejido de esta, empleando un algoritmo de Deep Learning y k-means respectivamente. Los modelos fueron entrenados con una base de datos de acceso libre en MICCAI 2021 Foot Ulcer Segmentation (FUSeg) Challenge, la cual cuenta con 831 imágenes de úlceras de pie diabético. Adicionalmente, se implementa un algoritmo para medir el área superficial total de la úlcera y de cada tejido clasificado, facilitando así su monitoreo. Para esto se tomó como referencia un patrón calibrado para la medición de la úlcera utilizando una proporción de la cantidad de píxeles y las unidades de área. Finalmente, el asistente virtual proporciona indicaciones preventivas de acuerdo a la valoración obtenida de los algoritmos implementados. Esta metodología se validó con 68 imágenes de adultos mexicanos con DM adquiridas por un especialista en el área, obteniendo un 85% de precisión en la clasificación y detección de la región de la úlcera. En relación a la medición del área de la úlcera se obtuvo un coeficiente Dice y una exactitud ~0.9. Una primera versión de la aplicación se encuentra en fase de prueba y se espera posteriormente ser validada con el respaldo clínico.

Análisis de infiltración de grasa hepática a partir de MRI en población pediátrica utilizando herramientas de aprendizaje automático

El objetivo de este estudio se centra en analizar el nivel de esteatosis hepática y su relación con la condición de normopeso u obesidad en la población infantil, utilizando imágenes de resonancia magnética y herramientas de aprendizaje automático. Inicialmente, se desarrollaron tres clasificadores con el fin de abordar el problema de determinar si la acumulación de grasa en el hígado es exclusivamente consecuencia de la obesidad. Además, se exploró la presencia de hígado graso en personas de bajo peso. Para ello, se emplearon redes neuronales convolucionales (CNN), reconocidas por su capacidad destacada en el análisis de imágenes médicas.

Risk analysis for a workflow in MR-linac in the context of radiotherapy in Mexico

Background: In this work we present a prospective risk analysis for the whole radiotherapy process, including administrative and clinical staff during Adapt-to-Position (ATP) workflow in the MR-linac Unity. Method: A survey was performed to the clinical staff and administrative director. The survey follows the TG-100 recommendations for risk analysis. Staff were asked to rate the degree of severity (1-very low, 5-very high), occurrence (1-very low, 5-very high) and detectability (1-very low, 5-very high) for each activity of the process. The scores for each activity were averaged and the risk was considered as the product of severity, occurrence and detectability. Only activities with a risk score equal to or greater than 25 are reported. Additionally, staff were asked to identify potential failures, causes and possible mitigations that can be taken to reduce the risk for each activity. Results: The most risky activities identified by the staff were attributable to the radiation therapist, such as reviewing photos and positioning setup, reviewing initial MR assessment, and placing the patient following the indexes on the table. Two potential risks were detected that are independent of the clinical staff, deriving from electrical and network failures. At least 11 electrical power and no network outages were recorded. The total electrical power outage time from August 2023 to February 2024 is 528 minutes. Conclusion: The most important element to reduce the potential risk of errors in this workflow is the quantity and quality of trained personnel, which includes radiation oncologists, medical physicists, radiation therapists and nurses. The introduction of new technologies in the country, must consider from the beginning their adequate theoretical and practical training in procedures and responsibilities, knowing the role to be played by each professional in the quality radiotherapy program.

A study for different approaches dose calculation algorithms in radiosurgery of multiple brain metastases

Purpose: In this work we study the difference between pencil beam (PB) and Monte Carlo (MC) algorithms in single isocenter of multiple brain metastases radiosurgery (SIMM-SRS) plans using the quality indices reported for SRS. Method: The analysis involves the comparison for the plans calculated by PB and MC. The plans were evaluated concerning the prescribed dose, fractions and the number of metastases. The quality indices studies were Paddick conformity index (PCI), Radiation Therapy Oncology Group (RTOG) homogeneity (HI RTOG) and quality of coverage indices (QRTOG), gradient index (GI), efficiency index for targets (nG12Gy) and organs at risk (OAR12Gy) and V12-V18 for brain. Results: The PCI for the single-fraction cases showed statistical significant differences (p<0.039). The PCI for the three-fraction cases did not show statistical significant difference (p<0.569). However, the mean value of the index for all cases did not differ significantly between PB (0.84) and MC (0.81). The GI showed statistically significant differences, only for the plans with more than 10 metastases for a single-fraction (p=0.0001). The values for nG12Gy reported are in the range of 0.26-0.51, and three-fraction plans 0.45-0.80, and for all cases, there were no statistically significant differences. Conclusion: Treatment plans SIMM-SRS delivered in single- or three-fractions for dynamic conformal arcs are equivalent using MC or PB. Considering that MC needs to be used after a first approximation by PB, the calculation time increases. Thus, MC could be used for non-complex treatments < 10 metastases and PB for complex treatments > 10 metastases without deterioration of quality indices. However, if the plans have small lesions (< 0.3 cm3), rigorous evaluation should be performed.

Estudio de la molécula de agua en un MRI: Campo magnético y radiofrecuencia

La molécula más predominante en el cuerpo humano es la del agua, que lo conforma en un 60%. Existen distintos tipos de aparatos que nos proporcionan imágenes de diferentes tejidos, uno de ellos son los aparatos de resonancia magnética, los cuales obtienen las imágenes por medio de la interacción del campo magnético que genera con las moléculas de agua en el cuerpo humano. Es de interés profundizar en dicha interacción y analizar los resultados para poder aplicarlos, por ejemplo, en la mejora de imágenes. En el presente trabajo, se obtuvo los niveles de energía y la función de onda de un modelo simplificado de la molécula de agua al interaccionar con el campo magnético principal, los gradientes de campo magnético y el campo magnético generado por los pulsos de radiofrecuencia de un MRI.

Herramientas de análisis de grafos para imágenes de cerebro obtenidas con IMRf-ER

La teoría de grafos es una metodología usada para medir las relaciones funcionales o estructurales que se pueden encontrar entre regiones cerebrales de interés (ROIs), en imágenes médicas. Las distintas ROIs se pueden representar como un grafo compuesto por un colectivo de nodos unidos por bordes. En ellas los nodos representan las ROIs y los bordes representan la conectividad. En este estudio se presenta una visión general de los resultados de diversos softwares de análisis gráfico para imágenes médicas. Aquí aplicado concretamente a imágenes de resonancia magnética funcional en estado de reposo (IRMf-ER). Se evalúa qué parámetros son más descriptivos o fundamentales en la diferenciación entre redes y su funcionamiento. Esto nos permitirá en el futuro un mejor análisis y comprensión de la fisiología del cerebro al poder visualizar y estudiar sus complejas redes cerebrales.

Segmentación de imágenes de resonancia magnética en pacientes pediátricos con tumor en cerebro usando inteligencia artificial

Introducción:Alrededor de 10,000 defunciones por cáncer cerebral en pacientes pediátricos ocurren cada año, según la Organización Mundial de la Salud (2021) [1]. Se han desarrollado nuevas técnicas para el análisis de tumores cerebrales debido a las variaciones naturales entre cada paciente [2]. En este estudio, se llevará a cabo la segmentación manual de imágenes de pacientes pediátricos para identificar áreas de interés específicas. Objetivo:Identificar las zonas de interés para la segmentación de imágenes de resonancia magnética en pacientes con tumores, utilizando las técnicas de relaxometría en T1, T2 y difusión. Metodología:Análisis de imágenes de 20 pacientes pediátricos las cuales, fueron adquiridas en un resonador magnético de 3T en el Hospital Infantil de México Federico Gómez, utilizando las técnicas T1, T2 y difusión. La segmentación se desarrolló en el software Itk-snap que es el programa que ayuda a delimitar las zonas de tumor, zona periférica y tejido sano esto de forma manual. Resultados:Para un paciente se obtuvo, en la zona de tumoral: volumen de 749 mm3, intensidad de señal y desviación estándar en difusión de 2994.4±405.9ua, T1 de 39.7±45.2ua y T2 de 908.0588±148ua. Para tejido necrótico: volumen de 1.575e+04 mm3, intensidad de señal y desviación estándar en difusión de 1543.7±817ua, T1 de 106.1±104.3ua y T2 de 537.7±241.4ua. Para edema volumen de 1.559e+04 mm3, intensidad de señal y desviación estándar en difusión de 1849±1097ua, T1 de 108.1±104.3ua y T2 de 526.3±339.9ua. Conclusión:La importancia de la segmentación manual es la identificación de áreas de interés para ver qué zonas están siendo afectadas en el cerebro de los pacientes pediátricos con tumor, lo cual puede ser fundamental para un diagnóstico temprano y un tratamiento efectivo. Referencias: [1]P. Boyle and B. Levin, (2020) World Cancer report. [2]F. Ullah et al.,(2023). “Brain Tumor Segmentation from MRI Images Using Handcrafted Convolutional Neural Network"

Modelado numérico de la invasión de células cancerigenas por el método GFDM

En este trabajo se presenta la implementación de un método numérico sin malla de forma fuerte para el análisis y modelado de la invasión de tejidos por células cancerosas. Para ello se considera la aproximación numérica de las ecuaciones diferenciales parciales que describen las interacciones entre la matriz extracelular, las enzimas de degradación, las células cancerosas, y que corresponden a las ecuaciones de reacción-difusión en tejidos dependientes del tiempo. La precisión de este método numérico y los resultados de algunas simulaciones numéricas del comportamiento de la invasión de tejidos por células cancerosas a través del tiempo muestran que esta podría ser una herramienta numérica prometedora en física médica.

Influencia del Tamaño e Iteraciones en los Patrones de Radiación de Antenas Pre-Fractales de Parche

Introducción Las antenas pre-fractales de parche son una opción para mejorar el diseño de antenas gracias a sus características de ancho de banda amplio [1], tamaño compacto y facilidad de fabricación. Este estudio se centra en investigar cómo diferentes tamaños de antenas pre-fractales de parche influyen en sus patrones de radiación [2], tanto computacional como experimentalmente. Metodología Se realizaron simulaciones de varias configuraciones de antenas, variando tamaños e iteraciones y se evaluaron parámetros como ancho de banda y patrones de radiación utilizando COMSOL, con tamaños de antena de 5, 10 y 15 cm de un modelo de triángulo de Sierpinski de iteración 3. Resultados: Los patrones de radiación para cada una de las antenas muestran que a medida que aumenta el tamaño de la antena, la dirección del haz principal se amplía, indicando mayor dispersión de la radiación que va de -47.9619dB a 23.0633dB. Además, la ganancia de la antena aumenta ligeramente con el tamaño con una directividad de 6.9594dB. En comparación, la tercera iteración presenta un patrón de radiación más focalizado y una ganancia ligeramente mayor que las anteriores. Conclusiones: Este estudio revela que las antenas pre-fractales de parche muestran una relación entre su tamaño, número de iteraciones y sus características de radiación. El tamaño influye en la dispersión del haz principal y la ganancia, así como en la focalización del patrón de radiación. Estos resultados son fundamentales para optimizar el diseño de estas antenas. Referencias [1] Sundaram A., et al. (2007) [2] Nowikow, et al. (2021) [3] T.A. Elwi, et al. (2015)

Fotoplestimógrafo con Aplicación Aeroespacial

Se diseñó e implemento un fotoplestimógrafo apartir de una cámara analógica, CCD y leds de infrarrojo cercano. Así mismo, se desarrolló un modelo matemático basado en el comportamiento de las arterias en cuanto a cuánta luz absorben por el hecho de que cambia el volumen del flujo sanguíneo y su importancia en la termorregulación corporal, estableciendo el flujo sanguíneo como una fuente importante de información de cómo el cuerpo disipa el calor. Se realizaron pruebas en la mano derecha de 4 individuos, donde se analizó cómo cambiaba la fotoplestimografía en cuanto a diferentes situaciones: Normal, ejercitados, descansando y en completo reposo. Así mismo, se complementó con un fotodetector para visualizar gráficamente cómo el tejido absorbe luz conforme a cuanto más volumen sanguíneo se bombea. Teniendo como hallazgos, resultados muy complejos e interesantes.

Simulación por elemento finito de incrustaciones dentales impresas en 3D a base de resinas comunes en odontología y estereolitografía

En este trabajo de investigación se propone un método de creación de piezas dentales mediante impresión 3D, teniendo en cuenta las propiedades mecánicas de diferentes materiales poliméricos de impresión, observando qué características deben cumplir para ser potenciales materiales de reemplazo a las incrustaciones dentales que se usan actualmente. A través de una caracterización de respuesta de estas incrustaciones y, utilizando una simulación por elemento finito, podemos someter a estos materiales a las pruebas de resistencia mecánicas más relevantes y comunes que la incrustación dental en un paciente puede llegar a tener en su vida diaria. Mediante el análisis de elemento finito de la forma de las incrustaciones y su resistencia mecánica, se puede investigar el proceso de manufactura por impresión 3D de incrustaciones dentales e incluso más accesibles para pacientes afectados por afecciones dentales.

Reducción de Ruido en Tomografías Computarizadas de Baja Dosis mediante VAE

El proyecto de investigación se centra en la reducción del ruido presente en imágenes de Tomografías Computarizadas de baja dosis, con el fin de obtener una imagen de mejor calidad en cuanto a la cantidad de ruido presente en dicha imagen. Haciendo uso de herramientas innovadoras, como las redes neuronales artificiales, especialmente las "VAEs" (Variational Autoencoders), que han destacado en el procesamiento de imágenes. Este tipo de redes pueden ser una opción efectiva debido a su capacidad de aprendizaje no supervisado, su capacidad para generar imágenes limpias y su flexibilidad para adaptarse a diferentes estructuras de ruido. Un aspecto importante en esta clase de redes (VAEs) es que suelen tener funciones de costo específicas, siendo más exactos utilizan funciones de costo como el error cuadrático medio y la entropía cruzada binaria que son empleadas como función de costo de reconstrucción y la función de costo de Kullback-Leible. Teniendo como función de costo total la suma de estas 2 funciones de costo ($C_{R}+ C_{LK}$). El objetivo de la función de costo de reconstrucción ($C_{R}$) es evaluar cuán bien la red neuronal puede reconstruir las entradas originales a partir de las variables latentes. En otras palabras, mide la discrepancia entre los datos de entrada y sus reconstrucciones generadas por la red. Pero en cuestión de imágenes existen las llamadas métricas de calidad de imagen que proporcionan una medida objetiva de la calidad de una imagen. Estas nos permiten medir cuantitativamente la calidad de una imagen e indirectamente la cantidad de ruido presente. Existen métricas con referencia a completa y sin referencia esto nos abre paso a poder usar alguna de las métricas con referencia completa como función de costo de reconstrucción ya que cumplen un mismo objetivo estas que la que se busca cumplir con la $C_{R}$. El conjunto de imágenes obtenidas por la red después del entrenamiento serán sometidas a diferentes métricas de calidad.

Espectroscopía gamma; combinaciones distintas de cristales centelladores inorgánicos basados en lutecio y fotomultiplicadores de silicio

La espectroscopía gamma es una técnica utilizada para identificar distintas fuentes radiactivas con base en la energía de los fotones detectados. Los equipos detectores de radiación gamma que proveen información espectroscópica utilizan cristales centelladores inorgánicos acoplados a fotodetectores de estado sólido. Los centelladores transforman una parte de la radiación ionizante depositada en luz visible, la cual es detectada por un fotodetector que la transforma en una señal eléctrica. La amplitud de la señal del fotodetector es proporcional a la energía depositada en el cristal. Las señales eléctricas necesitan acondicionarse para que se digitalicen por un analizador multicanal y posteriormente almacenarse en una computadora. En este trabajo se muestran los espectros característicos de las emisiones gamma para fuentes radiactivas selladas de Am-241 (60 keV), Lu-176 (202 y 307 keV), Na-22 (511 y 1274 keV) y Cs-137 (662 keV) utilizando distintas combinaciones de cristales centelladores inorgánicos acoplados a fotomultiplicadores de Silicio (SiPMs). Se utilizaron cristales de LYSO, LuAG, LuYAG y GLuGaG acoplados a los SiPMs Hamamatsu S13360-6050PE, Onsemi ArrayJ-60035-4P-PCB y AdvanSiD ASD-RGB4S-P-4x4TD; el acoplamiento se hizo con gel óptico. Se realizaron las adquisiciones a temperatura del laboratorio constante a 20°C. Se optimizaron los parámetros de adquisición para cada combinación de cristal y fotodetector y con ello se obtuvo el espectro de fondo debido al Lu-176 y, a partir de los espectros, la resolución en energía. Este estudio permitió determinar la mejor combinación de estos materiales para su uso en espectroscopía gamma.

Alteración persistente en Red de Atención Dorsal en pacientes post Covid-19 a dos años de su seguimiento por Resting-State- fMRI

Introducción Tras haber encontrado diferencias funcionales en el estado basal de cerebros de sujetos pediátricos post-Covid-19 respecto a sujetos control en el 2022, decidimos conducir un análisis funcional de seguimiento en estos sujetos tras 2 años de recuperación, pues se había supuesto que estos sujetos mostrarían una recuperación relativamente rápida. Metodología En este estudio empleamos la resting state-fMRI (rs-fMRI) para observar el comportamiento basal de los cerebros de un grupo de 19 pacientes pediátricos sobrevivientes de Covid-19, sin comorbilidades previas a la infección y a la toma de datos. Estos datos se recopilaron 2 años (2.10[1.38,2.7]) después de recuperarse. Los resultados se compararon con los de un grupo control de 31 voluntarios pedíatricos sin antecedentes de Covid-19 al tiempo del estudio. Las imágenes se analizaron usando la herramienta CONN: functional connectivity toolbox (Ver. 20.b). Resultados Los resultados obtenidos del análisis mostraron que los pacientes pediátricos sobrevivientes al Covid-19 siguen mostrando mayor correlación temporal respecto a los controles en nodos de las redes de Atención Dorsal y Fronto Parietal aún 2 años después de recuperarse de la infección. Discussión y Conclusiones Los resultados sugieren que los cerebros de los pacientes pediátricos post-Covid-19 siguen presentando mayores demandas de recursos al activar regiones asociadas al mecanismo de atención, similar al TDA. Contrario a lo que se sospechaba en un principio. Ref [1] Niimi, Y., & Levison, S. W. (2018). Pediatr. Res., 83(1), 385-396. [2] S. Whitfield-Gabrieli, et al. (2012) Conn. [3] Castellanos, F.X. & Aoki Y. (2016) BP:CNNI. 1(3), 253-261. [4] Marek, S., & Dosenbach, N.U.F. DCNS. 20(2),

Segmentación y caracterización de volúmenes en imágenes de resonancia magnética en pacientes pediátricos con TDAH

Introducción El trastorno por déficit de atención con hiperactividad(TDAH) es el trastorno neuropsicológico más común en niños de entre 6-12 años. Los síntomas del TDAH afectan el funcionamiento académico, familiar y social del paciente. Actualmente el diagnóstico se realiza clínicamente y no existen pruebas de laboratorio que confirmen o descarten este trastorno. Objetivo:Analizar e identificar las zonas de interés en las IRM en pacientes con TDAH, utilizando las técnicas de volumetría cerebral en T1. Metodología: La IRM se realizó mediante un escáner 3T en el Hospital Infantil de México Federico Gómez a pacientes diagnosticados con TDAH (n=17, edad 7-15 años). Se utilizó una secuencia volumétrica de eco gradiente 3D ponderada en T1. La segmentación se desarrolló en el SW SPM12-CAT. Resultados:Los resultados de la MBV del volumen de MG mostraron reducción en el tálamo izq, hipocampal derecho, amígdala izq, hipocampo izq, cerebelo_6 izq Y derecho, lingual derecho y putamen derecho en los pacientes(C>TDAH) en la prueba t de dos colas. Además de un aumento del espesor cortical(0-5mm) en el giro sup frontal y una disminución en el giro temporal inf y el lóbulo occipital. Conclusiones: Estudios anteriores han demostrado un retraso en la maduración del espesor cortical y la superficie en las regiones frontales. Los hallazgos presentados podrían explicarse como un mecanismo compensatorio de la materia gris cortical en dichas zonas.Estudios longitudinales con un mayor número de pacientes deberían confirmar estos resultados, lo cual puede ser fundamental para un diagnóstico temprano y un tratamiento efectivo. Ref: 1.P,G.,The worldwide prevalence of ADHD:a systematic review and metaregression analysis.Am J Psychiatry, 2007. 2.JM, S.TDAH: un problema de salud pública.Revista de la FM de la UNAM, 2014.

Resaltador de venas para imágenes médicas con Matlab

La identificación de venas a través del tratamiento de imágenes es útil para fines médicos y en investigación. Las técnicas de procesamiento de imágenes desempeñan aquí un papel fundamental al permitir la identificación y resaltado de estructuras vasculares con mayor eficacidad y precisión, siendo que puede mejorar los resultados quirúrgicos y disminuir el riesgo de complicaciones. En este trabajo se presenta un código creado en Matlab con el objetivo de implementarlo en un entorno hospitalario. Se comienza examinando la imagen y luego realizando una serie de pasos de pre-procesamientos para mejorar la legibilidad. Primero, se convierte la imagen a escala de grises, para disminuir la complejidad computacional. Después se realiza un filtro mediano para poder eliminar el ruido y suavizar la imagen, mejorando la detección de las venas. Luego, se implementa el algoritmo de mejora de contraste adaptativo basado en CLAHE (Enhanced Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization). Esta técnica mejora la visibilidad de las venas al expandir el rango dinámico de intensidades de pixeles en áreas especificas de la imagen, facilitando el resaltado de las características sutiles de las venas. Más tarde, se realiza una segunda segmentación adaptativa para identificar las regiones que son de interés, donde se encuentran las venas. Esta etapa es crucial ya que permite distinguir las venas de fondo y otros elementos presentes en la imagen. Utilizando un umbral adaptativo y operaciones de relleno, se cierran los espacios en las regiones de interés y se mejora la continuidad de las venas detectadas. Finalmente, las venas identificadas se resaltan en verde mediante la inversión del color de la imagen binarizada. Este último paso facilita la visualización respecto a la imagen original. La unión de estos métodos crea una herramienta eficaz para identificar y resaltar las venas en imágenes.

Caracterización de propiedades mecánicas de resinas para tratamientos odontológicos basados en impresión 3D

Las nuevas tecnologías aplicadas a la salud tales como los métodos de estereolitografía, requieren del uso de materiales no orgánicos y ajenos a la fisiología humana. Por esta razón, el primer objetivo de este trabajo es determinar las diversas propiedades físicas que conforman los distintos materiales utilizados para la impresión 3D en piezas dentales, en especial, las resinas convencionales de impresión, las de uso convencional en odontología y materiales emergentes en el área. El conocimiento de su composición y propiedades mecánicas como la resistencia mecánica y la elasticidad, que es fundamental para la elección de una incrustación dental o prótesis, de ahí que, el segundo objetivo planteado es la comparación directa entre las cualidades de estos materiales. Esto permite la generación de nuevos procesos de manufactura por estereolitografía para la obtención de incrustaciones dentales, así como su optimización y personalización para los pacientes afectados.

Estudio de la radiación Solar Ultravioleta UVA en la CDMX: Fluctuaciones y Efectos en la Salud (2000-2022)

El sol emite una gran cantidad energía en forma de radiación electromagnética, cuyo rango es del infrarrojo al ultravioleta. La radiación ultravioleta (UV) corresponde entre al 6% y 7% de la energía emitida por el sol, dicha radiación se define como rayos no visibles al ojo humano, cubriendo el rango de longitudes de onda entre los 100 y 400 nanómetros, cuando esta radiación llega a la superficie de la Tierra se clasifica en tres tipos: UVA, UVB y UVC. Si bien, la capa de ozono actúa como un escudo que protege a los organismos, ecosistemas y seres vivos de las posibles consecuencias generadas por el producto de la radiación ultravioleta, se tiene que, cada año millones de personas se encuentran expuestas a este tipo de radiación, generando efectos en la salud en las personas, principalmente en la piel. Esta investigación tiene como propósito realizar un análisis de la base de datos obtenida anualmente y cada hora sobre la Radiación Solar Ultravioleta para el tipo UVA, recabada por la Secretaría del Medio Ambiente (SEDEMA). Esta información es detectada por las estaciones de monitoreo de la CDMX desde el año 2000 al 2022, estudiando las fluctuaciones a través de los años de dicha radiación y las repercusiones en la salud que han afectado a la sociedad.

Estudio de las radiación UVB en la CDMX y su impacto en la salud humana en los años (2000-2022)

El sol emite radiación de tipo electromagnética, entre este tipo de radiación se encuentra la ultravioleta, que incluye a los rayos UVA y UVB. Los rayos UVB son responsables del oscurecimiento y engrosamiento de la capa exterior de la piel. Es trabajo consiste en analizar el valor del índices de radiación UVB (IUVB), medidas en las diferentes estaciones de monitoreo meteorológico de la CDMX. Las bases de datos de radiación ultravioleta se obtuvieron de la pagina de la SEDEMA (Secretaría del Medio Ambiente), dichos datos se capturaron cada hora por cada día del año, desde el año 2000 hasta el 2022. El análisis consiste en mostrar las fluctuaciones del IUVB, el cual mostrará las horas del día y los años en que más radiación UVB hubo. Finalmente se muestran las posibles consecuencias que estos ocasionan en la salud del ser humano.

Análisis Cuantitativo de Tumores Benignos en Mamografías mediante Cortes en Valores de Intensidades y Procesamiento de Datos

El análisis de mamografías desempeña un papel crucial en la detección y caracterización de tumores mamarios. Las mamografías son fundamentales en el diagnóstico temprano del cáncer de mama. Existen diversas técnicas para tomar mamografías, como la mamografía convencional y digital, cada una con sus propias ventajas y aplicaciones. En la actualidad se han utilizado redes neuronales para la identificación de tumores. Este trabajo se centra en la exploración cuantitativa de tumores benignos presentes en mamografías, empleando tanto métodos estadísticos como de procesamiento de imágenes, para modelar la distribución de intensidades de los tumores lo que permite observar con claridad su posición en las diversas mamografías. Este enfoque integrado de análisis estadístico y de imágenes permite una comprensión más profunda de los tumores benignos en mamografías, facilitando la identificación de patrones y características distintivas que pueden mejorar la precisión diagnóstica y la atención clínica en el contexto del cáncer de mama.

Estudio de las características del programa de código abierto MatRad

En radioterapia existen softwares educativos usados para explicar usando conceptos básicos de física, cómo es la interacción de la radiación con el cuerpo humano. En los últimos años se ha desarrollado un software de acceso libre y de este tipo, para enseñar los procesos de una planeación integral de un tratamiento de radioterapia, a nivel universitario y no clínico. Este software es MatRad y debido a su fácil uso, se ha utilizado dentro de lo que se conoce como clases maestras a nivel medio superior además de ser promovido por el centro europeo de investigación nuclear (CERN). En contraste a estos programas, los aceleradores lineales clínicos funcionan con sus propios softwares para la planeación de los tratamientos de radioterapia (TPS Treatment Planing System) como es el caso de por ejemplo Eclipse y Monaco. Estos softwares son más complejos, producen más variables y parámetros de salida y además están sujetos a licencias de alto coste. En este trabajo, se pretenden ver las capacidades que tiene MatRad como una herramienta educativa para la simulación de planeaciones de tratamientos en radioterapia. Se realizó una comparación cualitativa de los distintos parámetros y variables que producen el software MatRad y el software de dos sistemas clínicos, Eclipse de Varian y Monaco de Elekta. Se prestó especial atención a los parámetros: tipo de haz de energía, la curva del histograma dosis-volumen y la personalización de maniquíes de prueba. MatRad demostró ser una herramienta que presenta medidas y parámetros similares a los que producen los softwares clínicos profesionales. Por esto consideramos que es un instrumento eficaz para la enseñanza y comprensión de conceptos de planeación de radioterapia para estudiantes de postgrado y físicos médicos en formación.

Análisis de Imagen por Resonancia Magnética de Ceniza Volcánica del Volcán Popocatépetl

Introducción La ceniza volcánica contiene metales con propiedades ferromagnéticas que alteran los campos magnéticos que, bajo efectos de un resonador magnético, alteraría la imagen obtenida. Se tiene como objetivo caracterizar los efectos de la ceniza volcánica en imágenes obtenidas en muestras de gelatina y en los pulmones. Metodología Se analizaron dos muestras de ceniza volcánica del Popocatépetl en imágenes obtenidas en un resonador magnético de 3T. Las muestras se analizaron en contenedores con gelatina, variando su concentración. Igualmente se utilizaron dos pulmones ex vivo de cerdo a los que se les agregó ceniza. Se calcularon los tiempos de relajación y la dimensión fractal de los árboles bronquiales de ambos pulmones. Resultados En las muestras con gelatina, conforme aumenta la concentración de ceniza, T1 de ambas muestras aumentan, mientras que en el caso de T2 y T2* no hay una correlación conforme varía la concentración, teniendo valores entre 180ms a 600ms para T2 y 20ms a 50ms para T2*. En el caso de los pulmones hay un incremento de T1 y T2 después de agregar la ceniza. Los valores de la dimensión fractal están entre 1.50 y 1.54. Discusión Las dos muestras obtuvieron valores diferentes en los tiempos de relajación y no hay correlación apreciable entre ellas. La ceniza genera inhomogeneidad de campo que se pueden apreciar en las irregularidades de T2*. La ceniza no ocasiono daños observables en las paredes bronquiales, pero logró alterar la imagen lo suficiente como para generar cambios en las mediciones de la dimensión fractal del árbol bronquial. Conclusión Es necesario hallar más información sobre sus efectos in vivo a corto y largo plazo. La imagen por RM es capaz de hallar la dimensión fractal de los pulmones. Referencias Castañeda, M. D., et al. (2022). Acta Universitaria, 32:1–22. McRobbie, D. Book ( 006), UK.

Imágenes de Resonancia Abdominal para la segmentación y cuantificación entre Grasa Subcutánea y Grasa Visceral

La segmentación es una técnica en el procesamiento de imágenes médicas que permite identificar y separar diferentes regiones de interés dentro de un tejido o de un órgano. En la medicina la capacidad de segmentar con precisión la grasa subcutánea (GSC) y la grasa visceral (GV) es fundamental para evaluar la condición de salud de un paciente. En este trabajo se analizara una base de datos de resonancias magnéticas abdominales infantiles. Y mediante el uso de técnicas de Inteligencia artificial se segmentará y cuantificaran la GSC y la GV comparándolas con un estándar de oro que son medidas obtenidas comercialmente.

Modelado y análisis paramétrico del proceso de molienda de alimentos en el estómago y su tránsito al intestino

En este trabajo se presenta un modelo fisiológico de absorción intestinal de glucosa que describe el tránsito de glucosa a través del estómago y el intestino asumiendo que el estómago está representado por dos compartimentos (uno para la fase sólida y otro para la fase triturada), mientras que se usa un solo compartimento para describir el intestino. Los compartimentos considerados en el estómago son la fase sólida y líquida de la glucosa ingerida. El modelo de estos dos compartimentos se obtiene a partir de un balance de materia. Considerando tres ingestas en un lapso de 8 horas (considerando sólo sólidos, líquidos y una combinación de ambos), se analiza el comportamiento ante cambios de parámetros del modelo para identificar distintos procesos digestivos. La dinámica del sistema es analizada a partir de la representación en espacio de estados del sistema, así como a través de la función de transferencia, como resultado se muestra el alcance de la aproximación lineal al modelo y la dinámica en los distintos casos es caracterizada mediante los polos dominantes de esta función de transferencia, el porcentaje de sobre disparó, la relación de amortiguación, la frecuencia natural, el tiempo de asentamiento, el tiempo pico y el tiempo de subida.

Análisis de los rendimientos en la producción de $^{18}F$ en el ciclotrón de la UNAM

El ciclotrón de la Facultad de Medicina de la UNAM, puesto en operación en 2001, fue el primer acelerador de partículas instalado en México para la producción de radionúclidos emisores de positrones. Desde entonces, se han hecho diversas actualizaciones al equipo para mantenerlo en condiciones óptimas de operación. La más reciente actualización se realizó en diciembre de 2022 en la que se instaló un blanco único (Blanco BTI) dedicado a la producción de Flúor-18 ($^{18}F$), capaz de soportar una corriente de $120\mu A$. Este nuevo blanco ofrece un rendimiento teórico de $120mCi/\mu A$ que puede variar ligeramente según sea el tiempo de bombardeo o la corriente utilizada. Una disminución en el rendimiento sería un indicativo de que algo no está funcionando adecuadamente o se requiere mantenimiento, por lo que hacer un análisis de las eficiencias en la producción (actividad) en función de los parámetros utilizados (corriente y tiempo de bombardeo) es de gran utilidad para prolongar el funcionamiento óptimo del ciclotrón. Debido a que el funcionamiento del ciclotrón y la producción de radionúclidos se hace bajo demanda en la unidad de radiofarmacia-ciclotrón, es necesario tener registro de las eficiencias y producciones. En este proyecto de investigación se realizó una bitácora que compacta esta información y permitió hacer un análisis de la eficiencia en función de los diversos parámetros con el fin de que esta herramienta sea utilizada por los físicos operadores del ciclotrón para tener al día el estado y rendimiento del mismo.

Generación de una base de datos para aplicaciones de aprendizaje profundo en tomografía multimodal de estudios cerebrales

Las bases de datos de imágenes médicas son útiles para el análisis basado en la comparación de un grupo o individuo, con un grupo de referencia. En este trabajo se presenta una base de datos multimodal de 141 sujetos (56 hombres y 85 mujeres) de imágenes de estudios cerebrales de RM, CT y SPECT. Los estudios corresponden a sujetos adultos sanos con edades comprendidas entre los 16 y los 84 años de la base de datos del INPRFM. Las imágenes de RM se obtuvieron en un equipo Philips Ingenia 3.0 T y los parámetros utilizados fueron: T1 (TR 700 ms, TE 10 ms, matriz 432$\times$432$\times$20 y vóxel 0.53$\times$0.53$\times$5.8 mm$^{3}$), T2 (TR 3000 ms, TE 80 ms, matriz 432$\times$432$\times$20 y vóxel 0.53$\times$0.53$\times$5.8 mm$^{3}$) y FLAIR (TR 11000 ms, TE 125 ms, matriz 384$\times$384$\times$20 y vóxel 0.6$\times$0.6$\times$5.8 mm$^{3}$). Los datos de SPECT y CT se adquirieron en un escáner Philips Precedence, se obtuvieron 40 minutos después de la inyección de 935.64 $\pm$ 38.03 MBq de Tc$^{99m}$-ECD y el estudio duró 20 minutos; las imágenes se reconstruyeron en una matriz de 132$\times$132$\times$99 con un tamaño de vóxel de 2.5$\times$2.5$\times$2.5 mm$^{3}$ utilizando el algoritmo OSEM con 4 iteraciones y 8 subconjuntos. Las imágenes de CT para corrección de la atenuación se adquirieron a 120 kVp y se reconstruyeron en una matriz de 512$\times$512$\times$52 con un tamaño de vóxel de 0.976$\times$0.976$\times$3 mm$^{3}$. Las imágenes se anonimizaron, se corregistraron y se realizó una normalización espacial y de intensidad. Esta base de datos se ha utilizado para implementar métodos de corrección por atenuación en SPECT y para generar imágenes de CT sintéticas a partir de imágenes de RM usando redes neuronales convolucionales. Las posibles extensiones incluyen estudiar métodos de reducción de dosis en la reconstrucción de imágenes y la incorporación de datos de equipos híbridos que combinan la RM con PET.

Clasificación de potenciales evocados visuales para el reconocimiento de caracteres usando redes neuronales artificiales

Estudiamos de forma sistemática la aplicación de una red neuronal artificial (RNA), con retropropagación del error y aprendizaje supervisado, para la clasificación de potenciales evocados visuales. Estos potenciales son señales eléctricas generadas por el sistema nervioso humano en respuesta a estímulos visuales, registradas mediante un electroencefalograma. Los estímulos visuales utilizados en esta investigación corresponden a las cinco vocales del alfabeto latino. El objetivo principal es que la RNA identifique patrones en estas señales y, tras un proceso de entrenamiento, utilice la información para distinguir con exactitud cuándo una persona ha sido expuesta a alguna de las cinco letras. Se presentan resultados cuantitativos en detalle. Este estudio pretende contribuir a la optimización de las interfaces cerebro-computadora, utilizando herramientas de la inteligencia artificial. Una de sus aplicaciones directas se encuentra en el desarrollo de teclados visuales, que son dispositivos de comunicación especialmente útiles para personas con discapacidades motoras graves.

Dosimetría interna en terapia con $^{177}Lu-PSMA$

El cáncer de próstata representa una de las neoplasias con mayor incidencia a nivel mundial, en México, para el año 2022 ocupo el segundo lugar de incidencia (27.7%) y mortalidad (15.9%) con 26,565 casos y 7,358 defunciones (GLOBOCAN, 2024). En el departamento de Medicina Nuclear del Instituto Nacional de Cancerología de México (INCan) se imparten terapias con el radiofármaco $^{177}Lu-PSMA$, que es un emisor de partículas beta $(\beta^-)$ a las células que expresan el antígeno de membrana específico de la próstata (PSMA) y al microambiente circundante, a pacientes diagnosticados con cáncer de próstata resistente a la castración. Actualmente, en el INCan, no se realiza dosimetría rutinaria a este tipo de pacientes ni se cuenta con información dosimétrica registrada, por lo que no se tienen datos sobre la dosis efectiva recibida, así como de la dosis equivalente impartida a órganos de riesgo. Por lo que en este trabajo se buscó implementar una herramienta que permita realizar dosimetría interna para pacientes recibidos por el Instituto que reciben esta terapia a partir de una sola adquisición SPECT-CT, sin modificar el tratamiento del paciente, ya que solo se les realiza un estudio SPECT-CT luego de su toma. Se realizó dosimetría interna de 10 pacientes siguiendo los panfletos MIRD No. 23 y 26, los cuales describen las técnicas para la adquisición y análisis de datos de la biodistribución de un radiofármaco para estimar la dosis absorbida mediante la obtención de imágenes SPECT cuantitativas, además se determinó el tiempo de adquisición promedio con el que se estima mejor la curva actividad-tiempo a partir de la comparación de los resultados obtenidos considerando la curva actividad-tiempo de cada paciente y la promedio.

Evaluación de la Precisión de Modelos Generadores de Imágenes de Tomografías Computarizadas Sintéticas 2.5D Creadas con una Red Adversaria Generativa Condicional a Partir de Variar sus Hiperparámetros

Propósito: La simulación de radioterapia de solo-MRI proporciona varias mejoras a los flujos de trabajo de radioterapia, incluida la eliminación de errores multimodales en el registro de imagen MRI/CT que pueden reducir los márgenes objetivo, lo que potencialmente reduce la toxicidad del tejido normal. Se requiere información de densidad de electrones para el cálculo de la dosis que MRI no proporciona. Las imágenes de CT sintética (sCT) generadas por inteligencia artificial (AI) se pueden generar a partir de la MR para este propósito, sin embargo, la generación de un sCT estable es un desafío. En este estudio probamos el efecto de la variación hiperparamétrica en la precisión del modelo para la generación de sCT. Métodos: Se incluyeron imágenes emparejadas (MR y CT) de 5 pacientes en el entrenamiento y 2 más para pruebas. Las imágenes se preprocesan y usando los canales RGB consideran las rebanadas n-1, n y n+1 para crear imágenes 2.5D. Las imágenes sCT se generaron utilizando la GAN pix2pix y se compararon cuantitativamente con sus imágenes de CT asociadas para evaluar la precisión de las imágenes generadas utilizando diferentes configuraciones de hiperparámetros. Resultados: Encontramos que los hiperparámetros óptimos para mejorar los contrastes visuales y los valores de MAE fueron <110 HU en la época 140, sin embargo, aplicamos un umbral ([-1000;1600] HU en las imágenes de CT), y reportamos un gráfico que muestra cómo este método mejoró los valores de MAE. También proporcionamos un gráfico que muestra la disminución del MAE a lo largo de las épocas de entrenamiento, alcanzando la estabilidad en 150 épocas. La época final fue 180 y el valor de MAE asociado fue de 63.45 HU. Conclusiones: Este estudio piloto demostró que, con una selección óptima de hiperparámetros, los modelos de IA sCT pueden crear imágenes estables. El trabajo futuro implicará probar un conjunto de datos más grande con validación cruzada k-fold para asegurar la generalización del modelo.

Desempeño del Control Automático de Exposición en 2 mastógrafos digitales DR

En 2023, 21 mexicanas murieron diariamente por cáncer de mama, enfermedad curable si se detecta y trata a tiempo. La mamografía de calidad es crucial para el diagnóstico acertado. El mastógrafo, diseñado para obtener imágenes de mama, incluye el Control Automático de Exposición (CAE), sistema que debe ajustar las técnicas radiográficas para obtener la mejor imagen optimizando la dosis de radiación. El objetivo fue verificar y en su caso optimizar el desempeño del CAE. Se evaluó el CAE en dos equipos de la Cd Mx usando: un maniquí de contraste detalle y uno de acrílico de grosor variable con una lámina de aluminio de 0.2 mm de grosor, para calificar la calidad de la imagen y la relación contraste-ruido (RCR); una cámara de ionización para evaluar la Dosis Glandular Promedio (DGP) y se calculó una figura de mérito (FOM), definida como $FOM=RCR/\sqrt[2]{DGP}$, para cada grosor de acrílico estudiado. Los resultados indican que el umbral de contraste para discos de oro de 0.1 mm de diámetro es de 1.49 µm y 1.04 µm de grosor y dosis de 1.10 mGy y 1.51 mGy en los equipos 1 y 2, respectivamente, cumpliendo los criterios de aceptación. Para todos los grosores de acrílico se obtuvieron los mejores valores de la FOM al hacer exposiciones seleccionadas por el CAE contra las hechas de manera manual. Ambos equipos mostraron una respuesta óptima del CAE. Se agradece a Salud Digna y al proyecto PAPIIT-IN105622 por el apoyo brindado para la realización de este trabajo.

Modificación de la licencia de operación del instituto nacional de cancerología para el uso de $^{18}f$

El departamento de Medicina Nuclear del Instituto Nacional de Cancerología (INCan) cuenta con dos equipos híbridos de Tomografía por Emisión de Positrones (PET) combinados con Tomografía Computarizada (CT), conocidos como PET-CT. Los estudios de imagen PET-CT realizados en el departamento representan la carga principal de trabajo y son los estudios más solicitados pues son fundamentales para la estadificación, reestadificación y seguimiento de tratamiento de los pacientes oncológicos que se reciben. Un aspecto importante en la adquisición de estas imágenes es la utilización de radiofármacos, el más utilizado en equipos PET-CT es el Flúor-18 ($^{18}F$) marcado con fluorodesoxiglucosa (FDG). Para poder operar material radiactivo, se necesita una autorización conocida como licencia de operación, en la cual, se mencionan los radionúclidos permitidos, así como también, las actividades máximas autorizadas y las condiciones en las que está permitido su uso. Actualmente, el servicio de medicina nuclear del Instituto Nacional de Cancerología (INCan) cuenta con una licencia de operación del radionúclido $^{18}F$, con una actividad máxima permitida de 27750 MBq (750mCi). Debido a la alta demanda de trabajo del departamento y con el objetivo de minimizar el tiempo de espera en la realización de los estudios, así como, para poder atender una mayor población, se requiere aumentar la carga de trabajo permitida a la máxima posible, sin realizar cambios estructurales mayores de la instalación. Por lo que, en este trabajo se realizaron los cálculos dosimétricos necesarios para determinar la cantidad de pacientes que pueden ser recibidos de manera diaria, realizando una modificación en la licencia de operación para aumentar la actividad máxima permitida del radionúclido $^{18}F$, así como la carga de trabajo máxima posible.

Desarrollo de Protocolo con Película Radiocrómica para Verificar Tratamientos de IMRT en Radioterapia

En el ámbito de la radioterapia, la precisión en la administración de tratamientos es fundamental para garantizar resultados óptimos y minimizar los riesgos para los pacientes. Para lograr este objetivo, es esencial contar con un protocolo bien establecido y la utilización de herramientas de control de calidad confiables. En este estudio, se desarrolló un protocolo para la implementación de películas de tinte radiocrómico (PTR) en el Departamento de Radioterapia del Centro Oncológico de la Región Sureste de Coahuila. Este protocolo se centró en la caracterización de un escáner Epson Expression 12000XL utilizado para la lectura de las películas PTR, evaluando su uniformidad, efectos laterales, por calentamiento y su capacidad de respuesta a largo plazo. Posteriormente, se empleó la película Gafchromic EBT3 para registrar la distribución de dosis en tratamientos utilizando la técnica de radioterapia de intensidad modulada (IMRT). Se realizó una cuidadosa calibración por canal RGB para correlacionar la densidad óptica con la dosis absorbida. La comparación entre las distribuciones de dosis obtenidas mediante el sistema de planeación de tratamiento (TPS) y las medidas con la película Gafchromic EBT3 permitió validar la precisión del tratamiento administrado por el Acelerador Lineal (LINAC). Para este propósito, se utilizó el análisis del Índice Gamma con un criterio de 3% / 3 mm. Para asistir en esta tarea, se utilizaron las herramientas de análisis myQA de la compañía IBA y la librería de acceso libre DOSEPY, desarrollada en Python por el coautor Luis Olivares.

Tractografía de las fibras musculares del corazón In Vivo: Un Enfoque en la Evaluación de Miocardiopatías a través del coeficiente de Anisotropía Fraccional

Introducción Las enfermedades cardíacas constituyen la principal causa de muerte a nivel nacional [1], en este contexto, se busca evaluar de forma cuantitativa la integridad de las fibras musculares del corazón utilizando el tensor de difusión [2]. Teniendo como objetivo apoyar a los especialistas clínicos en la evaluación y confirmación de miocardiopatías, ofreciendo un método más preciso y detallado. Metodología: Se obtuvieron imágenes de 18 pacientes y 5 voluntarios con una máquina Siemens Skyra 3T, secuencia EPI, TR= 1000ms, TE= 64 ms, b = 350 mm^2/s, FOV: 273 x 273; se calcularon los valores de ADC y FA [3] en el septum interventricular del miocardio. Se compararán los valores con datos reportados en la literatura y se realizará una prueba estadística para comprobar la normalidad de los datos. Finalmente, se determinará el grado de daño en el miocardio con la asistencia de un cardiólogo experto. Resultados: La miocardiopatía implica un deterioro en la estructura y función de las paredes musculares cardíacas. Para los pacientes con miocardiopatía, el valor promedio de FA fue de 0.3569465 ± 0.210375, para los voluntarios sanos fue de 0.682768 ± 0.015975. Esta disparidad sugiere un significativo desorden estructural en los pacientes con miocardiopatía en comparación con los voluntarios sanos. Conclusiones: Se reconoce la necesidad de adquirir más datos para establecer parámetros cuantitativos que sirvan como biomarcadores en el diagnóstico preciso de miocardiopatías. Los valores de ADC y FA permitieron evaluar la integridad de las fibras, así como la difusión intracelular. Este estudio sienta las bases para futuras investigaciones que podrían mejorar significativamente la detección y el tratamiento de estas afecciones cardíacas. Referencias: [1] INEGI (2023) [2] Weronika, et al. (2020) [3] C Mekkaoui, et al. (2018)

Mejora del diagnóstico mediante capilaroscopia mejorando la fuente de luz y aplicando tecnicas de polarización

Actualmente, la capilaroscopia ungueal se emplea como una técnica de diagnóstico no invasiva que ayuda en el prediagnóstico de diversas afecciones en pacientes de todas las edades. Permite detectar enfermedades como la Esclerodermia, Artritis reumatoide, Lupus eritematoso sistémico, dermatomiositis, Esclerodermia localizada. Síndrome de Raynaud, hipertensión arterial. El propósito de la investigación es la mejora de la calidad de imagen en equipos comerciales utilizados para esta técnica. Después de diversas pruebas se confirmó que el cambio más destacado fue la modificación en la fuente de luz. Al realizar pruebas con diferentes fuentes de luz, se identificó que optar por LED de alta eficiencia de luz blanca, con una intensidad de 6000 lúmenes, era crucial. Esta actualización permitió resaltar de manera significativa los detalles de los capilares en las imágenes de los voluntarios. Mejorar la fuente de iluminación facilita la visualización nítida de los detalles capilares, lo que a su vez posibilita realizar diagnósticos precisos. Por otro lado, la implementación de la polarización cruzada en el capilaroscopio, la cual es una técnica que consiste en utilizar filtros polarizadores que permiten eliminar la luz especular (Glare), mejorando así la visualización de los capilares y reduciendo los reflejos no deseados. Al emplear la polarización cruzada, se logra un contraste más claro entre los capilares y el fondo de la piel, lo que facilita la identificación de detalles importantes y la realización de un diagnóstico más preciso. Estas mejoras representan una contribución significativa al uso de métodos de diagnóstico no invasivos.

Diseño e impresión 3D de modelos anatómicos del corazón y sus aplicaciones en la medicina

En México, las enfermedades cardiovasculares representan una de las 10 principales causas de muerte a partir de los 5 años. Solo en 2023, se registraron 97,187 defunciones por esta causa, según el INEGI. Por ello, el dominio de las patologías cardiovasculares desde la formación médica es indispensable. Una herramienta utilizada actualmente para conocer la anatomía y fisiopatología del corazón es el uso de modelos biológicos. Sin embargo, estos presentan desventajas como la descomposición rápida y la difícil manipulación, ya que los órganos deben conservarse en sustancias como el formol. Se diseñaron modelos de corazón en los softwares Meshmixer y FreeCAD, que posteriormente fueron impresos en 3D con diversos materiales (PLA, TPU, resina elástica) como alternativas a los modelos biológicos. Además, se encontró que estos modelos pueden ser utilizados por los médicos para explicar a los pacientes y sus familias sobre enfermedades como miocardiopatías y arritmias, contribuyendo a la disminución de complicaciones, tal como se ha demostrado en Mount Sinai. Todos los modelos creados resultaron eficaces para comprender la anatomía del corazón. Sin embargo, los modelos elaborados con resina elástica permiten reproducir algunas propiedades del corazón que se ven modificadas cuando existe alguna enfermedad. Se espera en el futuro lograr reproducir las cinco propiedades del corazón: contractilidad, excitabilidad, relajación, conductibilidad y automatismo, para simular patologías que involucren alteraciones en estas propiedades. Palabras clave: Impresión 3D, enfermedades cardiovasculares, STEM, educación médica

Aplicación de técnicas de segmentación en imágenes mamográficas

El cáncer de mama en México es el de mayor prevalencia después del cervicouterino y es el que causa mayor mortandad en pacientes femeninos en el país. La técnica considerada el estándar de oro en el diagnóstico de esta malignidad es la Mamografía. La interpretación mamográfica es complicada puesto que la mayor parte de los tejidos blandos de la mama, por ejemplo: el conectivo, el glandular o el graso, tienen propiedades radiológicas similares. Esto es, se ven parecidas en la mamografía dificultando enormemente el diagnóstico. Aquí hemos aplicado el software de segmentación MedSAM y el software del proyecto MONAI (ambos basados en lenguaje Python) a imágenes mamográficas, conciderando tres conjuntos de base de datos: InBreast, Mias y CBIS-DDSM. Elegimos la base de datos de CBIS-DDSM, ya que proporciona la imagen y su segmentación. Si bien InBreast y Mias son públicos, están limitados en términos de tamaño y accesibilidad del conjunto de datos Se ha comparado la calidad de las segmentaciones calculando el coeficiente de Dice. Preliminarmente, se encontró que no hubo mayores diferencias entre los dos softwares en cuanto a la calidad de las segmentaciones. A futuro se planea usar otros softwares comerciales, así como propios, con este mismo objeto.

Estudio de un nuevo material polimérico para posible uso en protección radiológica

Se realizará el estudio de un nuevo material que combine resina plástica con sulfato de bario de origen mineral, comúnmente conocido como barita, con el fin de aprovechar la barita no apta, por su grado de impurezas, para la industria petroquímica en la preparación de lodos de perforación. El objetivo principal es medir el porcentaje de atenuación de la intensidad de radiación emitida por fuentes de rayos X, en relación con el material. Las muestras obtenidas fueron irradiadas con el objetivo de estudiar el nivel de atenuación logrado mediante distintas variantes del material. De manera que se obtuvieron valores de la capa hemirreductora, decirreductora así como del coeficiente de atenuación lineal del material para cada variación del material. El estudio de la resina plástica combinada con barita ha revelado resultados prometedores en términos de atenuación de la radiación emitida por fuentes de rayos X. Estos hallazgos sugieren un potencial significativo para el uso de este material en aplicaciones de protección radiológica. Además de ofrecer una opción para el aprovechamiento de la barita considerada inadecuada para la extracción en la industria del petróleo, esta combinación también tiene el potencial de ser una alternativa efectiva y económica para reducir la exposición a la radiación en aplicaciones médicas y de seguridad.

Función de onda y niveles de energía del átomo de hierro en un campo magnético variable

En este trabajo se muestran los resultados preliminares de la obtención de las energías y función de onda de los spin de los electrones de diversos iones del átomo de hierro que se encuentra dentro de un campo magnético variable, como el que se produce mediante un aparato de resonancia magnética. El objetivo es encontrar las frecuencias resonantes del sistema, para así poder describir la interacción entre el campo magnético y el átomo de hierro, interacción que se encuentra al realizar estudios de MRI en el cuerpo humano, donde el hierro se encuentra como distintos iones en diversas moléculas.

Temperatura de Curie en una muestra de Oxido del Gadolinio (Gd3+)2 (O2-)3 sólida

El oxido de gadolinio en el diagnóstico clínico es muy útil en imagenología por resonancia magnética (IRM). Es utilizado como medio de contraste para modificar los tiempo de relajación en el proceso de generación de la señal. Al ser una tierra rara su configuración electrónica en sus capas internas 4f 7y 5d1 tiene electrones que son más susceptibles al campo magnético, con la particularidad de tener una mayor magnetización de la muestra. En el arreglo experimental que se propone es utilizar un calefactor, un campo magnético estático uniforme variable, medidor de temperatura, muestras sólidas de gadolinio de diferentes masas y una cámara de vacío. Se realizaron mediciones de la temperatura vs Campo magnético estático con masa constante y temperatura masa variable campo magnético estático constante. Se obtuvieron resultados de la temperatura de Curie en la muestra de (36.8 +- 0.05)°C. Los autores agradecen a los laboratorios de Física Moderna y Contemporánea de la Facultad de Ciencias, UNAM, por el apoyo otorgado en sus instalaciones y equipo y al Departamento de Física por el apoyo de inscripción y viáticos par ala asistencia a este congreso.

Clasificación del estado de ánimo utilizando espectrogramas de Mel y aprendizaje automático en audios

El análisis del estado de ánimo constituye un área significativa de la investigación dedicada a comprender y detectar las emociones humanas a través de distintos medios como el habla, el texto y las imágenes. Este proyecto introduce un método para identificar el estado de ánimo utilizando una base de datos de audio y técnicas avanzadas de procesamiento digital, como los espectrogramas de Mel, junto con estrategias de aprendizaje automático. Empleamos la base de datos "SAVEE", que incluye grabaciones de audio de cuatro hombres angloparlantes. Las emociones se clasifican en categorías psicológicas discretas: ira, disgusto, miedo, felicidad, tristeza, sorpresa, y se añade una categoría neutral, resultando en siete categorías emocionales en total. Cada categoría incluye 15 frases por persona, de las cuales tres son comunes, dos son específicas de la emoción y diez son genéricas y fonéticamente balanceadas. Las frases comunes y las doce frases específicas de las emociones se graban también en tono neutral, sumando treinta frases neutrales en total. El proceso comienza con la obtención del espectrograma de Mel de cada grabación, ajustando el espectro en decibeles para capturar detalles más finos. Finalmente, utilizamos estos espectrogramas para entrenar un modelo de aprendizaje automático que clasifica los estados de ánimo capturados en las grabaciones.

Nanopartículas para regular genes y determinar la función enzimática en la comunicación celular

Santiago Ramón y Cajal realizó grandes aportaciones en el área de neurociencias con las que llegó a ser considerado el Padre de las Neurociencias, tales como sus investigaciones experimentales sobre la génesis inflamatoria en 1880, sus observaciones microscópicas sobre las terminaciones nerviosas en los músculos voluntarios de la rana, en 1881. Incluso sus contribuciones al estudio del microbio vírgula del cólera en 1886 y sus últimas publicaciones de 1923, donde menciona algunos métodos sencillos para la coloración de la neuroglia. Fue el mismo Cajal quien descubrió que el sistema nervioso, incluido el cerebro, está compuesto de entidades individuales, denominadas neuronas. En este trabajo, a manera de homenaje, y reconocerle, analizamos la regulación de genes relacionados a las inexinas encargadas de la comunicación eléctrica entre neuronas, utilizando nanopartículas en el modelo biológico Hirudo medicinalis como modelo de estudio. Incluyendo el uso de una pistola neumática de helio, que coloca de manera precisa y eficiente nanopartículas metálicas cubiertas de material genético para estudiar la función de ciertas proteínas mediante el apagado y encendido de genes clave en el desarrollo del sistema nervioso. El trabajo que aquí se reporta está enfocado en la HmInx2, la cual se ha reportado se expresa exclusivamente en células gliales durante la gangliogénesis, en el desarrollo del SNC. Los resultados iniciales sugieren que la HmInx2 participa en las interacciones y adhesión, entre el macroglia (glia de empaquetamiento y neuropil) que da origen a la estructura ganglionar, debido a que las neuronas se encuentran desorganizadas y fuera de posición posteriores al contacto con siRNA. La formación de Uniones Gaps (UGs) donde participa la HmInx2 es afectada por esta molécula extracelular. Concluimos que la HmInx2 tiene un importante papel en el desarrollo neural temprano en la sanguijuela medicinal, misma función que realiza en el sistema nervioso de mamíferos.

Segmentación semántica en mamografías con Deep Learning; eficiencia de CNN modificadas con DeepLabV3

El Deep Learning es una parte importante de Machine Learning que se encarga de entrenar a sistemas computacionales para realizar trabajos de clasificación, detección y segmentación. Las Redes neuronales convolucionales (CNN) son uno de los algoritmos más usados para el entrenamiento de estos sistemas. Estas redes tienen una estructura que mejora la detección de objectos sin importar su ubicación y tamaño dentro de la imagen. Por su gran capacidad se han implementado en la segmentación de instancias y clasificación de anomalías en imágenes médicas. En este trabajo, se hace uso de una base de datos e imágenes (Mini MIAS) sobre mamografías que nos permite el entrenamiento de las CNN (Resnet 50 y IceptionResnetV2). Las imágenes se segmentan de manera manual con ayuda de la información proporcionada en la base de datos y posteriormente procesadas para su uso. La estructura de las CNN es modificada con DeepLabV3+ que es un modelo de segmentación semántica y tiene como funcionalidad principal dar valores a cada píxel de una imagen. Se determina la efectividad de las CNN modificadas con DeepLabV3+ para segmentación semántica de anomalías en imágenes médicas.

Estudio de la dinámica de crecimiento para esferoides de las líneas celulares de glioma mediante simulación computacional en CompuCell3D

Los gliomas son uno de los tumores cerebrales malignos más comunes, representando cerca del 27% de los casos en México. Su tratamiento es desafiante por la naturaleza invasiva y heterogeneidad del tumor, y por su delicadeza por donde se ubica el mismo. Hay formas de estudiar los gliomas en condiciones controladas: En los estudios in Vitro se cultivan colonias en forma de esferoides, al crecer, las regiones interiores se vuelven necróticas por falta de nutrientes. Las propiedades del esferoide, como su radio y densidad son indicadores de las características de cada línea celular. En este trabajo se busca recrear in Silico la evolución temporal de esferoides de las diferentes líneas celulares que conforman a los gliomas, partiendo de las características individuales de las células, como son: volumen promedio, tasa de crecimiento y consumo de nutrientes. Basándonos en los resultados del estudio de Bell H. S. et al, en 2001. Para ello utilizaremos CompuCell3D (CC3D), un software libre de modelaje celular basado en Montecarlo. Se desarrolló un modelo tridimensional en CC3D para esferoides de las líneas celulares U373, U87, MOG-G-CCM y A172 que conforman a los gliomas, variando los valores de los parámetros que controlan sus aspectos biológicos clave. En particular nos centramos en la adhesión entre células vecinas, ya que este factor determina la densidad del esferoide, la capacidad de internalización de los nutrientes a sus capas internas y en consecuencia la supervivencia final de las células. El modelo permite la explorar diferentes escenarios de crecimiento tumoral bajo variadas condiciones micro ambientales y parámetros biológicos. Los resultados preliminares de la simulación muestran una buena concordancia con datos experimentales. Este enfoque in Silico ofrece la posibilidad de estudiar en detalle parámetros biológicos clave que caracterizan a cada tipo de célula en los gliomas y que son difíciles de medir experimentalmente.

Evaluación del efecto de la radiación gamma en células de cáncer de mama por Microscopía de Fuerza Atómica

La radioterapia es uno de los principales tratamientos para el cáncer de mama donde la radiación ionizante genera radicales libres por medio de la radiolisis del agua. Este tipo de radiación induce cambios en la estructura superficial de células de cáncer de mama. Este trabajo se centró en investigar el efecto directo e indirecto en la superficie de la línea celular de cáncer de mama MDA-MB-231 como respuesta a dosis terapéuticas de radiación gamma (2, 4 y 10 Gy). Para ello, se empleó la técnica de Microscopía de Fuerza Atómica (AFM) con el objetivo de analizar alteraciones en la rugosidad de la membrana celular a las 0 y 48 horas post irradiación. Los resultados mostraron cambios en la estructura superficial de MDA-MB-231 dependientes de la dosis de irradiación y el tiempo post irradiación, los cuales se asocian a procesos de apoptosis celular iniciados debido al daño inducido por la radiación ionizante y los radicales libres generados en el medio celular, observándose alteraciones nanométricas significativas en la rugosidad superficial.

Estudio de la estabilidad temporal de la asimetría térmica contralateral en las extremidades inferiores de sujetos sin enfermedades metabólicas

La tecnología infrarroja es un método de bajo costo y no invasivo para el monitoreo de la temperatura de la piel. La regulación de la temperatura corporal es controlada por el sistema nervioso autónomo. Cuando se presentan anomalías en el sistema de termorregulación humano, estas pueden verse reflejadas como una asimetría térmica, y en ocasiones son indicadores de enfermedades metabólicas o complicaciones vasculares. En particular, en pacientes con Diabetes Mellitus tipo II, la aparición de pie diabético es una complicación que genera consecuencias irreversibles, tales como la amputación parcial o total de una extremidad. Sin embargo, la presencia de úlceras resulta ser un agente externo que tiene implicaciones en la asimetría térmica de las extremidades inferiores. De aquí la importancia de la detección de esta asimetría a través de imágenes de infrarrojo, en un primer paso, reconociendo dicha expresión en sujetos sanos sin padecimientos metabólicos y en condiciones basales y ante un estímulo térmico. Dicho planteamiento es parte de un protocolo específico, en el cual, como primer paso se pretende estudiar el caso de grupos controles para eventualmente, en un estudio más avanzado, comparar con pacientes. De éste modo se espera avanzar en el uso de esta modalidad de imagenología, para explorar su viabilidad como herramienta de apoyo al diagnóstico y monitoreo en pacientes diabéticos sin lesiones aparentes. La adquisición de las imágenes infrarrojas se realiza a través un riguroso protocolo de adquisición de imágenes, de manera pasiva y activa. Del análisis se obtienen resultados cualitativos para cada sujeto, en términos de los índices TAI (índice de asimetría térmica), TRI (índice de respuesta térmica), ATR (índice de asimetría y respuesta térmica), y de entropía cruzada (CE).

Prototipo de Electrocardiografo Portátil con Raspberry Pi

El corazón es un órgano que funciona a base de impulsos eléctricos que dependen de procesos de despolarización y repolarización en cada latido. Ciertas condiciones pueden producir anomalías en su funcionamiento que afectan la calidad de vida de quienes la padecen, desde condiciones inofensivas hasta las que suponen un riesgo mortal [Desai D. S. & Hajouli S. (2023)]. Para llegar a un diagnóstico preciso, los especialistas monitorean un registro gráfico de la actividad eléctrica del corazón (electrocardiograma) que requiere sensores no invasivos y un equipo capaz de adquirir y procesar las señales. Sin embargo, no todas las clínicas cuentan con uno debido a su alto costo. El objetivo del proyecto es realizar un electrocardiógrafo portable, confiable y de bajo costo para el monitoreo de una vista del corazón, conocida como derivación ECG. Así como desarrollar un algoritmo para obtener las características de las señales adquiridas (frecuencias, amplitudes, duraciones, etc), para llegar a un diagnóstico a través de una comparación cuantitativa con los valores característicos de diferentes arritmias [Jones, S. A. (2012)]. Metodologia Se utilizó un microordenador Raspberry con un módulo integrado AD8232 para la lectura y amplificación del voltaje registrado. El arreglo está montado en una carcasa impresa en 3D. Se construyó una interfaz para smartphone que recibe los datos inalámbricamente y los muestra de manera gráfica. Se usó la configuración de electrodos DII: Los 3 electrodos fueron colocados en las extremidades (muñeca derecha y ambos tobillos), esta configuración nos permite obtener una vista bipolar de plano frontal que coincide con el vector de despolarización del corazón. Se registró la actividad de los voluntarios durante un periodo de actividad física, recuperación y reposo (90 segundos en total). El procesamiento requiere de un filtrado digital usando Butterworth y Non Local Means. Se busca que este filtrado se de a tiempo real en el microordenador.

Diseño, desarrollo y elaboración de fantomas o maniquíes mamarios para valoración de calidad de imágenes mastográficas

El uso de maniquíes o fantomas mamarios es fundamental para la realización de pruebas de calidad a equipos de mastografía, ya que con ellos se proporciona información como: resolución de contraste, resolución espacial, uniformidad de imagen, identificación de artefactos, ruido, sensibilidad del detector, distorsiones geométricas, etc. Dicha información se usa para asegurar el correcto funcionamiento del equipo y en consecuencia proporcionar diagnósticos precisos y tratamientos oportunos. Los maniquíes mamarios comerciales poseen características físicas y morfológicas que carecen de fidelidad a las características humanas, algunos de estos maniquíes son representados, por ejemplo, con un conjunto de placas de acrílico sobrepuestas; esto brinda información limitada en las pruebas de atenuación ya que no hay comparabilidad con la atenuación entre los tejidos mamarios reales. En el presente trabajo se busca diseñar y fabricar dos modelos de fantomas mamarios, uno plano y el otro antropomorfo, por medio del método de modelación por deposición fundida a través de tecnologías de impresión 3D; el propósito de ello es generar fantomas fácilmente reproducibles, con costos inferiores a los de los fantomas comerciales, que tengan un amplio tiempo de durabilidad y que cubran en la mayor medida posible las características de morfología y manufacturación mencionadas con anterioridad. Para ello se usaron los siguiente materiales para su elaboración: PETG, HIPS, PLA y ABS; con el fin de representar lo mas cercanamente posible los coeficientes de atenuación lineal de los tejidos adiposo, glandular y cutáneo, que conforman principalmente los tejidos mamarios. Además de implementar geometrías de resina fotosensible para simulación de microcalcificaciones, que son lesiones mamarias menores a 0.5 mm, indetectables a la vista o tacto y pueden representar un signo de cáncer mama en etapa temprana.

Las prótesis: Un puente entre la posibilidad y la realidad

El proyecto se centra en investigar, diseñar y fabricar prótesis, aprovechando recursos disponibles con conocimientos especializados, maquinaria y materiales accesibles. La idea principal es crear una prótesis de mano. OBJETIVO GENERALES • Mejorar la calidad de vida de personas con amputaciones: Las prótesis eléctricas brindan movilidad, independencia y confianza. • Desarrollar prótesis más avanzadas: Buscan ser más fáciles de usar, cómodas y con mayor rango de movimientos. • Hacer prótesis eléctricas más accesibles: Se busca reducir costos o asegurar cobertura médica. • Diseñar prótesis de mano más funcional: Ampliar su capacidad de movimiento, como agarrar objetos pequeños. • Desarrollar prótesis de mano más cómodas: Menos pesadas Diferentes tipos de prótesis de mano: pasivas (solo estéticas), cosméticas (apariencia natural), eléctricas, mecánicas, bioeléctricas, robóticas y de mano/brazo. Las funcionales buscan imitar los movimientos de una mano real, mientras que las cosméticas se enfocan en la apariencia. Mecanismos de funcionamiento: desde tirantes sujetos al brazo hasta motores y sensores que controlan cada dedo. Los costos en México varían desde 14,999 hasta 300,000 dependiendo de materiales, tecnología y personalización. La biomédica aplica conocimientos biológicos en el campo de la salud, como desarrollar nuevos tratamientos, mejorar la salud pública, responder a emergencias y crear tecnologías médicas. Ha permitido avances en dispositivos seguros, confiables y personalizados, como prótesis adaptadas con impresión 3D. El proyecto implica diseñar, construir, evaluar un prototipo funcional y estético de prótesis de mano, demostrando su viabilidad, funcionalidad básica, comodidad y aceptación por usuarios finales, con potencial para mejorar su calidad de vida, conjuntando características importantes para su uso y vista estética para hacer sentir cómodo al usuario en distintos aspectos de su vida diaria sin el alto costo que actualmente eso implica

Estudio longitudinal basado en el método estadístico N-of-1-trial aplicada a imagenología biomédica de infrarrojo

El método estadístico N-of-1-trial, permite diseñar estudios individualizados con el propósito de analizar clínicamente a cada sujeto por separado. Requiere del seguimiento de cada sujeto en estudios específicos por periodos de tiempo suficientemente largos tales que se logre la adquisición de información suficiente para elaborar un perfil estadístico individualizado. Dentro de este contexto, diseñamos e implementamos un protocolo específico para la adquisición y análisis de imágenes infrarrojas de mujeres jóvenes. El propósito central es observar la variabilidad de la distribución de calor metabólico en sus extremidades inferiores a lo largo de 10 meses. Para cada participante el protocolo de adquisición de imágenes se aplicó dos veces por semana, destacando que en cada sesión los participantes contestaron un cuestionario clínico. El análisis de imágenes se realizó mediante un algoritmo basado en la metodología estadística N-of-1, sobre tres regiones de interés (ROI): tronco tibial-peroneo (ROI1), pantorrilla-espinilla (ROI2) y por encima del maléolo medial (ROI3). En cada una de las regiones se observó la distribución de la temperatura y el valor de la entropía de información obtenida de las imágenes, esta información permitió analizar la evolución de la respuesta térmica y la entropía con respecto al tiempo. Además, los valores obtenidos se relacionaron a las variables del cuestionario de seguimiento, revelando diferencias radiométricas entre los participantes estudiados, esto nos permitió observar un comportamiento sistémico diferente para las tres ROIs analizadas. También se observó que la respuesta térmica y los valores de entropía de cada participante fueron influenciados por diversas variables, como la cafeína, el estrés y la actividad física. Se destacó que el ciclo menstrual influyó en la respuesta de calor metabólico, lo que subraya la importancia de estudiar la variabilidad metabólica en mujeres adultas jóvenes en relación con los ciclos hormonales.

Detección de micro y nano vesículas en macrófagos gamma irradiados mediante DLS y AFM

Las vesículas extracelulares son partículas liberadas por la membrana celular hacia el espacio extracelular. Desempeñan un papel fundamental en la comunicación intercelular, permitiendo la transferencia de biomoléculas funcionales a diversas localizaciones celulares. Además, son cruciales tanto en procesos fisiológicos como patológicos. El objetivo de este trabajo fue detectar y medir la inducción de micro y nano vesículas en macrófagos expuestos a diferentes dosis de radiación, como mecanismo de defensa. Para ello, 5x10 5 células de la línea THP-1 (monocitos derivados de leucemia), fueron sembradas en placas de 6 pozos, para su diferenciación en macrófagos se estimularon con PMA (50ng/mL) durante 24 horas, seguido de un día más con un segundo estimulo PMA (10ng/mL), posteriormente un día extra de reposo para completar el proceso de diferenciación. El cuál se confirmó por el cambio en su morfología y la capacidad de adherirse al plástico de un macrófago. Estos fueron irradiados a dosis de 0 (control negativo), 2, 10, y 25 Gy, utilizando una fuente de Cobalto60 en el equipo GammaCell 220; 24 horas post-irradiación, se colectó el sobrenadante y se sometieron a diferentes velocidades de centrifugación para separar por tamaños. La detección de estas vesículas se realizó mediante el equipo Litesizer DLS. Al obtener los resultados, se identificó un rango de nanovesículas de 23.84 nm y microvesículas de 476.3 nm. Así mismo, se caracterizaron por microscopía de fuerza atómica (AFM) y desde la dosis de 2 Gy, se induce la excreción de microvesículas de alrededor de 500 nm de diámetro. Con esto, se concluye que los macrófagos gamma irradiados inducen la liberación de micro vesículas como mecanismo de defensa y liberación de macromoléculas dañadas efecto de la radiación ionizante.

Algoritmo de Aprendizaje Profundo basado en imágenes generadas por Resonancia Magnética Nuclear para el apoyo al diagnóstico clinico de déficit de atención

Introducción El déficit de atención con hiperactividad (TDAH) es un trastorno del desarrollo neurológico altamente prevalente en niños. Se han desarrollado estudios por MRI ponderadas en T1 han reportado alteraciones anatómicas en niños con TDAH en diversas regiones [1]. Se ha comprobado que los algoritmos de aprendizaje automático son capaces de identificar estas áreas [2]. EL objetivo de este proyecto es desarrollar un algoritmo deep learning basado en imágenes de MRI ponderadas en T1 de un grupo de pacientes pediátricos, con el fin de clasificar nuevas imágenes de resonancia magnética en grupos con y sin TDAH. Metodología Se analizaron imágenes por resonancia magnética de 65 pacientes pediátricos con y sin TDAH utilizando la técnica ponderada en T1, utilizando algoritmos de aprendizaje profundo (redes neuronales convolucionales) implementados en el lenguaje de programación Python. Se evaluó el rendimiento del algoritmo mediante diversas métricas. Resultados Se identificaron 25 pacientes con TDAH y 40 pacientes control o sin TDAH. El algoritmo alcanzo una precisión de entrenamiento del 75 y 90% en el conjunto de datos, con una tasa de perdida de información del 25%. Se analizaron imágenes de cortes transversales de cráneo obtenidas mediante resonancia magnética, utilizando una arquitectura de 36 capas neuronales. Conclusiones El modelo de aprendizaje desarrollado ha logrado cumplir con sus objetivos al demostrar una precisión que permite una correcta categorización entre pacientes con y sin TDAH. El rango de precisión obtenido (75-90%), junto con el índice de error (>25%), se atribuye a la cantidad limitada de imágenes analizadas por el algoritmo. Esta investigación crea una herramienta en el apoyo al diagnostico del TDAH junto con el enfoque clínico. Referencias [1] Lambert,J.B.;Mazzola, E.P. Pearson Prentice Hall,1999. [2] Meng Cao, et al. (2023). Machine learning in attention-deficit/hyperactivity disorder.

Prototipo de sensor no invasivo para la detección de glucosa

En México, la diabetes se ha convertido en una preocupación de salud pública creciente, afectando a un número significativo de personas y contribuyendo a una serie de complicaciones médicas graves. En 2021 en la Encuesta Nacional de Salud y Nutrición (Ensanut) menciono que la tasa anual de fallecimiento por diabetes mellitus es de 361 por cien mil habitantes. Una estrategia crucial para abordar esta crisis de salud es la detección temprana y precisa de la diabetes. En este sentido, los desarrollos en tecnología portátil para el seguimiento médico han resaltado la efectividad de los sensores de sudor como una opción prometedora para obtener datos fisiológicos relevantes sin necesidad de procedimientos invasivos. De aquí surge el proyecto, como un prototipo innovador diseñado para medir la glucosa a través del sudor. Su objetivo es proporcionar una medición práctica y no invasiva, lo que permite un monitoreo sencillo de los niveles de glucosa. Para el desarrollo de este proyecto, se llevó a cabo una investigación exhaustiva sobre la composición química del sudor, incluyendo la identificación de los principales electrolitos y metabolitos presentes. Con esta información, se procedió a modelar el diseño del prototipo en SolidWorks. El diseño se basó en una geometría circular optimizada para la eficiencia, e incluyó una red sellada de canales y depósitos de microcanales destinados a la recolección precisa del sudor. Tras la modelación, se imprimió el diseño utilizando tecnología de impresión 3D, asegurando la formación precisa de cada canal y depósito para evitar fugas. El prototipo se sometió a pruebas preliminares para garantizar su integridad estructural y funcionalidad. Finalmente, el dispositivo se usó para recolectar sudor en condiciones controladas y se analizó químicamente para identificar y cuantificar sus componentes mediante técnicas colorimétricas.

Evaluación de métodos de reducción de dosis en microtomografía de haz cónico con rayos X

En este trabajo se evaluaron filtros de reducción de ruido en estudios de microCT obtenidos en condiciones de dosis bajas. Para ello se obtuvieron imágenes de dos maniquíes de calibración en el microCT del Instituto de Física de la UNAM, reduciendo la corriente desde 1 mA hasta 0.25 mA con el resto de los parámetros fijos (50 kV, 500 ms). Se aplicaron cuatro filtros diferentes de reducción de ruido: bilateral (BI), difusión anisotrópica (DA), medias no locales (NLM) y coincidencia de bloques y filtrado 3D (BM3D). Los resultados se compararon con un método de reducción de ruido usando un modelo preentrenado de una red neuronal adversarial generativa que usa pares de datos (CycleGAN). Adicionalmente, se probaron dos métodos para introducir las correcciones, aplicando los filtros en las proyecciones o sobre las reconstrucciones. Para evaluar el rendimiento de los filtros y de la red, se utilizaron métricas como la desviación estándar, el error cuadrático medio (MSE), el índice de similitud estructural (SSIM), la proporción máxima de señal a ruido (PSNR) y el espectro de potencia de ruido (NPS). Se obtuvieron mejores resultados al corregir directamente las proyecciones, y todos los filtros utilizados presentaron un buen rendimiento, logrando una reducción del nivel de ruido de entre 9 % y 15 % en las proyecciones filtradas, lo que incidió en un 30 % a 58 % de reducción de ruido en las reconstrucciones. Además, mantuvieron un valor de SSIM de alrededor de 0.97 y PSNR alto. De los filtros, BM3D fue mejor, mientras que con la red neuronal se obtuvo una reducción de ruido de 53% en las proyecciones, pero tiende a presentar problemas con la estructura de las imágenes, obteniendo valores de SSIM bajos (0.65). El análisis del NPS mostró que la reducción de ruido es más fuerte en las componentes de alta frecuencia.

Análisis estructural y de densidad de cargas de las proteínas FABPs

Los ácidos grasos se transportan tanto en el plasma como en el interior de la célula unidos a moléculas que sirven como amortiguadoras de sus efectos tóxicos cuando se encuentran en su forma libre. Un importante grupo de estas moléculas que coordinan las funciones biológicas y el metabolismo de lípidos en las células se conocen como: proteínas de unión a ácidos grasos (FABP); son proteínas de 126 a 137 aminoácidos y existen diferentes isoformas. Dentro de las funciones de las FABPs, están el facilitar el transporte intracelular de ácidos grasos hacia compartimentos específicos en la célula, para almacenamiento; al retículo endoplásmico para vías de señalización metabólica y síntesis de membrana; a la mitocondria o peroxisoma para oxidación; en el presente trabajo modelamos mediante herramientas de suércomputo, en particular DFT, se calculan densidades de carga y espectros vibracionales en secciones bien establecidas en las proteínas FABP4 y FABP5 de humano, con el fin de analizar la estructura de ambas proteínas FABP y sus posibles diferencias estructurales.

Evaluación de la Efectividad de Placas de Resina con Sulfato de Bario en la Atenuación de Rayos X

La atenuación de la radiación ionizante es fundamental en el ámbito de la protección radiológica. En este trabajo, se busca evaluar la efectividad de placas de resina base agua mezclada con sulfato de bario, conocido como Barita, en la atenuación de un haz de rayos X. Se realiza una comparación entre placas con y sin Barita para estudiar el impacto que tiene el uso de este compuesto. Las placas fueron fabricadas mediante tecnología de impresión 3D LCD y se utilizó un equipo de rayos X portátil como fuente de radiación. Se obtuvieron los valores del coeficiente de atenuación lineal, así como de la capa decirreductora y hemirreductora, con el fin de evaluar su posible aplicación en protección radiológica. Estos resultados pueden ser relevantes para el desarrollo de nuevos materiales utilizados en protección radiológica.

Analysis of the Influence of Microgravity and Space Radiation on Astronauts’ Gene Expression: An Approach Using Quantum Simulations and Fuzzy Logic

An analysis of the effects of microgravity and space radiation on astronauts’ RNA expression has been developed, utilizing data from NASA’s “Cell-Free RNA Analysis of Plasma Samples Collected from Six Astronauts in JAXA Cell-Free Epigenome (CFE) Study.” The project aims to deepen our understanding of how the space environment affects gene expression, particularly in key genes such as ACTB and ACTG1, by employing quantum simulations and unconventional logic, including quantum and fuzzy logic. The results suggest that specific genes like ACTB and ACTG1 undergo significant changes in their expression under these unique conditions. This interdisciplinary approach allows for a detailed analysis of gene expression data and explores the potential of emerging technologies in space research and bioinformatics. Vargas Cruz, Miguel Angel. 2024. “Analysis of the Influence of Microgravity and Space Radiation on Astronauts’ Gene Expression: An Approach Using Quantum Simulations and Fuzzy Logic.” Precision Nanomedicine, May, 1279–96. https://doi.org/10.33218/001c.117460.

Caracterización del estrés cardiaco producido por actividad física con técnicas multifractales

Las señales fisiológicas, como las series de intervalo cardiaco (RR) obtenidas de las grabaciones de electrocardiogramas (ECG), requieren técnicas de análisis de la teoría de la Complejidad para su estudio. En este trabajo, analizamos series temporales de intervalos RR de jóvenes en dos condiciones: reposo y actividad física, utilizando técnicas de análisis multifractal. Para ello, implementamos protocolos diseñados para personas sedentarias y activas. Primero, se obtuvieron las series de interlatido, se eliminaron los artefactos y se extrajeron las subseries correspondientes a cada etapa. Luego, se calcularon los espectros multifractales utilizando el método de Chhabra y Jensen. Se evaluaron el ancho, la simetría y la curvatura del espectro multifractal alrededor del máximo. Nuestros resultados revelaron que, en todos los protocolos, independientemente de su duración, los espectros multifractales durante la etapa de reposo mostraron amplitud, sesgo hacia la derecha y valores de curvatura pequeños alrededor del máximo. En contraste, durante la actividad física, los espectros se estrecharon, se sesgaron hacia la izquierda y exhibieron una mayor curvatura alrededor del máximo. Este hallazgo fue correlacionado con la condición física de los participantes. Concluimos que los parámetros multifractales pueden describir el estrés experimentado por el corazón durante la actividad física. Además, relacionamos estos resultados con investigaciones previas realizadas en sujetos enfermos, lo que sugiere una posible utilidad de estos parámetros como indicadores de salud cardiovascular en diferentes contextos.

Radiación ionizante como terapia preventiva en transfusión sanguíneas

En pacientes con un sistema inmunitario comprometido, se requiere el uso de sangre gamma irradiada para prevenir la EICH-AT. Sin embargo, se producen procesos de estrés oxidativo generando daño en las membranas de los glóbulos rojos gamma irradiados, provocando la hemolisis. Este trabajo estudia el efecto de la radiación ionizante sobre los glóbulos rojos irradiados y almacenados a distintas dosis de radiación gamma 25,50 y 75 Gy. La dosis recomendada es de 25 Gy, 50 Gy es el máximo considerado seguro, 75 Gy, se utiliza como control positivo. Mediante el método de fragilidad osmótica, se calculó la presión osmótica y la Dosis Letal 50 (DL50) para cada tratamiento. Se observaron cambios en la integridad de la membrana celular como resultado del daño oxidativo.

Matriz de multielectrodos eléctrica impresa en 3D fotoestimulante para registro de actividad neuronal en ratones transgénicos

Justificación Las matrices de multielectrodos (MEAs) son esenciales en neurofisiología para registrar la actividad eléctrica de múltiples neuronas a la vez. Formadas por electrodos en cuadrícula, capturan señales del cerebro en tiempo real y se usan en cultivos celulares, tejido cerebral y cerebros en vivo. Son útiles en el mapeo cerebral, interfaces cerebro-computadora y el estudio de la plasticidad sináptica y enfermedades neurológicas. Las MEAs han revolucionado la neurofisiología al facilitar el análisis de redes neuronales complejas, y combinadas con inteligencia artificial, permiten mapeo Objetivos Diseñar e imprimir una MEAs de 32 canales capaz de manipular eléctricamente cada canal en un eje perpendicular a la corteza cerebral. Registrar con éxito potenciales evocados por fotoestimulación en la corteza de ratones transgénicos. Metodología Por medio de software de diseño especializado en modelaje 3D e impresión 3D (FREECAD, Chitubox) cuyo material de impresión es la resina de alta resolución y una impresora 12K, se fabricará la base de una MEAs capaz de soportar 32 canales de registro/fotoestimulación. Al mismo tiempo, de las piezas necesarias para asegurar la movilidad de dichos canales en el eje perpendicular a la corteza cerebral. En un paso siguiente, se probará la efectividad y sensibilidad de la matriz en experimentos con ratones transgénicos para registrar la actividad neuronal evocada por fotoestimulación. Resultados Se espera manufacturar desde 0 y bajo costo una MEAs impresa en 3D, accionada por un controlador diseñado y programado manualmente, capaz de funcionar en el área de Neurofisiología y dar resultados para el avance científico del área. Conclusiones Pese a las dificultades, se cree en el avance que se ha obtenido, tanto teórico como de diseño, ha sido fructífero para el desarrollo de este prototipo que ha evolucionado y seguirá haciéndolo hasta lograr los objetivos satisfactoriamente.

Estrategias en la lucha contra el cancer de mama en méxico

El cáncer de mama es un grave problema de salud publica en México, cada hora muere una mujer por esta causa. Con base en lo anterior en este trabajo se realiza un análisis de las estrategias que se han seguido en los últimos 30 años y se exponen, las mejores rutas para combatir esta epidemia. Se muestran las estadísticas de la evolución de este padecimiento en México y su relación con la evolución de otras patologías similares. Se explica sobre la importancia del diagnóstico temprano de esta enfermedad. Se describen las ventajas y desventajas, desde el punto de vista de la física, de los diferentes tipos de estudio que permiten la detección temprana de esta neo formación.

La Maestría en Física Medica de la UNAM, 27 años

Durante 27 años, en la Maestría en Física Médica (MFM) reconocida por el CONAHCyT hemos educado y formado físicos y físicas médicos del más alto nivel para optimizar la calidad del servicio médico que reciben los pacientes de México y la región. Su objetivo es formar profesionales cuya responsabilidad en el ámbito clínico, es optimizar el uso de las radiaciones ionizantes para producir un procedimiento diagnóstico o terapéutico de calidad. Se han graduado 191 Físicos Médicos de los cuales el 97% tienen trabajo, de estos el 87% trabaja en actividades relacionadas con la Física Médica (clínica + estudian doctorado + plaza de investigación); 6% trabaja en actividades no-relacionadas y 4% no sabemos cuál es su trabajo. La MFM se fundamenta en las siguientes áreas: • Física y dosimetría de la radioterapia • Física y dosimetría de las imágenes de diagnóstico médico que usan rayos X y radionúcleos • Física del uso de radiación no-ionizante en medicina • Aplicaciones de la física biológica en medicina • Instrumentación científica de uso médico VEN Y CONOCE NUESTRA MAESTRÍA.

Estudio comparativo de los métodos para la síntesis de nanopartículas de ZnS y ZnS:Mn

La dosimetría termoluminiscente es el método dosimétrico dominante para la medida de dosis de radiación y de energía en la física médica y en la vigilancia ambiental, esto es porque la cantidad de luz emitida es proporcional a la dosis absorbida por el material que ha recibido la radiación. En la búsqueda de materiales con buena respuesta dosimétrica, los nanocristales semiconductores han atraído un gran interés, especialmente los compuestos semiconductores II-VI porque son fáciles de sintetizar en el rango de tamaño requerido que es el del nanómetro. El sulfuro de zinc (ZnS) es uno de los primeros semiconductores descubiertos con un ancho de banda de 3,68 eV con estructura cúbica (Zinc Blenda), su cristalinidad, punto de fusión y estabilidad estructural están fuertemente influenciados por la reducción del tamaño de la partícula. En este trabajo realizamos un estudio comparativo de algunos métodos de síntesis de ZnS comúnmente empleados como son: microondas, precipitación química, coprecipitación química y ruta química, donde se comparan con los resultados que obtuvimos usando el método hidrotermal. Nuestros resultados muestran que las nanopartículas tiene las siguientes características: fase cúbica (zinc blenda), tamaños de partícula promedio de 20 nm, con sensibilidad termoluminiscente por debajo del TLD 100 y gap de 4.02 eV. Las nanopartículas obtenidas con otros métodos presentan presentan mezcla de fases cúbicas y hexagonales (microondas) con tamaño alrededor de 15 nm y gap de 3.6 eV. A través de precipitación y coprecipitación química se reportan morfológicas esféricas y estructura cúbica con tamaños promedio de 10-20 nm, gap de 3.5 eV, por ruta química tamaños de 15-20 mnm y gap alrededor de 4.9 eV, mayor al reportado.

Modificación de la densidad de carga y polarización magnética, por $AsO_{4}$ en el núcleo de $Fe$ la CYP2C8

La hetero-enzima CYP2C8, iso-forma del CITP450, cuya función es la metabolización de fármacos, consta de alrededor de 500 aminoácidos, en centro de la misma yace un $Fe$ sitio en el cual se realiza el proceso metabólico. El presente trabajo platea un modelo molecular de dicha enzima, con el fin de cuantificar la interacción del $AsO_{4}$ mediante cálculos de DFT calculando la densidad de carga y la polarización magnética en el caso silvestre y en presencia del $AsO_{4}$. Nuestros resultados muestran que el $AsO_{4}$ es capaz, en ciertas condiciones, de unirse al núcleo de $Fe$ de forma espontánea; dicha unión modifica el entorno eléctrico y magnético del núcleo de $Fe$, esto podría ser la causa de la inhibición de la actividad metabólica de la enzima.

Sistema de monitoreo de frecuencia cardíaca mediante Internet de las Cosas Médicas (IoMT)

La presente investigación explora la aplicación de los principios de instrumentación y la física médica mediante el diseño e implementación de un sistema integrado de monitorización de la frecuencia cardíaca basado en Internet de las cosas médicas (IoMT). La arquitectura del sistema se basará en tres capas: la capa de percepción encargada del proceso de adquisición de datos, la cual se realizará mediante sensores de frecuencia cardíaca, los cuales se basan en los principios de la biofísica para capturar con precisión las señales cardíacas. Posteriormente el dispositivo se vincula a la capa de transmisión de red, donde dichos datos serán enviados y recolectados a través de una plataforma de software con una interfaz gráfica de usuario que muestra información relevante sobre el dispositivo conectado a la red. Adicionalmente, en la capa de aplicación de la arquitectura propuesta se realiza un análisis de datos para comprobar posibles anomalías en la frecuencia cardíaca del paciente, lo que sugiere su potencial aplicación en la detección temprana y seguimiento continuo de condiciones cardíacas adversas en pacientes en tiempo real.

Evaluación de la microarquitectura ósea en cabeza de fémur de ratas sanas in vivo mediante imágenes de micro-tomografía computarizada

Para evaluar la microarquitectura ósea en modelos preclínicos suelen emplearse técnicas de histomorfometría que representan un método invasivo y sólo de utilidad en modelos ex vivo. La técnica de microCT permite evaluar la calidad del hueso durante el crecimiento y envejecimiento del tejido óseo in vivo, mediante el análisis de morfometría cuantitativa. Sin embargo, existen diversos factores que afectan la calidad de la imagen y que repercuten en la evaluación de la microarquitectura ósea, tal como los parámetros de adquisición de imagen microCT y el procesamiento de las imágenes para su análisis. En este proyecto se evaluaron estos parámetros que permitieron estandarizar la microarquitectura ósea en cabeza de femúr de ratas sanas in vivo, usar esta información puede resultar ser un indicador de posibles cambios patológicos en enfermedades como la osteoporosis.

Verificación de dosis en radiocirugía funcional en un equipo CyberKnife con SRS MapCheck

Actualmente en el área de radiocirugía funcional se cuenta con un aseguramiento de calidad del paciente específico (PSQA) con una microcámara de ionización, con un análisis gamma de 3% en dosis, dejando fuera la distancia. Estos controles de calidad tienen mayor a 5% en dosis por ser lesiones más pequeñas que la cámara de ionización, por ende, la importancia de un nuevo dispositivo como el SRS MapCHECK. El SRS MapCHECK cuenta con un arreglo de 1013 diodos en dos dimensiones de 77 mm x 77 mm de cada sensor, siendo estos espaciados uniformemente por 2.47 mm, cuenta con un área efectiva de 7.5 cm x 7.5 cm. En la toma de datos se posicionó en la cama robótica del equipo CyberKnife el StereoPHAN para posicionar el SRS MapCHECK, conectado al software SNC Patient utilizándolo para la recepción de los datos del plan de tratamiento, independiente a ello se realizaron los planes de aseguramiento de calidad (QA) en el sistema de planeación del equipo, los cuales coinciden en movimientos, número de haces y dosis que se le administra al paciente; estos planes se administran al conjunto de StereoPHAN y el SRS MapCHECK en el CyberKnife, los datos obtenidos con el SRS MapCHECK son comparados con los datos planificados a 2 mm/ 2% tomando en cuenta las regulaciones internacionales para radiocirugía. La comparación de las distribuciones de dosis medidas versus las distribuciones de dosis planificadas, son mayores al 95% bajo el análisis gamma 2%/2 mm.

Obtención de la energía utilizada en el tratamiento de cáncer de próstata por radiación de portones

Se presenta la simulación de daño en el programa SRIM, The Stopping and Range Ions in Matter, y su subprograma STRIM como alternativa para obtener la energía con la que se irradia el tumor en la longitud que se necesita utilizando como blanco de impacto agua, en la terapia de radicación de iones y se muestra la dosis marcada por el programa en el tratamiento por haces de protones para el cáncer de próstata.

Linealidad y repetibilidad de la señal de yodo en tomografía computada por energía dual

En tomografía computarizada de energía dual (DECT) se adquieren dos estudios simultáneos con espectros de rayos X de baja y alta energía. Esta técnica aprovecha la dependencia energética de los coeficientes lineales de atenuación para maximizar o minimizar la señal de una sustancia específica, como el medio de contraste yodado. En pacientes oncológicos permiten mejorar la visibilidad del medio de contraste y evitar la adquisición de una fase simple, reduciendo la dosis de radiación impartida. El propósito de este proyecto es evaluar la linealidad, la relación contraste ruido (CNR) y la dosis de radiación en los DECT del Instituto Nacional de Cancerología. Las mediciones se realizaron en un SOMATOM Definition Flash y AS. Los protocolos de adquisición fueron abdómenes estándar, el kV y los filtros se ajustaron automáticamente y la corriente se fijó en 200 mAs. Se modificó un maniquí para mediciones de índice de dosis (CTDI), agregando insertos con mezclas de medios de contraste yodado en el intervalo de 0.5 mg/ml a 5.0 mg/ml. El análisis se realizó sobre imágenes sustraídas para minimizar (fase simple) y maximizar (fase contrastada) la señal de yodo. La linealidad se estimó en las imágenes de fase contrastada. En las imágenes de fase simple se estimó la CNR. En el maniquí de 16 cm de diámetros se observó una relación lineal entre la señal de yodo y la concentración nominal (R2>0.98), con pendientes de 31 ± 4 UH por cada mg/ml de yodo. Al incrementar el diámetro a 32 cm, empeoró la linealidad (R2=0.92), sin afectar significativamente la pendiente, esto es consistente con lo observado clínicamente. Idealmente, en las imágenes de fase simple la CNR debería ser independiente de la concentración de yodo. Sin embargo, se observó una ligera dependencia lineal alcanzando valores de 6.2 para la muestra de 5 mg/ml de yodo. Los valores de CTDI fueron de 10.3 mGy y 12.6 mGy respectivamente, representando una reducción del 40% en la exposición al paciente.

Medición de dosis en tratamiento de Braquiterapia de alta tasa de dosis usando películas Radiocrómicas EBT3

Este proyecto consistió en la comparación de la dosis medida de forma experimental con ayuda de la película radiocrómica EBT3 con la dosis calculada por el software de planeación de tratamiento de braquiterapia. La película radiocrómica EBT3 consta de una capa activa hecha con monómeros los cuales se polimerizan al ser sometidos a radiación ionizante, este proceso hace que la película se vaya oscureciendo lo que cambia su densidad óptica. Se creó un arreglo que simulará la ejecución de una braquiterapia ginecológica, usando un maniquí de gel balístico y un aplicador personalizado impreso en PLA, las mediciones en este arreglo se realizaron en superficie y a 5mm de la superficie del cilindro con la película EBT3. Después se realizó una prueba usando 4 materiales diferentes, 2 bolus diferentes, 1 placa de PLA y Aire. Finalmente se harán las mediciones en una braquiterapia real con paciente y usando un aplicador clínico. Las mediciones obtenidas con la película EBT3 se compararán con la dosis planificada en el software de planeación. Se espera que la diferencia entre la dosis medida con las EBT3 y la planificada mediante software sea ±5% (tomando en cuenta regulaciones internacionales). Este proceso de comparación de dosis puede ser usado como protocolo de control de calidad.

Cálculo de dosis en estudios de microtomografía computacional en ratón adulto

Los estudios de tomografía computarizada (TC) tienen aplicaciones en medicina, empleándose en el diagnóstico de distintas patologías como tumores, lesiones internas debido a traumatismos, así como en estudios de músculo, hueso, médula ósea y distintos órganos de interés. En la investigación, se utilizan animales de laboratorio como ratas y ratones, que simulan estas enfermedades o patologías, entre otras, empleando estudios imagenológicos como la microtomografía computarizada (mTC). Los estudios conllevan un riesgo derivado de la radiación ionizante proveniente de los rayos X, lo que implica un riesgo para la salud. En este trabajo de tesis se estudió la distribución espacial de la dosis absorbida en varios órganos de ratón que fueron sometidos a un estudio convencional de mTC a 60kV, 125uA, con un filtro de 0.5mm de Al y en un recorrido de 180º durante 650s, empleando dosimetría termoluminiscente. Se colocaron cristales de LiF (TLD-100) como dosímetros en el cerebro, pulmones, corazón, estómago, hígado, riñones e intestinos, así como en un tumor simulando un liposarcoma en la región axilar en dos ratones. Los resultados evidenciaron una distribución heterogénea de dosis en los órganos. En la vista coronal de uno de los ratones, se observó que el riñón derecho absorbió un 74% más de dosis en comparación con el riñón izquierdo; algo similar ocurrió con los pulmones. Además, el tumor absorbió una menor dosis incluso que el cerebro, que está recubierto por hueso. Si hablamos de comparaciones entre los órganos de dos distintos especímenes, la diferencia máxima fue del 29% entre los riñones izquierdos. En conclusión, este trabajo subraya la importancia de comprender la absorción de energía en los tejidos, considerando su forma y composición durante los estudios de mTC, lo cual tiene implicaciones en la optimización de las técnicas de imagenología y la investigación biomédica. Trabajo parcialmente apoyado por CONAHCyT A1-S-17636 y PAPIIT IN217922.

Programa de análisis de vídeos de fusión de vesículas sinápticas

El presente trabajo tiene como objetivo el diseño de un programa de procesamiento de imágenes que permita realizar un análisis de las vesículas sinápticas visibles en videos obtenidos mediante el método de fluorescencia, buscando el conteo preciso y un estudio de la intensidad de dichas vesículas. Las vesículas estudiadas contienen un complejo de proteínas para su anclaje a la superficie y un flouróforo acoplado a cada uno de estos; estas unidades complejas están compuestas de pines vesiculares llamados v-SNARE, que permite enlazarse con sus complementarios t-SNARE localizados en la superficie de anclaje para iniciar la fusión. Ya que se desconoce el número de pines involucrados en la fusión de vesículas sinápticas, la propuesta contribuye a desarrollar una técnica de análisis in vitro para conteo rápido mediante métodos ópticos. En este proyecto, se propone desarrollar un programa capaz de contar y clasificar de manera precisa las vesículas presentes en los videos, superando las limitaciones inherentes a la observación visual y el error humano.