Líneas de investigación

Procesamiento digital de bioseñales

En el área clínica, se maneja a menudo un conjunto de señales que representan la actividad eléctrica de algún órgano, registrada mediante el hardware apropiado o la representación de algún fenómeno asociado a la fisiología de un ser vivo y registrado mediante algún transductor apropiado. En esa área se hace uso de técnicas avanzadas de procesamiento de señales, de reconocimiento de patrones e inteligencia artificial.

El procesamiento de señales (datos, voz, imágenes y video) surge espontáneamente como una necesidad en múltiples áreas de la ingeniería. En particular en Ingeniería Biomédica el área de procesamiento de señales se encarga del estudio, desarrollo, e implementación de algoritmos de procesamiento lineal y no lineal de señales e imágenes y sus correspondientes aplicaciones al análisis de Bioseñales e imágenes médicas. Adicionalmente, el grupo tiene bajo su responsabilidad el dictado de los cursos Procesamiento Digital de Bioseñales y Procesamiento Avanzado de Señales en el Postgrado en Ingeniería Biomédica.

Entre las líneas de investigación, se tienen:

  • Desarrollar metodologías que permitan caracterizar las señales Biomédicas (bioseñales e imágenes médicas) desde un punto de vista estadístico usando distribuciones que se ajusten rigurosamente a la naturaleza de la contaminación y en base a dicha caracterización proponer técnicas de procesamiento óptimo.
  • Diseñar sistemas para mejorar o restaurar señales que han sido degradas debido a un proceso de adquisición incluyendo el diseño de filtros lineales y no lineales, adaptativos y no adaptativos.
  • Continuar estudiando las técnicas emergentes de procesamiento de señales, imágenes y video y sus correspondientes aplicaciones al tratamiento de señales biomédicas. Entre estas técnicas, Compressive Sensing es una de las herramientas innovadoras con gran potencial de aplicación en Ingeniería Biomédica.
  • Implementación de algoritmos de procesamiento de señales a nivel de hardware usando las últimas técnicas de desarrollo como FPGA y DSP.
  • Usar el análisis multiresolucional para la caracterización en tiempo-frecuencia de Bioseñales e imágenes medicas.

Proyectos Recientes

Adicionalmente, los integrantes del grupo de procesamiento de señales tienen bajo su responsabilidad el desarrollo de varios proyectos de investigación financiados, entre los cuales cabe mencionar:

  • Desarrollo e Implementación de un Sistema Automatizado para Reconocimiento de Patrones y Análisis Masivo de Datos Provenientes de Electroforesis Capilar.
  • Método de normalización de datos de microarreglos de ADN complementarios basados en regresión lineal por desviación absoluta mínima.
  • Métodos Robustos de Estimación de Correlación.
  • Desarrollo de Filtros WOS para aplicaciones paso alto y paso banda.
  • Implementación de Filtros Stack en FPGA.

Modelado y simulación de sistemas fisiológicos

Esta línea de investigación se enfoca en el desarrollo y validación de modelos matemáticos de los diferentes sistemas fisiológicos con el fin de ser usados como herramientas para ayuda al diagnostico de ciertas enfermedades, para el diseño de equipos médicos, así como para predecir situaciones reales a partir de los modelos estudiados. Aunque las posibilidades de estudio de los diversos sistemas fisiológicos son muy amplias en esta área, nos hemos concentrado en el modelado del sistema de control de temperatura en niños prematuros, del sistema respiratorio y en el modelado del sistema cardiovascular. En docencia el grupo es responsable el curso titulado Modelaje, Simulación y Control de Sistemas Fisiológicos del Postgrado en Ingeniería Biomédica.

La investigación en esta línea se ha centrado hasta el presente en los siguientes aspectos:

  • Modelado y Simulación de la respuesta del sistema de control de temperatura de un niño prematuro en una incubadora.
  • Modelado y Simulación de la respuesta del Sistema Cardiovascular durante ejercicio moderado.
  • Modelado y Simulación de la respuesta del Sistema Cardiovascular Materno-Fetal.
  • Modelado y Simulación de la respuesta Respiratoria en Ventilación Mecánica.
  • Animación del Corazón del Humano Visible.

Proyectos Recientes

  • Animación del Corazón del Humano Visible.

Procesamiento de imágenes médicas

En el área de la salud una de las herramientas mas importantes para el diagnostico y tratamiento del paciente lo constituye la imagenología la cual esta conformada por un conjunto de modalidades de uso clínico entre las que se pueden considerar las imágenes por rayos X, las imágenes tomográficas de rayos X, las imágenes de resonancia magnética, las imágenes por emisión nuclear y las imágenes por ultrasonidos, estas modalidades son las mas comunes, sin embargo, otras modalidades tales como las endoscopias, la microscopia, las imágenes termográficas y las imágenes de microarreglos de ADN resultan de gran utilidad para el acto clínico. Igualmente cuando se trata del desarrollo de técnicas avanzadas de cirugía asistida por computadora se requiere considerar el desarrollo de técnicas de visión por computadora. Dentro de esta línea de investigación se incorpora el desarrollo de técnicas avanzadas para biometría y la identificación de individuos. A nivel de docencia el grupo es responsable del curso titulado Procesamiento Digital e Imágenes Médicas del programa de postgrado en Ingeniería Biomédica. Adicionalmente se ha colaborado con el postgrado en Imagenología y el programa de Técnicos Radiólogos ambos de la facultad de Medicina.

En este contexto la investigación se ha centrado hasta el presente en los siguientes aspectos:

  • Desarrollo de técnicas de reconstrucción 3D de las cavidades cardiacas a partir de un numero limitado de proyecciones, considerando como modalidad fuente la angiografía por rayos X: biplano y rotacional.
  • Desarrollo de técnicas de normalización de imágenes de microarreglos de ADN.
  • Análisis cuantitativo en arterias coronarias a partir de imágenes de angiografía y ultrasonido intravascular.
  • Desarrollo de técnicas robustas de segmentación y registro de imágenes medicas considerando diversas modalidades de imagenología, así como el desarrollo de índices cuantitativos capaces de discriminar diversas patologías.
  • Análisis del movimiento de las cavidades cardiacas a partir de imagenología adquirida mediante equipos de tomografía computarizada multidetector (MSCT).

Proyectos Recientes

  • Proyecto ALFA-IPECA, financiado por la Unión Europea constituido por una red de 8 Grupos de Investigación europeos y latinoamericanos.
  • Remoción de ruido y realce de bordes y detalles en imágenes de microarreglos de ADN usando filtros no lineales.
  • Animación del Corazón del Humano Visible.

Telemedicina

La telemedicina se refiere fundamentalmente al uso de tecnologías de las comunicaciones y la informática para el diagnóstico y cuidado médico a distancia. Los aspectos más importantes en telemedicina están asociados a las siguientes tres áreas: telecomunicaciones, informática médica y servicios de salud. En tal sentido, la práctica de la telemedicina puede incluir la transferencia de información básica sobre un paciente, imágenes médicas, entrevistas con el paciente, consultas con especialistas y actividades de educación a distancia. Generalmente se hace uso de un variado número de herramientas computacionales y de la videoconferencia. En el área de docencia el grupo imparte la materia electiva titulada telemedicina en el Postgrado en Ingeniería biomédica.

En esta área de investigación el trabajo se ha enfocado a los siguientes aspectos:

  • Desarrollo de un proyecto de Telemedicina Experimental en Mérida, cuyo objetivo lo constituye el desarrollo de una infraestructura básica para la experimentación en esta modalidad asistencial.
  • Aplicación experimental de la telecardiología en el medio rural. El objetivo e tal proyecto consiste en la implementación de la ínter-consulta en el área cardiológica entre un hospital rural localizado en la población de Mucuchies y el Instituto de Cardiología en el Instituto Autónomo Hospital Universitario.
  • Desarrollo de un sistema para la recolección de datos epidemiológicos en el medio rural.

Ingeniería Clínica

Un ingeniero clínico es aquél que apoya y promueve el cuidado del paciente mediante la aplicación de la ingeniería y los conocimientos de gestión a la tecnología sanitaria.Al igual que el Ingeniero Biomédico es un profesional que resuelve problemas de las ciencias de la vida aplicando los métodos propios de las ciencias exactas y la ingeniería. En particular el Ingeniero Clínico auxilia al staff médico para mejorar la calidad de la atención con costos óptimos.

Es una especialidad dentro de la ingeniería biomédica a cargo principalmente de la aplicación de la tecnología médica para optimizar la prestación de asistencia sanitaria. Las funciones de los ingenieros clínicos incluyen la capacitación y la supervisión de técnicos de electromedicina, trabajar con las autoridades sanitarias y entidades de certificación en el hospital (inspecciones y auditorías), y servir como consultores tecnológicos para el personal del hospital.

Los ingenieros clínicos también asesoran a los fabricantes de Productos Sanitarios en cuanto a mejoras de diseño, basándose en experiencias clínicas, así como de vigilar la progresión del estado de la técnica con el fin de reorientar las modalidades de contratación y compra de tecnologías sanitarias del hospital.