Técnicas de coste reducido para el posicionamiento del paciente en radioterapia percutánea utilizando un sistema de imágenes ópticas

• Autores: Hamid Sarmadi
• Directores de la Tesis: Rafael Muñoz Salinas (dir. tes.) , Rafael Medina Carnicer (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Córdoba (ESP) ( España ) en 2021
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Miguel García Silvente (presid.) , Francisco José Madrid Cuevas (secret.) , M. A. Olivares-Mendez (voc.)
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Helvia
• Resumen

  • 1. Introducción El posicionamiento del paciente es una parte importante de la radioterapia, que es una de las principales soluciones para el tratamiento del tejido maligno en el cuerpo humano [1-3]. Actualmente, los métodos más comunes de posicionamiento del paciente exponen parte de tejido sano del cuerpo del paciente a radiaciones peligrosas debido fundamentalmente a que la posición del mismo en cada sesión es diferente y a su vez distinto del que tuvo en la sesión inicial en la que se planifico la zona a irradiar [4-5].

    El objetivo principal de la Tesis ha sido explorar la posibilidad de desarrollar un sistema compuesto por hardware [6] y algoritmos avanzados de visión por ordenador que usando marcadores artificiales [7] hiciera posible que el posicionamiento de un paciente, que va a ser sometido a varias sesiones de radioterapia a lo largo de todo su tratamiento, sea siempre el mismo en todas y cada una de las sesiones y coincidente con el que tuvo en la sesión inicial en la que fue diagnosticado y sobre la que se planifico la zona a radiar.

    Adicionalmente se buscaban soluciones de bajo coste para facilitar su adquisición en los hospitales del Sistema Nacional de Salud.

    2. Contenido de la investigación El documento de la Tesis se ha redactado de acuerdo con el modelo específico de la Universidad de Córdoba para defensa de Tesis que previamente a su defensa ya han obtenido un mínimo de tres artículos en Revistas científicas con índice de impacto JCR y que optan a la mención Internacional de la misma. Se estructura en un Resumen, una Introducción, tres capítulos en el que se insertan cada una de los resultados científicos ya publicados, dos capítulos más en el que se insertan los resultados que en el momento de la redacción del documento se encuentran en proceso de revisión en revistas JCR y un apartado de conclusiones.

    Las contribuciones científicas derivadas de la Tesis Doctoral son: Tres publicaciones JCR (Q1): Sarmadi, H., Muñoz-Salinas, R., Álvaro Berbís, M., Luna, A., Medina-Carnicer, R.

    3D Reconstruction and alignment by consumer RGB-D sensors and fiducial planar markers for patient positioning in radiation therapy (2019) Computer Methods and Programs in Biomedicine, 180, art. no. 105004 Sarmadi, H., Munoz-Salinas, R., Berbis, M.A., Medina-Carnicer, R. Simultaneous Multi-View Camera Pose Estimation and Object Tracking with Squared Planar Markers (2019) IEEE Access, 7, art. no. 8631108, pp. 22927-22940.

    Muñoz-Salinas, R., Sarmadi, H., Cazzato, D., Medina-Carnicer, R. Flexible body scanning without template models (2019) Signal Processing, 154, pp. 350-362.

    Dos resultados más que figuran como capítulos de la Tesis: Joint Scene and Object Tracking for Cost-Effective Augmented Reality Assisted Patient Positioning in Radiation Therapy. Hamid Sarmadi, (2020) Detection of Binary Square Fiducial Markers Using an Event Camera. Hamid Sarmadi, (2020) 3. Conclusión Se han resuelto diferentes problemas para lograr un sistema que pueda ser utilizado para la asistencia de los profesionales en el posicionamiento del paciente en radioterapia. Se demuestra que es posible utilizar hardware asequible para obtener una precisión aceptable en el posicionamiento del paciente.

    Se proponen nuevos métodos que aprovechan simples sensores RGB-D con costes bajos y marcadores artificiales que desempeñan un papel importante en la reducción de la cantidad de error de registro geométrico. Se demuestra que combinando estos elementos es posible aumentar la precisión en la reconstrucción de la superficie corporal del paciente en 3D.

    Se demuestra el potencial de la realidad aumentada para construir una interfaz interactiva para el profesional que debe posicionar correctamente al paciente. Es posible aprovechar los marcadores artificiales combinados con otros algoritmos de registro 3D para lograr un seguimiento en tiempo real de los pequeños movimientos del cuerpo del paciente en el entorno con alta calidad.

    Se han investigado las posibilidades de otros sensores de reciente aparición, como las cámaras basadas en eventos, para obtener aún mejores resultados para el mismo problema. Aunque este tipo de sensores actualmente tienen un coste más elevado que los sensores RGB-D es previsible que en el futuro, cuando se incremente su comercialización, los mismos reduzcan su precio.