La prueba baciloscópica de la tuberculosis es la forma de diagnóstico microscópico más utilizado para combatir la enfermedad en los países pobres o subdesarrollados debido a su bajo costo y rapidez. Sin embargo, la realización de esta prueba es un proceso tedioso, extenuante y requiere de un especialista debidamente capacitado. Por ello, en el presente trabajo se presenta un algoritmo automatizado para la detección y conteo de bacilos de tuberculosis presentes en imágenes de muestras de esputo mediante la utilización de técnicas de procesamiento de imágenes digitales. Se analizaron diferentes espacios de color para hallar aquella capa o canal de color que posea un mayor contraste entre las intensidades de color de los píxeles de los bacilos y del fondo. Para esto se hizo un análisis de los histogramas mediante las gráficas de las características operativas del receptor. Para la segmentación de los bacilos, el presente trabajo desarrolló una técnica de umbralización adaptativa utilizando el método de Otsu para hallar el óptimo valor umbral. Luego, los objetos detectados son clasificados como bacilos o no-bacilos mediante un árbol de clasificación utilizando características de área y excentricidad. El algoritmo desarrollado presenta niveles de sensibilidad, especificidad y exactitud mayores a 90% y tiene un tiempo de ejecución de aproximadamente 9 segundos por campo (15 minutos para 100 campos). Cabe resaltar que, a diferencia de investigaciones previas, la presente tesis buscó desarrollar un algoritmo tanto de segmentación de los bacilos, como de su clasificación, e implementarlo en un microscopio automatizado para el diagnóstico automático de la enfermedad en tiempo real. Con esta finalidad, se implementó el algoritmo desarrollado con el programa Matlab® en un lenguaje de programación C++, obteniendo un programa capaz de interactuar con otros programas como el del control de la cámara digital. Se espera que este trabajo sirva de base para próximos estudios orientados a automatizar el proceso de diagnóstico de la enfermedad de una manera más óptima y veloz. / Tesis

La Tuberculosis es una enfermedad infecto-contagiosa que ataca principalmente a los pulmones, y, en otras ocasiones, a otras partes del cuerpo humano [3]. La bacteria que causa la tuberculosis se llama el bacilo de Koch (Mycobacterium tuberculosis) [3]. Actualmente, la muerte de tres millones de personas en el mundo por año es causada por la tuberculosis [3]. Anteriormente, en la PUCP se realizó el diseño de un preparador automático de muestras de esputo para el diagnóstico de la tuberculosis utilizando la tinción de Ziehl Neelsen [10]. El objetivo del presente trabajo de tesis es obtener un nuevo diseño de un preparador automático de muestras de esputo para realizar mejoras respecto al anterior diseño. Para llevar a cabo dicho proyecto, primero se diseñó la estructura mecánica. En esa parte se ha seleccionado las diversas partes mecánicas necesarias, dependiendo de los requerimientos establecidos. Luego, teniendo el diseño de la estructura mecánica, se ha realizado el diseño electrónico de todo el proyecto (sensores, potencia, excitadores, indicadores, pulsadores, microcontrolador, fuente de alimentación), el cual cumplen con los requerimientos establecidos. Teniendo el diseño electrónico, se ha realizado la programación para el control de Ziehl Neelsen, el cual se utilizó el software Atmel Studio 6.2. Se logró simular en Proteus el sensado de los reactivos y el proceso de Ziehl Neelsen. Asimismo, se realizaron varios circuitos de prueba. Con el trabajo realizado, el adecuado diseño mecánico permitió reducir las partes movibles al mínimo, y se logró obtener un aparato de mejor mantenimiento y limpieza. Además, se obtuvo un control adecuado sobre el encendido y apagado del calentador de muestras. / Tesis

Anualmente un millón y medio de nuevos casos de cáncer de mama son diagnosticados alrededor del mundo. Por tal motivo, se han establecido estrategias de despistaje temprano de cáncer de mama que utilicen a la mamografía como principal herramienta. Adicionalmente, se han evaluado diversas variables clínicas que han sido capaces de estimar el riesgo a desarrollar esta neoplasia. Entre estas variables se encuentra la densidad mamaria o tejido denso catalogado como principal indicador del cáncer de mama. La densidad mamaria o tejido denso de la mama incrementa de 3.5 a 5 veces el riesgo de adquirir cáncer de mama. La mamografía es una imagen formada a partir del principio de rayos X, describe a los tejidos de la mama y permite la evaluación del estado clínico de los pacientes. Se utilizan dos acercamientos para su estudio, estos consisten en el análisis cualitativo y cuantitativo. En el primero se utiliza el criterio de la observación del médico para dar su juicio de cada caso. En el segundo se procesan digitalmente mamografías y se les aplican técnicas de segmentación, luego se utilizan métodos cuantificables como estimadores globales. La segmentación consiste en subdividir una mamografía en los tejidos que la constituyen mientras que los estimadores globales son algoritmos que se aplican a la imagen completa y brindan indicadores cuantitativos de esta. El objetivo de la presente tesis es realizar una comparación entre el tejido denso obtenido mediante los técnicas de segmentación de Bden, bimodal, C-medias difusas y Otsu con el establecido por un patrón de oro (segmentación manual de experto). A partir de las comparaciones, se propondrá un algoritmo de segmentación validado en base a estimadores globales. Para alcanzar dicho objetivo, se cumplirán los siguientes objetivos específicos: implementación de técnicas de segmentación de Bden, bimodal, C-medias difusas y Otsu para calcular el tejido denso; implementación de estimadores globales intersección sobre unión, índice de similitud estructural (SSIM) y norma L2; comparación cuantitativa del tejido denso entre mamografías segmentadas y mamografías del patrón de oro; implementación de propuesta de técnica de segmentación y cálculo de tejido denso de la mama. Se ha encontrado que la propuesta de técnica de segmentación implementada para el cálculo de tejido denso es superior a las demás técnicas en base a estimadores globales. La técnica propuesta también demuestra un mayor grado de correlación con el tejido denso calculado por los médicos que las segmentaciónes de Bden, bimodal, C-medias difusas y Otsu. Se ha encontrado que en base a los estimadores globales de intersección sobre unión y SSIM la técnica de segmentación propuesta presenta mejores resultados que las técnicas implementadas de Bden, bimodal, C-medias difusas y Otsu. El coeficiente de Pearson es el mejor indicador del grado de correlación que existe entre los porcentajes de tejido denso calculado por los médicos y la técnica propuesta que con el calculado por las demás técnicas. / Tesis

En el Perú, la Leishmaniasis es una enfermedad parasitaria de importancia en salud pública pues afecta a 12 departamentos constituyendo la segunda endemia del tipo tropical [4]. La Leishmaniasis cutánea (LC) es un tipo de Leishmaniasis que produce úlceras erosivas que crecen en forma progresiva y cuando afectan la cara produce desfiguramiento facial [5]. Debido a la toxicidad de los tratamientos actuales, médicos investigadores están desarrollando nuevos tratamientos en los que se clasifica las lesiones por estadios clínicos de evolución que depende del análisis de las dimensiones de las lesiones en términos de área, volumen, reconstrucción epitelial y otros factores. Estas medidas hasta el momento han sido obtenidas por visión directa, para lo cual no existe un método estandarizado y además es susceptible de incluir subjetividad y errores que dependen del criterio y experiencia de cada médico. Por esta razón, es necesario contar con un método cuantitativo más exacto y preciso que evite tal subjetividad. La presente investigación desarrolla un conjunto de herramientas computacionales para medir el volumen de heridas de LC y estudiar su evolución en el tiempo. Para este fin, se utiliza un escáner láser de triangulación 3D que obtiene un modelo volumétrico tridimensional de la ulceración. A partir de este modelo y utilizando técnicas de triangulación (Delaunay), interpolación de superficies (cúbica y Spline) y segmentación semi-automática basada en contornos activos, se pueden calcular parámetros de interés de la lesión estudiada: perímetro, profundidad, área y volumen. En este sentido, se logró errores de exactitud menores al 1% en medición de volumen y errores de precisión menores al 4% en mediciones de volumen, área, perímetro y profundidad. Se caracterizó al escáner láser utilizado (NextEngine Laser Scanner HD®) con un error de exactitud de 0.13mm, error de precisión de 11μm y rango de visión de 130x97mm. Así mismo, se elaboró un protocolo adecuado de adquisición de datos demostrando que es posible su aplicación para medición y monitoreo de lesiones de Leishmaniasis cutánea. Finalmente se compara la evolución en el tiempo de estos parámetros con la evolución clínica de la lesión. Resultados preliminares sugieren que los parámetros de volumen y profundidad proveen mayor información clínica sobre la evolución de la lesión. / Tesis

La Leishmaniasis Cutánea es una enfermedad que puede producir complicaciones e infecciones a los que la padecen. Generalmente, los focos infecciosos están ubicados en lugares muy alejados, en donde no se encuentra personal especializado ni hospitales que posean los medicamentos indicados para el tratamiento. A causa de esto la Leishmaniasis es una enfermedad sobre la cual no se hacen suficientes investigaciones que puedan controlarla y erradicarla. La evolución y el seguimiento de la enfermedad dependen de la experiencia y del criterio del doctor tratante, ya que no se dispone de un estándar que se puedan utilizar y que les indique si la enfermedad responde positivamente o negativa a un determinado tratamiento. Este trabajo de desarrollo tiene como finalidad proporcionar una herramienta para poder comprobar la hipótesis de que el volumen de la fosa de una herida de Leishmaniasis puede ser utilizado como un biomarcador para evaluar la evolución de la enfermedad. Se desarrolló un sistema de medición de volumen ultrasónico, basado en un ecógrafo portátil y un montaje mecánico con desplazamiento lineal, el cual se utiliza para definir una separación constante de las imágenes proporcionadas por el ecógrafo. Las imágenes se almacenan en la computadora a la frecuencia de un cuadro por segundo y posteriormente son procesadas mediante el empleo de técnicas de segmentación manual y reconstrucción basada en vóxeles. Se caracterizó el equipo hallando las resoluciones del ecógrafo (Resolución axial de 0.38mm, lateral de 0.74mm y elevacional de 6mm) y la separación entre las imágenes obtenidas (0.7105mm). Luego, se analizaron objetos con volúmenes conocidos, con los cuales se hallaron los errores de estimación de volumen y la longitud mínima de un objeto para obtener una aceptable estimación de volumen. Además, se halló la precisión de la reconstrucción volumétrica que fue de 0.191ml. Debido a que la mayoría de heridas de Leishmaniasis generalmente son de menor longitud que el mínimo límite definido (30mm), que tienen volúmenes menores a la precisión del sistema y que las imágenes obtenidas poseen muchos artefactos que hacen muy difícil el discernimiento de sus límites, se concluyó que no es factible la medición de volúmenes de heridas de Leishmaniasis con el uso de un ecógrafo portátil. Sin embargo, si se utilizara otro tipo de ecógrafo con mejor resolución elevacional, sí sería posible estimar correctamente un volumen. / Tesis

La Leishmaniasis es una enfermedad parasitaria de difícil curación caracterizada por comprometer la piel, mucosas y vísceras. Actualmente, el Grupo de Estudios de Leishmaniasis (GEL) del Instituto de Medicina Tropical Alexander von Humboldt (IMTAvH) de la Universidad Peruana Cayetano Heredia (UPCH) evalúa la mejora del tratamiento de lesiones en la piel ocasionada por la Leishmaniasis cutánea (LC) mediante su categorización en estadíos. Como posible indicador de mejoría los médicos y personal especializado miden el área de la lesión aproximándola a una elipse y trazando el borde de la misma con una lámina transparente sobrepuesta a la superficie de la piel. Estos procedimientos presentan criterios subjetivos para su evaluación, ya que están basados en la experiencia de cada médico. Por tanto, la percepción de mejoría de la lesión presenta alta variabilidad según el médico encargado de la evaluación del tratamiento. En este documento se presenta la descripción de la enfermedad, así como una breve referencia al uso del procesamiento de imágenes aplicado a lesiones de piel y su comparación con métodos manuales. Se muestra la metodología aplicada para el reclutamiento, consentimiento y monitoreo de los pacientes y la metodología para la medición manual y automática. Se describe el proceso de adquisición de imágenes, los procedimientos para hallar el área en las mediciones manuales y las etapas del algoritmo automático para clasificar la lesión y estimar su área. Se indica la evolución del área de la lesión durante el tratamiento en distintos pacientes y se compara con los métodos manuales. Se calculó la variabilidad existente, se obtuvo resultados de hasta un 40% de variabilidad en mediciones manuales, una variabilidad alta para determinar con certeza el valor del área medida. Se mejoró el método de adquisición de imágenes propuesto por el Laboratorio de Imágenes Médicas-PUCP en una investigación previa (Ej. condiciones de iluminación). El algoritmo automático logra estimar el área de manera repetible y este puede ser comparable con los métodos manuales. De esta manera, se corrobora la factibilidad de uso de técnicas de procesamiento de imágenes para obtener el área de la lesión. En los pacientes que dieron su consentimiento para esta investigación, se halló el porcentaje de disminución del área de la lesión respecto al valor inicial, de esta forma, es factible ubicar la lesión en uno de los cinco estadíos propuestos por el GEL-UPCH. Finalmente, se recomienda seguir con la presente investigación haciendo el seguimiento a nuevos pacientes que presenten LC al menos al 95% del tiempo de tratamiento para lograr una validación médica. El área de piel infiltrada no pudo ser estimada debido a que su clasificación depende de la textura de la piel y no del color. Por tanto, se propone y recomienda utilizar alguna técnica de ultrasonido que pueda estimar la rigidez de la piel enferma, de esta manera, se pueda estimar el área para piel infiltrada. / Tesis

Anualmente un millón y medio de nuevos casos de cáncer de mama son diagnosticados alrededor del mundo. Por tal motivo, se han establecido estrategias de despistaje temprano de cáncer de mama que utilicen a la mamografía como principal herramienta. Adicionalmente, se han evaluado diversas variables clínicas que han sido capaces de estimar el riesgo a desarrollar esta neoplasia. Entre estas variables se encuentra la densidad mamaria o tejido denso catalogado como principal indicador del cáncer de mama. La densidad mamaria o tejido denso de la mama incrementa de 3.5 a 5 veces el riesgo de adquirir cáncer de mama. La mamografía es una imagen formada a partir del principio de rayos X, describe a los tejidos de la mama y permite la evaluación del estado clínico de los pacientes. Se utilizan dos acercamientos para su estudio, estos consisten en el análisis cualitativo y cuantitativo. En el primero se utiliza el criterio de la observación del médico para dar su juicio de cada caso. En el segundo se procesan digitalmente mamografías y se les aplican técnicas de segmentación, luego se utilizan métodos cuantificables como estimadores globales. La segmentación consiste en subdividir una mamografía en los tejidos que la constituyen mientras que los estimadores globales son algoritmos que se aplican a la imagen completa y brindan indicadores cuantitativos de esta. El objetivo de la presente tesis es realizar una comparación entre el tejido denso obtenido mediante los técnicas de segmentación de Bden, bimodal, C-medias difusas y Otsu con el establecido por un patrón de oro (segmentación manual de experto). A partir de las comparaciones, se propondrá un algoritmo de segmentación validado en base a estimadores globales. Para alcanzar dicho objetivo, se cumplirán los siguientes objetivos específicos: implementación de técnicas de segmentación de Bden, bimodal, C-medias difusas y Otsu para calcular el tejido denso; implementación de estimadores globales intersección sobre unión, índice de similitud estructural (SSIM) y norma L2; comparación cuantitativa del tejido denso entre mamografías segmentadas y mamografías del patrón de oro; implementación de propuesta de técnica de segmentación y cálculo de tejido denso de la mama. Se ha encontrado que la propuesta de técnica de segmentación implementada para el cálculo de tejido denso es superior a las demás técnicas en base a estimadores globales. La técnica propuesta también demuestra un mayor grado de correlación con el tejido denso calculado por los médicos que las segmentaciónes de Bden, bimodal, C-medias difusas y Otsu. Se ha encontrado que en base a los estimadores globales de intersección sobre unión y SSIM la técnica de segmentación propuesta presenta mejores resultados que las técnicas implementadas de Bden, bimodal, C-medias difusas y Otsu. El coeficiente de Pearson es el mejor indicador del grado de correlación que existe entre los porcentajes de tejido denso calculado por los médicos y la técnica propuesta que con el calculado por las demás técnicas.

La concha de abanico es una especie que está siendo muy requerida por el mercado nacional y principalmente internacional. Una de las etapas más importantes en su producción es el abastecimiento de semillas de conchas de abanico. Existen dos métodos para obtenerlas: una es mediante la captación natural y otra es a través de su producción en laboratorios especializados. Debido a los bajos volúmenes obtenidos a través de la captación natural, el Fondo Nacional de Desarrollo Pesquero (FONDEPES) ha implementado un centro para la producción de conchas de abanico en el Centro de Acuicultura La Arena, Playa El Basurero, Distrito Comandante Noel, Provincia de Casma, Departamento de Ancash. Es ahí donde se realiza la producción de semillas de conchas de abanico las cuales son alimentadas con microalgas, también producidas en el laboratorio a partir de cepas seleccionadas. Las larvas son monitoreadas diariamente por personal especializado, empleando un microscopio, para determinar su estado y volumen debido a que esta especie presenta una alta mortandad llegando en algunos casos a eliminar todo el volumen si es que no ha logrado el crecimiento adecuado debido a que son muy sensibles a varios factores como luz, temperatura, alimento, entre otros. / Tesis

La Tuberculosis es una enfermedad infecto-contagiosa que ataca principalmente a los pulmones, y, en otras ocasiones, a otras partes del cuerpo humano [3]. La bacteria que causa la tuberculosis se llama el bacilo de Koch (Mycobacterium tuberculosis) [3]. Actualmente, la muerte de tres millones de personas en el mundo por año es causada por la tuberculosis [3]. Anteriormente, en la PUCP se realizó el diseño de un preparador automático de muestras de esputo para el diagnóstico de la tuberculosis utilizando la tinción de Ziehl Neelsen [10]. El objetivo del presente trabajo de tesis es obtener un nuevo diseño de un preparador automático de muestras de esputo para realizar mejoras respecto al anterior diseño. Para llevar a cabo dicho proyecto, primero se diseñó la estructura mecánica. En esa parte se ha seleccionado las diversas partes mecánicas necesarias, dependiendo de los requerimientos establecidos. Luego, teniendo el diseño de la estructura mecánica, se ha realizado el diseño electrónico de todo el proyecto (sensores, potencia, excitadores, indicadores, pulsadores, microcontrolador, fuente de alimentación), el cual cumplen con los requerimientos establecidos. Teniendo el diseño electrónico, se ha realizado la programación para el control de Ziehl Neelsen, el cual se utilizó el software Atmel Studio 6.2. Se logró simular en Proteus el sensado de los reactivos y el proceso de Ziehl Neelsen. Asimismo, se realizaron varios circuitos de prueba. Con el trabajo realizado, el adecuado diseño mecánico permitió reducir las partes movibles al mínimo, y se logró obtener un aparato de mejor mantenimiento y limpieza. Además, se obtuvo un control adecuado sobre el encendido y apagado del calentador de muestras.

La Leishmaniasis es una enfermedad parasitaria de difícil curación caracterizada por comprometer la piel, mucosas y vísceras. Actualmente, el Grupo de Estudios de Leishmaniasis (GEL) del Instituto de Medicina Tropical Alexander von Humboldt (IMTAvH) de la Universidad Peruana Cayetano Heredia (UPCH) evalúa la mejora del tratamiento de lesiones en la piel ocasionada por la Leishmaniasis cutánea (LC) mediante su categorización en estadíos. Como posible indicador de mejoría los médicos y personal especializado miden el área de la lesión aproximándola a una elipse y trazando el borde de la misma con una lámina transparente sobrepuesta a la superficie de la piel. Estos procedimientos presentan criterios subjetivos para su evaluación, ya que están basados en la experiencia de cada médico. Por tanto, la percepción de mejoría de la lesión presenta alta variabilidad según el médico encargado de la evaluación del tratamiento. En este documento se presenta la descripción de la enfermedad, así como una breve referencia al uso del procesamiento de imágenes aplicado a lesiones de piel y su comparación con métodos manuales. Se muestra la metodología aplicada para el reclutamiento, consentimiento y monitoreo de los pacientes y la metodología para la medición manual y automática. Se describe el proceso de adquisición de imágenes, los procedimientos para hallar el área en las mediciones manuales y las etapas del algoritmo automático para clasificar la lesión y estimar su área. Se indica la evolución del área de la lesión durante el tratamiento en distintos pacientes y se compara con los métodos manuales. Se calculó la variabilidad existente, se obtuvo resultados de hasta un 40% de variabilidad en mediciones manuales, una variabilidad alta para determinar con certeza el valor del área medida. Se mejoró el método de adquisición de imágenes propuesto por el Laboratorio de Imágenes Médicas-PUCP en una investigación previa (Ej. condiciones de iluminación). El algoritmo automático logra estimar el área de manera repetible y este puede ser comparable con los métodos manuales. De esta manera, se corrobora la factibilidad de uso de técnicas de procesamiento de imágenes para obtener el área de la lesión. En los pacientes que dieron su consentimiento para esta investigación, se halló el porcentaje de disminución del área de la lesión respecto al valor inicial, de esta forma, es factible ubicar la lesión en uno de los cinco estadíos propuestos por el GEL-UPCH. Finalmente, se recomienda seguir con la presente investigación haciendo el seguimiento a nuevos pacientes que presenten LC al menos al 95% del tiempo de tratamiento para lograr una validación médica. El área de piel infiltrada no pudo ser estimada debido a que su clasificación depende de la textura de la piel y no del color. Por tanto, se propone y recomienda utilizar alguna técnica de ultrasonido que pueda estimar la rigidez de la piel enferma, de esta manera, se pueda estimar el área para piel infiltrada.