Última actualización: 12/02/2024


Curso Académico: 2023/2024

Introducción a la imagen biomédica
(18345)
Grado en Ingeniería Física (Plan: 434 - Estudio: 363)


Coordinador/a: RIPOLL LORENZO, JORGE

Departamento asignado a la asignatura: Departamento de Bioingeniería

Tipo: Optativa
Créditos: 6.0 ECTS

Curso:
Cuatrimestre:




Requisitos (Asignaturas o materias cuyo conocimiento se presupone)
Se recomienda haber completado Física I y II. También se recomienda, pero no es obligatorio, haber completado ecuaciones diferenciales y Métodos Numéricos en Biomedicina. No se requiere ningún conocimiento previo sobre óptica o formación de la imagen.
Objetivos
El estudiante que termina con éxito este curso tendrá una comprensión avanzada de formación de la imagen y cómo el contraste, la resolución y la relación señal-ruido afecta a la calidad de imagen, la información cuantitativa que se puede extraer de estas imágenes y su interpretación. Los aspectos principales de la proyección de imagen (resolución, contraste y cuantificación) serán estudiados en las diferentes modalidades de imagen, o bien utilizan actualmente en las imágenes médicas o en desarrollo para su futura aplicación en la clínica. Una vez que este curso se ha completado el estudiante debe ser capaz de discutir y defender que las modalidades de imágenes son más apropiados para un caso específico, y por qué. En particular, se espera que cada estudiante tendrá una buena comprensión de lo que cada enfoque de formación de imágenes puede ofrecer en términos de sensibilidad, resolución y cuantificación; dentro de las competencias adquiridas el estudiante debe ser capaz de proponer una técnica de imagen o un conjunto combinado de técnicas de imagen enfocadas a situación de imágen médica actuales.
Competencias y resultados del aprendizaje
CB1. Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio. CB2. Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio. CB3. Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética. CB4. Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado. CB5. Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía. CG2. Aprender nuevos métodos y tecnologías a partir de conocimientos básicos científicos y técnicos, y tener versatilidad para adaptarse a nuevas situaciones. CG3. Resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad, y comunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas, comprendiendo la responsabilidad ética, social y profesional de la actividad de ingeniero. Capacidad de liderazgo, innovación y espíritu emprendedor. CG4. Resolver problemas matemáticos, físicos, químicos, biológicos y tecnológicos que puedan plantearse en el marco de las aplicaciones de las tecnologías cuánticas, la nanotecnología, la biología, la micro- y nano-electrónica y la fotónica en diversos campos de la ingeniería. CG5. Utilizar los conocimientos teóricos y prácticos adquiridos en la definición, planteamiento y resolución de problemas en el marco del ejercicio de su profesión. CG6. Desarrollar nuevos productos y servicios basados en el uso y la explotación de las nuevas tecnologías relacionadas con la ingeniería física. CG7. Abordar posteriores estudios especializados, tanto en física como en las diversas ramas de la ingeniería. CT1. Trabajar en equipos de carácter multidisciplinar e internacional así como organizar y planificar el trabajo tomando las decisiones correctas basadas en la información disponible, reuniendo e interpretando datos relevantes para emitir juicios y pensamiento crítico dentro del área de estudio. RA1. Haber adquirido conocimientos y demostrado una comprensión profunda de los principios básicos, tanto teóricos como prácticos, así como de la metodología de trabajo en los campos de las ciencias y la tecnología, con profundidad suficiente como para poder desenvolverse con soltura en los mismos. RA2. Poder, mediante argumentos, estrategias o procedimientos desarrollados por ellos mismos, aplicar sus conocimientos y capacidades a la resolución de problemas tecnológicos complejos que requieran del uso de ideas creativas e innovadoras. RA3. Tener la capacidad de buscar, recopilar e interpretar datos e informaciones relevantes sobre las que poder fundamentar sus conclusiones incluyendo, cuando sea preciso y pertinente, la reflexión sobre asuntos de índole social, científica o ética en el ámbito de su campo de estudio. RA4. Ser capaces de desenvolverse en situaciones complejas o que requieran el desarrollo de nuevas soluciones tanto en el ámbito académico como laboral o profesional dentro de su campo de estudio. RA6. Ser capaces de identificar sus propias carencias y necesidades formativas en su campo de especialidad y entorno laboral-profesional y de planificar y organizar su propio aprendizaje con un alto grado de autonomía en cualquier situación.
Descripción de contenidos: Programa
1. Principios físicos de la adquisición de imágenes y Formación. Sensores. 2. Resolución, contraste y ruido en la Formación de la imagen 3. Tecnología Láser actual y Aplicaciones Biomédicas 4. Interacción de la Luz con Células y Tejidos 5. Principios de Microscopía Óptica y Espectroscopía 6. Imagen Funcional: Ultrasonido y Óptica combinada 7. Imagen óptica No Lineal 8. Imágenes de tejido profundo 9. Otras Modalidades de imagen y dispositivos de imagen Contenido Transversal: La estructura de un plan de negocios, un canvas y la matriz DAFO. La estructura de una propuesta de investigación. Programación Matlab / Octave.
Actividades formativas, metodología a utilizar y régimen de tutorías
SEMINARIOS: Debido a la gran cantidad de temas tratados y su carácter multidisciplinar, es muy recomendable que el estudiante estudie los capítulos o secciones recomendadas antes de la clase. Estos serán proporcionados al menos con una semana de antelación. 1) Seminarios: Durante las conferencias se presentará el tema propuesto, siempre fomentar el debate. 2) Sesiones de debate: Cuando el tema lo permita, se formarán sesiones de debate para resolver problemas específicos relacionados con el tema actual, con la idea principal de aumentar la comprensión del problema y el desarrollo de diferentes estrategias para resolverlo, haciendo hincapié en que casi siempre hay diferentes enfoques para el mismo problema. 3) Proyecto Biomédico. En grupos de 3-5 los estudiantes desarrollarán online una propuesta de negocios para una empresa de base tecnológica con aplicaciones de imágenes biomédicas. 4) Presentaciones orales: Por lo menos una vez durante el curso cada estudiante tendrá la oportunidad de hacer una breve presentación oral sobre un tema relacionado con el Proyecto Biomédico elegido. Estas presentaciones orales tendrán una duración de aprox. 10-20 minutos por alumno. DEBERES: Trabajos de investigación recomendadas tendrán que ser estudiados antes de la presentación oral de cada uno de los estudiantes. Durante el Análisis de los datos y el trabajo de las sesiones de laboratorio se hará uso de Matlab. SESIONES DE LABORATORIO: Cada experimento se realiza en grupos individuales. Durante estas sesiones, mediante experimentos sencillos se hará entender los conceptos básicos de transporte de la luz en los tejidos, y cómo afecta a la dispersión de la calidad de imagen en microscopía, con énfasis en la microscopía 3D. El objetivo principal durante estas sesiones es comprender la física detrás del experimento y cómo se relaciona con la teoría que presentamos durante las conferencias, para obtener datos experimentales rigurosos, y para tener una comprensión clara sobre la base de la formación de la imagen. Se hará uso de Software el análisis de datos en 3D , en su mayoría Matlab e ImageJ.
Sistema de evaluación
  • Peso porcentual del Examen Final 40
  • Peso porcentual del resto de la evaluación 60

Bibliografía básica
  • David Boas, Constantinos Pitris and Nimmi Ramanujam. Handbook of Biomedical Optics. CRC press. 2011
  • Markus Rudin. Molecular Imaging: Principles And Applications In Biomedical Research. Imperial College Press. 2005
Bibliografía complementaria
  • Douglas B. Murphy and Michael W. Davidson. Fundamentals of Light Microscopy and Electronic Imaging. Wiley-Blackwell. 2012
  • Paras N. Prasad. Introduction to Biophotonics. Wiley. 2003

El programa de la asignatura podría sufrir alguna variación por causa de fuerza mayor debidamente justificada o por eventos académicos comunicados con antelación.