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La neumonía causa 1.4 millones de muertes anuales en niños menores de 5 años en todo el mundo. Es la principal causa de muerte por infecciones en esta población ya que 1 de cada 4 niños que fallecen es a causa de esta enfermedad. En Perú, la mortalidad por neumonía en niños es uno de los principales problemas de salud pública. De acuerdo al Ministerio de Salud, aproximadamente 400 muertes por neumonía fueron reportadas anualmente a nivel nacional en el periodo 2009-2012. En lo que va del año 2013, ya han sido registrados 274 casos de muerte por neumonía en niños menores de 5 años. El diagnóstico de neumonía se basa en imágenes de rayos X, exámenes clínicos y de laboratorio, lo cual requiere profesionales médicos capacitados e infraestructura compleja. En entornos de bajos recursos, que son justamente los más afectados por la neumonía, no se cuenta con acceso a rayos X. El diagnóstico oportuno es uno de los principales retos a enfrentar para llegar a su correcto tratamiento. Por lo tanto, el desarrollo de nuevas técnicas de detección y diagnóstico es de crucial importancia. Este proyecto propone investigar el uso de técnicas avanzadas en formación de imágenes ultrasónicas en combinación con algoritmos de procesamiento de imágenes para la detección de neumonía en niños. Se espera que como resultado de la investigación se pueda proponer el desarrollo de un dispositivo ultrasónico de bajo costo que de una señal de alarma cuando detecta consolidados pulmonares (neumonía); proporcionando de esta manera, un diagnóstico con alta sensibilidad, adecuado, rápido, de bajo costo y fácil de usar. De esta manera, se desarrolla tecnología para mejorar la salud infantil en el Perú y se impulsa la carrera de ingeniería biomédica en la PUCP en colaboración con las Universidades de Tulane, John Hopkins y UPCH.
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El sobrepeso y obesidad son condiciones con tasas de incidencia elevadas y en aumento tanto en Latinoamérica como en Perú. Una enfermedad asociada a estas condiciones es la enfermedad del hígado graso no alcohólico (NAFLD por sus siglas en inglés), la cual consiste en la degeneración de la estructura hepática como consecuencia del depósito de grasas sin la presencia de consumo excesivo de alcohol. NAFLD puede desencadenar en condiciones mortales como cirrosis y carcinoma hepatocelular, y por lo tanto su detección y diagnóstico es un problema clínico altamente relevante. Las técnicas existentes de diagnóstico de esta enfermedad (i.e., biopsia, evaluaciones de laboratorio y radiología) sufren de limitaciones y por tanto el desarrollo de herramientas de diagnóstico alternativas tiene un potencial impacto clínico. Una herramienta con potencial para el diagnóstico de NAFLD es el ultrasonido cuantitativo (QUS por sus siglas en inglés). QUS agrupa un conjunto de técnicas diseñadas para estimar parámetros intrínsecos de tejidos utilizando ondas ultrasónicas. Lamentablemente, los métodos QUS suelen estar basados en modelos simples de propagación que no consideran efectos como la aberración, i.e., la distorsión del frente ultrasónico al propagarse en medios heterogéneos. Por lo tanto, el diagnóstico de NAFLD usando QUS se ve comprometido en poblaciones de alto riesgo como pacientes obesos debido a la aberración causada por la abundancia de tejido graso abdominal. Con la meta final de extender la aplicabilidad de QUS al manejo clínico de NAFLD, el presente estudio tiene como objetivos principales: (1) analizar la sensibilidad de diferentes parámetros QUS (i.e., coeficientes de retro-dispersión, coeficiente de atenuación, y módulos de corte y viscosidad) a la aberración, y (2) usar técnicas de corrección de aberración para mejorar el desempeño de QUS en presencia de caminos de propagación heterogéneos.
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La Leishmaniasis cutánea es una enfermedad desatendida que se presenta frecuentemente en países subdesarrollados. Dos de los siete países con mayor incidencia de leishmaniasis cutánea en todo el mundo - Perú y Brasil - se encuentran en América del Sur [1]. En particular, la Leishmaniasis cutánea es un problema importante de salud en el Perú. Más de un millón de personas en el Perú están en riesgo de infección [2], y la enfermedad se reportó como endémica en el 74% del territorio peruano en 1998 [3]. Leishmaniasis cutánea puede causar cicatrices permanentes y su tratamiento es complicado en zonas pobres, mayormente rurales donde la enfermedad es endémica. Por otro lado, la Leishmaniasis Cutánea es una enfermedad estigmatizante, que tiene un impacto negativo en el desarrollo económico de los países afectados [4]. El proyecto se enmarca dentro del desarrollo de tecnologías e innovaciones para combatir la pobreza. El proyecto propone mejorar el tratamiento de esta enfermedad en dos aspectos concretos: 1) En el desarrollo de nuevas herramientas tecnológicas no invasivas para determinar la evolución de la enfermedad en un paciente, y 2) en la implementación de un sistema que acelere la búsqueda de nuevos agentes para el tratamiento de la enfermedad dentro de la librería de compuestos disponibles en los laboratorios PUCP. En el primer aspecto, el estudio se concentrará en el desarrollo de herramientas ultrasónicas para la caracterización de las heridas de Leishmaniasis cutánea mientras que en el segundo aspecto se desarrollarán herramientas de procesamientos de imágenes que permitan agilizar el proceso de análisis de las diversas sustancias químicas disponibles en los laboratorios PUCP. El exito de este estudio, permitirá contar con herramientas que brinden solución a un problema de salud endémico nacional cuya solución se requiere urgentemente, de acuerdo a reportes del Ministerio de Salud (MINSA) y la Organización Mundial de la Salud (WHO por sus siglas en ingles).
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El cáncer de mama es la mayor causa de mortandad por cáncer en mujeres a nivel mundial. La herramienta estándar para la detección de lesiones en mamas es la mamografía, pero otras técnicas complementarias son normalmente requeridas para mejorar la sensitividad y especificidad del diagnóstico mamográfico. El ultrasonido es una de estas herramientas, pero su éxito es limitado debido entre otros motivos al carácter cualitativo y mecanismo de contraste limitado de las imágenes ecográficas. Recientemente, parte de la atención de la comunidad de investigación en ultrasonido médico se ha volcado hacia la formación de imágenes cuantitativas que puedan integrarse de manera más objetiva en sistemas de clasificación de tejidos. Uno de los parámetros cuantitativos estimables con ultrasonido es la atenuación ultrasónica. Lamentablemente, los algoritmos estimadores de atenuación sufren típicamente de una varianza elevada. La precisión puede mejorarse al analizar regiones de interés más grandes, pero ello resulta en pérdida de resolución espacial. El objetivo de esta investigación es la aplicación de promediado angular completo para extender el compromiso entre resolución espacial y precisión en la formación de imágenes cuantitativas de atenuación ultrasónica. Este estudio tiene implicancias directas en el diagnóstico de cáncer de mama, para el cual el promediado angular completo es experimentalmente aplicable. Este proyecto será desarrollado en colaboración con la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign (UIUC) (Champaign, IL, EE.UU.).
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