Descripción de las líneas de investigación desarrolladas en los últimos años

1ª Línea de investigación: Determinación de la resolución espacial de los equipos de radiología digital.

• Desarrollo de nuevos métodos de cálculo de la función de transferencia de modulación (MTF) utilizando patrones periódicos de barras y patrones periódicos de barras en estrella.
• Investigación sobre nuevos factores que limitan y describen la incertidumbre en la determinación de la MTF mediante los nuevos métodos y los tradicionales. Limitaciones en el uso de armónicos de orden superior y error de sobremuestreo.
• Estudio de la incertidumbre asociada a los diferentes métodos discretos de cálculo de la MTF y comparación de su exactitud y precisión.
• Cálculo de las incertidumbres en la determinación de la MTF en sistemas de imagen no estacionarios.
• Diseño de maniquíes para el cálculo de la MTF en radiología digital, mamografía y CT. Construcción y evaluación de prototipos.

2ª Línea de investigación: Determinación de la densidad espectral del ruido (NPS) en los equipos de radiología digital.

• Comparación de la incertidumbre en la determinación del NPS de los diferentes métodos usados en radiología digital.
• Desarrollo de un nuevo método para la minimización de efectos de baja frecuencia (detrending) en imágenes uniformes de radiodiagnóstico.
• Estudio de los factores que determinan la incertidumbre de los estimadores del NPS: soporte de la función de dispersión, sesgo y consistencia del estimador.
• Combinaciones convexas de estimadores. Desarrollo de un nuevo estimador del NPS. Estudio de las propiedades estadísticas del nuevo estimador: sesgo y consistencia.

3ª Línea de investigación: Métricas de calidad de imagen y detectabilidad de equipos de imagen médica.

• Determinación de las funciones MTF, NPS, NEQ y DQE en imagen radiológica.
• Desarrollo de nuevos métodos para medir la detectabilidad de un sistema de imagen que explotan la descomposición de las imágenes y los objetos en el dominio wavelet o descomponen en residuos de alta frecuencia las funciones de dispersión de línea que caracterizan la respuesta espacial de los equipos.

4ª Línea de investigación: Procesamiento de imagen médica.

• Caracterización estadística de la imagen de radioterapia. Momentos de primer y segundo orden en los dominios espacial y wavelet.
• Reducción de ruido de la imagen de radioterapia en el dominio wavelet. Comparación entre los diferente métodos y comparación con otros métodos que no operan en el dominio wavelet.
• Desarrollo de un método nuevo para la reducción de ruido en el dominio wavelet usando el estimador de Stein y modificando las funciones de contracción de coeficientes.
• Restauración de la imagen de radioterapia en el dominio wavelet. Desarrollo de procedimientos específicos para la mejora del contraste o mejora de la resolución.
• Cálculo de la densidad espectral de la imagen médica en el dominio wavelet y factores que la condicionan.

5ª Línea de investigación: Dosimetría de haces de fotones en el rango de MeV (radioterapia) con película radiográfica y radiocrómicas.

• Efectos de la cuantización de la lectura en la incertidumbre en dosimetría con película. Intervalo de cuantización óptimo.
• Efectos combinados del ruido y la saturación de la película como dosímetro. Rango útil de densidades ópticas.
• Comparación de diferentes métodos de estimación de la dosis con película radiocrómica: Monocanal y multicanal.
• Estudio de las dependencias estadísticas entre los diferentes canales en dosimetría multicanal para el desarrollo de un nuevo método de estimación de dosis: Multicanal simplificado.
• Estudio de métodos convencionales de corrección de la inhomogeneidad de la respuesta de la película radiocrómica como detector de la radiación y su impacto en la verificación de los tratamientos con radioterapia.
• Desarrollo de nuevos métodos de corrección de la inhomogeneidad de la respuesta de la película radiocrómica como detector de la radiación. Optimización de los procedimientos.
• Descripción estadística de las incertidumbres de la dosimetría con película radiocrómica y de sus diferentes fases mediante técnicas de Montecarlo.
• Análisis de los diferentes factores que contribuyen a la incertidumbre en la dosimetría con película radiocrómica mediante métodos experimentales.

6ª Línea de investigación: Dosimetría de campos de radiación en radioterapia.

• Simulaciones simplificadas Montecarlo de campos de radiación pequeños en aceleradores de electrones.
• Desarrollo de un nuevo método de medida de campos pequeños con película radiocrómica.
• Desarrollo de un nuevo método para la medida puntual de la dosis usando película radiocrómica y ecualización espacial de su respuesta.
• Caracterización de matrices de dosis de fuentes de braquiterapia usando película radiográfica.
• Modelado de la fuente de radiación dispersa en aceleradores lineales.

7ª Línea de investigación: Control de calidad en física médica.

• Desarrollo de métodos para la determinación de la posición del isocentro y de su indeterminación.
• Uso del procesado morfológico para la automatización de la verificación del posicionamiento de las fuentes de braquiterapia.

8ª Línea de investigación: Planificación, cálculo y simulación de tratamientos en radioterapia.

• Desarrollo de un método para la cuantificación de la incertidumbre en el contorneo de estructuras.
• Medida de núcleos de deposición de dosis usando película radiocrómica.

9ª Línea de investigación: Análisis del espectro de radiación en salas de rayos X para optimizar la protección radiológica de trabajadores y público.

• Estudio de las cargas de trabajo anual en diferentes salas y descomposición de las cargas de trabajo en histogramas de energía pico y espectros.
• Simulaciones Montecarlo de los espectros de energía en salas de rayos X.

Relación y colaboración con otros grupos de investigación fuera de la Región de Murcia

A lo largo de estos últimos años hemos establecido colaboraciones con investigadores de los Hospitales y Universidades:

• Hospital Universitari i Politècnic La Fe, Valencia
• Hospital Universitari Sant Joan de Reus
• Centro de Protonterapia – Quirónsalud, Madrid
• Hospital Universitario Quirónsalud Madrid
• Hospital Universitario Puerta del Mar, Cádiz
• Hospital General Universitario de Valencia
• Hospital IMED Elche
• Universidad de Valencia
• Hospital Universitario Virgen Macarena, Sevilla
• Hospital Universitario Puerta de Hierro, Madrid
• Hospital Infanta Luisa, Sevilla

Identificación de las líneas de investigación a desarrollar en los próximos años

Las líneas de investigación futura son una continuación de las líneas de investigación desarrolladas durante estos últimos años. En ese sentido, cualquiera de las líneas mencionadas en el primer punto de este documento sigue abierta. A grandes rasgos, estas líneas de investigación se resumen en:

1ª Línea de investigación: Métricas de la calidad de imagen, estudio de los métodos actuales de evaluación de la calidad de imagen de los sistemas de imagen médica y desarrollo de nuevos métodos. Parámetros físicos que describen la calidad de la imagen y estudio de la detectabilidad. Desarrollo de métodos de

2ª Línea de investigación: Procesamiento de la imagen médica. Mejora del ruido y contraste restauración de detalles de alta frecuencia.

3ª Línea de investigación: Dosimetría y cálculo de dosis en radioterapia. Dosimetría con película y modelos de cálculo.

4ª Línea de investigación: Dosis en radiodiagnóstico. Protección radiológica de los pacientes y del personal profesionalmente expuesto.

Previsión de futuras colaboraciones con grupos regionales de investigación en los próximos años

Como en otros años, nuestra previsión es trabajar con los investigadores del grupo

Tratamiento de Datos y Aprendizaje Máquina de la Universidad Politécnica de Cartagena.

Previsión de posibles avances generados por las líneas de investigación a desarrollar en los próximos años

La investigación en la descripción de la calidad de imagen de los sistemas de imagen médica debe aportar una mejor caracterización de dichos sistemas. De esta forma deberá ser más fiable la comparación entre los distintos equipos del mercado y la determinación de cada equipo particular de su aptitud para una determinada tarea diagnóstica. En concreto, desarrollar nuevos maniquíes y procedimientos para la medida de calidad de imagen podrán ayudar a mejorar la optimización dosis-calidad de imagen en las exploraciones médica que usan radiaciones ionizantes.

El procesamiento de la imagen médica para su realce y la recuperación de sus características perdidas durante su proceso de formación (restauración de la imagen) permitirá obtener más información diagnóstica o terapéutica de la imagen. En concreto, mejorar la calidad de imagen en radioterapia permitirá realizar un posicionamiento del paciente más exacto.

La utilización de potentes herramientas de cálculo de dosis y de dosimetría permitirá conocer con mayor exactitud la dosis de radiación suministrada a los pacientes. De esta manera, se podrán poner en marcha mecanismos para que los tratamientos sean más eficaces y las exploraciones diagnósticas más seguras. En concreto, poner en marcha procedimientos de cálculo y/o medida para la determinación de la dosis de radiación fuera de las condiciones de equilibrio establecidas en los protocolos dosimétricos permitirá aumentar la precisión en el cálculo de varias técnicas de radioterapia.