Universitat Internacional de Catalunya

Diseño, Diagnóstico e Imagen

Diseño, Diagnóstico e Imagen
3
13797
4
Primer semestre
op
OPTATIVIDAD
OPTATIVIDAD
Lengua de impartición principal: inglés

Otras lenguas de impartición: catalán, castellano

Profesorado


Hay que convenir una cita con el profesor mediante correo electrónico institucional.

Presentación

En esta asignatura se presentará el principio de funcionamiento de los equipos más importantes de diagnóstico por la imagen. A continuación, se estudiarán los algoritmos básicos para el procesado de imágenes y su aplicación en el campo de las imágenes biomédicas. Finalmente, se estudiará la visión por computador en el ámbito biomédico, es decir, la aplicación de los algoritmos de inteligencia artificial para la detección o la medida automática de patrones o características en imágenes médicas.

Requisitos previos

Para acceder al curso es requisito haber cursado las siguientes asignaturas:

Asignaturas de primer curso

Cálculo

Asignaturas de segundo curso

Informática

Asignaturas de tercer curso

Computación, Robótica y Biónica 1 (recomendable, pero no obligatoria)


 

Objetivos

  1. Describir el funcionamiento físico de los principales equipos de diagnóstico por la imagen.

  2. Describir en qué consiste el procesado digital de imagen y su utilidad.

  3. Describir qué es la visión por computador y su utilidad.

  4. Saber preprocesar/procesar una imagen médica.

  5. Saber extraer características de una imagen médica.

Competencias

  • 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
  • CE1 - Resolver los problemas matemáticos que puedan plantearse en el ámbito de la Bioingeniería. Aptitud para aplicar los conocimientos sobre geometría, cálculo integral, métodos numéricos y optimización.
  • CE12 - Realizar un proyecto en el ámbito de las tecnologías específicas de Bioingeniería de naturaleza profesional en el que se sinteticen e integren las competencias adquiridas en las enseñanzas.
  • CE15 - Tener la capacidad de realizar un proyecto mediante el uso de fuentes de datos, y la aplicación de metodologías, técnicas de investigación y herramientas propias de la Bioingeniería, y hacer una exposición y defensa pública del proyecto ante un público especializado de forma que se demuestre la adquisición de las competencias y conocimientos propios del Grado
  • CE16 - Aplicar la terminología propia de la Bioingeniería tanto oral como escrita en una tercera lengua.
  • CE17 - Ser capaz de identificar los conceptos de la ingeniería que se pueden aplicar en el campo de la biología y de la salud.
  • CE21 - Tener la capacidad para comprender y aplicar las metodologías y herramientas biotecnológicas para la investigación, desarrollo y producción de productos y servicios.
  • CE3 - Aplicar a la Bioingeniería los conocimientos fundamentales sobre el uso y programación de los ordenadores, sistemas operativos, bases de datos y programas informáticos.
  • CE5 - Fomentar el espíritu de emprendeduría e integrar los conocimientos aplicados a la organización y gestión de empresas en Bioingeniería antendiendo a su marco legal y a la normativa vigente.
  • CE8 - Dialogar con espíritu crítico sobre ideas relacionadas con el ser humano y sus principales dimensiones.
  • CG10 - Saber trabajar en un entorno multilingüe y multidisciplinar
  • CG2 - Promover los valores propios de una cultura pacífica, contribuyendo a la convivencia democrática, el respeto de los derechos humanos y principios fundamentales como la igualdad y la no discriminación.
  • CG3 - Tener capacidad para el aprendizaje de nuevos métodos y teorías y ser versátil para la adaptación a nuevas situaciones.
  • CG4 - Resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad, razonamiento crítico y de comunicación y transmisión de conocimientos, habilidades y destrezas en el campo de la Bioingeniería.
  • CG5 - Realizar cálculos, valoraciones, tasaciones, peritaciones, estudios, informes, planes de labores y otros trabajos análogos.
  • CG6 - Aplicar la legislación necesaria en el ejercicio de la profesión
  • CG7 - Analizar y valorar el impacto social y medioambiental de las soluciones técnicas.
  • CG8 - Aplicar los principios y métodos de la calidad.
  • CG9 - Tener capacidad de organización y planificación en el ámbito de la empresa, y otras instituciones y organizaciones.
  • CT1 - Entender la organización de una empresa y las ciencias que rigen su actividad; tener capacidad para aplicar las normas laborales y las relaciones entre la planificación, las estrategias industriales y comerciales, la calidad y el beneficio.
  • CT2 - Tener capacidad para relacionar el bienestar con la globalización y la sostenibilidad; lograr habilidades para utilizar de forma equilibrada y compatible la técnica, la tecnología, la economía y la sostenibilidad.
  • CT3 - Saber comunicarse de forma oral y escrita con otras personas sobre los resultados del aprendizaje, de la elaboración del pensamiento y de la toma de decisiones; participar en debates sobre temas de la propia especialidad
  • CT4 - Ser capaz de trabajar como miembro de un equipo interdisciplinar, ya sea como un miembro más o realizando tareas de dirección, con la finalidad de contribuir a desarrollar proyectos con pragmatismo y sentido de la responsabilidad, asumiendo compromisos teniendo en cuenta los recursos disponibles
  • CT5 - Realizar un uso solvente de los recursos de información. Gestionar la adquisición, la estructuración, el análisis y la visualización de datos e información en el ámbito de especialidad y valorar de forma crítica los resultados de dicha gestión.
  • CT6 - Detectar deficiencias en el propio conocimiento y superarlas mediante la reflexión crítica y la elección de la mejor actuación para ampliar dicho conocimiento.
  • CT7 - Dominar una tercera lengua, habitualmente el inglés, con un nivel adecuado oral y escrito y en consonancia con las necesidades que tendrán los titulados y tituladas

Resultados de aprendizaje

Identificar las partes y los bloques funcionales de los diferentes equipos de diagnóstico por la imagen.

Conocer y describir las medidas de protección personal radiológica.

Conocer y describir los efectos biológicos de las radiaciones.

Describir y saber reconstruir una imagen tomográfica.

Describir y saber utilizar los algoritmos de realce de imágenes.

Describir y saber utilizar los algoritmos de escalado y rotación de imágenes.

Describir y saber utilizar los algoritmos de segmentación de imágenes.

Conocer los diferentes formatos de imágenes médicas.

Saber aplicar algoritmos de deep learning en una imagen.

Saber extraer características relevantes de una imagen médica.

Saber utilizar y programar la plataforma de hardware RspberryPi para adquirir imágenes en tiempo real.

Saber utilizar y programar la plataforma de hardware RspberryPi para procesar imágenes.

Contenidos

Bloque 1. Dispositivos de imágenes médicas

1. Rayos X y tomografía axial computarizada (CT)

2. Tomografía por emisión de positrones (PET)

3. Tomografía computarizada por emisión de positrones únicos (SPECT)

4. Resonancia magnética (MR)

5. Resonancia magnética funcional (fMRI)

6. Ultrasonidos (US)


Bloque 2. Procesamiento de imágenes

1. Introducción al procesamiento de imágenes

2. Transformaciones de intensidad

3. Filtrado espacial

4. Filtrado de frecuencia

5. Transformaciones geométricas

6. Procesamiento de imágenes morfológicas

7. Segmentación de imágenes

8. Extracción de características y aprendizaje automático


Metodología y actividades formativas

Modalidad totalmente presencial en el aula



ACTIVIDAD FORMATIVA METODOLOGÍA COMPETENCIAS
Aprendizaje cooperativo tendrá una gran importancia en el grado en Bioingeniería, su enfoque se basa en organizar las actividades dentro del aula para convertirlas en una experiencia social y académica de aprendizaje. El aprendizaje depende del intercambio de información entre los estudiantes, los cuales están motivados tanto para logar su propio aprendizaje como para acrecentar los logros de los demás. Esta actividad contempla las prácticas realizadas en el entorno del laboratorio. El aprendizaje orientado a proyectos es un método basado en el aprendizaje experiencial y reflexivo en el que tienen una gran importancia el proceso investigador alrededor de un tema, con la finalidad de resolver problemas complejos a partir de soluciones abiertas o abordar temas difíciles que permitan la generación de conocimiento nuevo y desarrollo de nuevas habilidades por parte de los estudiantes. La clase magistral, será el escenario para: Aprender y utilizar la terminología y estructuras lingüísticas relacionadas con el ámbito científico. Practicar y desarrollar destrezas de comunicación oral y escrita. Y para aprender como analizar bibliografía y literatura sobre temas de Bioingeniería. Practicar pautas para identificar y entender las ideas principales en durante la clase magistral. Esta actividad formativa es una herramienta esencial en la formación desde su origen y debe tener una presencia muy importante en esta estructura de grado. El estudio de caso es una técnica de aprendizaje en la que el sujeto se enfrenta a la descripción de una situación específica que plantea un problema, que debe ser comprendido, valorado y resuelto por un grupo de personas a través de un proceso de discusión. El estudio de casos, se realiza generalmente a través de trabajo en grupo, que fomenta la participación del alumno, desarrollando su espíritu crítico. Adicionalmente prepara al alumno para la toma de decisiones, enseñándole defender sus argumentos y a contrastarlos con las opiniones del resto del grupo. Lectura de textos dirigidos con el objeto de acceder al pensamiento crítico, el cual cumple un papel fundamental en la formación de ciudadanos conscientes y responsables El planteamiento de ejercicios y problemas por parte del profesor, ayuda al alumno a avanzar en el proceso ingenieril del diseño, guiado por el profesor se van consiguiendo metas parciales que facilitan la integración del conocimiento teórico adquirido. Actividad no presencial, en esta actividad el estudiante realiza ejercicios de forma autónoma, sin la presencia del profesor. En esta fase aparecen siempre más dudas, pero al no tener la opción de preguntar inmediatamente se produce un esfuerzo adicional por parte del alumno. Las clases prácticas permiten al alumno interactuar en primera persona con las herramientas de trabajo, en pequeños grupos o de forma individual se realizan pequeñas demostraciones prácticas de los conocimientos teóricos adquiridos durante las clases teóricas. En las clases teóricas se debe establecer el saber fundamental y científico que asientan las bases del conocimiento y rigor que exige el estudio de la ingeniería El trabajo en grupo es una herramienta esencial en la sociedad actual. En el campo de la bioingeniería donde los procesos de diseño y productivos no los realiza una única persona es esencial aprender a trabajar de forma mancomunada. El trabajo individual, a través del estudio, la búsqueda de información, el procesamiento de datos y la interiorización de los conocimientos permiten al alumno consolidar su aprendizaje. CB1 CB2 CB3 CB4 CB5 CE1 CE12 CE15 CE16 CE17 CE20 CE21 CE3 CE5 CG10 CG2 CG3 CG4 CG5 CG6 CG7 CG8 CG9 CT1 CT2 CT3 CT4 CT5 CT6 CT7

Sistemas y criterios de evaluación

Modalidad totalmente presencial en el aula



La calificación final de la asignatura se obtendrá como:

Nota=0,4·Nef +0,3·Nlab+0,3·Ntreb

donde

Nef: nota del examen final

Nlab: nota de las prácticas de laboratorio

Ntreb: nota de los trabajos de la asignatura

 

Consideraciones importantes:

  1. El plagio, la copia o cualquier otra acción que se pueda considerar trampa supondrá un cero en ese apartado de evaluación. Realizarlo en los exámenes supondrá el suspenso inmediato de la asignatura.

  2. En segunda convocatoria no se podrá obtener la calificación de matrícula de honor, por lo que la calificación máxima será de excelente. 

  3. No se aceptarán cambios en el calendario, en las fechas de exámenes o en el sistema de evaluación.

Los estudiantes de intercambio (Erasmus y otros) o repetidores estarán sometidos a las mismas condiciones que el resto del alumnado.


Bibliografía y recursos

Bibliografía de imágenes médicas

[1] John Enderle, Joseph Bronzino. 2011. Introduction to Biomedical Engineering, 3 ed. ISBN : 978-0123749796

[1] Bushong, Stewart. 2017. Manual de radiología para técnicos 
ISBN: 9788491132028, 11 ed.

[2] Paolo Russo. 2018. Handbook of X-ray Imaging: Physics and Technology (Series in Medical Physics and Biomedical Engineering). ISBN:1498741525

 


Bibliografía de Procesamiento Digital de imágenes 

[1] Gonzalez, Woods, and Eddins. 2018. Digital Image Processing, 4th Ed. ISBN: 9780982085417

[2] Gonzalez, Woods, and Eddins. 2020. Digital Image Processing Using MATLAB, 3rd Ed. ISBN: 9780133356724

Periodo de evaluación

E: fecha de examen | R: fecha de revisión | 1: primera convocatoria | 2: segunda convocatoria:
  • E1 18/01/2023 P2L04 16:00h