Grupo de Física
Interdisciplinar
Grupo de Física
Interdisciplinar
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Líneas de Investigación |
Estas líneas se desarrollan en colaboración con la Unidad de Neurocirugía Infantil (UNCI) de Hospitales Universitarios Virgen del Rocío, codirigidas, en general, por:
* Dr. Javier Márquez Rivas (Jefe de la Unidad de Neurocirugía Infantil, UNCI) y el
* Prof.Dr. Emilio Gómez González (Director del Grupo de Física Interdisciplinar, GFI)
En todas las líneas descritas en este epígrafe participan como Investigadores del GFI:
* Dr. Fernando Rodríguez Burgos
* Dr. Jorge Giménez Pando
* Prof.Dr. Manuel A. Perales Esteve
* D. Rafael Coronado Santos
* Dª. Marina Vera Valencia
así como colaboradores de las instituciones participantes. En la actualidad, numerosas actividades y Proyectos de I+D+i se están llevando a cabo en colaboración entre el GFI y la UNCI. Entre ellos,
Siendo esta línea está codirigida por
Este sistema permite la utilización combinada de múltiples fuentes de imagen y datos multimodalidad (imagen óptica, microcámaras, endoscopios, microscopio quirúrgico, estudios radiológicos, ...) integradas con señales y datos de Monitorización Neurofisiológica Intraoperatoria y Monitorización de Anestesia. Utilizando este sistema de adquisición e integración de imágenes (SAGIQ), se pueden monitorizar las actuaciones quirúrgicas y del personal de quirófano, analizar en conjunto las múltiples fuentes de imagen y datos disponibles simultáneamente para poder implantar mejoras en procedimientos quirúrgicos de muy alta complejidad y así minimizar las complicaciones potencialmente evitables. Asimismo es una herramienta de gran utilidad para la docencia especializada (enseñanza a nuevos profesionales quirúrgicos), investigación y la difusión de las actividades quirúrgicas.
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Microcámara del casco
En la medicina actual, los mejores resultados clínicos se obtienen a raiz del conocimiento fisiológico y fisiopatológico del cerebro. Para ello, en las tres líneas de I+D+i citadas en este epígrafe, estamos desarrollando metodologías y técnicas de Neuromonitorización Avanzada fundamentadas en la medida continuada -y muy precisa- de magnitudes como la Presión Intracraneal (PIC), Oxigenación Cerebral (presión tisular de oxígeno, PtiO2), temperatura cerebral, microdiálisis cerebral, grado de función neuronal mediante el Índice Biespectral (BIS) y otras. El objetivo es correlacionar todos estos datos con el estado clínico para comprender qué se produce a nivel celular durante una lesión cerebral importante, y así aplicar el tratamiento fisiopatológico más adecuado, consiguiendo unos resultados clínicos muchas veces espectaculares. Los proyectos en marcha incluyen la integración de todos estas fuentes de datos, incluido el control clínico con imagen y video del paciente, especialmente importante en prematuros y neonatos, para posibilitar su análisis completo y síncrono con los registros de datos. Aún cuando estas líneas también se desarrollan en aplicaciones para pacientes adultos, en pacientes pediátricos tienen una importancia fundamental, dada su especial capacidad de recuperación, consiguiéndose, en muchos casos, pacientes sanos sin secuela alguna tras lesiones cerebrales muy extensas.
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En esta línea de investigación, aún en fase inicial, trabajamos en el desarrollo de herramientas de procesado que intentan trasladar metodologías, procedimientos y tecnologías de la óptica física al diagnóstico de lesiones cerebrales mediante pruebas de neuroimagen no invasivas. Se fundamentan en sistemas informáticos de análisis óptico de tomografías computerizadas (TC) de tumores cerebrales orientadas a poder establecer un diagnóstico fiable reduciendo o eliminando pruebas invasivas (toma de biopsia), que posibiliten, a su vez, tratamientos personalizados adaptados según las características de cada paciente concreto.
Los mayores avances en medicina en general y en neurocirugía en particular se deben al mejor conocimiento de la fisiología normal y fisiopatología cuando existe una enfermadad del cerebro, para poder realizar tratamientos a medida. El presente modelo pretende incluir todas las variables reales biológicas y no biológicas que influyen en la circulación de LCR, tanto en condiciones normales como en pacientes con hidrocefalia. Esto permitiría particularizar el tratamiento de los pacientes con hidrocefalia según las particularidades hidrodinámicas de cada uno, y evaluar la función de los sistemas derivativos valvulares implantados en estos pacientes, reduciendo o eliminando métodos invasivos o quirúrgicos, como se realizan actualmente.
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La Unidad de Neurocirugía Infantil de Hospitales Universitarios Virgen del Rocío (HH.UU.V.R.) es el primer centro español que aplica las técnicas de fluorescencia en el tratamiento de los tumores cerebrales pediátricos, los tumores sólidos más frecuentes en la infancia. Se trata de un avance que permite ganar fiabilidad a los neurocirujanos, al delimitarse con total exactitud la zona afectada por células malignas. Una sustancia que se da al pequeño por vía oral actúa como contraste para poder ver durante la intervención, a través del microscopio quirúrgico y con equipos sofisticados de imagen, la parte del cerebro dañada.
Esta tecnología se integra en el marco de las avanzadas tecnologías de generación y procesado de imagen y datos que se desarrollan en colaboración entre la Unidad de Neurocirugía Infantil de HH.UU.V.R. y el Grupo de Física Interdisciplinar (GFI) de la E.S.Ingenieros de la Universidad de Sevilla.
El fenómeno de fluorescencia se produce cuando el tejido cerebral con el contraste es iluminado, mediante una luz de longitud de onda (es decir, color) específica, perteneciente a la zona del espectro entre el rango azul del espectro visible y el ultravioleta cercano. Esta luz es inyectada en el microscopio neuroquirúrgico mediante un sofisticado sistema de fibra óptica y produce un fenómeno de luminiscencia en el tejido como consecuencia del cual las zonas donde no hay tumor reemiten la luz incidente con un color azulado mientras que aquellas partes del tejido donde sí hay tumor, el contraste produce una emisión de luz roja. Esta diferencia entre la luz emitida por las distintas zonas permite al neurocirujano delimitar con una precisión muy alta la frontera, no visible a simple vista, entre las zonas de tejido afectadas y las sanas. El sistema requiere, asimismo, que el microscopio y los dispositivos de iluminación y observación estén dotados de un complejísimo conjunto de dispositivos optoelectrónicos que permiten su visualización. Resulta posible, asimismo, inyectar simultáneamente en el campo de visión de los neurocirujanos imágenes obtenidas mediante otros dispositivos, como endoscopios, que les permiten complementar la información visual que reciben y controlar con la máxima precisión el desarrollo de la intervención.
Brain tumor, spinal cord tumor, surgical procedures, surgical technology, telesurgery, telementoring, intraoperative neurophysiological monitoring, somestesic / evoked potentials, visual potentials, image / data integration and fusion, fluorescence / 5-ALAÉstas líneas se desarrollan en colaboración con diversas empresas e instituciones. Puede encontrar más información en:
Optical analysis of computed tomography images of the liver predicts fibrosis stage and distribution in chronic hepatitis C, Romero-Gómez M, Gómez-González E, et al Hepatology. 2008, 47(3):810-6.
Ésta línea se desarrolla en colaboración con diversas empresas e instituciones y están codirigidas, en general, por:
En esta línea se desarrollan métodos de análisis y procesado de imágenes aplicados a la cuantificación de características de imágenes de Bandas Oligoclonales (BOC) de pacientes con Esclerosis Múltiple.
Ésta línea se desarrolla en colaboración con diversas empresas e instituciones. Puede encontrar más información en:
Éstas líneas se desarrollan en colaboración con diversas empresas e instituciones e incluyen:
Dirigidas por el Prof.Dr. Emilio Gómez González (Director del Grupo de Física Interdisciplinar, GFI) en estas líneas participan como Investigadores del GFI:
así como colaboradores de las instituciones participantes. En ellas se incluyen trabajos en los ámbitos de la óptica y holografía física y digital.
Se han desarrollado métodos de análisis, procesado y visualización de imágenes basados en óptica difractiva, reconocimiento holográfico, óptica de Fourier y otros, así como sus aplicaciones en diversos ámbitos:
Esto incluye:
Estas herramientas se aplican a imágenes y estudios de mamografía, tomografía computerizada (TC), radiografías digitalizadas, ecografía y ultrasonidos, resonancia magnética (RM), tomografía de emisión de positrones (PET) y otras imágenes y/o datos digitales. Objeto de gran interés internacional, se colabora con Hospitales Universitarios Virgen del Rocío (Servicios de Radiología, Neurología y otros) y Virgen de Valme (Servicio de Neurología) y otras instituciones para su desarrollo y evaluación, así comoa para su posible extensión en otras áreas de la Medicina.
Codirigida por:
En esta línea se ha desarrollado una herramienta de procesado digital de estudios de tomografía computerizada de pacientes con hepatitis C, actualmente en fase muy avanzada de evaluación y validación. Al procesar estudios convencionales TC es una herramienta de análisis no invasivo cuyo objetivo fundamental es poder evaluar, con alta precisión, el grado de daño hepático (fibrosis) en cada punto del hígado, posibilitando una evaluación global completa del estado del órgano pero evitando los problemas de muestreo intrínsecos a las técnicas de biopsia.
En conexión directa con la línea de I+D descrita en el epígrafe "Física del Deporte" se trabaja en diversos sistemas. Entre ellos destaca un sistema de guiado de discapacitados en pistas de deportes (Premio Científico "Ricardo Hernández" de la Federación Española de Deportes de Minusválidos Físicos y la Fundación AFIM en 1999).
Incluyendo determinación óptica y fotografía de microestructuras y movimientos en sistemas fluidos, nuevas aplicaciones de extracción de información en imágenes y otros están, asimismo, en fase de análisis y desarrollo.
Dirigidas por el Prof.Dr. Emilio Gómez González (Director del Grupo de Física Interdisciplinar, GFI) en estas líneas participan como Investigadores del GFI:
En este ámbito se han desarrollado sistemas de medida, transmisión remota y análisis de magnitudes físicas de interés en la evaluación de técnicas deportivas de alta competición.
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En colaboración con el Centro de Alto Rendimiento de Remo y Piragüismo de Sevilla se han desarrollado aplicaciones específicas y nuevos sistemas de evaluación biomecánica para botes de remo y piragüismo (Distinción Internacional de la Federación Internacional de Remo FISA, 2000), ergómetros y dispositivos de evaluación de rendimiento.
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La combinación de procesado de imagen y sistemas de guiado basado en holografía y otras técnicas ópticas se ha aplicado en adaptación deportiva para discapacitados.
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Codirigidas por:
Se desarrollan dispositivos y tecnologías aplicadas fundamentados en los desarrollos indicados en las áreas anteriores. En estas líneas participan como Investigadores del GFI:
Particularmente centradas en tecnologías ópticas y Nuevas Aplicaciones de Análisis y Procesado de Imagen Digital, se trabaja en medida y evaluación de magnitudes y parámetros físicos en diversos ámbitos y en colaboración con otros Grupos de Investigación e Instituciones.
