Contribuciones a la traslación de instrumentación fotónica al ámbito clínico

Abstract

Esta tesis aborda el desarrollo de sistemas de imagen hiperespectral y su integración con sistemas de imagen SFDI y de tomografía por coherencia óptica para aplicación en el diagnóstico médico. Se han diseñado, implementado y caracterizado sistemas de imagen hiperespectral en el rango visible e infrarrojo cercano de onda corta, con interfaces gráficas para su utilización y análisis de resultados. Se ha creado una plataforma que gestiona toda la instrumentación y almacena y procesa las medidas, aprovechando tarjetas gráficas para acelerar el procesamiento en un entorno multiusuario. Los sistemas de imagen se han caracterizado y calibrado para la medida y caracterización composicional y superficial de tejidos biológicos. La cuantificación de la composición química se ha validado empleando soluciones de agua y etanol. La aplicación práctica de esta instrumentación se ha demostrado en un caso clínico para el diagnóstico exvivo de enfermedades cardiovasculares, combinando los análisis composicionales y morfológicos de muestras humanas. Los resultados obtenidos establecen una correlación entre las características morfológicas y composicionales de las muestras y su patología.

This thesis deals with the development of hyperspectral imaging systems and their integration with SFDI and optical coherence tomography imaging systems for medical diagnostic applications. Hyperspectral imaging systems have been designed, implemented and characterized in the visible and shortwave near-infrared range, with graphical interfaces for their use and analysis of results. A platform has been created that manages all the instrumentation and stores and processes the measurements, taking advantage of graphic cards to accelerate the processing in a multi-user environment. The imaging systems have been characterized and calibrated for the measurement and compositional and surface characterization of biological tissues. Quantification of chemical composition has been validated using water and ethanol solutions. The practical application of this instrumentation has been demonstrated in a clinical case for the ex vivo diagnosis of cardiovascular diseases, combining compositional and morphological analysis of human samples. The results obtained establish a correlation between the morphological and compositional characteristics of the samples and their pathology.