Development and optimization of tools for the study of human brain anatomical connectivity using high angular resolution diffusion MRI

Tipo de Proyecto: FONDECYT Iniciación #11121644
Cargo: Investigador Principal
Año adjudicación: 2012. Año Término: 2015.

Descripción

Este proyecto buscó desarrollar y optimizar herramientas para el estudio y análisis de la conectividad cerebral, utilizando datos de Resonancia Magnética de Difusión (dMRI).

Los estudios se basaron en imágenes de Resonancia Magnética de Alta Resolución Angular (HARDI).

Estás, presentan una muy buena calidad, debido al avance de las tecnologías de adquisición, así como a la adquisición en sí misma (de larga duración, dedicada a la investigación) y a los postprocesamientos realizados, que buscan proveer una buena base para el estudio del cerebro humano adulto sano.

Los resultados principales de este proyecto contemplan:

El análisis de la reproductibilidad de los fascículos de asociación cortos del cerebro, utilizando herramientas de agrupamiento de datos (clustering) y parcelaciones corticales.
La optimización de un algoritmo de segmentación de las fibras cerebrales, logrando tiempos que permiten una segmentación interactiva (Investigador pricipal: Profesor Miguel Figueroa T.)
El desarrollo de una herramienta de visualización y manipulación optimizada de los tractos cerebrales.

Otros resultados interesantes son:

Desarrollo de una herramienta de visualización optimizada de los tractos para dispositivos Android (iFiber).
Creación de un atlas de fascículos cortos cerebrales
Desarrollo de algoritmos para comparación de tractos cerebrales, entre sujetos y entre hemisferios.

Memorias de Pregrado relacionadas con el proyecto

Alumno	Memoria	Fecha de Defensa
Ignacio Osorio W.	Memoria de Título Ing. Civil Electrónica: “Software para Visualización y Extracción Interactiva de Fibras Cerebrales”	31 de diciembre, 2015.
Danilo Bonometti B.	Memoria de Título Ing. Civil Electrónica: “Visualización de Fibras Cerebrales”	01 de abril, 2015.
Daniel Seguel B.	Memoria de Título Ing. Civil Biomédica: “Algoritmo Automático de Segmentación de Fibras Cortas de Asociación del Cerebro Humano”	17 de marzo, 2015.
Claudio Román G.	Memoria de Título Ing. Civil Biomédica: “Clustering de Fibras Cerebrales Cortas Calculadas a partir de Imágenes de Resonancia Magnética de Difusión”	16 de enero, 2015.
Miguel Guevara O.	Memoria de Título Ing. Civil Biomédica: “Algoritmo de Segmentación Automática de las Fibras Cerebrales Cortas de la Región Fronto-Parietal y la Ínsula”	16 de enero, 2015.
Pablo L. Silva P.	Memoria de Título Ing. Civil Biomédica: “Parcelación de la Corteza Cerebral Basado en la Conectividad Anatómica”	29 de mayo, 2014.
Eduardo Venegas A.	Memoria de Título Ing. Civil Electrónica: “Desarrollo de un software de manipulación interactiva de fibras cerebrales”	18 de julio, 2014.
Edison Pardo R.	Memoria de Título Ing. Civil Electrónica: “Estudio de Variabilidad de las Conexiones Asociación Cortas del Cerebro Humano”	4 de abril, 2013.
Nicole A. Labra A.	Memoria de Título Ing. Civil Biomédica: “Optimización de Algoritmo de Clasificación de Fibras de Materia Blanca basada en el Atlas de Fasciculos Cerebrales”	30 de abril, 2013.
Gabriel E. Varela M.	Memoria de Título Ing. Civil Biomédica: “Cálculo de Índices del Tensor de Difusión a partir del Algoritmo de Westin”	4 de abril, 2013.

Tesis de Postgrado relacionadas con el proyecto

Alumno	Memoria	Fecha de Defensa
Claudio Román G.	Magister en Ciencias de la Ingeniería c/m en Ing. Eléctrica. “Segmentación de fibras cerebrales cortas basada en Clustering jerárquico a partir de base de datos HARDI”	30 de noviembre, 2016.
Miguel Guevara O.	Magister en Ciencias de la Ingeniería c/m en Ing. Eléctrica. “Parcelación de la corteza cerebral basada en atlas de fibras calculadas a partir de tractografía”	30 de enero, 2016.
Nicole Labra A.	Magister en Ciencias de la Ingeniería c/m en Ing. Eléctrica, (co-director) “Segmentación rápida de fibras de sustancia blanca cerebrales”	28 de enero, 2015.

Publicaciones

2608, 2014

Interactive segmentation of white-matter fibers using a multi-subject atlas.

N. Labra, M. Figueroa, P. Guevara, D. Duclap, J. Houenou, C. Poupon and J.-F. Mangin. Interactive segmentation of white-matter fibers using a multi-subject atlas. In 36th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, EMBC 2014, pp2376-2379, Chicago, EEUU, 2014. DOI : http://dx.doi.org/10.1109/EMBC.2014.6944099

1007, 2014

Workshop sobre Neurociencia en la FI, UdeC

El 23 de noviembre del 2014 se efectuó el “Workshop on Brain Dynamics: from the neuron to the skill”, en la Facultad de Ingeniería de nuestra Universidad, organizado en conjunto con la Universidad de Valparaíso. Expositores invitados: “Prof. Wael El-Deredy” (Ingeniero, PhD), “Prof. Rodrigo Salas” (Ingeniero, PhD), “Dra. Marcela Peña” (Médico Pediatra, PhD), “Prof. Edgardo Vega” (Bioquímico, PhD), y “Prof. Pamela Guevara” (Ingeniero, PhD). FONDECYT 11121644

806, 2014

A fast algorithm for interactive automatic segmentation of white matter fibers.

N. Labra, M. Figueroa, P. Guevara, D. Duclap, J. Houenou, C. Poupon and J.-F. Mangin. A fast algorithm for interactive automatic segmentation of white matter fibers. 20th Annual Meeting of the Organization for Human Brain Mapping (OHBM), Hamburg, Germany, 2014.

3007, 2013

Conferencia de IEEE EMBS en Osaka, Japón

Desde el 3 al 7 de julio del 2013 se realizó la 35ª Conferencia Internacional Anual de la IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC’13) en la ciudad de Osaka, Japón. La alumna de magíster Nicole Labra presentó el trabajo “ GPU-Based acceleration of an automatic white matter segmentation algorithm using CUDA”. FONDECYT 11121644

307, 2013

GPU-Based acceleration of an automatic white matter segmentation algorithm using CUDA.

N. Labra, M. Figueroa, P. Guevara, D. Duclap, J. Houenou, C. Poupon and J.-F. Mangin. GPU-Based acceleration of an automatic white matter segmentation algorithm using CUDA. In 35th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, EMBC 2013 , pp 89-92, Osaka, Japón, 2013. DOI: http://dx.doi.org/10.1109/EMBC.2013.6609444

1606, 2013

Optimization of an automatic white matter segmentation algorithm using CUDA.

N. Labra, M. Figueroa, P. Guevara, D. Duclap, J. Houenou, M. Leboyer, C. Poupon and J.-F. Mangin. Optimization of an automatic white matter segmentation algorithm using CUDA. 19th Annual Meeting of the Organization for Human Brain Mapping, HBM 2013, Seattle, USA, 2013.