NEMESIS-3D-CM

CLASIFICACI脫N INTRAOPERATORIA DE TUMORES CEREBRALES MEDIANTE MODELOS INMERSIVOS 3D EN LA COMUNIDAD DE MADRID

ID Proyecto: Y2018/BIO-4826, financiado por la Comunidad de Madrid a trav茅s del programa de proyectos sin茅rgicos de I+D (2018)

Proyecto

Objetivo

Construir un sistema de diagn贸stico intraoperatorio en 3D que combine im谩genes hiperespectrales, im谩genes de resonancia magn茅tica e im谩genes de ultrasonido para idear futuros sistemas de neuronavegaci贸n

Conseguir un sistema que combine la informaci贸n generada por los sistemas de resonancia magn茅tica y ecograf铆a intraoperatoria con las im谩genes/v铆deos hiperespectrales obtenidos en el quir贸fano mediante una matriz de c谩maras. De esta manera se contribuir谩 a desarrollar el primer sistema en 3D basado en la fusi贸n de im谩genes hiperespectrales, im谩genes de resonancia magn茅tica e IOUSS.
NEMESIS-3D-CM mejorar谩 los sistemas de neuronavegaci贸n actuales, proporcionando a los neurocirujanos un modelo 3D inmersivo que ayudar谩 a navegar virtualmente en tiempo real por el cerebro y a decidir sobre la tarea cr铆tica de delimitar tumores cerebrales, malformaciones vasculares cerebrales o localizaci贸n de patolog铆as cavernosas

Descripci贸n

U

Investigaci贸n Tecnol贸gica

El proyecto NEMESIS-3D-CM combina la investigaci贸n tecnol贸gica en procesamiento de im谩genes hiperespectrales, sistemas inform谩ticos de alto rendimiento y t茅cnicas de aprendizaje autom谩tico con la experiencia y la pr谩ctica diaria de los neurocirujanos.

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Sinergias entre medicina e ingenier铆a

El proyecto NEMESIS-3D-CM, en colaboraci贸n con la Fundaci贸n para la Investigaci贸n Biom茅dica del Hospital Universitario 12 de Octubre, crea sinergias entre la pr谩ctica m茅dica y la ingenier铆a.

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Diagn贸stico de tumor cerebral en tiempo real

El sistema m茅dico HPC se basa en arquitecturas multiprocesador heterog茅neas, para apoyar la parte sistem谩tica del diagn贸stico en tiempo real durante las intervenciones quir煤rgicas de los tumores cerebrales al proporcionar a los neurocirujanos informaci贸n adicional que les permite aumentar la precisi贸n en la toma de decisiones cr铆ticas durante el procedimiento de resecci贸n del tumor.

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PRINCIPALES HITOS DEL PROYECTO

Septiembre 2018

Inicio de NEMESIS-3D-CM

Enero 2019

NEMESIS-3D Comienza

Marzo 2019

Primeras visitas al HU12O por miembros de CITSEM

Noviembre 2019

Probando c谩maras HSI dentro del quir贸fano

Enero 2020

Primer prototipo funcional

Abril 2020

NEMESIS-3D continua trabajando desde casa como consecuencia de la pandemia del COVID-19

Noviembre 2020

Presentaci贸n de art铆culos y pentacharts en 2020 XXXV Conference on Design of Circuits and Integrated Systems (DCIS)

Socios

Con el objetivo de crear colaboraciones sin茅rgicas dentro de la Comunidad de Madrid, el proyecto NEMESIS-3D-CM est谩 integrado por dos socios, ambos ubicados en la regi贸n de Madrid.

CITSEM - L铆neas de trabajo
  • Especificaci贸n del sistema HPC
  • Especificaci贸n de los algoritmos
  • Prototipo del sistema de diagn贸stico por imagen
  • Caracterizaci贸n del nodo de procesamiento en el quir贸fano
HU12O - L铆neas de trabajo
  • Evaluaci贸n cl铆nicosanitaria del sistema de diagn贸stico y mejoras
  • Evaluaci贸n de la precisi贸n de la clasificaci贸n tumoral empleando diagn贸stico por im谩genes/v铆deo hiperespectrales
  • Evaluaci贸n de relaci贸n entre el comportamiento biol贸gico del tumor y las clasificaciones diagn贸sticas del tejido tumoral
  • Evaluaci贸n del n煤mero m铆nimo de bandas espectrales para conseguir la clasificaci贸n

GRUPOS ASOCIADOS

El proyecto NEMESIS-3D-CM est谩 asociado con los siguientes socios.

Fondos

NEMESIS-3D-CM es posible gracias a la 芦Consejer铆a de Ciencia, Universidades e Innovaci贸n禄 de la Comunidad de Madrid y la Uni贸n Europea

PUBLICACIONES

REVISTAS

R. Lazcano et al.

"Parallel Implementations Assessment of a Spatial-Spectral Classifier for Hyperspectral Clinical Applications," , in IEEE Access, vol. 7, pp. 152316-152333, 2019

CONFERENCIAS

S. Rogge et al.

"MPEG-I Depth Estimation Reference Software,", 2019 International Conference on 3D Immersion (IC3D), Brussels, Belgium, 2019, pp. 1-6

J. S. Arag贸n et al.

"Characterizing Hyperspectral Data Layouts: Performance and Energy Efficiency in Embedded GPUs for PCA-based Dimensionality Reduction," , 2019 XXXIV Conference on Design of Circuits and Integrated Systems (DCIS), Bilbao, Spain, 2019, pp. 1-6.

J. S. Arag贸n et al.

"Towards GPU Accelerated HyperSpectral Depth Estimation in Medical Applications," , 2020 XXXV Conference on Design of Circuits and Integrated Systems (DCIS)

L. Ruiz et al.

"Multiclass Brain Tumor Classification Using Hyperspectral Imaging and Supervised Machine Learning," , 2020 XXXV Conference on Design of Circuits and Integrated Systems (DCIS)

G. Rosa et al.

"Hyperspectral Images Acquisition: an Efficient Capture and Processing Stitching Procedure for Medical Environments," , 2020 XXXV Conference on Design of Circuits and Integrated Systems (DCIS)

EQUIPO NEMESIS-3D-CM

EDUARDO JU脕REZ

COORDINADOR - PROFESOR CONTRATADO DOCTOR EN UPM

Eduardo Ju谩rez recibi贸 su doctorado de la EPFL en 2003. De 1994 a 1997, trabaj贸 como investigador en el Grupo de Arquitectura Digital de la UPM y fue investigador visitante en el ENST, Brest (Francia) y la Universidad de Pensilvania, Filadelfia ( ESTADOS UNIDOS). De 1998 a 2000, trabaj贸 como Asistente en el Laboratorio de Sistemas Integrados (LSI) de la EPFL. De 2000 a 2003, trabaj贸 como ingeniero de sistemas s茅nior en el Centro de dise帽o de Transwitch Corp. en Suiza, mientras continuaba su investigaci贸n hacia el doctorado en la EPFL. En diciembre de 2004, se uni贸 al GDEM como postdoc. Desde 2007, es profesor asistente en la UPM. Su actividad de investigaci贸n se centra en (1) resolver, desde una perspectiva hol铆stica, el problema de optimizaci贸n de consumo de energ铆a / energ铆a de los sistemas integrados, (2) extracci贸n de paralelismo autom谩tico en las especificaciones de flujo de datos y (3) im谩genes hiperespectrales para aplicaciones de salud.

ALFONSO LAGARES

RESPONSABLE - Jefe de servicio de neurocirug铆a en HU12O

Jefe del Servicio de Neurocirug铆a del H. 12 de Octubre. Profesor Titular de Neurocirug铆a Universidad Complutense de Madrid. Licenciado en Medicina por la Universidad Aut贸noma de Madrid. Doctor en Neurociencia en la Universidad Aut贸noma de Madrid (2004). Coordinador del Grupo Neurotraumatolog铆a y HSA del Instituto imas12.

MIGUEL CHAVARR脥AS

GERENTE DE COMUNICACI脫N - PROFESOR AYUDANTE DOCTOR EN UPM

Miguel Chavarr铆as es profesor ayudante doctor del Departamento de Ingenier铆a Telem谩tica y Electr贸nica de la Universidad Polit茅cnica de Madrid desde 2019. Obtuvo su maestr铆a y doctorado en la Universidad Polit茅cnica de Madrid, Espa帽a, en 2012 y 2017, respectivamente. Fue investigador visitante en el Instituto Nacional de Ciencias Apliqu茅es de Rennes, Francia, en 2012 y 2015. Sus intereses de investigaci贸n actuales incluyen sistemas integrados de alto rendimiento, aprendizaje autom谩tico y nuevas t茅cnicas de codificaci贸n de video.

GUSTAVO M. CALLICO

ASESOR ASOCIADO - PROFESOR TITULAR DE UNIVERSIDAD EN ULPGC

(1970) es ingeniero de telecomunicaciones (1995) y tiene un doctorado. Doctorado europeo (2003). En 2000-2001 se qued贸 en los Laboratorios de Investigaci贸n Philips en Eindhoven (NL). Actualmente es profesor asociado en la ULPGC. Tiene m谩s de 180 publicaciones en revistas nacionales e internacionales, conferencias y cap铆tulos de libros. Ha participado en 18 proyectos de investigaci贸n financiados por la Comisi贸n Europea, gobiernos e industrias. Es editor principal de IEEE Transactions on Consumer Electronics (2009) y editor asociado de IEEE Access (2016). Fue coordinador del proyecto europeo HELICoiD en el 7PM.

C脡SAR SANZ

CATEDR脕TICO DE UNIVERSIDAD EN UPM

C茅sar Sanz recibi贸 el Ph.D. Licenciado en ingenier铆a de telecomunicaciones por la Universidad Polit茅cnica de Madrid (UPM) en 1998. Desde 1985, es miembro de la Facultad de la UPM, donde actualmente es profesor titular en el Departamento de Ingenier铆a Telem谩tica y Electr贸nica. Dirige el Grupo de Dise帽o Electr贸nico y Microelectr贸nico (GDEM) desde 1996, involucrado en proyectos de I + D con empresas privadas e instituciones p煤blicas. Desde 2013, es investigador en el centro de investigaci贸n CITSEM. Ha sido decano de la Escuela de Ingenier铆a y Sistemas de Telecomunicaciones de 2008 a 2017. Tiene m谩s de 100 publicaciones en revistas y conferencias internacionales. Ha participado en m谩s de 80 proyectos de I + D. Sus intereses de investigaci贸n incluyen el dise帽o electr贸nico aplicado a la codificaci贸n de video y las im谩genes hiperespectrales.

PABLO MUNARRIZ

Doctor Asociado en Servicio de Neurocirug铆a en HU12O

M茅dico adjunto del Servicio de Neurocirug铆a del H. 12 de Octubre. Licenciado en Medicina por la Universidad de Navarra (2009). Premio Extraordinario Fin de Carrera, n煤mero 2 en el examen MIR 2010, Segundo Premio Nacional a la Excelencia en el Rendimiento Acad茅mico Universitario (2008-2009). Residencia de Neurocirug铆a realizada en el H. 12 de Octubre (2010-2015), y subespecialidad en Neurocirug铆a Pedi谩trica realizando un 鈥淐linical Fellowship鈥 en The Hospital for Sick Chidren (SickKids, Toronto, Canada) durante un a帽o (2015-2016).

JAIME SANCHO

Investigador en CITSEM-UPM

Jaime Sancho recibi贸 su M.Sc. en Ingenier铆a de Sistemas y Servicios por la Sociedad de la Informaci贸n de la Universidad Polit茅cnica de Madrid (UPM), Espa帽a, en 2018. Actualmente es estudiante de doctorado en el Grupo de Dise帽o Electr贸nico y Microelectr贸nico (GDEM), UPM. Sus intereses de investigaci贸n incluyen sistemas biom茅dicos en tiempo real y tecnolog铆as inmersivas de visi贸n por computadora.

脕NGEL P脡REZ

Doctor Asociado en Servicio de Neurocirug铆a en HU12O

M茅dico Adjunto del Servicio de Neurocirug铆a, Hospital Universitario Doce de Octubre y Miembro de la Unidad Multidisciplinar de Neuro-oncolog铆a. Miembro del Grupo de Investigaci贸n en Neuro-Oncolog铆a y del Grupo de Neurotraumatolog铆a y HSA del instituto de investigaci贸n imas12. Profesor asociado Facultad de Medicina, Universidad Complutense de Madrid. Licenciado en Medicina en 2000 en la Facultad de Medicina de la Universidad de Cantabria. Doctorado en el Programa de Cirug铆a de la Facultad de Medicina, Universidad Complutense De Madrid en 2016

MARTA VILLANUEVA

Investigadora en CITSEM-UPM

Marta Villanueva obtained her degree as a Telecommunication Engineer in 2015 from Universidad Aut贸noma de Madrid, UAM. Then she joined the international master program in Image Processing and Computer Vision, from Universit茅 de Bordeaux, P谩zm谩ny P茅ter Catholic University and UAM, finishing it in 2017.
From 2017 to 2019 she worked in the Payload Data Processing & Application (PDPA) department in GMV Space.
She joined the Electronic and Microelectronic Design Group (GDEM) in 2019. Her research interest include real-time hyperspectral image processing applied to the medical field.

ANA MAR脥A CASTA脩O

Doctor Asociado en Servicio de Neurocirug铆a en HU12O

M茅dico adjunto del Servicio de Neurocirug铆a del H. 12 de Octubre. Licenciada en Medicina por la Universidad de Aut贸noma de Madrid (2010). Residencia de Neurocirug铆a realizada en el H. 12 de Octubre (2011-2016). Miembro del Grupo Neurotraumatolog铆a y HSA del Instituto imas12.

RAQUEL LAZCANO

Investigadora en CITSEM-UPM

Raquel Lazcano recibi贸 su M.Sc. en Ingenier铆a de Sistemas y Servicios por la Sociedad de la Informaci贸n de la Universidad Polit茅cnica de Madrid (UPM), Espa帽a, en 2015. Actualmente es estudiante de doctorado en el Grupo de Dise帽o Electr贸nico y Microelectr贸nico (GDEM), UPM. Sus intereses de investigaci贸n incluyen el procesamiento de im谩genes hiperespectrales en tiempo real y la optimizaci贸n autom谩tica del paralelismo en sistemas en tiempo real.

IGOR PAREDES

Doctor Asociado en Servicio de Neurocirug铆a en HU12O

M茅dico adjunto del Servicio de Neurocirug铆a del H. 12 de Octubre. Licenciado en Medicina por la Universidad Complutense de Madrid (2006). Residencia de Neurocirug铆a realizada en el H. 12 de Octubre (2008-2013). Adjunto de Neurocirug铆a del Hospital Virgen de la Salud de Toledo (2013-2015), y posteriormente del Hospital 12 de Octubre (Febrero 2015-actualidad) dedicado a la cirug铆a abierta y endosc贸pica de base de cr谩neo y cirug铆a m铆nimamente invasiva de columna. Doctor en Medicina y Cirug铆a por la universidad Complutense de Madrid (Enero 2016), y Fellow of the European Board of Neurological Surgery (F.E.B.N.S. Marzo 2016).

DANIEL MADRO脩AL

Investigador en CITSEM-UPM

Daniel Madro帽al recibi贸 su M.Sc. en Ingenier铆a de Sistemas y Servicios por la Sociedad de la Informaci贸n de la Universidad Polit茅cnica de Madrid (UPM), Espa帽a, en 2015. Actualmente es estudiante de doctorado en el Grupo de Dise帽o Electr贸nico y Microelectr贸nico (GDEM), UPM. Sus intereses de investigaci贸n incluyen el procesamiento de im谩genes hiperespectrales en tiempo real y la optimizaci贸n autom谩tica del consumo de energ铆a en sistemas de alto rendimiento.

JOS脡 FERN脕NDEZ-ALEN

Doctor Asociado en Servicio de Neurocirug铆a en HU12O

M茅dico Adjunto de Neurocirug铆a del H. 12 de Octubre. Profesor Asociado de Neurocirug铆a Universidad Complutense de Madrid. Licenciado en Medicina por la Universidad de Extremadura. Doctor en Cirug铆a en la Universidad Complutense de Madrid (2006). Miembro del Grupo Neurotraumatolog铆a y HSA del Instituto imas12. Especial dedicaci贸n a la cirug铆a abierta y endovascular de patolog铆a cerebrovascular as铆 como a la cirug铆a abierta y endosc贸pica de la base de cr谩neo.

GEMMA URBANOS

Investigadora en HU12O

Graduada en Ingenier铆a de la Salud especialidad en Ingenier铆a Biom茅dica por la Universidad de M谩laga (UMA), Espa帽a, en 2018. M谩ster en Gesti贸n y Desarrollo de Tecnolog铆as Biom茅dicas por la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M), Espa帽a, en 2019. Actualmente es una Estudiante de doctorado en la Fundaci贸n de Investigaci贸n Biom茅dica H12O. Su inter茅s de investigaci贸n incluye el dise帽o de nuevas modalidades de im谩genes multidimensionales para la detecci贸n de tumores cerebrales en tiempo real.

ALBERTO MART脥N P脡REZ

Investigador en CITSEM-UPM

Alberto obtuvo su Graduado en Ingenier铆a de Sonido e Imagen de UPM a principios de 2020. Durante sus estudios recibi贸 una beca de colaboraci贸n para trabajar con el Grupo de Dise帽o Electr贸nico y Microelectr贸nico (GDEM), UPM, aplicando algoritmos de Machine Learning para clasificar los tumores cerebrales humanos. Sus intereses de investigaci贸n incluyen la clasificaci贸n biom茅dica en tiempo real de los tejidos cerebrales utilizando Machine Learning.

GONZALO ROSA

Investigador en CITSEM-UPM

Gonzalo Rosa est谩 terminando su graduado en ingenier铆a electr贸nica en la UPM. Actualmente es investigador en el Grupo de Dise帽o Electr贸nico y Microelectr贸nico (GDEM), UPM. Sus intereses de investigaci贸n incluyen el desarrollo de la interfaz del prototipo y el montaje del mismo.

MANUEL VILLA ROMERO

Investigador en CITSEM-UPM

Actualmente cursa estudios de ingenier铆a en sistemas de telecomunicaciones de la Universidad Polit茅cnica de Madrid (UPM), Espa帽a. Candidato al M谩ster en IoT de la UPM e investigador de la CITSEM-UPM desde septiembre de 2018, actualmente con una subvenci贸n de colaboraci贸n del ministerio. Sus intereses de investigaci贸n incluyen el procesamiento en tiempo real de im谩genes hiperespectrales y algoritmos de optimizaci贸n para realizar el procesamiento de transmisi贸n.

GUILLERMO V脕ZQUEZ VALLE

Investigador en CITSEM-UPM

Guillermo obtuvo su Graduado en Ingenier铆a de Sonido e Imagen de UPM en 2020. Actualmente es investigador en el Grupo de Dise帽o Electr贸nico y Microelectr贸nico (GDEM), UPM. Sus intereses de investigaci贸n incluyen la clasificaci贸n biom茅dica en tiempo real de los tejidos cerebrales utilizando Machine Learning.

INVOL脷CRATE

Estamos buscando personas altamente motivadas, apasionadas por (algunas de) las 谩reas descritas a continuaci贸n, con un alto compromiso con el trabajo, capaces de trabajar de forma independiente, buenas habilidades de colaboraci贸n e inter茅s para participar en el proyecto.

Puesto de doctorando 1: [CERRADO]

Dise帽o de nuevas modalidades de im谩genes multidimensionales para la detecci贸n de tumores cerebrales en tiempo real.

Puesto de doctorando 2: [CERRADO]

Desarrollo de algoritmos de clasificaci贸n de fusi贸n para diferentes modalidades de imagen (incluyendo hiperespectral) en entornos 3D inmersivos.

Puesto de doctorando 3: [CERRADO]

Dise帽o y desarrollo de nodos de computaci贸n de alto rendimiento para fusi贸n de im谩genes m茅dicas, clasificaci贸n y representaci贸n 3D inmersiva.

Puesto de investigador: [CERRADO]

Dise帽o y desarrollo de banco de pruebas usando algoritmos para la clasificaci贸n de im谩genes hiperespectrales

TESIS

A continuaci贸n encontrar谩 todas las tesis doctorales聽 asociados con el proyecto NEMESIS-3D-CM. Todas las tesis est谩n incluidas en el programa de doctorado DISSSI de ETSIST, UPM.

Doctorando: Jaime Sancho.

(En progreso) Su tesis persigue el desarrollo de una metodolog铆a para generar nubes de puntos 3D hiperespectrales en tiempo real durante las operaciones quir煤rgicas. Para lograrlo, se emplean aceleradores de GPU junto con herramientas autom谩ticas.

Doctorando: Gemma Urbanos.

(En progreso), Su tesis consiste en dise帽ar un modelo para medir las propiedades 贸pticas de los tejidos usando im谩genes hiperespectrales. El objetivo es desarrollar un nuevo algoritmo de clasificaci贸n para detectar tumores cerebrales in vivo durante la cirug铆a a partir de los par谩metros 贸pticos de los tejidos.

Doctorando: Marta Villanueva.

(En progreso) El inter茅s de su tesis es la fusi贸n multi-modal de im谩genes m茅dicas tradicionales como resonancias o ultrasonidos con modelos 3D construidos a partir de im谩genes hiperespectrales. El objetivo de la tesis es desarrollar un nuevo algoritmo de registro de resonancias, ultrasonidos y modelos 3D en tiempo real, incluyendo informaci贸n de clasificaci贸n de las im谩genes hiperespectrales.

PROYECTOS FIN DE ESTUDIOS

A continuaci贸n encontrar谩 todos los Proyectos Fin de M谩ster y Proyectos Fin de Grado asociados al proyecto NEMESIS-3D-CM. Todos los Proyectos Fin de M谩ster corresponden al M谩ster Universitario en Internet de las Cosas/Internet of Things (IoT) de la ETSIST, UPM.

Estudiante de M谩ster: Cristina Royo

(En progreso) Internet of Hyperspectral Things, M谩ster en Internet de las cosas, ETSIST, UPM.

CONTACTO

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