High Resolution Ultrasound Platform for Screening of Infections in Serous Body Fluids
La meningitis infantil continua sent una greu càrrega per a la salut mundial, sobretot per als lactants petits. La urgència de resoldre aquest problema exigeix solucions alternatives que es puguin aplicar àmpliament. L'avaluació de la concentració de glòbuls blancs (GB) al líquid cefalorraquidi...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Fecha de publicación: | 2024 |
| País: | España |
| Institución: | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Repositorio: | Dipòsit Digital de Documents de la UAB |
| Idioma: | inglés |
| OAI Identifier: | oai:ddd.uab.cat:304577 |
| Acceso en línea: | https://ddd.uab.cat/record/304577 |
| Access Level: | acceso embargado |
| Palabra clave: | Sistemes encastats Embedded systems Sistemas embebidos Ultrasons Ultrasound Ultrasonidos Tecnologies 621.3 |
| Sumario: | La meningitis infantil continua sent una greu càrrega per a la salut mundial, sobretot per als lactants petits. La urgència de resoldre aquest problema exigeix solucions alternatives que es puguin aplicar àmpliament. L'avaluació de la concentració de glòbuls blancs (GB) al líquid cefalorraquidi (LCR) és clau per al diagnòstic de la meningitis. Els ultrasons sorgeixen com una tecnologia ideal per a aquesta aplicació, a causa del seu baix cost, portabilitat i seguretat. No obstant això, les tècniques d'ultrasons convencionals tenen una resolució espacial limitada per detectar glòbuls blancs a l'LCR. Aquesta tesi presenta el procés de recerca i desenvolupament d'un dispositiu portàtil que utilitza ultrasons d'alta resolució per avaluar la concentració de glòbuls blancs en el LCR a través de la fontanel·la de nounats i lactants petits. Aquest nou enfocament pretén proporcionar una alternativa no invasiva als mètodes tradicionals de diagnòstic de la meningitis infantil, oferint una eina de cribratge ràpida i accessible. La plataforma desenvolupada empra un transductor focalitzat de 20 MHz, cosa que millora significativament la resolució espacial i permet la detecció dels senyals de retro dispersió dels glòbuls blancs microscòpics. Tot el sistema s'ha construït al voltant d'una sonda personalitzada que permet controlar mecànicament el transductor per cartografiar la zona d'interès al LCR. Els components de maquinari i programari s'han integrat amb a la plataforma que, mitjançant l'aplicació de tècniques intel·ligència artificial (IA), és capaç d'obtenir imatges i anàlisis precisos de LCR. L'avaluació in vitro i el procés d'optimització ha estat essencial per aconseguir imatges d'alta qualitat complint les directrius de seguretat. Els experiments realitzats utilitzant un model anatòmic de la secció tubular sota la fontanel·la neonatal, amb suspensions de partícules de 7-μm en diferents concentracions, han proporcionat una informació essencial sobre la dinàmica de les partícules rellevant per al diagnòstic de la meningitis. El sistema desenvolupat permet l'adquisició d'imatges d'alta resolució que proporcionen una claredat i detall excel·lent. A més, l'alta taxa d'adquisició permet rastrejar el patró de partícules resultant a les imatges amb coherència lateral. El model d'aprenentatge profund (Deep Learning, DL) s'ha implementat a la plataforma i permet classificar els pacients en funció dels patrons de LCR segons les concentracions de WBC. Aquesta eina facilita l'inici ràpid del tractament si se superen els llindars de diagnòstic. Els algorismes integrats al dispositiu, optimitzats per al maquinari específic de la plataforma, garanteixen una ràpida anàlisi in vivo en qüestió de minuts. Els assajos clínics realitzats a Espanya, el Marroc i Moçambic han donat resultats preliminars prometedors que demostren el potencial de la plataforma per donar suport al diagnòstic de la meningitis. Aquesta tesi estableix una metodologia robusta per a l'anàlisi immediata i precisa del LCR, avançant en el diagnòstic de la meningitis infantil mitjançant una plataforma d'ultrasons d'alta resolució ben optimitzada i rigorosament avaluada. |
|---|