Ingeniería Electrónica · 2026
Sistema médico para la caracterización y evaluación de riesgo de aneurismas aórticos torácicos
El aneurisma aórtico torácico (AAT) presenta alta mortalidad cuando no se diagnostica oportunamente y, según la revisión realizada, en Colombia no se dispone de herramientas computacionales integradas para su caracterización morfométrica validadas en población local. Este trabajo desarrolla y valida un sistema integrado de caracterización morfométrica y estratificación de riesgo de AAT calibrado para la población colombiana. El sistema, denominado AortaAI-Colombia integra segmentación del lumen aórtico (TotalSegmentator/nnU-Net), medición de diámetros perpendiculares por zonas de Ishimaru, calcificaciones (Agatston), score de riesgo multidominio (SCRA, 0–100) y alertas clínicas. Sobre 30 pacientes con 43 estudios CTA de Los Cobos Medical Center (Bogotá), la morfometría arrojó un error absoluto medio de 2.48 mm sobre los 9 casos verificables. El motor de alertas generó alerta crítica en los 4 casos de síndrome aórtico agudo, incluidos 2 sin diámetro aneurismático. Según la revisión bibliográfica realizada, AortaAI-Colombia es el primer sistema integrado de este tipo validado en pacientes colombianos, replicando el estándar con error inferior al 8%.
Texto completo 121 páginas con texto de 127
Leer la tesis completa Ficha en el repositorio
Contenido
- Resumenp. 17
- Abstractp. 17
- Capítulo 1: Introducciónp. 13
- 1.1. Antecedentesp. 13
- 1.2. Planteamiento del problema y justificación del estudiop. 14
- 1.3. Objetivosp. 15
- 1.3.1. Generalp. 15
- 1.3.2. Específicosp. 15
- Capítulo 2: Fundamentos y estado del artep. 16
- 2.1. Anatomía y fisiopatología de la aorta torácicap. 16
- 2.1.1. Segmentos anatómicos y zonas de referenciap. 16
- 2.1.2. Clasificación de aneurismas torácicosp. 18
- 2.1.3. Criterios de riesgo y umbrales quirúrgicosp. 20
- 2.1.4. Índices clínicos: ASI, AHI, Z-score, BSAp. 21
- 2.2. Imagen médica en el diagnóstico vascularp. 23
- 2.2.1. Tomografía computarizada y protocolo DICOMp. 23
- 2.2.2. Reconstrucción volumétrica y formato NIfTIp. 24
- 2.2.3. Medición estándar de diámetros: método doble oblicuop. 24
- 2.3. Segmentación automática de estructuras anatómicasp. 25
- 2.3.1. Fundamentos de segmentación semántica en imagen médicap. 25
- 2.3.2. Métricas de evaluación de segmentaciónp. 25
- 2.3.3. Arquitecturas de segmentación: generales y especializadas en aortap. 27
- 2.4. Estado del arte en análisis automatizado de AATp. 30
- 2.4.1. Tendencia general: inteligencia artificial en patología aórticap. 30
- 2.4.2. Sistemas comparables al presente trabajop. 31
- 2.4.3. El protocolo ROADMAP como referente metodológicop. 32
- 2.4.4. Brechas identificadasp. 33
- Capítulo 3: Metodologíap. 35
- 3.1. Adquisición y gestión de datosp. 35
- 3.1.1. Población de estudiop. 35
- 3.1.2. Protocolo de adquisición de imágenes TC (DICOM)p. 35
- 3.1.3. Variables clínicas: descripción y origenp. 36
- 3.1.4. Consideraciones éticas y anonimizaciónp. 36
- 3.2. Hardware y softwarep. 37
- 3.3. Descripción general del programap. 38
- 3.3.1. Diagrama de flujo del sistemap. 38
- 3.3.2. Módulos y dependencias entre etapasp. 38
- 3.4. Preprocesamiento de imagenp. 39
- 3.4.1. Conversión DICOM → NIfTIp. 39
- 3.4.2. Selección y control de calidad de estudiosp. 39
- 3.5. Segmentación automáticap. 40
- 3.5.1. TotalSegmentatorp. 29
- 3.5.2. Obtención de máscaras aórticasp. 41
- 3.6. Extracción de línea central y puntos de referencia anatómicosp. 42
- 3.6.1. Procesamiento de superficiesp. 42
- 3.6.2. Limpieza de malla y extracción de línea central mediante VMTKp. 44
- 3.6.3. Definición de zonas anatómicas y puntos de referenciap. 45
- 3.6.4. Sistema de control de calidad de la línea centralp. 47
- 3.7. Medición de diámetros aórticosp. 48
- 3.7.1. Método de cortes perpendicularesp. 48
- 3.7.2. Asignación zonal y replicación del estándar clínicop. 50
- 3.7.3. Validaciónp. 30
- 3.8. Detección y cuantificación de calcificaciones aórticasp. 52
- 3.8.1. Fundamento clínico y selección del métodop. 52
- 3.8.2. Selección automática de método de detecciónp. 52
- 3.8.3. Asignación anatómica por segmento y salidas del módulop. 53
- 3.8.4. Limitaciones del módulo: trombo intraluminalp. 54
- 3.9. Cálculo de características clínicasp. 54
- 3.9.1. Área de superficie corporal, índices aórticos y Z-scoresp. 54
- 3.9.2. Métricas zonales y volumétricasp. 55
- 3.9.3. Tasa de crecimiento longitudinalp. 56
- 3.10. Modelo de score de riesgo clínico aórticop. 57
- 3.10.1. Diseño del score clínico agregado 0-100p. 57
- 3.10.2. Ponderación de variables y criterios de clasificaciónp. 58
- 3.11. Sistema de percentilesp. 59
- 3.11.1. Sistema A: Cohorte interna colombiana (empírico)p. 59
- 3.11.2. Sistema B: Referencias normativas publicadasp. 60
- 3.11.3. Implementación e integración de sistemasp. 60
- 3.12. Motor de alertas clínicasp. 61
- 3.12.1. Descriptores: definición y umbralesp. 61
- 3.12.2. Lógica de activación y priorizaciónp. 62
- 3.13. Despliegue 3Dp. 63
- 3.14. Generador de reportes clínicosp. 63
- 3.15. Arquitectura del sistemap. 64
- Capítulo 4: Resultadosp. 65
- 4.1. Caracterización de la cohortep. 65
- 4.1.1. Distribución demográfica y clínicap. 65
- 4.1.2. Calidad de los estudios de imagenp. 67
- 4.2. Validación de la segmentación automáticap. 69
- 4.2.1. Rendimiento y cobertura de la segmentaciónp. 69
- 4.3. Validaciónp. 30
- 4.3.1. Análisis estadístico de concordanciap. 69
- 4.3.2. Gráficas de Bland-Altman y correlaciónp. 72
- 4.3.3. Resultados sobre el total de pacientesp. 73
- 4.3.4. Validación de la clasificación clínicap. 73
- 4.4. Tasas de crecimiento longitudinalp. 76
- 4.5. Caracterización morfométrica y clínica de la cohortep. 78
- 4.5.1. Diámetros máximos por paciente y zona anatómicap. 78
- 4.5.2. Calcificaciones aórticasp. 79
- 4.5.3. Distribución de ASI, AHI, volumen aórtico y otras característicasp. 80
- 4.5.4. Distribución del SCRA en los pacientesp. 83
- 4.5.5. Análisis de percentilesp. 87
- 4.5.6. Alertas clínicasp. 88
- 4.5.7. Análisis de casos con síndrome aórtico agudop. 90
- 4.6. Interfaz gráfica de usuariop. 91
- 4.7. Posicionamiento comparativo del sistemap. 92
- 4.8. Publicaciones y participaciones en eventosp. 93
- Capítulo 5: Conclusiones y trabajos futurosp. 94
- 5.1. Conclusionesp. 94
- 5.2. Limitaciones del estudiop. 96
- 5.3. Trabajos futurosp. 97
- Referencias bibliográficasp. 99
- Anexo A: Descripción detallada de las variables clínicasp. 107
- Anexo B: Clasificaciones de los pacientesp. 109
- Anexo C: Ejemplo de un reporte clínico generadop. 110
- Anexo D: Descripción del motor de alertas clínicasp. 116
- Anexo E: Detalles técnicos del módulo de renderizado 3Dp. 118
- E.1. Preparación del volumen y generación de la vista 3Dp. 117
- E.2. Posicionamiento anatómico adaptativo y extracción de cortesp. 118
- E.3. Composición de la imagen y codificación clínica por colorp. 118
- Anexo F: Arquitectura técnica del sistemap. 119
- F.1. Coordinador localp. 119
- F.2. Capa API RESTp. 120
- F.3. Interfaz de usuariop. 121
- Anexo G: Interfaz de usuario: descripción funcional y capturasp. 123
- G.1. Navegación y entrada de datosp. 122
- G.2. Reporte clínico y visualización de resultadosp. 123
- G.3. Gestión de pacientes, seguimiento y estadísticasp. 124
- MAPI (Cali)115
- y IIIb) y su correspondencia con la clasificación de Stanford (Tipos A y B)p. 19
- de saltop. 28
- Stanford en el estudio ROADMAPp. 33
- Figura 3.2. Diagrama de flujo del sistemap. 38
- Figura 3.3. Ejemplo de volumen NIfTI convertidop. 39
- Figura 3.4. Resultado de segmentación multiclasep. 42
- Figura 3.5. Flujo de extracción de línea centralp. 42
- Figura 3.6. Detección del arco aórticop. 46
- Figura 3.7. Método de corte perpendicular para la medición de diámetro aórticop. 49
- el paciente 122-2-01p. 53
- Figura 3.9. Diagrama de dependencias de los índices clínicosp. 54
- pesos máximos y umbrales de clasificaciónp. 58
- Figura 3.11. Integración de los sistemas de percentiles A, B y Cp. 61
- Figura 3.12. Lógica de activación y priorización del motor de alertas clínicasp. 62
- cohortep. 63
- representan pacientes individualesp. 65
- de línea centralp. 68
- seleccionadasp. 72
- 58 pares válidos, con rectas de regresión y bandas de confianza al 95%p. 73
- pacientes con seguimiento longitudinal y tasa calculablep. 77
- paciente (arriba) y por zona de Ishimaru (abajo)p. 78
- umbrales estratificados por sexo y segmento anatómicop. 79
- Figura 4.9. Distribución de categorías de riesgo SCRA para todos los estudiosp. 83
- Figura 4.10. Contribución media por dominio al SCRA totalp. 84
- análisis morfométrico. El color de cada paciente indica su categoría de riesgop. 85
- el umbral de categoría Alto (45 pts)p. 86
- (ámbar) y P95 (rojo)p. 88
- de cada alertap. 89
- REST e interfaz de usuariop. 119
- Figura G.1. Datos del caso de referencia cargados en el formulariop. 122
- Figura G.2. Listado de pacientes registrados en el sistemap. 124
- Figura G.3. Agenda de controlesp. 125
- Figura G.4. Dashboard epidemiológico de la cohorte colombianap. 125
- dilatación y umbral de aneurisma adoptados en el presente trabajop. 18
- aórtica torácicap. 19
- Aortic Height Index (AHI)p. 22
- presente trabajop. 29
- Tabla 3.1. Categorías de variables clínicas de la cohortep. 36
- Tabla 3.2. Principales librerías y herramientas del entorno de softwarep. 37
- Tabla 3.3. Criterios de puntuación para la selección automática de la serie óptimap. 40
- referencia principalp. 57
- Tabla 4.1. Características demográficas y antropométricas de la cohortep. 66
- Tabla 4.2. Comorbilidades y antecedentes cardiovasculares de la cohortep. 67
- Tabla 4.3. Distribución de estudios CTA por pacientep. 67
- Tabla 4.4. Resultados del control de calidad de los 43 estudios CTAp. 67
- zona de Ishimarup. 70
- aneurismap. 18
- pacientes)p. 75
- Tabla 4.9. Tasas de crecimiento aórtico longitudinal por intervalo de seguimientop. 76
- Ishimaru (mm)p. 78
- Tabla 4.11. Clasificación de riesgo según ASI y AHI (n = 32 estudios)p. 80
- sistemap. 30
- Tabla 4.13. Índice de asimetría del lumen por zona de Ishimarup. 82
- Tabla 4.14. Distribución del SCRA por categoría de riesgo (n=43 estudios)p. 83
- 45 pts, n = 11 pacientes)p. 86
- Tabla 4.16. Probabilidades clínicas derivadas por categoría SCRAp. 87
- Tabla 4.17. Percentil integrado del diámetro por zona de Ishimarup. 87
- seguimiento recomendadop. 89
- síndrome aórtico agudo documentadop. 90
- torácicop. 92
- umbral y severidad máximap. 116