Trabajos Finales de Graduación

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Análisis comparativo de estudios sobre adquisición de imagen, segmentación y diseño de modelos 3D utilizados en procedimientos prequirúrgicos: Avances, métodos y precisión clínica
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2025) Herbacio Zacarías, Juan Chester; Chacón Obando, David
Resumen. Este Trabajo Final de Graduación presenta una revisión comparativa de estudios sobre la generación de modelos 3D prequirúrgicos a partir de datos de imagen médica, con el objetivo de evaluar métodos, avances tecnológicos y precisión clínica. Tras aplicar un protocolo PRISMA a 1 235 registros, se incluyeron 30 estudios publicados entre 2014 y 2025. Se analizaron cuatro fases clave: adquisición de imagen (TC, RM, US), segmentación (manual, semiautomática, IA), modelado e impresión (FDM, SLA, SLS, Micro-SLA, bioprinting 4D) y validación clínica (Dice, Hausdorff, errores volumétricos, validación subjetiva). Los resultados expuestos por otros autores revelan que la segmentación basada en IA (U-Net 3D, Swin-UNet) reduce el tiempo a < 1 h y alcanza Dice de 0.92–0.97, superando ampliamente a métodos manuales (4–6 h; Dice 0.80–0.88). En impresión, SLA, SLS y Micro-SLA ofrecen la mayor precisión (Dice ≥ 0.90) y mejoras clínicas —incluida una reducción de hasta 30 % en tiempo quirúrgico—, aunque a un costo de USD 500–2 000 por modelo. Por su parte, FDM resulta costo-efectivo (USD 50–300) con precisión aceptable (Dice ≈ 0.85) para entornos de recursos limitados. Se identificó una heterogeneidad en la validación clínica: cerca del 40 % de los estudios no cuantifica impactos clínicos, lo que subraya la necesidad de protocolos estandarizados. En respuesta, se propone el Protocolo EV-3D, que unifica criterios de calidad desde la adquisición DICOM hasta la validación clínica, con métricas mínimas (Dice ≥ 0.90, desviación dimensional ≤ 1 %, puntuación de utilidad ≥ 4/5) y registro sistemático de tiempos, costos y satisfacción del cirujano. Este protocolo facilita la implementación de modelos 3D seguros y eficientes, promueve la formación multidisciplinaria y sienta las bases para futuros estudios prospectivos en física médica.
Comparación y transición de protocolos para la verificación de los parámetros para el buen funcionamiento de los equipos de tomografía computarizada -guía anterior del Ministerio de Salud hacia el “IAEA-tecdoc-1958”- y las implicaciones que conlleva para la labor del físico médico
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2025) Montero Mora, Angie María; Chacón Obando, David
La tomografía computarizada (TC) corresponde a una técnica avanzada de diagnóstico por imagen que combina el uso de rayos X con sistemas computacionales de alta precisión para generar imágenes detalladas y de alta resolución del interior del cuerpo humano. Este procedimiento permite la obtención de cortes transversales en distintos planos, así como reconstrucciones tridimensionales de órganos, tejidos y estructuras óseas, facilitando la localización y el análisis de posibles anomalías al obtener imágenes de mayor calidad respecto a otras técnicas de imagen convencionales. Durante el estudio, el equipo de TC realiza un giro continuo alrededor del paciente, capturando imágenes desde múltiples ángulos y procesándolas a través de logaritmos computacionales avanzados. Esto posibilita la evaluación precisa y efectiva de diversas afecciones y contribuye significativamente a la calidad diagnóstica, ya que permite la observación tanto de estructuras anatómicas como de anomalías patológicas con un grado de alta precisión [Bushberg, J.T. et al., 2013]. Una de las principales ventajas de la TC radica en su capacidad para detectar enfermedades en etapas tempranas, lo que resulta crucial en el diagnóstico y tratamiento oportuno de diversas patologías, entre las que se incluyen: tumores, infecciones, fracturas óseas, enfermedades cardiovasculares como aneurismas, enfermedades pulmonares, así como lesiones internas que puedan pasar desapercibidas con otras técnicas de estudio. La TC, al ser una técnica no invasiva, minimiza los riesgos asociados a procedimientos diagnósticos más agresivos, como por ejemplo una biopsia quirúrgica o un procedimiento de angiografía convencional, lo cual, beneficia la seguridad y confortabilidad del paciente, mientras que se obtiene información esencial para generar los resultados diagnósticos o de seguimiento [Bushberg, J.T., et al., 2013].
Desarrollo y análisis de la curva de calibración dosis-efecto automatizada para rayos X de baja dosis a partir del ensayo de micronúcleos con bloqueo de la citocinesis
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2025) Gómez Castro, Julián Alonso; Chaves Campos, Fabio Andrés
Resumen. En biodosimetría, el desarrollo de curvas de calibración dosis–efecto en ensayos con biomarcadores, es fundamental para la correcta estimación de las dosis sobre sujetos expuesto a radiaciones ionizantes, en metodologías como la de estimación mediante el ensayo de micronúcleos con bloqueo de citocinesis (CBMN), el análisis automatizado ha permitido mejorar los tiempos, confiabilidad y precisión en conteo he interpretación de grandes volúmenes de datos, mejorando la exactitud de dichas dosis, por lo tanto, este trabajo estableció la primer implantación de un análisis automatizado en el conteo de micronúcleos (MN) en el país, brindando un referente regional en biodosimetría citogenética. Se irradiaron muestras de sangre de seis donantes sanos en siete niveles de dosis (0–4 Gy) y dos muestras ciegas (1.5 y 3 Gy), utilizando un acelerador lineal UNIQUE a 6 MV. El ensayo CBMN se realizó siguiendo los protocolos del OIEA; las láminas teñidas con DAPI se analizaron utilizando un microscopio automatizado AxioImager Z2 integrado con el sistema Metafer4 de MetaSystems y el clasificador MNScoreX. Para el ajuste del modelo se empleó una regresión binomial negativa (NB1). El análisis automatizado mostró un aumento dependiente de la dosis en la frecuencia de MN. El modelo ajustado presentó una relación lineal–cuadrática: Y = 0.0545 + 0.0448·D + 0.0145·D², con todos los coeficientes estadísticamente significativos (p < 0.001). Las estimaciones de dosis para las muestras ciegas (1.5 y 3 Gy) coincidieron con las dosis reales dentro de los intervalos de confianza del 95%, con puntajes Z < |3|. La curva permitió una estimación precisa de las dosis en las muestras incógnitas, cumpliendo con los criterios de validación. Estos resultados destacan el uso de microscopía automatizada con modelos estadísticos robustos para lograr evaluaciones de dosis confiables, ya sea en ensayos dosimétricos o situaciones de emergencia radiológica.
Evaluación de la calidad del agua superficial utilizando bioindicadores en la microcuenca Las Chichiguas, Jinotega, Nicaragua
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2012) Juárez Martínez, María Encarnación; Orozco, Martha; Rueda, Ricardo; Calvo, Julio
Resumen. Nicaragua, ha iniciado una Gestión Integrada de Recursos Hídricos (GIRH) bajo el enfoque de cuencas hidrográficas que mediante la concertación y cooperación entre los diferentes grupos de interés trabajan por el desarrollo local y la protección de los recursos naturales. El presente estudio se llevó a cabo en la microcuenca Las Chichiguas, ubicada en el municipio de La Concordia del departamento de Jinotega, categorizada como área prioritaria dentro de la cuenca del Río San Juan, básicamente por estar ubicada en la parte alta y presentar problemática ambiental y social. El objetivo del estudio fue de actualizar el diagnóstico ambiental sobre el estado del agua superficial en la microcuenca a través de bioindicadores y parámetros físico-químicos, durante el año hidrológico 2009-2010 e indagar la percepción comunitaria local frente a la situación actual, conservación y uso sostenible de los recursos hídricos. Los resultados del diagnóstico demuestran que existe una relación estrecha entre uso de suelo, estado del bosque de galería, percepción ambiental y calidad de agua. Todos los valores de los parámetros físico-químicos son aceptables para agua potable. Sin embargo, para consumo humano no pueden ser utilizadas por los altos valores de coliformes totales y fecales obtenidos. Los métodos biológicos utilizados muestran que el uso de suelo que contamina más el agua, es pasto a diferencia de café bajo sombra y granos básicos que es el que reporta aguas de mejor calidad. La participación de los actores locales en la identificación de las principales amenazas a los recursos hídricos superficiales, desarrolla el proceso de persuasión que coadyuva a la gestión integral de los recursos hídricos ya que se logró formular el plan de acción 2010-2013 después de la aplicación de los métodos hipotético-deductivo e investigación acción participativa.
Metodología para comprobar el control automático de exposición en equipos de tomografía computarizada
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2024) Solís Lara, Kimberly Melissa
Resumen. El Control Automático de Exposición (CAE) es una técnica cotidiana en equipos de Tomografía Computarizada (TC) para reducir la dosis que reciben los pacientes durante los estudios tomográficos. El objetivo de este trabajo fue establecer y verificar una metodología para evaluar cuantitativamente el CAE en equipos de TC. Se diseñaron y desarrollaron tres pruebas diferentes. En las pruebas, mediante exploraciones clínicas, se determina la reducción de dosis (RD) que proporciona el CAE en los descriptores de dosis (DD): utilizando el índice de dosis volumétrico (CTDIvol), el producto dosis-longitud (DLP) y la dosis estimada por tamaño específico (SSDE); se analiza también la variación de la carga (mAs) con el tamaño del maniquí y se verifica como afecta la calidad de imagen mediante la determinación de la variación del ruido en las imágenes obtenidas. Para las tres pruebas se emplearon dos maniquís: uno de 11 secciones elípticas (PURE-CAE) y otro de 3 secciones (cabeza y abdomen) que se emplea para pruebas dosimétricas (maniquí CTDI). Las pruebas se realizaron en dos equipos de tomografía computarizada, ambos marca Philips, modelos Incisive e iCT, en los cuales escogieron 3 protocolos clínicos: Abdomen, Cervical y Tórax. En la prueba se identificó que la RD con el CAE fue mayor en el protocolo Cervical, siendo más representativa para la SSDE, con un 53% de RD para el maniquí PURE-CAE respecto al CTDI. El mAs con el CAE activado se incrementa con el aumento del diámetro efectivo del maniquí en cada sección, así como la variación del ruido es también mayor con el CAE activado en un 29% con el maniquí PURE-CAE y 14.1% para el maniquí CTDI. La metodología propuesta permitió establecer procedimientos de control de calidad para verificar el funcionamiento del CAE en equipos de tomografía computada utilizando maniquís de diferentes diámetros efectivos.
Propuesta de un modelo de gestión integrada del recurso hídrico para Panamá
(Universidad Nacional (Costa Rica), 2023) Escalante Henriquez, Luis Carlos; Charpentier Esquivel, Claudia
Resumen. El presente estudio identificó las barreras conceptuales, actitudinales y de control- que impiden lograr la gestión integral de los recursos hídricos (GIRH) en Panamá, en los períodos del 2008 y del 2021. El objetivo de identificarlos en dos períodos fue el de analizar si las barreras habían sido superadas en esos 13 años. En el 2008 las consultas fueron presenciales, pero por la pandemia del COVID 19, en el 2021 se realizaron de forma virtual. Para hacer la comparación se utilizó la prueba paramétrica de proporciones. Los resultados mostraron que la mayoría de las barreras del 2008 se mantienen y, por lo tanto, el modelo propuesto para la GIRH no se modificó. El análisis de los resultados obtenidos en el 2021, con los instrumentos de consulta aplicados (cuestionario, entrevistas a profundidad y las mesas de agua), identificó un total de 33 respuestas que se clasificaron como barreras. De estos resultados, las barreras de control fueron 18 y representan las más numerosas (55%). Algunas barreras son las siguientes: “no se cuenta con los recursos económicos, humanos y tecnológicos para implementar las políticas públicas”, “gestión deficiente de la administración del agua que incrementa los problemas que habitualmente generan los conflictos por el uso del recurso”, “una deficiente coordinación institucional y confusión de los roles”, “la información hídrica se encuentra dispersa”, “no se impulsa la estrategia de cambio climático”, “débil cumplimiento de la carrera administrativa para lograr la estabilidad del personal técnico”, “falta de recursos para implementar tecnología”, “falta de responsabilidad y compromiso de los usuarios para hacer uso racional del agua”. Estas situaciones deben atenderse en la mayor brevedad posible para lograr trabajar en la GIRH. Una de las propuestas de solución presentadas en la mesa de agua para el 2021 fue crear la Autoridad Nacional de los Recursos Hídricos, homologando las funciones de administración como la Autoridad del Canal de Panamá. Esta propuesta permitiría contar con una institución sólida, eficaz e independiente, en donde las decisiones busquen soluciones basadas en obtener resultados medibles en la gestión del agua. Dentro de la categoría de barreras conceptuales se identificaron nueve (9) (27%), las cuales reflejan el concepto erróneo que los funcionarios públicos tienen de la GIRH y este aún no se ha priorizado como forma de trabajo. En la práctica, a nivel institucional se trabaja empíricamente por la limitada disponibilidad de resultados de investigación e información técnica científica. Se volvió a identificar el desconocimiento de la normativa legal existente, por lo que se requiere formar y actualizar a los técnicos institucionales para que adquieran nuevos saberes y habilidades, las cuales les permitan contar con las competencias, conocimientos y herramientas tecnológicas. Además, es necesario que sepan analizar los nexos agua, ambiente y sociedad. Una de las estrategias planteadas en el estudio para superar esta barrera es incorporar la educación y comunicación en todos los niveles de los temas de agua y ver los cambios que demanda la GIRH. Se identificó un total de seis (6) (18%) barreras actitudinales. De estos resultados, se detectó que existe resistencia al cambio de prioridades de los actores vinculados en GIRH. Por lo tanto, la planificación y distribución de su tiempo no responde a esa forma de trabajo. Otros resultados muestran que el intervencionismo político impacta negativamente en la priorización de las acciones a favor de la GIRH y no reciben el valor que merece el agua. Otras barreras son: “poca planificación y uso de criterio técnico”, “no existe cultura de agua y menos de mantenimiento preventivo, por lo que a diario aumentan las fugas de agua”, “no se aplican sanciones durante la construcción y operación de proyectos que no cumplen la normativa ambiental”, “deficiente incorporación de los medios de comunicación social”, “falta de formación y comunicación a todos los usuarios del agua”, “no hay suficiente inspectores”. Esas barreras identificadas inciden en que no se den los motivos para cambiar de comportamiento. Entre las alternativas de solución presentadas para superar estas barreras, se propone fortalecer las capacidades en GIRH de los funcionarios públicos, municipales y líderes comunitarios; la formación y capacitación continua de profesionales vinculados al sector hídrico, y contar con programas de educación primaria y secundaria. Las barreras identificadas en este trabajo permitieron determinar las variables que conforman el modelo propuesto, el cual busca consolidar la GIRH. Son cuatro variables que, a su vez, se dividieron en subvariables, de acuerdo con los resultados obtenidos en el estudio. Estas son: formación y actualización, gobernabilidad del RH, gerenciamiento y comunicación, y por último difusión; las cuatro influyen en la GIRH. El estudio se realizó en Panamá con funcionarios de las instituciones que tienen responsabilidades con el agua.

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