Optimización de modelos gráficos de reconstrucción de estructuras biológicas mediante algoritmos evolutivos computacionales. Aplicación práctica en oftalmología clínica

Resumen

Resumen de la tesis: Actualmente, es habitual en el campo de la Oftalmología Clínica el uso de diversos instrumentos de diagnóstico capaces de proporcionar información morfo geométrica de la estructura corneal. Esta información permite caracterizar la córnea y detectar diversas patologías, tales como el queratocono, una enfermedad degenerativa que se encuentra actualmente entre las más estudiadas del segmento anterior del ojo humano, debido al alto impacto que genera sobre la calidad visual del paciente. En la presente tesis se aborda el estudio de un nuevo método de reconstrucción de la superficie corneal mediante algoritmo computacional evolutivo en base a datos topográficos superficiales, y su posterior aplicación para el diagnóstico y clasificación de pacientes con queratocono. Para ello, se ha estudiado en profundidad el Estado del Arte a tres niveles claramente diferenciados: el análisis de la morfología corneal, centrado en el estudio de la anatomía de la córnea, tanto en estado sano como patológico, y de los diferentes índices morfogeométricos que la caracterizan, así como la instrumentación asociada; en segundo lugar, un análisis de la base del conocimiento de los algoritmos computacionales evolutivos y su aplicación a la reconstrucción geométrica de superficies; y, por último, el estudio asociado a la representación gráfica mediante ordenador (CAD) de superficies geométricas obtenidas a partir de reconstrucción de datos topográficos. La metodología utilizada en la tesis propone el uso de un algoritmo genético (AG) en la reconstrucción modal de la superficie corneal a partir de datos topográficos de 270 superficies corneales. Los datos son obtenidos de un estudio de cohortes de topografía corneal de 102 pacientes divididos en un grupo de pacientes sanos y tres grupos patológicos. El algoritmo genético empleado es de tipo multivariable no dominado (MV-NDAG). La función modal de la superficie obtenida se ha representado mediante herramientas de CAD y litografía digital, a fin de facilitar la interpretación de los resultados. Los resultados obtenidos de las reconstrucciones realizadas han sido analizados mediante herramientas estadísticas para evaluar la bondad de la reconstrucción y su potencial para caracterizar la patología mediante la obtención de unos índices morfogeométricos corneales que pudieran ser utilizados en el diagnóstico y posterior clasificación del queratocono. El método propuesto ha sido validado frente a otros métodos de reconstrucción en base al error cuadrático medio (ECM). Finalmente, ha sido realizada una puesta en valor de los resultados obtenidos, comparando con estudios similares realizados en el campo de la Oftalmología, así como con los resultados de la aplicación del método en aplicaciones similares de reconstrucción de estructuras biológicas. Este estudio permite establecer un nuevo método de reconstrucción modal de la superficie corneal a partir de datos topográficos. La reconstrucción permite, a diferencia de otros métodos modales, obtener una solución válida en sets de datos incompletos, incluso mejorando su precisión. Además, los valores de los índices morfogeométricos obtenidos permiten realizar una diagnóstico y clasificación certera del queratocono, convirtiéndolo en una herramienta adicional en el análisis y diagnóstico de las ectasias corneales. http://repositorio.bib.upct.es/dspace/