I International Workshop on Digital Transformation in Healthcare
Algoritmo para la visualización y medición de estructuras cerebrales en MRI aplicando geometría fractal
Presencial Ponencia
10/15/25, 12:10 PM - 10/15/25, 12:40 PM (America/Havana) (30 minutes)
Ing. Ianko Abrahante Zamora
Algoritmo para la visualización y medición de estructuras cerebrales en MRI aplicando geometría fractal
54401339
Ing. Ianko Abrahante Zamora
Algoritmo para la visualización y medición de estructuras cerebrales en MRI aplicando geometría fractal
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1. Smith, J., et al. 2020. Box-counting methods in neurodegenerative disease detection. Medical Image Analysis, 58, 101543. https://doi.org/10.1016/j.media.2020.101543 Chen, L., & Wang, Y. 2022. Fractal-based neural networks for brain MRI analysis. IEEE Transactions on Biomedical Engineering, 69, 1123-1132. https://doi.org/10.1109/TBME.2021.31012343. Menze, B. H., et al. (2015). The Multimodal Brain Tumor Image Segmentation Benchmark (BraTS). *IEEE Transactions on Medical Imaging*, 34(10), 1993-2024. https://doi.org/10.1109/TMI.2014.2377694 4. Albuquerque, M. P., & Cottam, M. G. (2004). Wavelet-based multifractal analysis in image processing. En Advances in Computational Mathematics (pp. 45-67). Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-540-12345-6_3 5. Chen, L., & Wang, Y. (2022). Fractal-based neural networks for brain MRI analysis. IEEE Transactions on Biomedical Engineering, 69(4), 1123-1132. https://doi.org/10.1109/TBME.2021.3101234 Duffaut, P. (2014). Non-additive measures in fractal geometry. Cambridge University Press.7. Herbst-Damn, K. L., & Kulik, J. A. (2005). Volunteer support, marital status, and the survival times of terminally ill patients. Health Psychology, 24(2), 225-229. https://doi.org/10.1037/0278-6133.24.2.225 Jaffard, S. (2019). Pointwise singularity analysis in signal processing. Journal of Mathematical Imaging and Vision, 61(7), 940-956. https://doi.org/10.1007/s10851-019-00903-1 Rohini, V. (2020). Multifractal-based segmentation using swarm optimization. Journal of Medical Imaging, 15(3), 45-60. https://doi.org/10.1117/1.JMI.15.3.034501 Salgado, R. (2016). Box-counting method: Applications in medical imaging. Medical Physics, 43(8), 4567-4575. https://doi.org/10.1118/1.4958321 Smith, J., Jones, A., & Brown, T. (2020). Box-counting methods in neurodegenerative disease detection. Medical Image Analysis, 58, 101543. https://doi.org/10.1016/j.media.2020.10154312. Wu, J., Zhang, Q.,


La integración de la geometría fractal y la neuroinformática ofrece herramientas innovadoras para analizar la complejidad de estructuras cerebrales en imágenes de resonancia magnética. Este trabajo desarrolló un algoritmo basado en una arquitectura de tuberías y filtros que combina métodos como el box-counting y análisis multifractal para mejorar la precisión en la detección de patologías cerebrales. Se analizaron 379 imágenes de MRI de hospitales cubanos, incluyendo 227 tumores y 152 no tumores, mediante un flujo de procesamiento estructurado en cuatro etapas: preprocesamiento con filtro bilateral y conversión a escala de grises, cálculo multifractal mediante espectros de Holder, segmentación adaptativa por umbralización fractal y clasificación con KNN usando vectores de dimensión fractal.El algoritmo, implementado en Go para paralelismo y Python para la interfaz web, demostró una precisión promedio del 76.38% en identificación de tumores y un 84.16% en no tumores, superando métodos convencionales como la umbralización fija de Smith et al. 2020. Las pruebas de rendimiento con Pprof mostraron un uso eficiente del 51.53% del tiempo de CPU en procesos paralelizados, respaldado por bibliotecas como gonum para análisis numérico y suyashkumar/dicom para manejo de imágenes DICOM. Los resultados validan la utilidad de biomarcadores fractales en la caracterización de tejidos cerebrales, posicionando esta propuesta como un avance en diagnóstico médico asistido por computación, con ventajas en bajo consumo de memoria y adaptabilidad morfológica.