2. Transporte de radiación en tejido vivo mediante simulación numérica: Examinar la alternativa a los métodos de Monte Carlo empleados comúnmente en investigación de fenómenos de transporte en radioterapia partiendo de modelos basados en automata celulares y gases reticulares. Proponente: Dr. Rafael Martín (UCV).

1. Andreo, P., Monte Carlo techniques in medical radiation physics, Physics in Medicine and Biology 36 (1991) 861-920.

2. Doolen, G. D. (editor), Lattice gas methods for partial differential equations, Addison-Wesley, Reading, Massachusetts, USA, 1990.

3. Rothman, D. H. and S. Zaleski, Lattice-gas cellular automata, Cambridge University Press, Cambridge, UK, 1997.

3. Dosimetría a partir de métodos de MRI: Se trata de la investigación del uso de geles equivalentes a tejido para la construcción de fantomas en radioterapia. MRI se usa para medir las distribuciones espaciales en dos y tres dimensiones de la dosis absorbida en el fantoma. Se quiere tomar especial ventaja de la experiencia ganada en el manejo de sistemas dispersos y física de coloides, así como de las herramientas de análisis relaxométrico (estudio de los espectros de relajación) desarrolladas en la última década en el Centro de Resonancia Magnética de la Facultad de Ciencias y así discriminar información que pueda hacer verdaderos aportes en la evaluación de las dosis absorbidas. Se cuenta con las facilidades del Centro de Resonancia Magnética de la UCV, el Instituto de Resonancia Magnética La Florida en Caracas y la clínica La Floresta. Proponentes: Dr. Rafael Martín (UCV) y Dr. Miguel Martín (UCV).

1. Tofts, P. S., B. Shuter, T. Kron and J.M. Pope, Ni-DTPA doped agarose - a tissue-equivalent gel for Gd-DTPA enhancement measurements, Magnetic Resonance Imaging, 11, 125-133, (1993).

2. T. Kron, P. Metcalfe and J.M. Pope, Investigation of the tissue equivalence of gels used for NMR dosimetry, Phys. Med. Biol. 38, 139-150, (1993).

3. R. Martín y M. Martín, A Novel Algorithm for Tumor Characterization by Analysis of Transversal Relaxation Rate Distributions in MRI, World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering, del 14 al 19 de Septiembre de 1997, Niza, Francia. Publicado en el libro Spatially Resolved Magnetic Resonance: Methods and Applications in Materials Science, Agriculture and Biomedicine, editado por Peter Blümler, Bernhard Blümich, Robert E. Botto y Eiichi Fukushima, Wiley-VCH Publishers, Weinheim, 1998

4. Desarrollo de redes neuronales que asistan en la toma de decisiones en tratamientos con implantes en braquiterapia: En una primera fase se requiere hacer una recopilación de casos, ya que la estrategia particular a seguir depende de la comunidad a ser considerada. Aunque se pensó originalmente en casos nacionales (en Venezuela), la recopilación en cuestión puede hacerse en cualquier parte del mundo. La única condición es que la comunidad a ser estudiada tenga la información pertinente completa. Si en Latinoamérica esto se convierte en un problema se puede recurrir a recopilaciones en otras partes del mundo (ejemplo, Francia). En una segunda fase la información puede ser incorporada a la red sin necesidad de entrenamiento (interesante aspecto desarrollado por el Dr. Daniel Crespín) y ello requiere el tener que aprender algunas herramientas en el campo de inteligencia artificial. El proponente es el Dr. José Rafael Istúriz (ULYSSE, Dijon, Francia), asistido por el Dr. Daniel Crespín (UCV) en el tema de redes neuronales y en los aspectos computacionales del problema hay apoyo del Dr. Rafael Martín (UCV).

1. Crespín, D., Generalized Back Propagation, prepublicación, Escuela de Matemáticas, Facultad de Ciencias, Universidad Central de Venezuela.

2. Crespín, D., Geometry of Perceptrons, prepublicación, Escuela de Matemáticas, Facultad de Ciencias, Universidad Central de Venezuela.

3. Crespín, D., Neural Polyhedra, prepublicación, Escuela de Matemáticas, Facultad de Ciencias, Universidad Central de Venezuela.

5. Uso de métodos estocásticos en la solución de problemas inversos: Esta línea se inició en el Centro de Resonancia Magnética en el año 1987 en relación a la inversión de espectros de relajación y que desde entonces permitieron abordar problemas en medios porosos, emulsiones y crudos venezolanos. En el área médica, el manejo y extracción de información de imágenes para diagnóstico es un proyecto que se está realizando como una cooperación entre el Centro de Resonancia Magnética, el Laboratorio de Física Estadística y Fenómenos Colectivos y el Instituto de Resonancia Magnética La Florida en Caracas. Un trabajo que ya está adelantado en esta colaboración es el de lograr una caracterización de tejidos a través de la medición de tiempos de relajación de protones. Esta caracterización además de tener un enorme interés para propósito de diagnóstico médico, también permite sentar las bases para entender aspectos dinámicos en los tejidos. Con esa idea, en el Centro de Resonancia Magnética se ha logrado separar los espectros de relajación mediante el uso de la inversión estocástica de la transformada de Laplace y como resultado hemos obtenido una gran cantidad de estructuras diferentes que actualmente estamos clasificando. El volumen de información es de tal magnitud que hemos estado pensando en tratar de pasar a técnicas de procesamiento paralelo con la idea de obtener resultados en tiempos razonables. De poder contarse en breve con una red que permita hacer cálculo paralelo o distribuido, tendríamos la posibilidad de resolver esta urgencia. Actualmente continuamos con problemas inversos que están relacionados a todas las formas de espectroscopía. Entre estos problemas se encuentra el de la inversión estocástica de la transformada de Laplace (a la que ya hemos hecho referencia), pero también estamos trabajando con otras transformadas integrales. Otra línea importante de trabajo está asociada a técnicas de ensayo no destructivo que actualmente se desarrolla en cooperación con la Escuela de Física Aplicada de la Facultad de Ingeniería, Universidad Central de Venezuela, con el Prof. Carlos González y en la cual ya hay resultados relacionados con el trabajo de maestría del Prof. González con sondas electromagnéticas. Con el Prof. González se está estudiando actualmente la posibilidad de extraer información sobre esfuerzos residuales cuando un material es sometido a deformaciones, para lo cual habrá que emplear teorías de calibre dedefectos como punto de partida. De la misma manera también se están estudiando técnicas alternativas de inversión en exploración geofísica donde en principio el tratamiento estocástico debe dar resultado, pero se quiere reemplazar por un tratamiento determinista que probablemente esté basado en nuevos métodos de regularización de la solución. Esas mismas herramientas van a ser ahora adicionalmente consideradas en problemas inversos tanto para diagnóstico en MRI como tratamiento en radioterapia. Proponentes: Dr. Miguel Martín (UCV) y Dr. Rafael Martín (UCV).

1. Trabajo de Maestría en Física del Prof. Carlos González, Solución del Problema Inverso en Corrientes Inducidas con Simetría Axial mediante Recocido Simulado. Universidad Central de Venezuela, 1996. Tutor: Dr. Rafael Martín.

2. R. Martín y M. Martín, A Novel Algorithm for Tumor Characterization by Analysis of Transversal Relaxation Rate Distributions in MRI, World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering, del 14 al 19 de Septiembre de 1997, Niza, Francia. Publicado en el libro Spatially Resolved Magnetic Resonance: Methods and Applications in Materials Science, Agriculture and Biomedicine, editado por Peter Blümler, Bernhard Blümich, Robert E. Botto y Eiichi Fukushima, Wiley-VCH Publishers, Weinheim, 1998

3. C. González y R. Martín, Inversion of Eddy Current Data for Recovery of the Electromagnetic Properties of Materials in Layered Flat and Tubular Products, Proceedings of the Eighth International Symposium on Nondestructive Characterization of Materials, 15 al 20 de Junio, Boulder, Colorado, USA, 1997.

4. C. González y R. Martín, Eddy Current Conductivity Profile for Metallic Multilayered Media using a Simulated Annealing Algorithm., trabajo aceptado como presentación oral en el congreso 14th World Conference on Non-destructive Testing, Nueva Delhi, India, diciembre 8 a 13 de 1996.

5. M. Martín, S. Itriago, R. Martín y L. A. Santana-Blank, Tumor Characterization by Transversal Relaxation Rate Distribution Analysis, World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering, Agosto de 1994, Rio de Janeiro, Brasil y también en 36th ENC Experimental Nuclear Magnetic Resonance Conference, Marzo de 1995, Boston, Massachusetts, USA.

6. Estudio de fenómenos de difusión en hueso fracturado y osteoporosis: Medida de diferentes coeficientes de difusión con resonancia magnética nuclear en tejido óseo (que es poroso) cerca de la cabeza femoral para hueso sano y fracturado. En una primera fase hay que tomar muestras y se hacen las mediciones de los coeficientes de difusión in vitro y con microscopía electrónica. En una segunda fase se trabaja con métodos de imágenes y se hacen correlaciones entre medidas de densidad ósea con rayos-X y porosidad con resonancia magnética nuclear. También es posible considerar otro trabajo donde se repite lo anterior con pacientes afectados por osteoporosis. Estos trabajos se realizarán con un equipo (dos aspectos diferentes dentro del mismo problema para dar lugar a dos trabajos de grado) formado por un médico, que en este caso será el Dr. Héctor Portello, quien está haciendo su especialización en el Postgrado en Traumatología (UCV) del Hospital Domingo Luciani en El Llanito, Caracas y un físico de Postgrado en Física Médica. Para el físico la tutoría podría corresponder al Dr. Miguel Martín (UCV) y el Dr. Rafael Martín (UCV). Para el médico lo haría el Dr. Harut Adjounian (Cátedra de Traumatología, UCV). Se dispone de un abundante número pacientes, equipo de densitometría ósea y TC helicoidal en el Hospital Domingo Luciani, aparte de microscopios electrónicos para análisis estructural y elemental en el Centro de Microscopía Electrónica de la Facultad de Ciencias, espectrómetros del Laboratorio Nacional de Resonancia Magnética y tomógrafos del Instituto de Resonancia Magnética La Florida. Adicionalmente se puede emplear la técnica de relaxometría desarrollada en el Centro de Resonancia Magnética de la UCV.

1. Martín, M., H. Adjouinian, B. de Lema and G. Jaimes, PFG Measurements of Diffusion Coefficient in Normal and Osteoporotic Bones, World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering, August 1994, Rio de Janeiro, Brasil.

2. Martín, R. and M. Martín, A Novel Algorithm for Tumor Characterization by Analysis of Transversal Relaxation Rate Distributions in MRI, World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering, del 14 al 19 de Septiembre de 1997, Niza, Francia. Publicado en el libro Spatially Resolved Magnetic Resonance: Methods and Applications in Materials Science, Agriculture and Biomedicine, editado por B. Blümich, P. Blümler, R. Botto y E. Fukushima, Wiley & Sons, New York, New York, USA, 1998.

7. Estudio del efecto de campos electromagnéticos pulsados en la consolidación de fracturas y tratamiento de la osteoporosis: Se trata de entender el mecanismo por el cual tiene lugar el fenómeno de consolidación de fracturas y mejoramiento de la persona que padece osteoprosis, cuando se aplican campos electromagnéticos pulsados, al tiempo que se desea evaluar para su uso clínico. Aquí se van a emplear las mismas herramientas de la propuesta anterior. Los proponentes también son los mismos. Hay dos equipos "OSTEOMAG" que están disponibles para la experimentación y que fueron desarrollados por el Dr. Miguel Martín, el Dr. Harut Adjounian, el Dr. Bruno de Lema, el Lic. Gerardo Jaimes y el Ing. Pedro López.

1. Martín, M., H. Adjounian, R. Dimumbrum, G. Jaimes, B. de Lema, P. López, M. B. Sánchez and B. Tirado, Use of Pulsed Electromagnetic Fields in the Treatment of Osteoporosis and Bone Fracture Repair, World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering, August 1994, Rio de Janeiro, Brasil.

8. Medidas de la diferencia de potencial en hueso fracturado: Se trata de establecer la existencia de correlaciones entre la forma en que varían los potenciales eléctricos en áreas adyacentes a una fractura y la condición clínica de la fractura de manera de poder hacer diagnóstico ó pronóstico. El seguimiento de la evolución del proceso de consolidación comprende el uso de herramientas radiológicas (TC y MRI, con análisis de las imágenes) y medidas periódicas de los potenciales. Los profesores proponentes e infraestructura es la misma que en las dos propuestas anteriores.

1. Martín, M., H. Adjouinian, B. de Lema and G. Jaimes, PFG Measurements of Diffusion Coefficient in Normal and Osteoporotic Bones, World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering, August 1994, Rio de Janeiro, Brasil.

2. Martín, R. and M. Martín, A Novel Algorithm for Tumor Characterization by Analysis of Transversal Relaxation Rate Distributions in MRI, World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering, del 14 al 19 de Septiembre de 1997, Niza, Francia. Publicado en el libro Spatially Resolved Magnetic Resonance: Methods and Applications in Materials Science, Agriculture and Biomedicine, editado por B. Blümich, P. Blümler, R. Botto y E. Fukushima, Wiley & Sons, New York, New York, USA, 1998.

9. Implantación de Diversos Paradigmas para Evaluación Funcional en Cerebro Mediante Resonancia Magnética Funcional: El objetivo fundamental que se persigue es el de implantar paradigmas motores, visuales, auditivos, táctiles y cognitivos que permitan la evaluación de diversos desordenes a nivel del sistema nervioso central. La técnica a utilizar fundamentalmente será la Resonancia Magnética Funcional (RMf), mediante la metodología BOLD (Blood Oxigenation Level Dependent) pero igualmente podrán establecerse comparaciones con otras metodologías que permitan medir funcionalismo, basadas también en Resonancia Magnética, tales como perfusión. Estas metodologías podrían ser combinadas con Angiografía sin contraste mediante Resonancia Magnética (ARM) y Espectroscopía in Vivo (ERM). Los paradigmas particulares desarrollados dependerán estrechamente de las patologías o desordenes que se quieran destacar. Una aplicación de sumo interés esta en la caracterización funcional de la región del cerebro afectada por un tumor canceroso, como elemento fundamental para medir los efectos de las terapias a utilizar.

           Como se desprende de lo anteriormente dicho, se pueden producir diferentes temas de trabajo de grado de maestría cada uno en conexión con un desorden o patología específico. Entre los desordenes o patologías potenciales a atacar se encuentran la dislexia, esquizofrenia, epilepsia, drogadicción, esclerosis múltiple, Alzheimer, ACV, cáncer, etc. Proponente: Dr. Miguel Martín (UCV).

1. Moneen, C. T. W. And P.A. Bandettini (Eds.), Functional MRI, Springer-Verlag (1999).

2. Drummond, S. P. A., G.G. Brown, J.C. Gillin, J.L. Stricker, E.C. Wong, R.R. Buxton, Altered Brain Response to Verbal Learning Following Sleep Deprivation, Nature, 403 (2000) 655.

3. Bertolino, A., G. Esposito, J.H. Callicot, V.S. Mattay, J.D. Van Horn, J.A. Frank, K.F. Berman, D.R. Weinberger, Specific Relationship Between Prefrontal Neuronal N-Acetylaspartate and Activation of the Working Memory Cortical Network in Schizophrenia, Am. J. Psychiatry, 157 (2000) 26.

4. Jiang, Y., J.V. Haxby, A. Martin, L.G. Ungerleider, R. Parasuraman, Complementary Neural Mechanisms for Tracking Items in Human Working Memory, Science, 287 (2000) 643.

5. Cao, Y., K.M.A. Welch, S. Aurora, E.M. Vikingstad, Functional MRI-BOLD of Visually Triggered Headache in Patients with Migraine, Arch. Neurol. 56 (1999) 548.

6. Ersland, L., G. Rosen, A. Lundervold, A.I. Smievoll, T. Tillung, H. Sundberg, K. Hugdahl, Phantom Limb Imaginary Fingertapping Causes Primary Motor Cortex Activation: an fMRI Study, NeuroReport, 8 (1996) 207.

7. Gandhi, S. P., D.J. Heeger, G.M. Boynton, Spatial Attention Affects Brain Activity in Human Primary Visual Cortex, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 96 (1999) 3314.

10. Desarrollo de Metodologías de Postprocesamiento de Imágenes para Evaluación Tridimensional de Angiografías Mediante Resonancia Magnética: El objetivo que se persigue con este tema es el de desarrollar algoritmos que permitan la evaluación cuantitativa de estudios angiográficos realizados mediante Resonancia Magnética. Las metodologías a desarrollar deben incluir no solamente la visualización en 3D de los datos angiográficos, sino también la posible evaluación de los volúmenes y secciones transversales del árbol vascular y la progresión del bolo en el caso de estudios dinámicos con contraste. Proponente: Dr. Miguel Martín (UCV).

1. Senasli, M., L. Garnero, A. Herment, E. Mousseaux, 3D Recosntruction of Vessel Lumen from Very Few Angiograms by Dynamic Contours Using a Stochastic Approach, Graphical Models, 62 (2000) 105.

11. Desarrollo de Metodologías de Postprocesamiento de Imágenes para la Evaluación de Volúmenes en el Sistema Nervioso Central: El objetivo que se persigue con este tema es el de desarrollar algoritmos que permitan la evaluación cuantitativa de volúmenes de diferentes estructuras del sistema nervioso central en su relación con diferentes patologías. Estas metodologías se pueden enfocar al seguimiento del crecimiento de placas escleróticas en el caso de la esclerosis múltiple, variación del volumen del hipocampo en el caso de Alzheimer, volumen activo en un tumor canceroso, volumen afectado por un tratamiento en radioterapia, etc.. La metodología desarrollada puede ser dependiente del problema particular que se trate y es muy dependiente de la metodología de imágenes por Resonancia Magnética que se utilice, particularmente por la definición en la imagen de la región afectada (segmentación). Los algoritmos a desarrollar deben incluir también la visualización en 3D.

           Como se desprende de lo anterior, se pueden producir diferentes temas de trabajo de Grado de maestría cada uno en conexión con un desorden o patología específico. Proponente: Dr. Miguel Martín (UCV).

1. Shin Huh, C.L., T.A. Ketter, M. Unser, Automated Segmentation of the corpus callosum in Midsagittal Brain Magnetic Resonance Images, Opt. Eng. 39 (2000) 924.

12. Desarrollo de un Equipo para Realizar Estimulación Magnética Transcraneal: La Estimulación Transcraneal Magnética (ETM) se ha convertido en una herramienta importante para estudiar la organización funcional del cerebro humano. La mayoría de los estudios utilizando ETM están relacionados con el mapeo de la corteza cerebral. En este tema se propone tanto el desarrollo del equipo como su utilización en una aplicación particular, con posible combinación en la evaluación de resultados de uso de Resonancia Magnética funcional (RMf) y técnicas neurológicas tales como EEG. Proponente: Dr. Miguel Martín (UCV)

1. Ueno, S., Biomagnetic Approaches to Studying the Brain, IEEE Engineering in Medicine and Biology, May/June (1999).

2. Greenberg, B. D., M.S. George, J.D. Martin, J. Benjamin, T.E. Schlaepfer, M. Altemus, E.M. Assermann, R.M. Post, D.L. Murphy, Effect of Prefrontal Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation in Obsssssesive-Compulsive Disorder: A Preliminary Study, Am. J. Psychiatry, 154 (1997) 867.

3. D.E. Bohning, A. Shastri, K.A. McConnell, Z. Nahas, J.P. Lorberbaum, D.R. Roberts, C. Teneback, D.J. Vincent, M.S. George, A Combined TMS/fMRI Study of Intensity-Dependent TMS over Motor Cortex, Biol. Psychiatry, 45 (1999) 385.

4. W. Andrä, H. Nowak (Eds.), Magnetism in Medicine, Wiley-VCH (1998).

13. Desarrollo de Phantoms para Aplicaciones de Espectroscopia in vivo por Resonancia Magnética: El objetivo de este tema es el de desarrollar phantoms para calibrar los estudios de Espectroscopía in vivo en cerebro. Los phantoms a desarrollar deben contener las concentraciones características de los diversos metabolitos presentes en el cerebro con las propiedades adecuadas de relajación y pH. Deben hacerse consideraciones sobre la localización del phantom y la localización del voxel del estudio correspondiente. Proponente: Dr. Miguel Martín (UCV)

14. Evaluación de cardiopatías a través del estudio de series temporales: Dentro de esta línea se procede a hacer una caracterización así como también una estimación de riesgo para que se establezca una miocarditis en pacientes que padecen el mal de Chagas. Con las mismas herramientas se estudian otras cardiopatías. Proponentes: Dr. Juan Jiménez (UCV) y M. Sc. Alfredo Marcano (UCV)