Publicación: Construcción de un atlas cerebral usando imágenes de resonancia magnética para el diagnóstico médico en Colombia
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Resumen en español
RESUMEN: El presente proyecto tuvo como objetivo principal el desarrollo de un atlas cerebral a partir de imágenes de resonancia magnética (RM) de una cohorte de 92 pacientes colombianos sanos (64 mujeres, 28 hombres; edad 25-48 años), con el fin de que sirva como referencia para el diagnóstico médico y la investigación clínica en Colombia. La metodología comprendió varias fases: (1) el establecimiento de un flujo de trabajo robusto y automatizado para el preprocesamiento de datos DICOM, su conversión a formato NIfTI, y la reorientación estándar; (2) la segmentación automática de 45 estructuras cerebrales y la cuantificación de sus volúmenes utilizando FreeSurfer, lo cual demostró una fiabilidad excepcional (ICC=1.00, Hausdorff 95%=0mm); (3) la construcción de plantillas cerebrales T1 promedio, específicas por sexo y con resolución isotrópica de 1 mm³, representativas de la población estudiada. Adicionalmente, (4) se implementó una aplicación web interactiva con tecnología React.js y Three.js para facilitar el acceso, la visualización 3D y la consulta de los datos volumétricos del atlas por parte de profesionales de la salud e investigadores, demostrando un buen rendimiento técnico. La evaluación formal del atlas y la interfaz mediante pruebas piloto y retroalimentación de expertos en neurociencia y neurología (Objetivo Específico 3) se plantea como una etapa futura crucial para validar su aplicabilidad clínica. Este trabajo sienta un precedente importante al proveer las primeras plantillas cerebrales poblacionales colombianas segregadas por sexo. Este proyecto desarrolló un atlas cerebral tridimensional a partir de imágenes de resonancia magnética estructural de voluntarios sanos en Colombia, con el propósito de ofrecer una guía anatómica representativa de la población local. El recurso apunta a optimizar el diagnóstico clínico, respaldar la investigación neurocientífica y fomentar el diseño de herramientas médicas adaptadas al contexto nacional. La metodología incluyó la recopilación de imágenes de alta resolución, la identificación de estructuras cerebrales clave y la aplicación de técnicas de registro no lineal para alinear los datos individuales. Con ello se generó una plantilla anatómica promedio y se construyeron mapas de probabilidad que describen la variabilidad morfológica entre sujetos. El producto final es un atlas 3D acompañado de una interfaz interactiva que facilita su uso por médicos, investigadores y estudiantes. La plataforma permite visualizar, explorar y descargar los datos, integrándolos de forma sencilla en aplicaciones clínicas y proyectos científicos. En conjunto, este atlas constituye una herramienta de referencia invaluable para el análisis del cerebro humano en el ámbito colombiano y representa un avance decisivo hacia una neuroimagen más precisa y contextualizada.
Resumen en inglés
ABSTRACT: The main objective of this project was to develop a brain atlas based on magnetic resonance imaging (MRI) from a cohort of 92 healthy Colombian subjects (64 women, 28 men; aged 25–48 years), with the aim of serving as a reference for medical diagnosis and clinical research in Colombia. The methodology comprised several phases: (1) establishing a robust, automated workflow for DICOM data preprocessing, conversion to NIfTI format, and standard reorientation; (2) automatically segmenting 45 brain structures and quantifying their volumes using FreeSurfer, which demonstrated exceptional reliability (ICC = 1.00, Hausdorff 95% = 0 mm); (3) constructing sex-specific average T1 brain templates with 1 mm³ isotropic resolution representative of the studied population. In addition, (4) an interactive web application was implemented with React.js and Three.js to facilitate access, 3-D visualization, and querying of the atlas’s volumetric data by healthcare professionals and researchers, showing solid technical performance. Formal evaluation of the atlas and interface through pilot testing and feedback from neuroscience and neurology experts (Specific Objective 3) is proposed as a crucial future stage to validate its clinical applicability. This work sets an important precedent by providing the first sex-segregated population-based brain templates for Colombians. This project created a three-dimensional brain atlas from structural MRI scans of healthy volunteers in Colombia, with the purpose of offering an anatomical guide representative of the local population. The resource seeks to optimize clinical diagnosis, support neuroscience research, and foster the development of medical tools tailored to the national context. The methodology included collecting high-resolution images, identifying key brain structures, and applying nonlinear registration techniques to align individual datasets. This produced an average anatomical template and probability maps describing morphological variability among subjects. The final product is a 3-D atlas accompanied by an interactive interface that makes it easy for physicians, researchers, and students to use. The platform allows users to visualize, explore, and download the data, integrating them seamlessly into clinical applications and scientific projects. Taken together, this atlas constitutes an invaluable reference tool for analyzing the human brain in the Colombian context and represents a decisive step toward more precise and contextualized neuroimaging.