Modelado Geométrico de Materiales Biológicos a Partir de Imágenes de Resonancia Magnética Nuclear

Abstract

Un paso fundamental en la simulación numérica de procesos de interés en ingeniería de alimentos es la selección de una representación geométrica adecuada del alimento, para ser utilizada como dominio de simulación. Debido a la dificultad para describir correctamente la forma real (generalmente irregular) de los alimentos, se han considerado ampliamente geometrías simples y regulares, aproximadas y derivadas de las formas reales para tal fin. El objetivo de este trabajo fue modelar la geometría real de diversos alimentos de interés industrial, a través de técnicas avanzadas de procesamiento de imágenes. La reconstrucción aproximada de los objetos 3D se realizó a partir de un número finito de imágenes de secciones (2D) de las muestras, obtenidas a través de resonancia magnética nuclear (RMN). Luego, dichas imágenes se convirtieron al espacio binario, donde se obtuvo el contorno de las secciones mediante curvas B-Spline. Seguidamente, se ensamblaron las diferentes curvas representando el contorno de los cortes transversales, resultando en una superficie NURBS (Non-Uniform Rational B-Spline), la cual representa la frontera 3D del alimento. Por último, esta superficie se convirtió en un sólido 3D. El método completo fue implementado en MATLAB® y COMSOL MultiphysicsTM. Los resultados mostraron una alta correspondencia entre la forma real del alimento y la obtenida a través del método de reconstrucción utilizado. La técnica RMN presenta características interesantes para los fines buscados: es no-destructiva, rápida y genera imágenes con bajo nivel de ruido. Este último aspecto es esencial a la hora de obtener el borde irregular del objeto, el cual debe ser suave si se quiere usar la geometría como dominio de simulación de un proceso.