Desarrollo de un prototipo de aplicativo web para el análisis de lesiones mamarias a partir de mamografías mediante simulación mesoscópica

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Universidad Católica de Cuenca.

Resumen

The analysis of diffusion in breast lesions requires specialized imaging techniques and infrastructure, which may have limited availability in certain research environments. This constraint motivates computational alternatives based on standard mammograms. To address this need, a web prototype was developed to analyze regions of interest (ROIs) using mesoscopic simulation. The model simulates the motion of particles representing water within breast tissue, whose heterogeneity is derived from the ROI intensity levels. The velocity autocorrelation function (Cv) measures the degree to which this motion retains its initial direction. The characteristic time (tauC) estimates when this directional memory is lost. The mesoscopic diffusion coefficient (MDC) summarizes the ease of particle movement within the simulated domain, while the normalized coefficient (MDC*) related the MDC to a free-diffusion reference for inter-simulation comparison. The proposed solution utilizes a distributed architecture that separates the web application from the computationally intensive processing executed on a university server. The system provides users with an accessible environment to manage cases, check their status, and review results, ensuring full traceability among images, parameters, simulations, and generated reports. Furthermore, it privately stores information and allows simulations to run independently of the user’s computer. For the same ROI and equivalent parameters, processing time decreased from 18 hours and 40 minutes in the local environment to 2 hours and 55 minutes on the server, representing a 84.4% reduction in execution time. Additionally, load testing with k6 yielded zero HTTP errors. These results demonstrate the viability of the prototype as a usable, accessible, traceable, and reproducible academic tool.

Descripción

El análisis de la difusión en lesiones mamarias requiere técnicas de imagen e infraestructura especializada, de disponibilidad limitada en algunos entornos de investigación. Esto motiva alternativas computacionales basadas en mamografías. A partir de esta necesidad, se desarrolló un prototipo web para analizar regiones de interés (ROI) mediante simulación mesoscópica. El modelo simula el movimiento de partículas que representan el agua dentro del tejido mamario, cuya heterogeneidad se obtiene de las intensidades de la ROI. La autocorrelación de velocidades (Cv) indica cuánto conserva ese movimiento su dirección inicial. El tiempo característico (tauC) estima cuándo se pierde esa memoria. El coeficiente de difusión mesoscópico (MDC) resume la facilidad de movimiento en el dominio simulado. El coeficiente normalizado (MDC*) relaciona el MDC con una referencia libre para comparar simulaciones. La solución emplea una arquitectura distribuida que separa la aplicación web del procesamiento intensivo realizado en un servidor universitario. El sistema ofrece a los usuarios un entorno accesible para gestionar casos, consultar su estado y revisar resultados, manteniendo trazabilidad entre imágenes, parámetros, simulaciones y reportes. También almacena de forma privada la información y permite ejecutar simulaciones sin depender del equipo del usuario. Para una misma ROI y parámetros equivalentes, el procesamiento disminuyó de 18 horas y 40 minutos en el entorno local a 2 horas y 55 minutos en el servidor, lo que representa una reducción del 84,4 %. Además, las pruebas con k6 no registraron errores HTTP. Estos resultados evidencian la viabilidad del prototipo como herramienta académica usable, accesible, trazable y reproducible.

Palabras clave

MAMOGRAFÍA, REGIÓN DE INTERÉS (ROI), SIMULACIÓN MESOSCÓPICA, DINÁMICA DE COLISIÓN MULTIPARTÍCULA, PROCESAMIENTO DISTRIBUIDO

Citación

Velásquez Chávez, J. (2026). Desarrollo de un prototipo de aplicativo web para el análisis de lesiones mamarias a partir de mamografías mediante simulación mesoscópica. [Proyecto de titulación]. Universidad Católica de Cuenca.
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