Seguridad en fronteras con Doppler y sonar

Generalmente, asociamos el ultrasonido a un aparato médico con el que ver el interior del cuerpo y sonar^[1] suele ser algo útil principalmente para los submarinos y los murciélagos. Pero ahora los humanos podemos combinar los dos y usarlos al aire libre. Por otro lado, todos conocemos el efecto Doppler, evidente cuando oímos una sirena en un vehículo en movimiento. Pues ahora James Sabatier de la Universidad de Misisipi y su equipo están usando el mismo principio con ultrasonido a 40 kHz para detectar y analizar el movimiento humano.

Con una técnica de sonar similar al radar, ya identificaron en el pasado características clave del andar humano, como las velocidades aisladas de pierna, pie y torso. Asimismo, eran capaces de distinguir seres humanos de otros animales. Ahora están acercando el trabajo más cerca del mundo real.

Un nuevo análisis teórico de los niveles de detección incluye no sólo fallos del equipo, sino también atenuación, ruido ambiental debido al viento y señales dispersadas por el suelo y la vegetación. La conclusión es que pueden detectar a una persona andando a una distancia de 10–17 metros, dependiendo de la elevación del sensor.

Un experimento posterior confirmó el análisis y extrajo propiedades adicionales del paso de un adulto. En particular, un valor por encima de unos 3,6 m del producto de la velocidad máxima de pierna y el tiempo del ciclo de paso, casi exclusivamente indica hombres; aunque valores más pequeños no son específicos de ningún sexo. En general, este tipo de conocimiento podría ser muy útil para vigilar un camino o una carretera cerca de una frontera.
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Fuente:
http://www.physicstoday.org/resource/1/phtoad/v65/i6/p24_s1

1. ^{^} O sónar.

Ultrasonido para diagnosticar cáncer de tiroides

De modo similar a otros órganos, la glándula tiroidea es susceptible de desarrollar nódulos que pueden llegar a resultar malignos. No obstante, gracias a la accesibilidad de la glándula, tales nódulos se detectan fácilmente por medio del ultrasonido. Pero, por otro lado, para determinar si un nódulo es maligno, hay que introducir una aguja en el cuello del paciente y extraer una muestra de células. Tal procedimiento no sólo es costoso^[1], sino muchas veces innecesario, pues la mayoría de los nódulos (alrededor de un 70%) son benignos.

Los nódulos malignos son más rígidos que los benignos o que el tejido tiroideo. Por su parte, el ultrasonido, al ser un estímulo mecánico, puede distinguir diferencias en la elasticidad. La cuestión es si, además de detectar los nódulos, puede diagnosticar su malignidad. Según Yongmin Kim y su equipo, sí.

El equipo de Kim ha inventado un algoritmo que optimiza el uso de los datos obtenidos con el ultrasonido. El algoritmo calcula dos cantidades: la velocidad de deformación absoluta píxel por píxel y una medida píxel a píxel del contraste local. A partir de estas, se crea un mapa de contraste de elasticidad. La incorporación del contraste local es especialmente útil a la hora de revelar pequeños nódulos malignos, cuya rigidez característica podría verse enmascarada por la mayor elasticidad del tejido circundante.

Para probar este algoritmo, se realizaron pruebas en pacientes cuyos nódulos tiroideos se habían evaluado de forma independiente con otros métodos. Y el resultado fue altamente satisfactorio: se identificaron correctamente 19 nódulos malignos de un total de 20 y 76 nódulos benignos de un total de 103.
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Fuente:
http://www.physicstoday.org/resource/1/phtoad/v65/i5/p19_s3

1. ^{^} Unos 1500 $ en los Estados Unidos.