Ingeniería Biológica en Ingeniería deMuestra en Salto 2018

El proyecto está basado en un artículo titulado “Supervised Learning Approach to Remote Heart Rate Estimation from Facial Videos” y fue publicado por: Ahmed Osman, Jay Turcot y Rana El Kaliouby.
Las motivaciones de este proyecto son: Los avances en el campo de la inteligencia artificial, provocados por las grandes mejoras de los sistemas de cómputo en los últimos años. La masificación de las cámaras web. La gran cantidad de archivos para analizar producto de dicha masificación. Y la necesidad de mejorar los algoritmos preexistentes.
En este proyecto se intentó crear un algoritmo que usara la inteligencia artificial para poder estimar la frecuencia cardiaca de un paciente a partir de un video de su cara en tiempo real. Utilizando equipos no especializados. Ya existen algoritmos capaces de estimar la FC de un paciente, pero los mismos requieren de equipos especializados, cuentan con un gran margen de error, además de ser muy lentos como para tener una aplicación real.

El presente proyecto se desarrollará en marco de la carrera Licenciatura en Ingeniería Biológica, en el área de la Bioinformática. El objetivo del presente trabajo es el desarrollo un prototipo de software que calcule la probabilidad de que la descendencia de un individuo sea portadora de enfermedades raras o de diagnóstico difícil. Esto se logra partiendo de datos de exoma o genoma de un individuo determinado, y calculando la probabilidad de que los hijos sean afectados y/o portadores de enfermedades del carácter mencionado, partiendo de bases de datos mundiales conocidas tales como OMIM o ClinVar. Por otro lado, se aporta como análisis adicional la estimación de la ancestría de cada individuo analizado.

El presente trabajo se desarrolla en el marco del proyecto de fin de curso del Taller de Ingeniería Biológica III. El objetivo central del mismo consiste en el desarrollo de un prototipo de software que facilite el guardado y procesamiento de los datos de videometría y análisis de marcha de un grupo de sujetos, y permita diferenciar los individuos con marcha normal de aquellos con marcha patológica. Para esto se analizaron los ángulos de las articulaciones en las piernas; calculando sus valores y considerando una medida de asimetría entre ambas piernas, para cada ángulo. De los tres considerados (cadera, rodilla y tobillo) se encontró que bastaba con observar las asimetrías en los ángulos de las rodillas y los tobillos para poder diferenciar ambos grupos.

Entender cómo son controlados los músculos para ejecutar una tarea motora representa un tema de amplio interés en biomecańica y neurociencia; así como en rehabilitación, rendimiento deportivo y robótica. Realizar un movimiento de forma correcta representa un problema de alta complejidad debido a la gran cantidad de grados de libertad que tiene el sistema músculo-esquelético. Por lo tanto, el sistema nervioso debe tener una estrategia para reducir la alta dimensionalidad del problema. Una solución posible consiste en la existencia de unidades discretas capaces de controlar grupos de músculos (sinergias musculares o módulos) en vez de controlar los músculos individualmente. Conocer cuáles son los grupos musculares que componen cada una de las sinergias y si esta estructura es compartida a través de distintas tareas representa un abordaje interesante para entender cómo el sistema nervioso controla nuestros movimientos. El objetivo de este trabajo es identificar y comparar la estructura de las sinergias musculares durante todos los tipos de locomoción humana (marcha, carrera y galope). Señales de electromiografía de superficie de 14 músculos de miembros inferiores fueron registradas en 8 sujetos caminando, corriendo y galopando a diferentes velocidades. Para identificar las sinergias fue aplicado un algoritmo de Factorización de Matrices no Negativas. Los resultados sugieren que todos los tipos de locomoción presentan estructuras sinergísticas similares mostrando patrones de activación musculares similares en todos los tipos de locomoción humana a pesar de las diferencias mecánicas observables a través del repertorio de locomoción humana. La similaridad en estos patrones de activación muscular sugiere la existencia de una estructura de control común a todas las formas de locomoción humana.

En los últimos años, varios grupos han trabajado en monitores continuos de presión arterial “vestibles”, basados en el tiempo de tránsito de pulso, o el tiempo que le lleva al pulso de presión propagarse por la red vascular. De esta forma es posible alcanzar un dispositivo que estima la presión de forma no-invasiva y no-oclusiva, que permite el monitoreo continuo de presión arterial y sin causar ningún tipo de molestias al usuario.  El método propuesto utiliza las señales de electrocardiograma y balistocardiograma  para estimar el tiempo de propagación vascular y así obtener una estimación de la  presión arterial.Las metodologías  fueron implementadas en hardware con el diseño de circuitos electrónicos discretos para la adquisición y posterior transmisión de datos de forma inalámbica hacia una PC. Finalmente, a través esta adquisición, acondicionamiento y procesamiento de las mencionadas señales biológicas se busca extraer los parámetros más relevantes de la salud cardiovascular del individuo.

El trasplante hepático es la última opción terapéutica en pacientes con hepatopatías complejas. Este proceso genera un gran volumen de datos. El objetivo principal de este proyecto consiste en predecir los principales determinantes de morbilidad y mortalidad en el post trasplante, de los pacientes trasplantados hepáticos en el Programa Nacional de Trasplante Hepático del Uruguay, a partir de la utilización de un sistema de gestión de datos, basado en estrategias de inteligencia artificial — Big Data Analytics, Machine Learning y Pattern Recognition, entre otros.
Liver transplantation is the last therapeutic option in patients with complex liver diseases. The objective of this project is to analyze the data generated during the transplantation process by harnessing the power of computational intelligence, in order to find interesting patterns towards the prediction of survival rates in liver transplants, treated under the National Liver Transplantation Program, Uruguay.

Esta actividad tiene por objetivo poner en movimiento un objeto mediante señales generadas por nuestro cuerpo.
Para llevar a cabo esta actividad se necesitará de un voluntario al cual le conectaremos unos sensores para obtener la señal de movimiento de los músculos oculares. La señal obtenida será procesada, es decir se modificará (mediante amplificación, digitalización, filtrados, etc.) de manera de convertirla en una señal para comandar nuestro objeto (un autito). Conociendo todo este proceso, se podrá ver cómo es posible comandar el autito hacia adelante y atrás, según se muevan los ojos de izquierda a derecha.

Esta actividad tiene por objetivo poner en movimiento un objeto mediante señales generadas por nuestro cuerpo.
Para llevar a cabo esta actividad se necesitará de un voluntario, que vestirá unos sensores para obtener la señal de flexión de los dedos de la mano. La señal obtenida será procesada, es decir se modificará (mediante amplificación, digitalización, filtrados, etc.) de manera de convertirla en una señal para comandar nuestro objeto (un brazo robótico). Conociendo todo este proceso, se podrá ver cómo es posible comandar el movimiento de los dedos del brazo robótico para que imiten el movimiento de los dedos de la mano propia.

El presente trabajo se enmarca en un programa de mejoramiento genético que consiste en ensayos agronómicos de diferentes tipos de árboles de eucaliptus llevado adelante por la empresa UPM – Forestal Oriental. Para ello se plantean sistemáticamente pequeñas agrupaciones de árboles (llamados ensayos) para los cuales interesa saber la tasa de supervivencia y el ritmo de crecimiento. Nuestro trabajo consiste en el desarrollo de un software automatizado de procesamiento de imágenes, concentrada en el aérea de plantaciones de eucaliptus, para la detección de la posición espacial de los árboles presentes en la imagen y dar seguimiento temporal a los mismos. Mediante este sistema, se podrá realizar un estudio de supervivencia de los ensayos, pudiendo detectar a través de imágenes, los árboles que no crecieron correctamente y ubicarlos geográficamente a través del sistema de georeferenciación facilitando al agrónomo la inmediata suplantación del mismo y pudiendo llevar un estudio estadístico del nivel de supervivencia dependiente de la genética del ensayo y el terreno donde fue plantado.

El objetivo de Hacklab es brindar un espacio abierto a la sociedad en general (escolares, liceales, empresas) y nuclear trabajo de taller o laboratorio para personas de diferentes ámbitos. La idea es utilizar la tecnología como herramienta transversal para crear soluciones aplicadas a otras áreas de trabajo, como el diseño, la actividad cultural, el sector productivo y la salud.
En este aspecto Hacklab Paysandú lleva dos años trabajando en conjunto con estudiantes, emprendedores y varias instituciones, ayudando en el desarrollo y puesta en marcha de proyectos muy variados, desde la adaptación de sensores para kit educativos en escuelas a la producción de aplicaciones móviles para emprendedores.
Por otro lado los integrantes están constantemente realizando trabajos de investigación y desarrollo, así como actividades de difusión de los mismos.

El proyecto surge en  el marco del evento TOM, evento que se basa en desarrollar una solución la cual busca mejorar un aspecto de la vida de una persona con discapacidad. En particular nuestro equipo trabajó con Valentina (niña que sufre de parálisis cerebral) en el desarrollo de una férula móvil. La función de esta férula es restringir el movimiento, en concreto se busca corregir un problema rotación del antebrazo que le impide desarrollar tareas que requieran precisión como dibujar o comer. A la vez se implementó un sistema de agarre mediante un electroimán controlado por comandos de voz. Luego de finalizado el evento el equipo de Hacklab Paysandú continúa trabajando con el apoyo de la organización APRODIME de Paysandú en la mejora del prototipo obtenido, esta vez integrando partes de tela para disminuir el peso, facilitar el montaje y mejorar la estética (factor que no es menor en una niña de la edad de Valentina).

Escuela de robótica y programación para niños y adolescentes basada en metodología stem. Presentación de actividades y construcciones lúdico recreativas para interactuar realizadas por niños de 6 a 15 año de edad