Trabajos Fin de Grado - Grado en Ingeniería Biomédica

NLP para comprender la interacción de cirujanos con las tecnologías

Fecha publicación: Enero 2019

Nombre del tutor: Patricia Sánchez González

Introducción
El aprendizaje basado en nuevas tecnologías (TEL) se ha consolidado como un complemento para el entrenamiento de las habilidades necesarias en cirugía de mínima invasión. No obstante, existen algunas limitaciones, como la poca disponibilidad de recursos TEL en hospitales o centros de entrenamiento, o el entrenamiento de habilidades individuales en lugar de un conjunto de habilidades, técnicas y no técnicas.
El proyecto EASIER propone construir un sistema de gestión del aprendizaje (LMS) que conecte distintos recursos TEL (simuladores de realidad virtual, vídeos aumentados, etc.) para superar dichas limitaciones. Este LMS recopilará e integrará los datos del rendimiento del usuario en las distintas habilidades para generar un perfil de evaluación completo, tanto para el residente como para el profesor.
Una parte fundamental del LMS consiste en reunir datos de la interacción del usuario con la plataforma, analizarlos y utilizarlos para mejorar su experiencia de aprendizaje. Para ello, haríamos uso del procesamiento de lenguajes naturales (NLP por sus siglas en inglés). El NLP es un campo de la inteligencia artificial y lingüística que estudia las interacciones entre los ordenadores y el lenguaje humano. Estas interacciones dan lugar a una información muy valiosa sobre los intereses del usuario, que pueden ser útiles a la hora de recomendar distintas actividades de manera automática. Dichas recomendaciones mejorarían la experiencia del usuario.

Objetivos:
El objetivo principal es entender y predecir los temas de interés de los usuarios de la plataforma EASIER para realizar recomendaciones, mediante un sistema de NLP.

Tareas:

  • Crear un sistema de NLP que identifique los temas de interés de los usuarios de la plataforma EASIER;
  • Generar recomendaciones de cursos o actividades dentro de la plataforma, basándose en los temas de interés de los usuarios obtenidos a partir del sistema de NLP;
  • Validar los resultados obtenidos.

 

Contacto: Carmen Guzmán García, cguzman @ gbt.tfo.upm.es / Patricia Sánchez, psanchez @ gbt.tfo.upm.es

 

Diseño de tareas para formación de cirujanos en MIS basadas en eye tracking y mediciones de estrés

Fecha publicación: Enero 2019

Nombre del tutor: Patricia Sánchez González

Introducción
El aprendizaje basado en nuevas tecnologías (TEL) se ha consolidado como un complemento para el entrenamiento de las habilidades necesarias en cirugía de mínima invasión (MIS). No obstante, existen algunas limitaciones, como la poca disponibilidad de recursos TEL en hospitales o centros de entrenamiento, o el entrenamiento de habilidades individuales en lugar de un conjunto de habilidades, técnicas y no técnicas.

Objetivos
El objetivo de este proyecto es diseñar tareas para la formación y evaluación de residentes en cirugía de mínima invasión, principalmente basándose en dos tecnologías:

  1. Eye tracking. El seguimiento visual (eye tracking) consiste en monitorizar ciertos parámetros de los ojos para obtener la trayectoria de los mismos, y facilitar la creación, entre otras cosas, de mapas de atención. En el campo de la cirugía, estos algoritmos no sólo se proponen para ayudar a evaluar la adquisición de competencias quirúrgicas, sino que también pueden ser utilizados como método de entrenamiento 1. Las tareas a desarrollar ayudarían al entrenamiento de habilidades quirúrgicas basadas en la atención o el movimiento;
  2. Mediciones de estrés. El encefalograma (EEG) consiste en el registro mediante electrodos de la actividad eléctrica que se forma en las neuronas cerebrales. Actualmente, se dispone de un método para medir el estrés a través del EEG gracias a los valores de excitación y valencia 2. Las tareas a desarrollar ayudarían al manejo de situaciones de estrés y consecuentemente, mejorarían el rendimiento general del cirujano.

Tareas
Diseñar ejercicios para el entrenamiento de habilidades quirúrgicas basadas en la atención o el movimiento (como ejemplo se propone el artículo de Vickers 3);
Diseñar ejercicios que incluyan generadores de estrés (como un cronómetro, una cuenta atrás, o un cambio total de mecánica del ejercicio);
Obtener datos de rendimiento de residentes haciendo los ejercicios para comprobar su validez.

Contacto: Carmen Guzmán García, cguzman @ gbt.tfo.upm.es ; Patricia Sánchez González, psanchez @ gbt.tfo.upm.es

 

Monitorización del cansancio de cirujanos

Fecha publicación: Enero 2019

Nombre del tutor: Patricia Sánchez González

Introducción
El agotamiento se define como un sentimiento de cansancio generalizado. En el caso de los cirujanos, un nivel alto de agotamiento puede dar lugar a imprecisiones o incluso errores en los procedimientos médicos seguidos, que afectarán en mayor o menor medida al paciente. Para reducir los efectos del agotamiento, se deben comprender y monitorizar los parámetros fisiológicos que lo caracterizan.
Para ello puede usarse un sistema de cámaras que capture imágenes faciales para reconocer las expresiones faciales que caracterizan el agotamiento, como bostezos o pestañeo continuo. No obstante, estas expresiones podrían no ser monitorizadas de forma precisa. Para suplir estas carencias, podría explorarse el estado fisiológico del cirujano a partir de un electrocardiograma (ECG) 1. Un ECG podría monitorizar y correlacionar los patrones de agotamiento.


Objetivos
El objetivo de este proyecto es crear un sistema de monitorización del cansancio de cirujanos basado en reconocimiento de expresiones faciales y ECG.

Tareas
Crear un sistema de reconocimiento de expresiones faciales para detectar el cansancio del cirujano;
Utilizar un ECG para monitorizar el agotamiento del cirujano;
Validar los resultados de ambos sistemas por separado y en conjunto.

Contacto: Carmen Guzmán García, cguzman @ gbt.tfo.upm.es ; Patricia Sánchez González, psanchez @ gbt.tfo.upm.es

 

Acción de la dopamina sobre la proliferación y la diferenciación de los oligodendrocitos. Un modelo de estudio de la esquizofrenia

Fecha publicación: Octubre 2018

Nombre del tutor: Carlos Luis Paíno (Hospital Ramón y Cajal)

Nombre del Ponente: Daniel González-Nieto

Descripción: Varios tipos de receptores de neurotransmisores se localizan no sólo en neuronas, sino también en la oligodendroglía, donde modulan su proliferación, movilización y/o diferenciación. Nuestro grupo está estudiando la acción de diversos nerotransmisores sobre los precursores de oligodendrocitos (OPCs) en cultivo, tanto los obtenidos en cultivo primario de cerebro de rata como los generados mediante reprogramación celular directa a partir de células mesenquimales del tejido adiposo. La propuesta del presente Trabajo fin de grado consiste en estudiar las acciones de la estimulación de los receptores tipo 2 de dopamina (D2R) sobre la proliferación, maduración y/o mielinización de la oligodendroglía. Se utilizan técnicas de cultivo celular, transferencia de genes, inmunodetección y biología molecular, Una acción de la dopamina sobre la maduración de los oligodendrocitos podría subyacer a la conocida deficiencia en la mielinización de algunos tractos cerebrales en pacientes con esquizofrenia.

Contacto: Carlos Luis Paino Paino, carlos.paino @ hrc.es / Daniel González-Nieto, daniel.gonzalez @ ctb.upm.es

 

Diseño y desarrollo de una herramienta de generación de informes basada en registros obtenidos en las Unidades del Servicio de Cardiología del Hospital 12 de Octubre

Fecha publicación: Julio 2018

Nombre del tutor: Gema García Sáez / María Elena Hernando Pérez / Dr. Héctor Bueno

Descripción: El trabajo consiste en la creación de una herramienta de procesado de señales (ECG, curvas de presión, etc.) registradas durante las intervenciones de cateterismo de hemodinámica y de los parámetros y señales registrados a diario por los monitores de la Unidad Coronaria del servicio de Cardiología del Hospital 12 de Octubre. Los resultados se presentarán gráficamente en informes que se integrarán posteriormente con la Historia Clínica del paciente. Se analizará el uso de herramientas de procesado automático de la información de dichos informes.

Contacto: Gema García Sáez, ggarcia @ gbt.tfo.upm.es / María Elena Hernando Pérez, elena @ gbt.tfo.upm.es

 

Desarrollo de un biomaterial funcionalizado con moléculas fluorescentes para implante cerebral in vivo

Fecha publicación: Julio 2018

Nombre del tutor: Rocío Fernández Serra
Ponente: Daniel González-Nieto

Descripción: La fibroína de la seda es un biomaterial que ha sido ampliamente utilizado en distintos ámbitos clínicos, destacando en la actualidad su posible función como vehículo de liberación farmacológica y la tendencia creciente para usar este biomaterial en el tratamiento de distintos desórdenes neurológicos. Para el desarrollo exitoso de esta tecnología resultaría muy importante conocer la viabilidad del biomaterial injertado en el tejido cerebral.
En este proyecto se plantea caracterizar el implante cerebral de hidrogeles de fibroína de la seda y células madre encapsuladas mediante la funcionalización del biomaterial con distintas moléculas fluorescentes y el empleo de células madre modificadas mediante ingeniería genética.

Contacto: Rocío Fernández Serra, rocio.fernandez @ ctb.upm.es / Daniel González-Nieto, daniel.gonzalez @ ctb.upm.es

 

Implementación y simulación de los algoritmos de páncreas artificial openAPS

Fecha publicación: Julio 2018

Nombre del tutor: Agustín Rodríguez Herrero / Mª Elena Hernando Pérez

Descripción: El trabajo consiste en estudiar los algoritmos del Open Artificial Pancreas System (openAPS) que están disponibles en código abierto para Android, implementarlos en una herramienta Matlab de simulación y evaluarlos in-silico con una población de pacientes virtuales. Para abordar el trabajo el alumno estudiará en detalle el tipo de hardware que se puede utilizar con OpenAPS (bombas de infusión de insulina y sensores continuos de glucosa), las variantes del algoritmo de control en lazo cerrado y las opciones de configuración para personalizarlo a cada paciente. Los resultados se compararán con otros algoritmos desarrollados en el grupo de investigación y en la comunidad científica internacional. Como resultado del trabajo se propondrán mejoras al openAPS.

Requisitos: Se valorarán conocimientos de programación en Matlab y Android.

Contacto: Agustín Rodríguez Herrero, arodri @ gbt.tfo.upm.es / Mª Elena Hernando Pérez, elena @ gbt.tfo.upm.es

Diseño e implementación de un modelo de usuario basado en ontologías para su integración en una plataforma de formación de habilidades quirúrgicas

Fecha publicación: Enero 2018

Nombre del tutor: Patricia Sánchez González
Ponente: Ignacio Oropesa García

Descripción: El proyecto se llevará a cabo en el contexto del proyecto europeo EASIER. El proyecto busca la creación de una plataforma de formación online integral que abarque el rango completo de habilidades técnicas y no técnicas necesarias para la práctica quirúrgica. La plataforma dará soporte a sistemas de entrenamiento externos, tales como el simulador virtual SIMENDO, y dispondrá de herramientas para la creación de cursos estandarizados. Estará respaldada por un modelo pedagógico que permita homogeneizar la creación de contenidos y los procesos formativos a nivel europeo.

El objetivo de este trabajo es la definición del modelo de usuario de la plataforma. El modelo de usuario será el encargado de gestionar los datos de interacción, formación y evaluación de los cirujanos. Su definición será el resultado de un proceso de obtención de conocimiento con expertos cirujanos. El resultado final será una ontología que pueda ser codificada a la base de datos de la plataforma de formación del proyecto EASIER

Objetivos:

  • Participación en y análisis de las conclusiones extraídas de las sesiones de obtención de conocimiento llevadas a cabo con usuarios finales de la plataforma.
  • Definición y validación del modelo de usuario.
  • Soporte a la integración del modelo en las bases de datos de la plataforma.
Requisitos: Se valorarán conocimientos de Protégé, SQL.

Contacto: Patricia Sánchez González, psanchez @ gbt.tfo.upm.es/ Ignacio Oropesa García,  ioropesa @ gbt.tfo.upm.es

 

 

Monitorización objetiva de pacientes mediante la comunicación con dispositivos médicos

Fecha publicación: Diciembre 2017

Nombre del tutor: Gema García Sáez/ Mª Elena Hernando Pérez

Descripción: El trabajo consiste en desarrollar aplicaciones que permitan la monitorización de variables fisiológicas o parámetros médicos de los pacientes cuando están fuera de los hospitales, es decir, en sus domicilios o durante sus actividades diarias. Para ello se abordará la implementación del protocolo de comunicación de algún dispositivo médico o de seguimiento de pacientes, de modo que se registre esta información y se pueda gestionar desde las aplicaciones de los usuarios para mejorar el cuidado del paciente. Cada TFG abordará dispositivos diferentes y dependiendo del escenario clínico, se consideran aplicaciones en entornos Web, Android o iOS. Las comunicaciones generalmente se realizarán en un ámbito local utilizando tecnologías como Bluetooth LE, NFC, etc. Los dispositivos considerados incluyen entre otros las siguientes variables: glucemia capilar, glucemia continua, presión arterial, pulso cardiaco, medidas objetivas de actividad física, peso, temperatura, etc. Las tareas de gestión de la información registrada se realizan en colaboración con equipos clínicos con los que se evaluarán los resultados. Escenarios clínicos de aplicación: diabetes gestacional y diabetes tipo 1.

Contacto: Gema García Sáez, ggarcia @ gbt.tfo.upm.es / Mª Elena Hernando Pérez, elena @ gbt.tfo.upm.es

 

Análisis de datos y visualización de parámetros fisiológicos para el seguimiento de pacientes con sistemas de telemedicina

Fecha publicación: Diciembre 2017

Nombre del tutor: Gema García Sáez/ Mª Elena Hernando Pérez

Descripción: El trabajo consiste en el diseño y desarrollo de sistemas de ayuda a la decisión para los profesionales sanitarios y los propios pacientes. El trabajo consistirá en el procesamiento de los datos de pacientes registrados con sistemas de telemedicina, de modo que se obtenga de ellos la máxima información, utilizando en algunos casos herramientas de inteligencia artificial que permitan la extracción de conocimiento de forma automático.  El objetivo es diseñar sistemas proactivos que generen alertas hacia profesionales y pacientes y anticipen las acciones terapéuticas al momento en que se detectan las desviaciones. El trabajo requiere el uso de bases de datos y la realimentación a los usuarios a través de las aplicaciones (ej. Web, Android o iOS) o notificaciones instantáneas. Las tareas de definición de los procedimientos de análisis de datos y notificaciones se realizan en colaboración con equipos clínicos. Escenarios clínicos de aplicación: diabetes gestacional y diabetes tipo 1.

Contacto: Gema García Sáez, ggarcia @ gbt.tfo.upm.es / Mª Elena Hernando Pérez, elena @ gbt.tfo.upm.es

 

Desarrollo de aplicaciones Web y móviles integradas en servicios de Telemedicina

Fecha publicación: Diciembre 2017

Nombre del tutor: Gema García Sáez/ Mª Elena Hernando Pérez

Descripción: El trabajo consiste en la implementación de aplicaciones móviles para profesionales sanitarios y/o pacientes integradas en servicios de telemedicina.  Se considerarán diferentes patologías clínicas (cada una de ellas abordada por un TFG diferente). El trabajo utilizará herramientas de desarrollo Web y para los SSOO de móviles (ej. Android o iOS), acceso a bases de datos y procedimientos de comunicación con servidores remotos. Las tareas de definición de las funcionalidades y las interfaces de usuario se realizan en colaboración con equipos clínicos, con los que también se diseñan los estudios de validación con grupos de pacientes. Escenarios clínicos de aplicación: diabetes gestacional y diabetes tipo 1.

Contacto: Gema García Sáez, ggarcia @ gbt.tfo.upm.es / Mª Elena Hernando Pérez, elena @ gbt.tfo.upm.es

 

Desarrollo de Plataforma para el cuidado de la salud y la promoción del Well-being

Fecha publicación: Diciembre 2017

Nombre del tutor: Jose M. Iniesta / Mª Elena Hernando Pérez

Descripción: Los trabajos ofertados bajo esta propuesta se centran en estudiar y aplicar conceptos relacionados con el Internet Of Things (IoT), empleando para ello tecnologías Web, servicios en la nube, aplicaciones móviles, y wearables que permitan generar un ecosistema tecnológico interconectado para facilitar una autogestión del bienestar y un autoconocimiento personal (nutrición, actividad física, sueño, estado de ánimo, estrés, etc.), pretendiendo conseguir una prevención temprana y saludable de futuras complicaciones. Para ello se propone el desarrollo e integración de estas tecnologías con sistemas inteligentes de análisis de datos para el soporte y la ayuda a la decisión basada en extracción del conocimiento, complementado además con el empleo de técnicas que mejoren y faciliten la adherencia al sistema y el cambio de comportamiento hacia estilos de vida saludables.

Contacto: Jose M. Iniesta, jminiesta @ gbt.tfo.upm.es / Mª Elena Hernando Pérez, elena @ gbt.tfo.upm.es

 

Desarrollo de Herramientas aplicadas a la Salud Mental

Fecha publicación: Diciembre 2017

Nombre del tutor: Jose Tapia Galisteo / Mª Elena Hernando Pérez

Descripción: La gestión y el seguimiento de la salud mental incluyen la monitorización de parámetros tanto subjetivos como objetivos, debido a que este tipo de trastornos pueden tener orígenes muy variados e interrelacionados. Debido a esta complejidad, las tareas de definición de las funcionalidades y las interfaces de usuario se realizan en colaboración con equipos clínicos. Los trabajos ofertados bajo esta línea, incluyen procedimientos de acceso y extracción de datos estructurados y no estructurados, así como la utilización de técnicas de análisis de datos y procesamiento de lenguaje natural. El objetivo del trabajo puede requerir el desarrollo de aplicaciones Web o móviles (Android o iOS) para el registro y visualización de datos de interés (estado de ánimo o humor, la irritabilidad, consumo de sustancias como el alcohol, adherencia al tratamiento, actividad social, patrones de la vida diaria, etc).

Contacto: Jose Tapia Galisteo, jtapia @ gbt.tfo.upm.es/ Mª Elena Hernando Pérez, elena @ gbt.tfo.upm.es