Biomedical engineering systems and technologies: international joint conference, BIOSTEC 2009, Porto, Portugal, January 14-17, 2009, revised selected papers

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Políticas de Copyright de Publicações Científicas em Repositórios Institucionais: O Caso do INESC TEC

A progressiva transformação das práticas científicas, impulsionada pelo desenvolvimento das novas Tecnologias de Informação e Comunicação (TIC), têm possibilitado aumentar o acesso à informação, caminhando gradualmente para uma abertura do ciclo de pesquisa. Isto permitirá resolver a longo prazo uma adversidade que se tem colocado aos investigadores, que passa pela existência de barreiras que limitam as condições de acesso, sejam estas geográficas ou financeiras. Apesar da produção científica ser dominada, maioritariamente, por grandes editoras comerciais, estando sujeita às regras por estas impostas, o Movimento do Acesso Aberto cuja primeira declaração pública, a Declaração de Budapeste (BOAI), é de 2002, vem propor alterações significativas que beneficiam os autores e os leitores. Este Movimento vem a ganhar importância em Portugal desde 2003, com a constituição do primeiro repositório institucional a nível nacional. Os repositórios institucionais surgiram como uma ferramenta de divulgação da produção científica de uma instituição, com o intuito de permitir abrir aos resultados da investigação, quer antes da publicação e do próprio processo de arbitragem (preprint), quer depois (postprint), e, consequentemente, aumentar a visibilidade do trabalho desenvolvido por um investigador e a respetiva instituição. O estudo apresentado, que passou por uma análise das políticas de copyright das publicações científicas mais relevantes do INESC TEC, permitiu não só perceber que as editoras adotam cada vez mais políticas que possibilitam o auto-arquivo das publicações em repositórios institucionais, como também que existe todo um trabalho de sensibilização a percorrer, não só para os investigadores, como para a instituição e toda a sociedade. A produção de um conjunto de recomendações, que passam pela implementação de uma política institucional que incentive o auto-arquivo das publicações desenvolvidas no âmbito institucional no repositório, serve como mote para uma maior valorização da produção científica do INESC TEC.The progressive transformation of scientific practices, driven by the development of new Information and Communication Technologies (ICT), which made it possible to increase access to information, gradually moving towards an opening of the research cycle. This opening makes it possible to resolve, in the long term, the adversity that has been placed on researchers, which involves the existence of barriers that limit access conditions, whether geographical or financial. Although large commercial publishers predominantly dominate scientific production and subject it to the rules imposed by them, the Open Access movement whose first public declaration, the Budapest Declaration (BOAI), was in 2002, proposes significant changes that benefit the authors and the readers. This Movement has gained importance in Portugal since 2003, with the constitution of the first institutional repository at the national level. Institutional repositories have emerged as a tool for disseminating the scientific production of an institution to open the results of the research, both before publication and the preprint process and postprint, increase the visibility of work done by an investigator and his or her institution. The present study, which underwent an analysis of the copyright policies of INESC TEC most relevant scientific publications, allowed not only to realize that publishers are increasingly adopting policies that make it possible to self-archive publications in institutional repositories, all the work of raising awareness, not only for researchers but also for the institution and the whole society. The production of a set of recommendations, which go through the implementation of an institutional policy that encourages the self-archiving of the publications developed in the institutional scope in the repository, serves as a motto for a greater appreciation of the scientific production of INESC TEC

Incorporating Colour Information for Computer-Aided Diagnosis of Melanoma from Dermoscopy Images: A Retrospective Survey and Critical Analysis

Cutaneous melanoma is the most life-threatening form of skin cancer. Although advanced melanoma is often considered as incurable, if detected and excised early, the prognosis is promising. Today, clinicians use computer vision in an increasing number of applications to aid early detection of melanoma through dermatological image analysis (dermoscopy images, in particular). Colour assessment is essential for the clinical diagnosis of skin cancers. Due to this diagnostic importance, many studies have either focused on or employed colour features as a constituent part of their skin lesion analysis systems. These studies range from using low-level colour features, such as simple statistical measures of colours occurring in the lesion, to availing themselves of high-level semantic features such as the presence of blue-white veil, globules, or colour variegation in the lesion. This paper provides a retrospective survey and critical analysis of contributions in this research direction

Improvement of the portuguese breast cancer screening through process modelling (BPM)

Dissertation presented as the partial requirement for obtaining a Master's degree in Information Management, specialization in Knowledge Management and Business IntelligenceBreast cancer is a malignant epithelial neoplasm with high incidence and mortality in women. Focusing the clinical performance on screening processes has proven to be the way to improve morbidity and mortality statistics of this recognized public health problem. Business process management (BPM) is a management field that improves and analyzes business processes according to organizations’ strategies. BPM may help manage patient and information flow, improving waiting time in healthcare delivery while integrating healthcare processes with IT. The early diagnosis of breast cancer is of great importance since it will enable more conservative treatments and a longer disease-free survival. Organized oncology screenings programs, with all elements properly prepared, revealed to be more efficient than the opportunistic screenings. The aim of this study is to identify and model BPM processes for the healthcare sector, namely, for the breast cancer screening in Portugal. To achieve this goal, the main processes were identified and new frameworks were proposed and validated through individual interviews with experts. In this study was concluded that BPM techniques can be applied to the healthcare. Through the application of these techniques it was possible to identify the main issues within the organized breast cancer screening and suggest changes to it. These changes focus on reducing the time of the process, improving its efficiency and offering greater support to the health user

Ergowear: desenvolvimento de um vestuário inteligente para monitorização postural e biofeedback

Dissertação de mestrado em Engenharia Biomédica (especialização em Eletrónica Médica)Atualmente, as Lesões Musculoesqueléticas Relacionadas com o Trabalho (LMERT) são considera das o ”problema relacionado com o trabalho mais prevalente”na União Europeia, levando a um custo estimado de cerca de 240 biliões de euros. Em casos mais severos, estes distúrbios podem causar danos vitalícios à saúde do trabalhador, reduzindo a sua qualidade de vida. De facto, LMERTs são con sideradas a principal causa da reforma precoce dos trabalhadores. Foi reportado que os segmentos da parte superior do corpo são mais suceptíveis ao desenvolvimento de LMERTs. Para mitigar a prevalência de LMERTs, ergonomistas maioritariamente aplicam métodos de avaliação observacionais, que são alta mente dependentes da experiência do analista, e apresentam baixa objetividade e repetibilidade. Desta maneira, esforços têm sido feitos para desenvolver ferramentas de avaliação ergonómica baseadas na instrumentação, para compensar essas limitações. Além disso, com a ascensão do conceito da indústria 5.0, o trabalhador humano volta a ser o foco principal na indústria, juntamente com o robô colaborativo. No entanto, para alcançar uma relação verdadeiramente colaborativa e simbiótica entre o trabalhador e o robô, este último precisa de reconhecer as intenções do trabalhador. Para superar este obstáculo, sis temas de captura de movimento podem ser integrados nesta estrutura, fornecendo dados de movimento ao robô colaborativo. Esta dissertação visa a melhoria de um sistema de captura de movimento autónomo, da parte supe rior do corpo, de abordagem inercial que servirá, não apenas para monitorizar a postura do trabalhador, mas também avaliar a ergonomia do usuário e fornecer consciencialização postural ao usuário, por meio de motores de biofeedback. Além disso, o sistema foi já idealizado tendo em mente a sua integração numa estrutura colaborativa humano-robô. Para atingir estes objetivos, foi aplicada uma metodologia de design centrado no utilizador, começando pela análise do Estado da Arte, a avaliação das limitações do sistema anterior, a definição dos requisitos do sistema, o desenvolvimento da peça de vestuário, arquite tura do hardware e arquitetura do software do sistema. Por fim, o sistema foi validado para verificar se estava em conformidade com os requisitos especificados. O sistema é composto por 9 Unidades de Medição Inercial (UMI), posicionados na parte inferior e superior das costas, cabeça, braços, antebraços e mãos. Também foi integrado um sistema de atuação, para biofeedback postural, composto por 6 motores vibrotáteis, localizados na região lombar e próximo do pescoço, cotovelos e pulsos. O sistema é alimentado por uma powerbank e todos os dados adquiridos são enviados para uma estação de processamento, via WiFi (User Datagram Protocol (UDP)), garantindo autonomia. O sistema tem integrado um filtro de fusão Complementar Extendido e uma sequência de calibração Sensor-para-Segmento estática, de maneira a aumentar a precisão da estimativa dos ângulos das articulações. Além disso, o sistema é capaz de amostrar os dados angulares a 240 Hz, enquanto que o sistema anterior era capaz de amostrar no máximo a 100 Hz, melhorando a resolução da aquisição dos dados. O sistema foi validado em termos de hardware e usabilidade. Os testes de hardware abordaram a caracterização da autonomia, frequência de amostragem, robustez mecânica e desempenho da comuni cação sem fio do sistema, em diversos contextos, e também para verificar se estes estão em conformidade com os requisitos técnicos previamente definidos, que foi o caso. Adicionalmente, as especificações da nova versão do sistema foram comparadas com a anterior, onde se observou uma melhoria direta signifi cativa, como por exemplo, maior frequência de amostragem, menor perda de pacote, menor consumo de corrente, entre outras, e com sistemas comerciais de referência (XSens Link). Testes de usabilidade foram realizados com 9 participantes que realizaram vários movimentos uniarticulares e complexos. Após os testes, os usuários responderam a um questionário baseado na Escala de Usabilidade do Sistema (EUS). O sistema foi bem aceite pelos os usuários, em termos de estética e conforto, em geral, comprovando um elevado nível de vestibilidade.Nowadays, Work-Related Musculoskeletal Disorders (WRMSDs) are considered the ”most prevalent work-related problem” in the European Union (EU), leading to an estimated cost of about 240 billion EUR. In more severe cases, these disorders can cause life-long impairments to the workers’ health, reducing their quality of life. In fact, WRMSDs are the main cause for the workers’ early retirement. It was reported that the upper body segments of the worker are more susceptible to the development of WRMSDs. To mitigate the prevalence of WRMSD, ergonomists mostly apply observational assessment methods, which are highly dependant on the analyst’s expertise, have low objectivity and repeatability. Therefore, efforts have been made to develop instrumented-based ergonomic assessment tools, to compensate for these limitations. Moreover, with the rise of the 5.0 industry concept, the human worker is once again the main focus in the industry, along with the Collaborative Robot (cobot). However, to achieve a truly collaborative relation between the worker and the cobot, the latter needs to know the worker’s intentions. To surpass this obstacle, Motion Capture (MoCap) systems can be integrated in this framework, providing motion data to the cobot. This dissertation aims at the improvement of a stand-alone, upper-body, inertial, MoCap system, that will serve to not only monitor the worker’s posture, but also to assess the user’s ergonomics and provide posture awareness to the user, through biofeedback motors. Furthermore, it was also designed to integrate a human-robot collaborative framework. To achieve this, a user-centred design methodology was applied, starting with analyzing the State of Art (SOA), assessing the limitations of the previous system, defining the system’s requirements, developing the garment, hardware architecture and software architecture of the system. Lastly, the system was validated to ascertain if it is in conformity with the specified requirements. The developed system is composed of 9 Inertial Measurement Units (IMUs), placed on the lower and upper back, head, upper arms, forearms and hands. An actuation system was also integrated, for postural biofeedback, and it is comprised of 6 vibrotactile motors, located in the lower back, and in close proximity to the neck, elbows and wrists. The system is powered by a powerbank and all of the acquired data is sent to a main station, via WiFi (UDP), granting a standalone characteristic. The system integrates an Extended Complementary Filter (ECF) and a static Sensor-to-Segment (STS) calibration sequence to increase the joint angle estimation accuracy. Furthermore, the system is able to sample the angular data at 240 Hz, while the previous system was able to sample it at a maximum 100 Hz, improving the resolution of the data acquisition. The system was validated in terms of hardware and usability. The hardware tests addressed the char acterization of the system’s autonomy, sampling frequency, mechanical robustness and wireless commu nication performance in different contexts, and ascertain if they comply with the technical requirements, which was the case. Moreover, the specifications of the new version were compared with the previous one, where a significant direct improvement was observed, such as, higher sampling frequency, lower packet loss, lower current consumption, among others, and with a commercial system of reference (XSens Link). Usability tests were carried out with 9 participants who performed several uni-joint and complex motions. After testing, users answered a questionnaire based on the System Usability Scale (SUS). The system was very well accepted by the participants, regarding aesthetics and overall comfort, proving to have a high level of wearability

Human-robot interaction torque estimation methods for a lower limb rehabilitation robotic system with uncertainties

Lower limb rehabilitation robot (LLRR) users, to successfully conduct isotonic exercises, require real-time feedback on the torque they exert on the robot to meet the goal of the treatment. Still, direct torque measuring is expensive, and indirect encoder-based estimation strategies, such as inverse dynamics (ID) and Nonlinear Disturbance Observers (NDO), are sensitive to Body Segment Inertial Parameters (BSIPs) uncertainties. We envision a way to minimize such parametric uncertainties. This paper proposes two human–robot interaction torque estimation methods: the Identified ID-based method (IID) and the Identified NDO-based method (INDO). Evaluating in simulation the proposal to apply, in each rehabilitation session, a sequential two-phase method: (1) An initial calibration phase will use an online parameter estimation to reduce sensitivity to BSIPs uncertainties. (2) The torque estimation phase uses the estimated parameters to obtain a better result. We conducted simulations under signal-to-noise ratio (SNR) = 40 dB and 20% BSIPs uncertainties. In addition, we compared the effectiveness with two of the best methods reported in the literature via simulation. Both proposed methods obtained the best Coefficient of Correlation, Mean Absolute Error, and Root Mean Squared Error compared to the benchmarks. Moreover, the IID and INDO fulfilled more than 72.2% and 88.9% of the requirements, respectively. In contrast, both methods reported in the literature only accomplish 27.8% and 33.3% of the requirements when using simulations under noise and BSIPs uncertainties. Therefore, this paper extends two methods reported in the literature and copes with BSIPs uncertainties without using additional sensors

Organisational maturity and information systems and technology projects in healthcare: the mediation of project management.

Doutoramento em GestãoThe challenges that health organisations face today is to get better organisational performance, reliable information, faster quality services at prices that should be affordable to the entire population. To fulfil this important goal, health organisations require more comprehensive and integrated approaches such as, but not limited to, optimise their available resources, eliminate inefficiencies and achieve the planned benefits from investments in Information Systems and Technology (IS/IT). Healthcare organisations must improve their management practices and internal procedures to answer the increasing demand of managers, health professionals and the public in general, for more and better information. Health organisations adopt a patient-centred care approach and invest massively in IS/IT, hoping that these investments will improve medical care and patient needs. The main objective of our research is to analyse how the Organisational Maturity affect IS/IT Project Success in Healthcare and if that success is enhanced by using Project Management practices. There is evidence that there is a direct relationship between these variables and that Project Management practices can mediate it, helping to increase the effectiveness of IS/IT projects. Furthermore, the application of the Project Management practices can also improve confidence that the results of these investments meet stakeholders’ expectations, both by the benefits accomplishment and by adding a perceived value to organisations. This study develops and validates an instrument to analyse the data collected from a survey to professionals’ perceptions about the IS/IT Project Success in Healthcare organisations. The results confirm that Project Management has a mediating effect on the relationship between Organizational Maturity and success of IS/IT projects and higher levels of Organisational Maturity will generate more successfully IS/IT projects, although the presence of the mediator Project Management can, in specific situations, affect negatively the correlation between Organisational Maturity and IS/IT Project Success.Os desafios que enfrentam atualmente as organizações de saúde estão diretamente relacionados com o fato de ambicionarem um melhor desempenho, mais e melhor informação de saúde, serviços de qualidade mais céleres. a custos acesíveis à maioria da população. Para o total cumprimento deste desiderato as organizações de saúde têm investido em soluções tecnológicas mais abrangentes e integradas de forma a otimizar os recursos disponíveis, eliminar ineficiências e atingir os benefícios plenos dos investimentos em Sistemas e Tecnologias da Informação (SI/TI). As organizações de saúde procuram melhorar as suas práticas de gestão para dar resposta a uma crescente procura de informação de saúde por parte de gestores, profissionais e público em geral. As organizações de saúde adotaram uma abordagem centrada no paciente e realizaram significativos investimentos em SI/TI na expetativa de que estes trouxessem melhorias ao nível assistencial e na satisfação das expetativas dos seus utilizadores. O principal objetivo deste trabalho é analisar como a Maturidade Organizacional afeta o sucesso do projeto em SI/TI em saúde e se esse sucesso é potenciado pela utilização de práticas de gestão de projetos. Há evidências da existência de uma relação direta entre esstas duas variáveis e que as práticas de Gestão de Projetos a podem mediar, ajudando a aumentar a eficácia dos projetos de SI/TI. Além disso, a aplicação das práticas de Gestão de Projetos podem melhorar a confiança nos resultados dos investimentos e atender às expectativas das diferentes partes interessadas, tanto pela realização de benefícios quanto pela criação de valor percebido para as organizações. Este estudo analisa os dados recolhidos de um questionário à perceção dos profissionais sobre o sucesso dos projetos IS/IT nas organizações de saúde. Os resultados obtidos confirmam. Os resultados confirmam que o Gestão de Projetos tem um efeito mediador na relação entre Maturidade Organizacional e Sucesso de Projetos de SI/TI e níveis mais elevados de Maturidade Organizacional gerarão projetos SI/TI mais bem-sucedidos, embora a presença do mediador Gestão de Projetos, possa, em circunstâncias específicas situações, afetar negativamente a correlação entre as duas variáveis.N/