Development and evaluation of a microservice-based virtual assistant for chronic patients support

Los asistentes virtuales (también conocidos como chatbots) son programas que interactúan con los usuarios simulando una conversación humana a través de mensajes de texto o de voz. Los asistentes virtuales destinados al cuidado de la salud ofrecen servicios, herramientas, asesoramiento, ayuda, soporte y gestión de diferentes enfermedades. Los usuarios de este tipo de asistente virtual pueden ser, por ejemplo, pacientes, cuidadores y profesionales sanitarios, los cuales poseen diferentes necesidades y requerimientos. Los pacientes con enfermedades crónicas podrían beneficiarse de los asistentes virtuales que se encargan de realizar seguimientos de su condición, proporcionar información específica, fomentar la adherencia a la medicación, etc. Para realizar estas funciones, los asistentes virtuales necesitan una arquitectura de software adecuada. Esta tesis doctoral propone el diseño de una arquitectura específica para el desarrollo de asistentes virtuales destinados a proporcionar soporte a pacientes crónicos. Hoy en día, las personas interactúan entre sí diariamente utilizando plataformas de mensajería. Para alinear este tipo de interacción con la arquitectura del asistente virtual, proponemos el uso de plataformas de mensajería para la interacción asistente virtual-paciente, prestando especial atención a las cuestiones de seguridad y privacidad (es decir, el uso de plataformas de mensajería seguras con cifrado de extremo a extremo).Los asistentes virtuales pueden implementar sistemas conversacionales para que la interacción con los pacientes sea más natural. Los sistemas conversacionales en escenarios de atención médica complejos, como la gestión de enfermedades, deben ser capaces de poder comprender oraciones complejas utilizadas durante la interacción. La adaptación de nuevos métodos con el procesamiento de lenguaje natural (NLP, por su nombre en inglés, Natural Language Processing) puede aportar una mejora a la arquitectura del asistente virtual. Los word embeddings (incrustación de palabras) se han utilizado ampliamente en NLP como entrada en las redes neuronales. Tales word embeddings pueden ayudar a comprender el objetivo final y las palabras clave en una oración. Por ello, en esta tesis estudiamos el impacto de diferentes word embeddings entrenados con corpus generales y específicos utilizando el entendimiento del lenguaje natural conjunto (Joint NLU, por su nombre en inglés, Joint Natural Language Understanding) en el dominio de la medicación en español. Los datos para entrenar el modelo NLU conjunto se generan usando plantillas. Dicho modelo se utiliza para la detección de intenciones, así como para el slot filling (llenado de ranuras). En este estudio comparamos word2vec y fastText como word embeddings y ELMo y BERT como modelos de lenguaje. Para entrenar los embeddings utilizamos tres corpus diferentes: los datos de entrenamiento generados para este escenario, la Wikipedia en español como dominio general y la base de datos de medicamentos en español como datos especializados. El mejor resultado se obtuvo con el modelo ELMo entrenado con Wikipedia en español.Dotamos al asistente virtual de capacidades de gestión de medicamentos basadas en NLP. En consecuencia, se analiza el impacto del etiquetado de slots y la longitud de los datos de entrenamiento en modelos NLU conjuntos para escenarios de gestión de medicamentos utilizando asistentes virtuales en español. En este estudio definimos las intenciones (propósitos de las oraciones) para escenarios centrados en la administración de medicamentos y dos tipos de etiquetas de slots. Para entrenar el modelo, generamos cuatro conjuntos de datos, combinando oraciones largas o cortas con slots largos o cortos. Para el análisis comparativo, elegimos seis modelos NLU conjuntos (SlotRefine, stack-propagation framework, SF-ID network, capsule-NLU, slot-gated modeling y joint SLU-LM) de la literatura existente. Tras el análisis competitivo, se observa que el mejor resultado se obtuvo utilizando oraciones y slots cortos. Nuestros resultados sugirieron que los modelos NLU conjuntos entrenados con slots cortos produjeron mejores resultados que aquellos entrenados con slots largos para la tarea de slot filling.En definitiva, proponemos una arquitectura de microservicios genérica válida para cualquier tipo de gestión de enfermedades crónicas. El prototipo genérico ofrece un asistente virtual operativo para gestionar información básica y servir de base para futuras ampliaciones. Además, en esta tesis presentamos dos prototipos especializados con el objetivo de mostrar cómo esta nueva arquitectura permite cambiar, añadir o mejorar diferentes partes del asistente virtual de forma dinámica y flexible. El primer prototipo especializado tiene como objetivo ayudar en la gestión de la medicación del paciente. Este prototipo se encargará de recordar la ingesta de medicamentos a través de la creación de una comunidad de apoyo donde los pacientes, cuidadores y profesionales sanitarios interactúen con herramientas y servicios útiles ofrecidos por el asistente virtual. La implementación del segundo prototipo especializado está diseñada para una enfermedad crónica específica, la psoriasis. Este prototipo ofrece teleconsulta y almacenamiento de fotografías.Por último, esta tesis tiene como objetivo validar la eficacia del asistente virtual integrado en las plataformas de mensajería, destinado al cuidado de la salud. Por ello, esta tesis incluye la evaluación de los dos prototipos especializados. El primer estudio tiene como objetivo mejorar la adherencia a la medicación en pacientes con diabetes mellitus tipo 2 comórbida y trastorno depresivo. Para ello, se diseñó y posteriormente se realizó un estudio piloto de nueve meses. En el estudio analizamos la Tasa de Posesión de Medicamentos (MPR, por su nombre en inglés, Medication Possession Ratio), obtuvimos la puntuación del Cuestionario sobre la Salud del Paciente (PHQ-9, por su nombre en inglés, Patient Health Questionnaire) y medimos el nivel de hemoglobina glicosilada (HbA1c), en los pacientes antes y después del estudio. También realizamos entrevistas a todos los participantes. Un total de trece pacientes y cinco enfermeras utilizaron y evaluaron el asistente virtual propuesto. Los resultados mostraron que, en promedio, la adherencia a la medicación de los pacientes mejoró. El segundo estudio tiene como objetivo evaluar un año de uso entre el asistente virtual y pacientes con psoriasis y dermatólogos, y el impacto en su calidad de vida. Para ello se diseñó y realizó un estudio prospectivo de un año de duración con pacientes con psoriasis y dermatólogos. Para medir la mejora en la calidad de vida, en este estudio analizamos los cuestionarios de Calidad de Vida de los Pacientes con Psoriasis (PSOLIFE, por su nombre en inglés, Psoriasis Quality of Life) y el Índice de Calidad de Vida en Dermatología (DLQI, por su nombre en inglés, Dermatology Life Quality Index). Además, realizamos encuestas a todos los participantes y obtuvimos el número de consultas médicas realizadas a través del asistente virtual. Se incluyeron en el estudio un total de 34 participantes (30 pacientes diagnosticados con psoriasis moderada-grave y cuatro profesionales sanitarios). Los resultados mostraron que, en promedio, la calidad de vida mejoró.<br /

Authorizing Third-Party Applications Served through Messaging Platforms

The widespread adoption of smartphones and the new-generation wireless networks have changed the way that people interact among themselves and with their environment. The use of messaging platforms, such as WhatsApp, has become deeply ingrained in peoples’ lives, and many digital services have started to be delivered using these communication channels. In this work, we propose a new OAuth grant type to be used when the interaction between the resource owner and the client takes place through a messaging platform. This new grant type firstly allows the authorization server to be sure that no Man-in-the-Middle risk exists between the resource owner and the client before issuing an access token. Secondly, it allows the authorization server to interact with the resource owner through the same user-agent already being used to interact with the client, i.e., the messaging platform, which is expected to improve the overall user experience of the authorization process. To verify this assumption, we conducted a usability study in which subjects were required to perform the full authorization process using both the standard authorization code grant type (through a web-browser) and the new grant type defined in this work. They have also been required to fill in a small questionnaire including some demographic information and their impressions about both authorization flows. The results suggest that the proposed grant type eases the authorization process in most cases

An ontology-driven architecture for data integration and management in home-based telemonitoring scenarios

The shift from traditional medical care to the use of new technology and engineering innovations is nowadays an interesting and growing research area mainly motivated by a growing population with chronic conditions and disabilities. By means of information and communications technologies (ICTs), telemedicine systems offer a good solution for providing medical care at a distance to any person in any place at any time. Although significant contributions have been made in this field in recent decades, telemedicine and in e-health scenarios in general still pose numerous challenges that need to be addressed by researchers in order to take maximum advantage of the benefits that these systems provide and to support their long-term implementation. The goal of this research thesis is to make contributions in the field of home-based telemonitoring scenarios. By periodically collecting patients' clinical data and transferring them to physicians located in remote sites, patient health status supervision and feedback provision is possible. This type of telemedicine system guarantees patient supervision while reducing costs (enabling more autonomous patient care and avoiding hospital over flows). Furthermore, patients' quality of life and empowerment are improved. Specifically, this research investigates how a new architecture based on ontologies can be successfully used to address the main challenges presented in home-based telemonitoring scenarios. The challenges include data integration, personalized care, multi-chronic conditions, clinical and technical management. These are the principal issues presented and discussed in this thesis. The proposed new ontology-based architecture takes into account both practical and conceptual integration issues and the transference of data between the end points of the telemonitoring scenario (i.e, communication and message exchange). The architecture includes two layers: 1) a conceptual layer and 2) a data and communication layer. On the one hand, the conceptual layer based on ontologies is proposed to unify the management procedure and integrate incoming data from all the sources involved in the telemonitoring process. On the other hand, the data and communication layer based on web service technologies is proposed to provide practical back-up to the use of the ontology, to provide a real implementation of the tasks it describes and thus to provide a means of exchanging data. This architecture takes advantage of the combination of ontologies, rules, web services and the autonomic computing paradigm. All are well-known technologies and popular solutions applied in the semantic web domain and network management field. A review of these technologies and related works that have made use of them is presented in this thesis in order to understand how they can be combined successfully to provide a solution for telemonitoring scenarios. The design and development of the ontology used in the conceptual layer led to the study of the autonomic computing paradigm and its combination with ontologies. In addition, the OWL (Ontology Web Language) language was studied and selected to express the required knowledge in the ontology while the SPARQL language was examined for its effective use in defining rules. As an outcome of these research tasks, the HOTMES (Home Ontology for Integrated Management in Telemonitoring Scenarios) ontology, presented in this thesis, was developed. The combination of the HOTMES ontology with SPARQL rules to provide a flexible solution for personalising management tasks and adapting the methodology for different management purposes is also discussed. The use of Web Services (WSs) was investigated to support the exchange of information defined in the conceptual layer of the architecture. A generic ontology based solution was designed to integrate data and management procedures in the data and communication layer of the architecture. This is an innovative REST-inspired architecture that allows information contained in an ontology to be exchanged in a generic manner. This layer structure and its communication method provide the approach with scalability and re-usability features. The application of the HOTMES-based architecture has been studied for clinical purposes following three simple methodological stages described in this thesis. Data and management integration for context-aware and personalized monitoring services for patients with chronic conditions in the telemonitoring scenario are thus addressed. In particular, the extension of the HOTMES ontology defines a patient profile. These profiles in combination with individual rules provide clinical guidelines aiming to monitor and evaluate the evolution of the patient's health status evolution. This research implied a multi-disciplinary collaboration where clinicians had an essential role both in the ontology definition and in the validation of the proposed approach. Patient profiles were defined for 16 types of different diseases. Finally, two solutions were explored and compared in this thesis to address the remote technical management of all devices that comprise the telemonitoring scenario. The first solution was based on the HOTMES ontology-based architecture. The second solution was based on the most popular TCP/IP management architecture, SNMP (Simple Network Management Protocol). As a general conclusion, it has been demonstrated that the combination of ontologies, rules, WSs and the autonomic computing paradigm takes advantage of the main benefits that these technologies can offer in terms of knowledge representation, work flow organization, data transference, personalization of services and self-management capabilities. It has been proven that ontologies can be successfully used to provide clear descriptions of managed data (both clinical and technical) and ways of managing such information. This represents a further step towards the possibility of establishing more effective home-based telemonitoring systems and thus improving the remote care of patients with chronic diseases

Desarrollo de un sistema de control de versiones software integrado en Elastic Stack

La seguridad en redes y servicios consiste en adoptar políticas y prácticas para prevenir y supervisar el acceso no autorizado, el uso indebido, la modificación o la denegación de una red informática y sus recursos accesibles. Actualmente, la ciberseguridad está presente en todo tipo de organizaciones y empresas, pero también cada vez más en usuarios particulares. No nos quepa duda de que, todos y cada uno de los equipos expuestos al mundo exterior reciben varios ataques al cabo del día. Pensar que nadie va a atacar nuestra red porque no somos importantes es un cibersuicidio.Durante este Trabajo Fin de Grado se ha desarrollado un sistema de control de versiones software con la finalidad de comparar las versiones instaladas en el SO del usuario con las últimas versiones comerciales disponibles de 15 softwares de uso común en el SO Windows. El objetivo es prevenir una futura explotación de vulnerabilidades de nuestro sistema por tener instaladas versiones no actualizadas.Se han implementado un conjunto de técnicas y herramientas que nos han permitido sincronizar información en un servidor centralizado con el objetivo de procesarla y ofrecerla a nuestros usuarios a través de una API. Para ello, se ha utilizado el framework osquery para la obtención de versiones de software instaladas en el equipo del usuario; se ha desarrollado un programa en Python, el cual, mediante técnicas de web scraping, obtiene las últimas versiones comerciales de los programas más usados en el SO Windows y se ha utilizado el conjunto de herramientas de Elastic Stack (Beats, Logstash, Elasticsearch y Kibana) para llevar a cabo el procesamiento, almacenamiento y visualización de los resultados. Finalmente, se ha realizado una API (Application Programming Interfaces) en Python que ofrece a los usuarios información de los softwares analizados por nuestro sistema.La funcionalidad del sistema ha sido comprobada mediante su despliegue en un entorno con accesibilidad pública y se ha verificado su funcionamiento en diferentes pruebas.<br /

Design of a secure architecture for the exchange of biomedical information in m-Health scenarios

El paradigma de m-Salud (salud móvil) aboga por la integración masiva de las más avanzadas tecnologías de comunicación, red móvil y sensores en aplicaciones y sistemas de salud, para fomentar el despliegue de un nuevo modelo de atención clínica centrada en el usuario/paciente. Este modelo tiene por objetivos el empoderamiento de los usuarios en la gestión de su propia salud (p.ej. aumentando sus conocimientos, promocionando estilos de vida saludable y previniendo enfermedades), la prestación de una mejor tele-asistencia sanitaria en el hogar para ancianos y pacientes crónicos y una notable disminución del gasto de los Sistemas de Salud gracias a la reducción del número y la duración de las hospitalizaciones. No obstante, estas ventajas, atribuidas a las aplicaciones de m-Salud, suelen venir acompañadas del requisito de un alto grado de disponibilidad de la información biomédica de sus usuarios para garantizar una alta calidad de servicio, p.ej. fusionar varias señales de un usuario para obtener un diagnóstico más preciso. La consecuencia negativa de cumplir esta demanda es el aumento directo de las superficies potencialmente vulnerables a ataques, lo que sitúa a la seguridad (y a la privacidad) del modelo de m-Salud como factor crítico para su éxito. Como requisito no funcional de las aplicaciones de m-Salud, la seguridad ha recibido menos atención que otros requisitos técnicos que eran más urgentes en etapas de desarrollo previas, tales como la robustez, la eficiencia, la interoperabilidad o la usabilidad. Otro factor importante que ha contribuido a retrasar la implementación de políticas de seguridad sólidas es que garantizar un determinado nivel de seguridad implica unos costes que pueden ser muy relevantes en varias dimensiones, en especial en la económica (p.ej. sobrecostes por la inclusión de hardware extra para la autenticación de usuarios), en el rendimiento (p.ej. reducción de la eficiencia y de la interoperabilidad debido a la integración de elementos de seguridad) y en la usabilidad (p.ej. configuración más complicada de dispositivos y aplicaciones de salud debido a las nuevas opciones de seguridad). Por tanto, las soluciones de seguridad que persigan satisfacer a todos los actores del contexto de m-Salud (usuarios, pacientes, personal médico, personal técnico, legisladores, fabricantes de dispositivos y equipos, etc.) deben ser robustas y al mismo tiempo minimizar sus costes asociados. Esta Tesis detalla una propuesta de seguridad, compuesta por cuatro grandes bloques interconectados, para dotar de seguridad a las arquitecturas de m-Salud con unos costes reducidos. El primer bloque define un esquema global que proporciona unos niveles de seguridad e interoperabilidad acordes con las características de las distintas aplicaciones de m-Salud. Este esquema está compuesto por tres capas diferenciadas, diseñadas a la medidas de los dominios de m-Salud y de sus restricciones, incluyendo medidas de seguridad adecuadas para la defensa contra las amenazas asociadas a sus aplicaciones de m-Salud. El segundo bloque establece la extensión de seguridad de aquellos protocolos estándar que permiten la adquisición, el intercambio y/o la administración de información biomédica -- por tanto, usados por muchas aplicaciones de m-Salud -- pero no reúnen los niveles de seguridad detallados en el esquema previo. Estas extensiones se concretan para los estándares biomédicos ISO/IEEE 11073 PHD y SCP-ECG. El tercer bloque propone nuevas formas de fortalecer la seguridad de los tests biomédicos, que constituyen el elemento esencial de muchas aplicaciones de m-Salud de carácter clínico, mediante codificaciones novedosas. Finalmente el cuarto bloque, que se sitúa en paralelo a los anteriores, selecciona herramientas genéricas de seguridad (elementos de autenticación y criptográficos) cuya integración en los otros bloques resulta idónea, y desarrolla nuevas herramientas de seguridad, basadas en señal -- embedding y keytagging --, para reforzar la protección de los test biomédicos.The paradigm of m-Health (mobile health) advocates for the massive integration of advanced mobile communications, network and sensor technologies in healthcare applications and systems to foster the deployment of a new, user/patient-centered healthcare model enabling the empowerment of users in the management of their health (e.g. by increasing their health literacy, promoting healthy lifestyles and the prevention of diseases), a better home-based healthcare delivery for elderly and chronic patients and important savings for healthcare systems due to the reduction of hospitalizations in number and duration. It is a fact that many m-Health applications demand high availability of biomedical information from their users (for further accurate analysis, e.g. by fusion of various signals) to guarantee high quality of service, which on the other hand entails increasing the potential surfaces for attacks. Therefore, it is not surprising that security (and privacy) is commonly included among the most important barriers for the success of m-Health. As a non-functional requirement for m-Health applications, security has received less attention than other technical issues that were more pressing at earlier development stages, such as reliability, eficiency, interoperability or usability. Another fact that has contributed to delaying the enforcement of robust security policies is that guaranteeing a certain security level implies costs that can be very relevant and that span along diferent dimensions. These include budgeting (e.g. the demand of extra hardware for user authentication), performance (e.g. lower eficiency and interoperability due to the addition of security elements) and usability (e.g. cumbersome configuration of devices and applications due to security options). Therefore, security solutions that aim to satisfy all the stakeholders in the m-Health context (users/patients, medical staff, technical staff, systems and devices manufacturers, regulators, etc.) shall be robust and, at the same time, minimize their associated costs. This Thesis details a proposal, composed of four interrelated blocks, to integrate appropriate levels of security in m-Health architectures in a cost-efcient manner. The first block designes a global scheme that provides different security and interoperability levels accordingto how critical are the m-Health applications to be implemented. This consists ofthree layers tailored to the m-Health domains and their constraints, whose security countermeasures defend against the threats of their associated m-Health applications. Next, the second block addresses the security extension of those standard protocols that enable the acquisition, exchange and/or management of biomedical information | thus, used by many m-Health applications | but do not meet the security levels described in the former scheme. These extensions are materialized for the biomedical standards ISO/IEEE 11073 PHD and SCP-ECG. Then, the third block proposes new ways of enhancing the security of biomedical standards, which are the centerpiece of many clinical m-Health applications, by means of novel codings. Finally the fourth block, with is parallel to the others, selects generic security methods (for user authentication and cryptographic protection) whose integration in the other blocks results optimal, and also develops novel signal-based methods (embedding and keytagging) for strengthening the security of biomedical tests. The layer-based extensions of the standards ISO/IEEE 11073 PHD and SCP-ECG can be considered as robust, cost-eficient and respectful with their original features and contents. The former adds no attributes to its data information model, four new frames to the service model |and extends four with new sub-frames|, and only one new sub-state to the communication model. Furthermore, a lightweight architecture consisting of a personal health device mounting a 9 MHz processor and an aggregator mounting a 1 GHz processor is enough to transmit a 3-lead electrocardiogram in real-time implementing the top security layer. The extra requirements associated to this extension are an initial configuration of the health device and the aggregator, tokens for identification/authentication of users if these devices are to be shared and the implementation of certain IHE profiles in the aggregator to enable the integration of measurements in healthcare systems. As regards to the extension of SCP-ECG, it only adds a new section with selected security elements and syntax in order to protect the rest of file contents and provide proper role-based access control. The overhead introduced in the protected SCP-ECG is typically 2{13 % of the regular file size, and the extra delays to protect a newly generated SCP-ECG file and to access it for interpretation are respectively a 2{10 % and a 5 % of the regular delays. As regards to the signal-based security techniques developed, the embedding method is the basis for the proposal of a generic coding for tests composed of biomedical signals, periodic measurements and contextual information. This has been adjusted and evaluated with electrocardiogram and electroencephalogram-based tests, proving the objective clinical quality of the coded tests, the capacity of the coding-access system to operate in real-time (overall delays of 2 s for electrocardiograms and 3.3 s for electroencephalograms) and its high usability. Despite of the embedding of security and metadata to enable m-Health services, the compression ratios obtained by this coding range from ' 3 in real-time transmission to ' 5 in offline operation. Complementarily, keytagging permits associating information to images (and other signals) by means of keys in a secure and non-distorting fashion, which has been availed to implement security measures such as image authentication, integrity control and location of tampered areas, private captioning with role-based access control, traceability and copyright protection. The tests conducted indicate a remarkable robustness-capacity tradeoff that permits implementing all this measures simultaneously, and the compatibility of keytagging with JPEG2000 compression, maintaining this tradeoff while setting the overall keytagging delay in only ' 120 ms for any image size | evidencing the scalability of this technique. As a general conclusion, it has been demonstrated and illustrated with examples that there are various, complementary and structured manners to contribute in the implementation of suitable security levels for m-Health architectures with a moderate cost in budget, performance, interoperability and usability. The m-Health landscape is evolving permanently along all their dimensions, and this Thesis aims to do so with its security. Furthermore, the lessons learned herein may offer further guidance for the elaboration of more comprehensive and updated security schemes, for the extension of other biomedical standards featuring low emphasis on security or privacy, and for the improvement of the state of the art regarding signal-based protection methods and applications

Desarrollo de una aplicación móvil multiplataforma para la creación de documentos XML utilizando XML Schema y Schematron

Este trabajo plantea el diseño y la implementación de una aplicación móvil multiplataforma mediante JavaScript, HTML5 y CSS3 que permita al usuario crear documentos XML válidos de manera asistida a partir de XML Schema y opcionalmente Schematron. Para ello, utilizando la información proporcionada por el XML Schema, la aplicación genera de forma dinámica un formulario que reproduce la estructura de un documento XML válido, y el usuario interacciona con los elementos de dicho formulario de manera que el estado y el propio formulario van evolucionando hasta obtener un documento XML que es válido respecto del Schema puesto que el formulario se ha construido a partir de él. El uso de Schematron es una de las características que hacen novedosa a la aplicación desarrollada frente a otras. Dicho documento define restricciones y relaciones entre diferentes elementos del documento XML y la aplicación utiliza esta información no solo para informar de restricciones que no se cumplen, sino también para prevenir errores de manera dinámica y anticipada, evitando que el usuario seleccione opciones que causarían errores. En la aplicación también se han tenido en cuenta las necesidades de los usuarios desde el punto de vista visual y del tipo de documento que quieren obtener, por lo que se permite utilizar hojas XSLT para transformar el documento XML a otro tipo de documento más adecuado a las necesidades del usuario, como JSON, HTML o incluso PDF. La aplicación se ha adaptado para ser utilizada en el ámbito de la dermatología mediante el uso de documentos XML Schema y Schematron que modelan patologías dermatológicas comunes y que han sido desarrollados en un Trabajo de Fin de Grado anterior \cite{victoria}. No obstante, la aplicación es genérica y se adaptará de manera dinámica a los documentos XML Schema y Schematron proporcionados por el usuario aunque fuesen otros diferentes

Design and evaluation of echocardiograms codification and transmission for Teleradiology systems

Las enfermedades cardiovasculares son la mayor causa de muerte en el mundo. Aunque la mayoría de muertes por cardiopatías se puede evitar, si las medidas preventivas no son las adecuadas el paciente puede fallecer. Es por esto, que el seguimiento y diagnóstico de pacientes con cardiopatías es muy importante. Numerosos son las pruebas médicas para el diagnostico y seguimiento de enfermedades cardiovasculares, siendo los ecocardiogramas una de las técnicas más ampliamente utilizada. Un ecocardiograma consiste en la adquisición de imágenes del corazón mediante ultrasonidos. Presenta varias ventajas con respecto otras pruebas de imagen: no es invasiva, no produce radiación ionizante y es barata. Por otra parte, los sistemas de telemedicina han crecido rápidamente ya que ofrecen beneficios de acceso a los servicios médicos, una reducción del coste y una mejora de la calidad de los servicios. La telemedicina proporciona servicios médicos a distancia. Estos servicios son de especial ayuda en casos de emergencia médica y para áreas aisladas donde los hospitales y centros de salud están alejados. Los sistemas de tele-cardiología pueden ser clasificados de acuerdo al tipo de pruebas. En esta Tesis nos hemos centrado en los sistemas de tele-ecocardiografia, ya que los ecocardiogramas son ampliamente usados y presentan el mayor reto al ser la prueba médica con mayor flujo de datos. Los mayores retos en los sistemas de tele-ecocardiografia son la compresión y la transmisión garantizando que el mismo diagnóstico es posible tanto en el ecocardiograma original como en el reproducido tras la compresión y transmisión. Los ecocardiogramas deben ser comprimidos tanto para su almacenamiento como para su transmisión ya que estos presentan un enorme flujo de datos que desbordaría el espacio de almacenamiento y no se podría transmitir eficientemente por las redes actuales. Sin embargo, la compresión produce pérdidas que pueden llevar a un diagnostico erróneo de los ecocardiogramas comprimidos. En el caso de que las pruebas ecocardiograficas quieran ser guardadas, una compresión clínica puede ser aplicada previa al almacenamiento. Esta compresión clínica consiste en guardar las partes del ecocardiograma que son importantes para el diagnóstico, es decir, ciertas imágenes y pequeños vídeos del corazón en movimiento que contienen de 1 a 3 ciclos cardiacos. Esta compresión clínica no puede ser aplicada en el caso de transmisión en tiempo real, ya que es el cardiólogo especialista quien debe realizar la compresión clínica y éste se encuentra en recepción, visualizando el echocardiograma transmitido. En cuanto a la transmisión, las redes sin cables presentan un mayor reto que las redes cableadas. Las redes sin cables tienen un ancho de banda limitado, son propensas a errores y son variantes en tiempo lo que puede resultar problemático cuando el ecocardiograma quiere ser transmitido en tiempo real. Además, las redes sin cables han experimentado un gran desarrollo gracias a que permiten un mejor acceso y movilidad, por lo que pueden ofrecer un mayor servicio que las redes cableadas. Dos tipos de sistemas se pueden distinguir acorde a los retos que presenta cada uno de ellos: los sistemas de almacenamiento y reenvió y los sistemas de tiempo real. Los sistemas de almacenamiento y reenvió consisten en la adquisición, almacenamiento y el posterior envió del ecocardiograma sin requerimientos temporales. Una compresión clínica puede ser llevada a cabo previa al almacenamiento. Además de la compresión clínica, una compresión con pérdidas es recomendada para reducir el espacio de almacenamiento y el tiempo de envío, pero sin perder l ainformación diagnóstica de la prueba. En cuanto a la transmisión, al no haber requerimientos temporales, la transmisión no presenta ninguna dificultad. Cualquier protocolo de transmisión fiable puede ser usado para no perder calidad en la imagen debido a la transmisión. Por lo tanto, para estos sistemas sólo nos hemos centrado en la codificación de los ecocardiogramas. Los sistemas de tiempo real consisten en la transmisión del ecocardiograma al mismo tiempo que éste es adquirido. Dado que el envío de video clínico es una de las aplicaciones con mayor demanda de ancho de banda, la compresión para la transmisión es requerida, pero manteniendo la calidad diagnóstica de la imagen. La transmisión en canales sin cables puede ser afectada por errores que distorsionan la calidad del ecocardiograma reconstruido en recepción. Por lo tanto, métodos de control de errores son requeridos para minimizar los errores de transmisión y el retardo introducido. Sin embargo, aunque el ecocardiograma sea visualizado con errores debido a la transmisión, esto no implica que el diagnóstico no sea posible. Dados los retos previamente descritos, las siguientes soluciones para la evaluación clínica, compresión y transmisión han sido propuestas: - Para garantizar que el ecocardiograma es visualizado sin perder información diagnóstica 2 tests han sido diseñados. El primer test define recomendaciones para la compresión de los ecocardiogramas. Consiste en dos fases para un ahorro en el tiempo de realización, pero sin perder por ello exactitud en el proceso de evaluación. Gracias a este test el ecocardiograma puede ser comprimido al máximo sin perder calidad diagnóstica y utilizando así más eficientemente los recursos. El segundo test define recomendaciones para la visualización del ecocardiograma. Este test define rangos de tiempo en los que el ecocardiograma puede ser visualizado con inferior calidad a la establecida en el primer test. Gracias a este test se puede saber si el ecocardiograma es visualizado sin pérdida de calidad diagnóstica cuando se introducen errores en la visualización, sin la necesidad de realizar una evaluación para cada video transmitido o diferentes condiciones de canal. Además, esta metodología puede ser aplicada para la evaluación de otras técnicas de diagnóstico por imagen. - Para la compresión de ecocardiogramas dos métodos de compresión han sido diseñados, uno para el almacenamiento y otro para la transmisión. Diferentes propuestas son diseñadas, ya que los ecocardiogramas para los dos propósitos tienen características diferentes. Para ambos propósitos un método de compresión en la que las facilidades que incorporan los dispositivos de segmentar la imagen y en la que las características de visualización de los ecocardiogramas han sido tenidas en cuenta ha sido diseñado. Para la compresión del ecocardiograma con el propósito de almacenarlo un formato de almacenamiento fácilmente integrable con DICOM basado en regiones y en el que el tipo de datos y la importancia clínica de cada región es tenido en cuenta ha sido diseñado. DICOM es el formato para el almacenamiento y transmisión de imágenes más ampliamente utilizado actualmente. El formato de compresión propuesto supone un ahorra de hasta el 75 % del espacio de almacenamiento con respecto a la compresión con JPEG 2000, actualmente soportado por DICOM, sin perder calidad diagnostica de la imagen. Los ratios de compresión para el formato propuesto dependen de la distribución de la imagen, pero para una base de datos de 105 ecocardiogramas correspondientes a 4 ecógrafos los ratios obtenidos están comprendidos entre 19 y 41. Para la compresión del ecocardiograma con el propósito de la transmisión en tiempo real un método de compresión basado en regiones en el que el tipo de dato y el modo de visualización han sido tenidos en cuenta se ha diseñado. Dos modos de visualización son distinguidos para la compresión de la región con mayor importancia clínica (ultrasonido), los modos de barrido y los modos 2-D. La evaluación clínica diseñada para las recomendaciones de compresión fue llevada a cabo por 3 cardiologos, 9 ecocardiogramas correspondientes a diferentes pacientes y 3 diferentes ecógrafos. Los ratios de transmisión recomendados fueron de 200 kbps para los modos 2-D y de 40 kbps para los modos de barrido. Si se comparan estos resultados con previas soluciones en la literatura un ahorro mínimo de entre 5 % y el 78 % es obtenido dependiendo del modo. - Para la transmisión en tiempo real de ecocardiogramas un protocolo extremo a extremo basada en el método de compresión por regiones ha sido diseñado. Este protocolo llamado ETP de las siglas en inglés Echocardiogram Transmssion Protocol está diseñado para la compresión y transmisión de las regiones por separado, pudiendo así ofrecer diferentes ratios de compresión y protección de errores para las diferentes regiones de acuerdo a su importancia diagnostica. Por lo tanto, con ETP el ratio de transmisión mínimo recomendado para el método de compresión propuesto puede ser utilizado, usando así eficientemente el ancho de banda y siendo menos sensible a los errores introducidos por la red. ETP puede ser usado en cualquier red, sin embargo, en el caso de que la red introduzca errores se ha diseñado un método de corrección de errores llamado SECM, de las siglas en inglés State Error Control Method. SECM se adapta a las condiciones de canal usando más protección cuando las condiciones empeoran y usando así el ancho de banda eficientemente. Además, la evaluación clínica diseñada para las recomendaciones de visualización ha sido llevada a cabo con la base de datos de la evaluación previa. De esta forma se puede saber si el ecocardiograma es visualizado sin pérdida diagnostica aunque se produzcan errores de transmisión. En esta tesis, por lo tanto, se ha ofrecido una solución para la transmisión en tiempo real y el almacenamiento de ecocardiogramas preservando la información diagnóstica y usando eficientemente los recursos (disco de almacenamiento y ratio de transmisión). Especial soporte se da para la transmisión en redes sin cables, dando soluciones a las limitaciones que estas introducen. Además, las soluciones propuestas han sido probadas y comparadas con otras técnicas con una red de acceso móvil WiMAX, demostrando que el ancho de banda es eficientemente utilizado y que el ecocardiograma es correctamente visualizado de acuerdo con las recomendaciones de visualización dadas por la evaluación clínica

Desarrollo de una herramienta en python para la monitorización de actividad de usuarios de whatsapp

Este Trabajo de Fin de Grado consiste en el desarrollo de una plataforma que permite la monitorización de la actividad de los usuarios en la aplicación de mensajería instantánea para smartphones Whatsapp. Los módulos principales de la plataforma son: un Agente SNMP que ejecuta la aplicación utilizada para la monitorización, ambos escritos en el lenguaje de programación Python, y un Gestor SNMP que ejecuta el software de MG-SOFT utilizado en Gestion de Red. La aplicación utilizada para la monitorización recoge las horas de última conexión de los usuarios y las envía mediante el protocolo de gestión SNMP al agente. El agente SNMP, que implementa una MIB privada, es gestionado a través del programa MIB Browser, de modo que permita su acceso remotamente. Esta MIB privada consiste en una tabla que almacena los distintos números telefónicos, los nombres de sus propietarios, sus fechas de últimas conexiones y el número de veces que han accedido a Whatsapp durante los últimos 5 minutos. Por último, la aplicación de generación de gráficos en red Cacti nos permite una representación temporal de los datos almacenados en el agente

Implementación del grupo Filter de una sonda RMON con Python y LibPCAP

En este trabajo se ha implementado el grupo Filter de una sonda RMON, el cual permite realizar tareas de monitorización utilizando el protocolo SNMP (Simple Network Management Protocol). Además, se ha definido una MIB (Management Information Base) que permita integrar la gestión de las comunidades de acceso al sistema dentro de la arquitectura SNMP. Por último, se ha desarrollado una interfaz gráfica de usuario que facilite el manejo del grupo Filter de RMON

Desarrollo de un sistema de identificación biométrico utilizando la señal pletismográfica (PPG), en un entorno de cloud computing

En este proyecto se han analizado las prestaciones de varios esquemas de procesado para su uso en biometría utilizando el PPG. Para dar soporte al proceso de identificación, se ha diseñado e implementado una arquitectura de procesado en la nube, en la que todas las comunicaciones se realizan sobre estándares de comunicación médicos, que permita realizar la identificación en tiempo real