Clasificación de la expresión facial de dolor postquirúrgico infantil: Evaluación de redes neuronales convolucionales

There are certain difficulties in differentiating between children's facial expression related to pain and other stimuli. In addition, the limited communication ability of children in the preverbal stage leads to misdiagnosis when the child feels pain, for example, post-surgical conditions. In this article, a classification approach of facial expression of child pain is presented based on models of pre-trained convolutional neuronal networks from the study carried out in a Colombian hospital of level 4 (Hospital Universitario San Vicente Fundación), in the recovery areas of child surgery services. AlexNet and VGG (16, 19 and Face) networks are evaluated in the own dataset using the FLACC scale and their performances are compared in three experiments. The results show that the VGG-19 model achieves the best performance (92.9%) compared to the other networks. The effectiveness of the model and transfer learning for the classification of facial expression of child pain shows a promising solution for the assessment of post-surgical pain.Existen ciertas dificultades para diferenciar entre la expresión facial infantil relacionada al dolor con la de otros estímulos. Además, la limitada capacidad de comunicación de los niños en la etapa preverbal conlleva a un error de diagnóstico cuando el niño siente dolor, por ejemplo, afecciones posteriores a las cirugías. En este artículo, se presenta un enfoque de clasificación de la expresión facial de dolor infantil basado en modelos de redes neuronales convolucionales pre-entrenadas a partir del estudio realizado en un hospital colombiano de nivel 4 (Hospital Universitario San Vicente Fundación), en las áreas de recuperación de los servicios de cirugía infantil. Se evalúan las redes AlexNet y VGG (16, 19 y Face) en el conjunto de datos propio utilizando la escala FLACC y se comparan sus rendimientos en tres experimentos. Los resultados muestran que el modelo VGG-19 logra el mejor rendimiento (92.9%) en comparación con las demás redes. La eficacia del modelo y el aprendizaje por transferencia para la clasificación de la expresión facial de dolor infantil muestran una solución prometedora para la evaluación del dolor postquirúrgico

Modeling of cardiovascular system for evaluation of vascular reactivity estimation techniques based on reactive hyperemia

RESUMEN: La evaluación de la reactividad vascular (RV) se hace mediante la respuesta hiperémica después de una isquemia producida por oclusión arterial. Existen técnicas de medición de RV que permiten evaluar la función vascular con menor costo y sin dependencia del operador, pero se encuentran en desarrollo y requieren validación y aceptación clínica. Objetivo: Modelar computacionalmente la mecánica vascular con el fin de evaluar el desempeño de una técnica de RV. Materiales y métodos: Se modificó el modelo eléctrico de la vasculatura del brazo, obteniendo el volumen periférico con y sin oclusión de la arteria braquial. Se realizó una identificación computacional que relaciona el volumen periférico con los resultados de una técnica de evaluación de RV que presenta cambios de color en la mano ocluida durante hiperemia reactiva. El software utilizado fue Matlab®. Resultados: El modelo modificado permitió obtener el volumen periférico con y sin oclusión representando la perfusión en la microvascultura. El modelo no lineal Hammerstein-Weiner fue el mejor descriptor de los cambios de color en función de la dinámica del sistema vascular y presentó porcentaje de ajuste promedio de 95,69%. Conclusiones: Es posible modelar computacionalmente la técnica de evaluación de la función vascular utilizando identificación no lineal.ABSTRACT: The evaluation of vascular reactivity (VR) is done by the hyperemic response after ischemia produced by arterial occlusion. There are VR measurement techniques that allow the evaluation of vascular function at lower cost and without dependence on the operator, but they are in development and require validation and clinical acceptance. Objective: To model vascular mechanics computationally in order to evaluate the performance of a VR technique. Materials and methods: The electrical model of the vasculature of the arm was modified, obtaining the peripheral volume with and without brachial artery occlusion. A computational identification, which relates the peripheral volume to the results of a VR evaluation technique and presents color changes in the occluded hand during reactive hyperemia, was performed. The software used was Matlab®. Results: The modified model allowed to obtain the peripheral volume with and without occlusion, representing the perfusion in the microvasculature. The Hammerstein-Weiner non-linear model was the best descriptor of color changes depending on the dynamics of the vascular system and it presented an average adjustment percentage of 95.69%. Conclusions: It is possible to model computationally the technique of evaluation of vascular function using nonlinear identification

Classification of facial expression of post-surgical pain in children

There are certain difficulties in differentiating between children's facial expression related to pain and other stimuli. In addition, the limited communication ability of children in the preverbal stage leads to misdiagnosis when the child feels pain, for example, post-surgical conditions. In this article, a classification approach of facial expression of child pain is presented based on models of pre-trained convolutional neuronal networks from the study carried out in a Colombian hospital of level 4 (Hospital Universitario San Vicente Fundación), in the recovery areas of child surgery services. AlexNet and VGG (16, 19 and Face) networks are evaluated in the own dataset using the FLACC scale and their performances are compared in three experiments. The results show that the VGG-19 model achieves the best performance (92.9%) compared to the other networks. The effectiveness of the model and transfer learning for the classification of facial expression of child pain shows a promising solution for the assessment of post-surgical pain.Existen ciertas dificultades para diferenciar entre la expresión facial infantil relacionada al dolor con la de otros estímulos. Además, la limitada capacidad de comunicación de los niños en la etapa preverbal conlleva a un error de diagnóstico cuando el niño siente dolor, por ejemplo, afecciones posteriores a las cirugías. En este artículo, se presenta un enfoque de clasificación de la expresión facial de dolor infantil basado en modelos de redes neuronales convolucionales pre-entrenadas a partir del estudio realizado en un hospital colombiano de nivel 4 (Hospital Universitario San Vicente Fundación), en las áreas de recuperación de los servicios de cirugía infantil. Se evalúan las redes AlexNet y VGG (16, 19 y Face) en el conjunto de datos propio utilizando la escala FLACC y se comparan sus rendimientos en tres experimentos. Los resultados muestran que el modelo VGG-19 logra el mejor rendimiento (92.9%) en comparación con las demás redes. La eficacia del modelo y el aprendizaje por transferencia para la clasificación de la expresión facial de dolor infantil muestran una solución prometedora para la evaluación del dolor postquirúrgico

XV International Congress of Control Electronics and Telecommunications: "The role of technology in times of pandemic and post-pandemic: innovation and development for strategic social and productive sectors"

La anterior selección, motivados por la aseveración de Manuel Castells -hace casi 20 años ya- que la innovación y la difusión de la tecnología parecía ser la herramienta apropiada para el desarrollo en la era de la información. Este 2020, sin embargo, ante la situación disruptiva que aquejó y aqueja a la sociedad red como una estructura social emergente de la Era de la Información basada en redes de producción, energizadas por el poder y la experiencia; falló y debe reencontrar su rumbo. Es así que los problemas acuciantes, ahora, fueron: la atención sanitaria y la superación de la epidemia de Sars Cov 2; tomó forma la, hasta entonces, visión irrealista de Castells que … no podemos avanzar con nuestros modelos de desarrollo actual, destruyendo nuestro entorno y excluyendo a la mayor parte de la humanidad de los beneficios de la revolución tecnológica más extraordinaria de la historia, sin sufrir una devastadora reacción por parte de la sociedad y la naturaleza. Fue así que el Cuarto Mundo, específicamente, donde la suficiencia de recurso humano, de capital, trabajo, información y mercado -vinculados todos a través de la tecnología- supuso que atendería eficazmente a través de la población que podía por su capacidad hacer uso racional y profesional del conocimiento, las necesidades de la mayoritaria población vulnerable y vulnerada. Por lo anterior, poner en el centro a las personas, en entornos de tarea y trabajo globales hiperconectados combinando espacios físicos, corrientes de información con canales de conexión expeditos, y formando profesionales del conocimiento que asuman y afronten los retos derivados de la transformación digital de empresas, universidades, y organizaciones, pero en condiciones de equidad y sujetos de prosperidad, será el desafío en los escenarios presentes y futuros inmediatos.The previous selection, motivated by the assertion of Manuel Castells -almost 20 years ago- that innovation and diffusion of technology seemed to be the appropriate tool for development in the information age. This 2020, however, in the face of the disruptive situation that afflicted and continues to afflict the network society as an emerging social structure of the Information Age based on production networks, energized by power and experience; He failed and must find his way again. Thus, the pressing problems now were: health care and overcoming the Sars Cov 2 epidemic; Castells' until then unrealistic vision took shape that... we cannot advance with our current development models, destroying our environment and excluding the majority of humanity from the benefits of the most extraordinary technological revolution in history, without suffering a devastating reaction from society and nature. It was thus that the Fourth World, specifically, where the sufficiency of human resources, capital, work, information and market - all linked through technology - meant that it would serve effectively through the population that could, due to its capacity, make rational use. and knowledge professional, the needs of the majority vulnerable and vulnerable population. Therefore, putting people at the center, in hyperconnected global task and work environments, combining physical spaces, information flows with expedited connection channels, and training knowledge professionals who assume and face the challenges derived from the digital transformation of companies, universities, and organizations, but in conditions of equality and subject to prosperity, will be the challenge in the present and immediate future scenarios.Bogot