Integración numérica de problemas de trayectorias

Llamamos problema de trayectorias al consistente en la determinación de la curva que describe en el espacio de las fases la solución de un problema de Cauchy para un sistema autónomo de ecuaciones diferenciales ordinarias. Presentamos la formulación, estudio del error de truncación local en función de elementos geométricos de la curva y experimentación numérica de varios métodos en diferencias finitas específicamente diseñados para la integración numérica de ese problema.Peer Reviewe

Low level and high frequency fragmentation of the QRS changes during acute myocardial ischemia in patients with and without prior myocardial infarction

High frequency (HF) QRS fragmentation and very-low amplitude abnormal intra-QRS potential (uAIQP) analyses have been used to track ischemic changes during coronary artery occlusions. The aim of this study was to assess the relationship between these two techniques in detecting acute myocardial ischemia and the effects of a previous myocardial infarction (MI). Fifty-six patients who underwent elective percutaneous coronary intervention (PCI) procedures were selected and classified into 2 groups according to the presence of prior healed MI (old-MI) (n=18) or not (no_MI) (n=38). Continuous ECG before and during the PCI were recorded and signal-averaged. uAIQPs were obtained using a signal modelling approach. HFQRSRMS was obtained by band pass filtering the ECGs at 150 to 250 Hz. QRS-HFpower was estimated from a modeling power spectral technique. uAIQP and HF indices were obtained from a baseline and an occlusion-PCI ECG episode. uAIQP and HF values decreased (p<0.05) for each of the 12 leads at the PCI event respect to baseline in all patients and the no-MI group. Changes in uAIQP or HF did not separate the groups. uAIQP and QRS-HFpower values at baseline were lower in all leads, except V1-V2, in the old-MI groups compared to no-MI (p<0.05). Pearson’s correlation showed moderate relationship among the indices in most of leads. High-frequency QRS fragmentation indices could add diagnostic value to ST analysis for diagnosing ischemia when a baseline ECG information is available. Patients with old-MI presented lower uAIQP amplitudes compared to no-MI, however further studies are needed to elucidate the effects of old MI on very-low level fragmentation of the QRS.Peer ReviewedPostprint (published version

La Recerca en bioenginyeria cardíaca i pulmonar a l'Institut de Cibernètica

En aquesta ponència presentem els treballs de recerca duts a terme els darrers anys a l'Institut de Cibernètica en el camp de la bioenginyeria. Cal destacar la simulació en computador híbrid del sistema càrdio-vascular, l'anàlisi i caracterització de pròtesis valvulars cardíaques i el processament automàtic de l'electrocardiograma del feix de His, dins l'àrea de la bioenginyeria cardíaca. La recerca en bioenginyeria pulmonar ha estat centrada en el disseny d'equips que col•laboren en 1'exploració funcional pulmonar.This paper presents the bioengineering research carried out at the Institut de Cibernètica the last years. We can remark the cardiovascular system simulation by hybrid computer, the prosthetic cardiac valves characterization, the His bundle electrogram on-line processing and different devices developed to explore the pulmonary function

Use of Gene Ontology semantic information in protein interaction data visualization

The Gene Ontology project is an effort to structure knowledge on biological products and processes by adding semantic information to them. This is done in a systematic way so that this additional information can be automatically processed. In this contribution a protein-protein interaction visualization algorithm is proposed, which combines protein interaction data with Gene Ontology semantic information. The information is integrated using a semantic distance measure defined in ontologies or taxonomies. Multidimensional scaling is applied to this measure and the output complements protein interaction data in building an interaction visualization map.Peer ReviewedPostprint (published version

Caracterización de pacientes con diferentes niveles de riesgo cardiovascular mediante diagramas de Poincaré

En este trabajo se propone caracterizar la dinámica no-lineal de los sistemas cardíaco, vascular y respiratorio a partir de los diagramas de Poincaré. Se han analizado 46 pacientes con cardiomiopatía isquémica (ICM) o dilatada (DCM), y 35 sujetos sanos. De acuerdo con su fracción de eyección ventricular izquierda (LVEF), los pacientes también fueron clasificados en un grupo de alto riesgo (HR: LVEF = 35%, 30 pacientes) y otro de bajo riesgo (LR: LVEF > 35%, 16 pacientes). A partir de las señales electrocardiográfica, de flujo respiratorio y de presión sanguínea se han obtenido los datos relacionados con el tiempo entre latidos cardíacos (RR), entre valores máximos de presión sistólica (SBP), y la duración del ciclo respiratorio (TTot). Estas series temporales han sido representadas mediante los diagramas de Poincaré, y caracterizadas teniendo en cuenta su desviación a largo plazo (SD1) y su cambio instantáneo (SD2). De acuerdo con los resultados obtenidos, los parámetros de las series cardíaca y de presión sanguínea, relacionados con las diagonales longitudinales y transversales del diagrama de Poincaré, son los que mejor diferencian entre pacientes con HR vs LR. Para la clasificación de pacientes isquémicos vs dilatados, los mejores parámetros se obtuvieron a partir de las series respiratorias y están relacionados con las distancias de la desviación estándar a la línea de identidad. Los cambios en estas relaciones representan una mayor aceleración en la dinámica respiratoria de los pacientes con cardiomiopatía isquémica.Postprint (published version

Filtering and thresholding the analytic signal envelope in order to improve peak and spike noise reduction in EEG signals

To remove peak and spike artifacts in biological time series has represented a hard challenge in the last decades. Several methods have been implemented mainly based on adaptive filtering in order to solve this problem. This work presents an algorithm for removing peak and spike artifacts based on a threshold built on the analytic signal envelope. The algorithm was tested on simulated and real EEG signals that contain peak and spike artifacts with random amplitude and frequency occurrence. The performance of the filter was compared with commonly used adaptive filters. Three indexes were used for testing the performance of the filters: Correlation coefficient, mean of coherence function, and rate of absolute error. All these indexes were calculated between filtered signal and original signal without noise. It was found that the new proposed filter was able to reduce the amplitude of peak and spike artifacts with > 0.85, C > 0.8, and RAE 1)

Cambios en las componentes de alta frecuencia del QRS durante isquemia de miocardio inducida

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Estudio de la potencia de la inspiración como predictor del proceso de extubación en pacientes

La extubación de pacientes asistidos mediante ventilación mecánica sigue siendo un proceso fundamental en la práctica clínica, de especial atención en las unidades de cuidados intensivos. En este estudio se propone un nuevo índice de extubación basado en la potencia de la señal de flujo respiratorio (Pi). Se estudiaron un total de 132 pacientes sometidos al proceso de destete: 94 pacientes (GE) con resultado de éxito en la prueba, y 38 pacientes (GF) que fracasaron en el proceso de destete y tuvieron que ser reconectados al ventilador mecánico. La señal de flujo respiratorio fue procesada para obtener la potencia de la fase inspiratoria, considerando las siguientes etapas: a) detección del cruce por cero, b) detección del punto de inflexión, y c) obtención de la potencia de la señal hasta dicho punto. La detección de cruce por cero se realizó utilizando un algoritmo basado en umbrales. Los puntos de inflexión fueron marcados teniendo en cuenta el cero de la segunda derivada. La potencia de la fase inspiratoria se calculó a partir de la energía de la señal desde el cruce por cero hasta el punto de máxima inflexión. El nuevo índice fue evaluado como estimador de éxito en la extubación. Los resultados fueron analizados utilizando clasificadores como regresión logística, análisis discriminante lineal, árboles de decisión, teoría bayesiana, y máquinas de soporte vectorial. Los clasificadores Bayesianos presentaron los mejores resultados con una exactitud del 87%, y sensibilidad y especificidad de 90% y 81%, respectivamente.Postprint (published version

Medidas basadas en teoría de grafos y la predicción de la morbosidad de genes

Estudios previos sugieren que las redes de interacción entre proteínas presentan propiedades de la teoría de grafos que pueden tener cierta relación con la morbosidad de los genes. En particular, se ha sugerido que cuando un polimor smo afecta a un gen, es más probable que se produzca una enfermedad si el grado de ese gen en una red de interacción entre proteínas es elevado. Sin embargo, estos resultados no tienen en cuenta el posible sesgo intro- ducido en los datos por la variación en la cantidad de información que se tiene sobre los diferentes genes. En este trabajo se intenta modelar la morbosidad de genes como una combinación lineal de los grados de los nodos en redes de interacción entre proteínas y la cantidad de información sobre genes disponible en la literatura. Un conjunto de 7461 genes y 3665 enfermedades reportadas en la base de datos Online Mendelian Inheritance in Man (OMIM) fue utilizado conjuntamente con una red de interacciones entre proteínas de 9630 nodos y 38756 interacciones de la Human Proteome Resource Database (HPRD). La cantidad de información disponible para cada gen se ha medido minando la base de datos PubMed. Los resultados sugieren que la correlación entre el grado de un nodo en la red de interacciones entre proteínas y la morbosidad del gen que el nodo representa es consecuencia, al menos en una parte considerable, de la variación en la cantidad de información disponible para los diferentes genes. Aunque los resultados sugieren una correlación positiva entre el grado de un nodo y su morbosidad, los autores creen que esta correlación debe ser considerada con precaución puesto que podría estar afectada por factores que no se consideraron en este estudio.Peer ReviewedPostprint (author’s final draft

Search of phenotype-related candidate genes using Gene Ontology-based semantic similarity and protein interaction information: application to Brugada syndrome

This work presents a methodology for finding phenotype candidate genes starting from a set of known related genes. This is accomplished by automatically mining and organizing the available scientific literature using Gene Ontology-based semantic similarity. As a case study, Brugada syndrome related genes have been used as input in order to obtain a list of other possible candidate genes related with this disease. Brugada anomaly produces a typical alteration in the Electrocardiogram and carriers of the disease show an increased probability of sudden death. Results show a set of semantically coherent proteins that are shown to be related with synaptic transmission and muscle contraction physiological processes.Peer ReviewedPostprint (published version