Application of artificial vision algorithms to images of microscopy and spectroscopy for the improvement of cancer diagnosis

El diagnóstico final de la mayoría de tipos de cáncer lo realiza un médico experto en anatomía patológica que examina muestras tisulares o celulares sospechosas extraídas del paciente. Actualmente, esta evaluación depende en gran medida de la experiencia del médico y se lleva a cabo de forma cualitativa mediante técnicas de imagen tradicionales como la microscopía óptica. Esta tarea tediosa está sujeta a altos grados de subjetividad y da lugar a niveles de discordancia inadecuados entre diferentes patólogos, especialmente en las primeras etapas de desarrollo del cáncer. La espectroscopía infrarroja por Transformada de Fourier (siglas FTIR en inglés) es una tecnología ampliamente utilizada en la industria que recientemente ha demostrado una capacidad creciente para mejorar el diagnóstico de diferentes tipos de cáncer. Esta técnica aprovecha las propiedades del infrarrojo medio para excitar los modos vibratorios de los enlaces químicos que forman las muestras biológicas. La principal señal generada consiste en un espectro de absorción que informa sobre la composición química de la muestra iluminada. Los microespectrómetros FTIR modernos, compuestos por complejos componentes ópticos y detectores matriciales de alta sensibilidad, permiten capturar en un laboratorio de investigación común imágenes hiperespectrales de alta calidad que aúnan información química y espacial. Las imágenes FTIR son estructuras de datos ricas en información que se pueden analizar individualmente o junto con otras modalidades de imagen para realizar diagnósticos patológicos objetivos. Por lo tanto, esta técnica de imagen emergente alberga un alto potencial para mejorar la detección y la graduación del riesgo del paciente en el cribado y vigilancia de cáncer. Esta tesis estudia e implementa diferentes metodologías y algoritmos de los campos interrelacionados de procesamiento de imagen, visión por ordenador, aprendizaje automático, reconocimiento de patrones, análisis multivariante y quimiometría para el procesamiento y análisis de imágenes hiperespectrales FTIR. Estas imágenes se capturaron con un moderno microscopio FTIR de laboratorio a partir de muestras de tejidos y células afectadas por cáncer colorrectal y de piel, las cuales se prepararon siguiendo protocolos alineados con la práctica clínica actual. Los conceptos más relevantes de la espectroscopía FTIR se investigan profundamente, ya que deben ser comprendidos y tenidos en cuenta para llevar a cabo una correcta interpretación y tratamiento de sus señales especiales. En particular, se revisan y analizan diferentes factores fisicoquímicos que influyen en las mediciones espectroscópicas en el caso particular de muestras biológicas y pueden afectar críticamente su análisis posterior. Todos estos conceptos y estudios preliminares entran en juego en dos aplicaciones principales. La primera aplicación aborda el problema del registro o alineación de imágenes hiperespectrales FTIR con imágenes en color adquiridas con microscopios tradicionales. El objetivo es fusionar la información espacial de distintas muestras de tejido medidas con esas dos modalidades de imagen y centrar la discriminación en las regiones seleccionadas por los patólogos, las cuales se consideran más relevantes para el diagnóstico de cáncer colorrectal. En la segunda aplicación, la espectroscopía FTIR se lleva a sus límites de detección para el estudio de las entidades biomédicas más pequeñas. El objetivo es evaluar las capacidades de las señales FTIR para discriminar de manera fiable diferentes tipos de células de piel que contienen fenotipos malignos. Los estudios desarrollados contribuyen a la mejora de métodos de decisión objetivos que ayuden al patólogo en el diagnóstico final del cáncer. Además, revelan las limitaciones de los protocolos actuales y los problemas intrínsecos de la tecnología FTIR moderna, que deberían abordarse para permitThe final diagnosis of most types of cancers is performed by an expert clinician in anatomical pathology who examines suspicious tissue or cell samples extracted from the patient. Currently, this assessment largely relies on the experience of the clinician and is accomplished in a qualitative manner by means of traditional imaging techniques, such as optical microscopy. This tedious task is subject to high degrees of subjectivity and gives rise to suboptimal levels of discordance between different pathologists, especially in early stages of cancer development. Fourier Transform infrared (FTIR) spectroscopy is a technology widely used in industry that has recently shown an increasing capability to improve the diagnosis of different types of cancer. This technique takes advantage of the ability of mid-infrared light to excite the vibrational modes of the chemical bonds that form the biological samples. The main generated signal consists of an absorption spectrum that informs of the chemical composition of the illuminated specimen. Modern FTIR microspectrometers, composed of complex optical components and high-sensitive array detectors, allow the acquisition of high-quality hyperspectral images with spatially-resolved chemical information in a common research laboratory. FTIR images are information-rich data structures that can be analysed alone or together with other imaging modalities to provide objective pathological diagnoses. Hence, this emerging imaging technique presents a high potential to improve the detection and risk stratification in cancer screening and surveillance. This thesis studies and implements different methodologies and algorithms from the related fields of image processing, computer vision, machine learning, pattern recognition, multivariate analysis and chemometrics for the processing and analysis of FTIR hyperspectral images. Those images were acquired with a modern benchtop FTIR microspectrometer from tissue and cell samples affected by colorectal and skin cancer, which were prepared by following protocols close to the current clinical practise. The most relevant concepts of FTIR spectroscopy are thoroughly investigated, which ought to be understood and considered to perform a correct interpretation and treatment of its special signals. In particular, different physicochemical factors are reviewed and analysed, which influence the spectroscopic measurements for the particular case of biological samples and can critically affect their later analysis. All these knowledge and preliminary studies come into play in two main applications. The first application tackles the problem of registration or alignment of FTIR hyperspectral images with colour images acquired with traditional microscopes. The aim is to fuse the spatial information of distinct tissue samples measured by those two imaging modalities and focus the discrimination on regions selected by the pathologists, which are meant to be the most relevant areas for the diagnosis of colorectal cancer. In the second application, FTIR spectroscopy is pushed to their limits of detection for the study of the smallest biomedical entities. The aim is to assess the capabilities of FTIR signals to reliably discriminate different types of skin cells containing malignant phenotypes. The developed studies contribute to the improvement of objective decision methods to support the pathologist in the final diagnosis of cancer. In addition, they reveal the limitations of current protocols and intrinsic problems of modern FTIR technology, which should be tackled in order to enable its transference to anatomical pathology laboratories in the future.El diagnòstic final de la majoria de tipus de càncer ho realitza un metge expert en anatomia patològica que examina mostres tissulars o cel¿lulars sospitoses extretes del pacient. Actualment, aquesta avaluació depèn en gran part de l'experiència del metge i es porta a terme de forma qualitativa mitjançant tècniques d'imatge tradicionals com la microscòpia òptica. Aquesta tasca tediosa està subjecta a alts graus de subjectivitat i dóna lloc a nivells de discordança inadequats entre diferents patòlegs, especialment en les primeres etapes de desenvolupament del càncer. L'espectroscòpia infraroja per Transformada de Fourier (sigles FTIR en anglès) és una tecnologia àmpliament utilitzada en la indústria que recentment ha demostrat una capacitat creixent per millorar el diagnòstic de diferents tipus de càncer. Aquesta tècnica aprofita les propietats de l'infraroig mitjà per excitar els modes vibratoris dels enllaços químics que formen les mostres biològiques. El principal senyal generat consisteix en un espectre d'absorció que informa sobre la composició química de la mostra il¿luminada. Els microespectrómetres FTIR moderns, compostos per complexos components òptics i detectors matricials d'alta sensibilitat, permeten capturar en un laboratori d'investigació comú imatges hiperespectrals d'alta qualitat que uneixen informació química i espacial. Les imatges FTIR són estructures de dades riques en informació que es poden analitzar individualment o juntament amb altres modalitats d'imatge per a realitzar diagnòstics patològics objectius. Per tant, aquesta tècnica d'imatge emergent té un alt potencial per a millorar la detecció i la graduació del risc del pacient en el cribratge i vigilància de càncer. Aquesta tesi estudia i implementa diferents metodologies i algoritmes dels camps interrelacionats de processament d'imatge, visió per ordinador, aprenentatge automàtic, reconeixement de patrons, anàlisi multivariant i quimiometria per al processament i anàlisi d'imatges hiperespectrals FTIR. Aquestes imatges es van capturar amb un modern microscopi FTIR de laboratori a partir de mostres de teixits i cèl¿lules afectades per càncer colorectal i de pell, les quals es van preparar seguint protocols alineats amb la pràctica clínica actual. Els conceptes més rellevants de l'espectroscòpia FTIR s'investiguen profundament, ja que han de ser compresos i tinguts en compte per dur a terme una correcta interpretació i tractament dels seus senyals especials. En particular, es revisen i analitzen diferents factors fisicoquímics que influeixen en els mesuraments espectroscòpiques en el cas particular de mostres biològiques i poden afectar críticament la seua anàlisi posterior. Tots aquests conceptes i estudis preliminars entren en joc en dues aplicacions principals. La primera aplicació aborda el problema del registre o alineació d'imatges hiperespectrals FTIR amb imatges en color adquirides amb microscopis tradicionals. L'objectiu és fusionar la informació espacial de diferents mostres de teixit mesurades amb aquestes dues modalitats d'imatge i centrar la discriminació en les regions seleccionades pels patòlegs, les quals es consideren més rellevants per al diagnòstic de càncer colorectal. En la segona aplicació, l'espectroscòpia FTIR es porta als seus límits de detecció per a l'estudi de les entitats biomèdiques més xicotetes. L'objectiu és avaluar les capacitats dels senyals FTIR per discriminar de manera fiable diferents tipus de cèl¿lules de pell que contenen fenotips malignes. Els estudis desenvolupats contribueixen a la millora de mètodes de decisió objectius que ajuden el patòleg en el diagnòstic final del càncer. A més, revelen les limitacions dels protocols actuals i els problemes intrínsecs de la tecnologia FTIR moderna, que haurien d'abordar per permetre la seva transferència als laboratoris d'anatomia patològica en el futur.Peñaranda Gómez, FJ. (2018). Application of artificial vision algorithms to images of microscopy and spectroscopy for the improvement of cancer diagnosis [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/99748TESI

Propuesta de un sistema visual de alerta de riesgos en la Mina Vencemos ubicada en el Municipio de El Zulia, Norte de Santander.

Proponer un sistema visual de alertas de riesgos en la empresa GRUPO HEMES S.A.S, en la mina Vencemos ubicada en el Municipio de El Zulia, Norte de Santander.Según el reporte de accidentalidad a nivel nacional de la ANM, muestra para el año 2018 un total de 112 mortalidades, en el 2019 un total de 82 mortalidades y para el periodo de enero a junio de 2020 un total de 80 mortalidades reportadas, siendo las explosiones atmosferas viciadas y derrumbes las causas principales (Agencia Nacional de Minería, 2020). Es de notar que las principales causas de estas mortalidades son las atmosferas viciadas y los derrumbes, los cuales en muchos casos se puede asimilar a la falta de inspección y monitoreo de los riesgos y su reporte en tiempos oportunos. Por esta razón se propone un sistema de alertas visual que permita identificar los riesgos de las operaciones mineras, que permitirá reducir los tiempos de reporte y mitigación de los riesgos desde el aporte de todo el talento humano de la organización. Para el diseño de esta metodología se toma como muestra la mina vencemos del Municipio de El Zulia en Norte de Santander, donde se identificará desde el SG-SST y la información recolectada en campo, cual es el proceso identificación, reporte y mitigación de los riesgos presentes en la operación; seguidamente se podrá realizar el diseño del sistema que tendrá que estar sujeto al ciclo PHVA de acuerdo con el decreto 1072 de 2015

Propuesta de un sistema visual de alerta de riesgos en la Mina Vencemos ubicada en el Municipio de El Zulia, Norte de Santander.

Proponer un sistema visual de alertas de riesgos en la empresa GRUPO HEMES S.A.S, en la mina Vencemos ubicada en el Municipio de El Zulia, Norte de Santander.Según el reporte de accidentalidad a nivel nacional de la ANM, muestra para el año 2018 un total de 112 mortalidades, en el 2019 un total de 82 mortalidades y para el periodo de enero a junio de 2020 un total de 80 mortalidades reportadas, siendo las explosiones atmosferas viciadas y derrumbes las causas principales (Agencia Nacional de Minería, 2020). Es de notar que las principales causas de estas mortalidades son las atmosferas viciadas y los derrumbes, los cuales en muchos casos se puede asimilar a la falta de inspección y monitoreo de los riesgos y su reporte en tiempos oportunos. Por esta razón se propone un sistema de alertas visual que permita identificar los riesgos de las operaciones mineras, que permitirá reducir los tiempos de reporte y mitigación de los riesgos desde el aporte de todo el talento humano de la organización. Para el diseño de esta metodología se toma como muestra la mina vencemos del Municipio de El Zulia en Norte de Santander, donde se identificará desde el SG-SST y la información recolectada en campo, cual es el proceso identificación, reporte y mitigación de los riesgos presentes en la operación; seguidamente se podrá realizar el diseño del sistema que tendrá que estar sujeto al ciclo PHVA de acuerdo con el decreto 1072 de 2015

Flipped classroom and ICTs as the tools to reach key competences

[EN] The contemporary society demands proffessionals with competences directly conected to information and communication technology (ICT). In fact, the ICTs have registered a relevant advance through last decades, making possible the implantation of new educational strategies like: the inverted or flipped model. Nevertheless, ICT have been used in a superficial manner at educational system, even at higher education system.The aim of the present work will be the description of an innovative teaching programme which proposes the implantation of flipped classroom using ICTs to reach the key competences in two environments: students using English as foreign/second-language and students using Spanish as first language.The key competences will be developed through 5 e-learning activities. The students, outside of the classroom, will perform the tasks using ICTs and afterwards delivering the competence evidence. Once in classroom, the students should make a presentation of their work and open discussion will be performed.The teacher based on the indicators of achievement and competence evidence will be able to assess the grade of fulfillment of the key competence. Finally, the effectiveness of the teaching project will be evaluated making the comparison between the competence achievement before and after teaching programme implantation.This project has received funding from the Vicerectorado de Estudios, Calidad y Acreditación of the Universitat Politècnica de València (UPV) under Proyectos de Innovación y Mejora Educativa programme (PIME/2017/B/010) and the School of Agricultural Engineering and Environment (ETSIAMN) of the Universitat Politècnica de València (UPV)http://ocs.editorial.upv.es/index.php/HEAD/HEAD18Peñaranda, D.; Alfonso, C.; Jiménez, F.; Antón, JS. (2018). Flipped classroom and ICTs as the tools to reach key competences. Editorial Universitat Politècnica de València. 1-8. https://doi.org/10.4995/HEAD18.2018.8122OCS1943895

Importancia de los cuidados de enfermería en pacientes adultos que sufren trastornos de ansiedad, en concreto el trastorno de pánico: un estudio de casos

Enfermerí

La vía verde del campo de Cartagena: Cartagena - Totana. Estudio informativo

En el presente trabajo se abordará la adecuación a Vía Verde de la antigua línea de ferrocarril que unía Cartagena y Totana. De este modo, se aporta una alternativa de calidad de ocio y deporte al aire libre. Se estudiarán todos los condicionantes históricos y del entorno, así como las exigencias para el establecimiento de una Vía Verde cuyo uso y disfrute sea cómodo, seguro, eficaz, divertido y con garantía por parte de los usuarios de la misma. Con todos los datos y condicionantes a disposición, se analizarán los puntos que generen cualquier tipo de conflicto con lo que a la implantación de la Vía Verde se refiere y se buscará la mejor opción teniendo en cuenta criterios económicos, sociales y medioambientales.Escuela de Ingeniería de Caminos y MinasUniversidad Politécnica de Cartagne

Modelación matemática del crecimiento del maíz para el mejoramiento de las competencias matemáticas de los estudiantes del grado 7° (séptimo) de la institución Educativa Valentín Manjarrez del corregimiento de La Loma del municipio de El Paso, Cesar

Anexo 1: Registros fotográficos: Actividad 1: https://drive.google.com/file/d/1TNvaXcF2w-cvs_0IhHl9CIGOwmAtSAZz/view?usp=sharing Actividad 2: https://drive.google.com/drive/folders/1f4ppc4GcvqhWrq8-udQ-UY3B3B2OkmJ-?usp=sharing https://drive.google.com/drive/folders/1MOCULOc2wI3SDIcw_6U7Jpd8VFYGO5_p?usp=sharing Actividad 3: https://drive.google.com/drive/folders/1la11EAf8HX-g7sY2b4V2tPHQ8RE0ggME?usp=sharing Anexo 2: Consentimientos informados: https://drive.google.com/drive/folders/1uy-TZ0ileqWRaiYtP2hfnLqcUtdp30r3?usp=sharing Anexo 3: Videos explicativos de los momentos de la secuencia didáctica: Video 1: https://youtu.be/YW5a-UUSASU Video 2: https://youtu.be/C1CxL2Idt7w Video 3: https://youtu.be/iS213KN80tc Video 4: https://youtu.be/YW9sVQIt-Z8 Video 5: https://youtu.be/UW3V_VrFnck Anexo 4: Secuencia didáctica https://drive.google.com/drive/folders/1wbBpFwv9uFYHjwRWN5RTys7OAzSKcP33?usp=sharingLa modelación o “Matematización” es uno de los cinco procesos matemáticos consagrados en los Lineamientos Curriculares emanados por el MEN, es decir, es sugerente que se implemente en las aulas de clases para transformar los paradigmas de enseñanza- aprendizaje de las matemáticas, en esa medida, esta propuesta busca implementar una secuencia didáctica sobre la modelación matemática del crecimiento del maíz en los estudiantes de séptimo, apoyándose en la herramienta Geogebra para ajustar una fórmula que describa esta situación particular. Así pues, esta propuesta es de tipo exploratorio con un enfoque cualitativo que busca identificar elementos cognitivos, motivacionales y pedagógicos que puedan presentarse en la implementación de la misma, registrando en los diarios de campo, a través de la observación participante, lo acontecido en los momentos que integran esta secuencia. En el diario de campo se realizan los análisis de las dificultades y alcances de las actividades llevadas a cabo por los estudiantes, aportando esto un valioso recurso para la producción de conocimiento pedagógico como se verá plasmado en este proyecto.Modeling or "mathematization" is one of the five mathematical processes enshrined in the Curricular Guidelines issued by the MEN, that is, it is suggestive that it be implemented in classrooms to transform the teaching-learning paradigms of mathematics, in that As a measure, this proposal seeks to implement a didactic sequence on the mathematical modeling of corn growth in seventh grade students, relying on the Geogebra tool to adjust a formula that describes this particular situation. Thus, this proposal is exploratory with a qualitative approach that seeks to identify cognitive, motivational and pedagogical elements that may be present in its implementation, recording in field diaries, through participant observation, what happened in the moments that make up this sequence. In the field diary, the analyzes of the difficulties and scope of the activities carried out by the students are carried out, providing a valuable resource for the production of pedagogical knowledge as it will be reflected in this project

Diseño de un modelo matemático aplicado a la planeación de la producción y el transporte de un producto determinado en una empresa de alimentos.

La presente tesis realiza inicialmente la caracterización de una cadena de suministro de una empresa de alimentos con el objetivo de diseñar un modelo matemático aplicado a la planeación de la producción y el transporte, donde su finalidad es facilitar la toma de decisiones en el plan maestro de la producción con un enfoque de reducción de costos, incluyendo una decisión de transporte que tiene en cuenta las posibilidades de envío de la empresa y que contribuye a la visualización holística de una cadena de suministros. Para lo anterior se usan conceptos, metodologías y herramientas de la ingeniería industrial, como lo es el plan maestro de la producción de un producto determinado, el diseño de un modelo matemático que permita determinar las condiciones y valores indicados para cubrir los objetivos de la empresa y obtener buenos resultados, y por último, el análisis de sensibilidad como herramienta para definir diferentes escenarios en el modelo matemático y los resultados alternos generados a partir de variar algunas condiciones o valores. Finalmente, como resultado se obtuvo la caracterización de una cadena de suministro que, aplicada al modelo matemático por medio del plan maestro de la producción y el transporte, permite tomar decisiones que contribuyan a buscar resultados orientados a reducir costos, permitiendo percibir como variaciones pequeñas en costos, en restricciones, en capacidades o demandas, pueden terminar afectando las decisiones de una organización, y así mismo, los costos asociados a sus decisiones.PregradoINGENIERO(A) EN INDUSTRIA

Deterioro cognitivo, ¿indispensable evaluar en una comunidad tercermundista?

El objetivo de la presente investigación fue encontrar el déficit cognitivo aplicando el cuestionario SAGE en una población ≥ 60 años de edad, cuyos factores de inclusión fueron: i) saber leer; ii) saber escribir; iii) entender y firmar el consentimiento informado; iv) ser residente en el municipio de San Pedro-Valle del Cauca, Colombia; v) no presentar antecedentes psiquiátricos o estar en manejo psicológico y/o tratamiento psiquiátrico. Se elaboró un estudio descriptivo de corte transversal aplicando el cuestionario SAGE el cual, está diseñado para detectar signos tempranos de deficiencias cognitivas, de memoria o de pensamiento. El universo obtenido fue de 90 adultos mayores, con datos recolectados directamente en sus viviendas con el respectivo protocolo de distanciamiento social. La edad predominante de la población evaluada fue de 60 y 70 años; en cuanto al nivel de formación académica, se obtuvo que el 35.5% contaba con formación básica primaria, 36.6% con formación básica secundaria, el 3.33% sin escolaridad alguna pero con lectoescritura autónoma, el 14.44 % con formación superior universitaria (pregrado) y el 6.67%, con formación de posgrado; datos correlacionados con Chi2 de Pearson= 36.975 con un nivel de significancia p <0.001. En el análisis del objetivo de la investigación, se encontró un deterioro cognitivo del 76.7% de la población y 23.3 % sin deterioro cognitivo