High-Pass Filter Characteristics of the Baroreflex – A Comparison of Frequency Domain and Pharmacological Methods

Pharmacological methods to assess baroreflex sensitivity evoke supra-physiological blood pressure changes whereas computational methods use spontaneous fluctuations of blood pressure. The relationships among the different baroreflex assessment methods are still not fully understood. Although strong advocates for each technique exist, the differences between these methods need further clarification. Understanding the differences between pharmacological and spontaneous baroreflex methods could provide important insight into the baroreflex physiology. We compared the modified Oxford baroreflex gain and the transfer function modulus between spontaneous RR interval and blood pressure fluctuations in 18 healthy subjects (age: 39±10 yrs., BMI: 26±4.9). The transfer function was calculated over the low-frequency range of the RR interval and systolic blood pressure oscillations during random-frequency paced breathing. The average modified Oxford baroreflex gain was lower than the average transfer function modulus (15.7±9.2 ms/mmHg vs. 19.4±10.5 ms/mmHg, P<0.05). The difference between the two baroreflex measures within the individual subjects comprised a systematic difference (relative mean difference: 20.7%) and a random variance (typical error: 3.9 ms/mmHg). The transfer function modulus gradually increased with the frequency within the low-frequency range (LF), on average from 10.4±7.3 ms/mmHg to 21.2±9.8 ms/mmHg across subjects. Narrowing the zone of interest within the LF band produced a decrease in both the systematic difference (relative mean difference: 0.5%) and the random variance (typical error: 2.1 ms/mmHg) between the modified Oxford gain and the transfer function modulus. Our data suggest that the frequency dependent increase in low-frequency transfer function modulus between RR interval and blood pressure fluctuations contributes to both the systematic difference (bias) and the random variance (error) between the pharmacological and transfer function baroreflex measures. This finding suggests that both methodological and physiological factors underlie the observed disagreement between the pharmacological and the transfer function method. Thus both baroreflex measures contribute complementary information and can be considered valid methods for baroreflex sensitivity assessment

Detection of onset in epilepsy signals using generalized Gaussian distribution

Extracting information from scalp EEG signals is a challenging biomedical signal processing problem that has a potentially strong impact in the diagnosis and treatment of numerous neurological conditions. In this work we study a new methodology for extracting information from EEG signals from patients suffering from epilepsy. The methodology is based on a multi- resolution wavelet representation and a statistical generalized Gaussian model, which provide a compact description of the time-frequency information in the EEG signal array. Preliminary experiments suggest that the information captured by the model is potentially useful for effectively detecting the onset of epileptic seizures, which is key for epilepsy diagnosis and treatment

Ultra-short heart rate variability and Poincaré plots

The short-term heart rate variability records of 5 minutes are currently considered very extensive compared to other indicators of health and well-being of people, such as body weight, blood glucose, blood pressure, etc. To find records of indicators less than 5 minutes, ultra-short heart rate variability, equivalent to the short-term heart rate variability, samples registers of 5 minutes is used to extract SS (stress score index) and S / PS (sympathetic/parasympathetic ratio) from the Poincaré diagram and correlate with the time and frequency domain of a group of subjects. To do this, the electrocardiographic signals were recorded for 300 seconds at rest then, the cardiotachograms (RR series) were calculated and used as a gold standard, and cardiotachogram were also calculated at intervals of 60, 90, 120, 180, and 240 seconds to perform the analysis of concordance with the gold standard. We use concordance analysis: Spearman, Bland, and Altman correlation, and Cliff´s delta. This study set out to, that the indicator S/PS -- proposed for the analysis of the autonomic balance -- could be regarded as an alternative for traditionally be used LF/HF (Low Frequency / High Frequency) of the frequency domain or SD21 (SD2 / SD1) of the graphic Poincaré domain. In addition, the SS times within records of 120 seconds, were equivalent to those of short-term HRV and S/PS of 90 seconds. This finding, while preliminary, suggests that a reduction in measurement times will make it possible to increase the use of heart rate variability analysis. In future investigations, it might be possible to use these indicators in different populations and use of different pre-processing methods.Fil: Gallardo, Jose Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad de Microanálisis y Métodos Físicos en Química Orgánica. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Unidad de Microanálisis y Métodos Físicos en Química Orgánica; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Buenos Aires; ArgentinaFil: Bellone, Giannina. Pontificia Universidad Católica Argentina "Santa María de los Buenos Aires". Instituto de Investigaciones Biomédicas. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Biomédicas; Argentina. Universidad Nacional de Quilmes. Departamento de Ciencia y Tecnología. Laboratorio de Cronobiología; ArgentinaFil: Risk, Marcelo. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Houssay. Instituto de Medicina Traslacional E Ingenieria Biomedica. - Hospital Italiano. Instituto de Medicina Traslacional E Ingenieria Biomedica. - Instituto Universitario Hospital Italiano de Buenos Aires. Instituto de Medicina Traslacional E Ingenieria Biomedica.; Argentin

Herramienta web para post-análisis de simulaciones de dinámica molecular

En este trabajo se busca desarrollar una aplicación web interactiva y personalizada que permita analizar resultados generados mediante simulaciones de dinámica molecular. Con esta herramienta se pretende analizar las propiedades cada átomo o molécula de manera individual o conjunta a partir de una trayectoria, permitiendo segmentaciones tridimensionales que el usuario puede personalizar, así como análisis estadísticos no disponibles en las aplicaciones de post análisis que brindan los paquetes de dinámica molecular. Una herramienta de estas características es de gran ayuda en el estudio de los datos obtenidos permitiendo al usuario proponer el análisis o representación de los mismos que considere necesarios. Para este trabajo, como ejemplo, se tomaron datos generados por el programa Gromacs y fueron incorporados a una base de datos desarrollada en un entorno web. Se seleccionaron simulaciones de una bicapa lipídica expuesta a un campo eléctrico por el gran costo computacional que presenta de modo de generar una aplicación que pueda ser capaz de analizar datos independientemente de la demanda que éstos requieran. El sitio web se desarrolló con el framework Django, el cual permite utilizar Python, mientras que la base de datos se implementó en PostgreSQL. Se obtuvo una aplicación web que permite cargar datos de una trayectoria y generar un análisis estadístico, así como gráficos y representaciones espaciales. Se propone generar modelos 3D que permitan estimar superficie o volumen de la selección de átomos que el usuario considere necesarios.This work tries to develop a customized interactive web application that allows to analyze results obtained by molecular dynamics simulations. A tool of these characteristics is a great help in the analysis of the data obtained because allows customizing the analysis or representation of the data. For this study data were generated by the program Gromacs and were incorporated into a database developed in a web environment. For this work we selected a simulation of a lipid bilayer exposed to an electric field because of the great computational cost in order to generate an application that analyze data regardless of demand that these require. The website was developed using the Django framework, which allows to use Python, while the database was implemented using PostgreSQL. We obtained a web application that allows loading data from a trajectory and generating statistical analysis, graphics and spatial representations. The strength of this application is that it allows to follow each molecule individually but generates individual results and also by groups.Fil: Borgna, Karina Giselle. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Computación; ArgentinaFil: Fernández, María Laura. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Computación; Argentina. Instituto Tecnológico de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Risk, Marcelo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Computación; Argentina. Instituto Tecnológico de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Nanobioingeniería: Historia y futuro

La primera mención sobre la nanotecnología surge en 1959, en forma conceptual, durante una conferencia del Dr. Richard Feynman, donde habló acerca de la posibilidad de manipular directamente átomos y moléculas, pero recién en los años 1970 fue el Dr. Norio Taniguchi el primero en utilizar el término nanotecnología para describir sus investigaciones [1]. El prefijo “nano” significa enano en griego, y si hablamos de dimensiones, un nanómetro es una milésima de millonésima de metro. Para tener una idea de dicha magnitud, por ejemplo el diámetro de la doble hélice del ADN es de aproximadamente 2 nm, y el espacio que ocupa una molécula de agua es una esfera de aproximadamente 0,2 nm. Desde entonces se pensó sobre el potencial para la resolución de problemas y múltiples aplicaciones, y por lo tanto el potencial económico de la nanotecnología, tanto para el desarrollo como la implementación de bienes y servicios, todo en escala nanométrica, por lo tanto se convierte en un desafío para la tecnología, pero también una empresa muy prometedora.La primera mención sobre la nanotecnología surge en 1959, en forma conceptual, durante una conferencia del Dr. Richard Feynman, donde habló acerca de la posibilidad de manipular directamente átomos y moléculas, pero recién en los años 1970 fue el Dr. Norio Taniguchi el primero en utilizar el término nanotecnología para describir sus investigaciones [1]. El prefijo “nano” significa enano en griego, y si hablamos de dimensiones, un nanómetro es una milésima de millonésima de metro. Para tener una idea de dicha magnitud, por ejemplo el diámetro de la doble hélice del ADN es de aproximadamente 2 nm, y el espacio que ocupa una molécula de agua es una esfera de aproximadamente 0,2 nm. Desde entonces se pensó sobre el potencial para la resolución de problemas y múltiples aplicaciones, y por lo tanto el potencial económico de la nanotecnología, tanto para el desarrollo como la implementación de bienes y servicios, todo en escala nanométrica, por lo tanto se convierte en un desafío para la tecnología, pero también una empresa muy prometedora

A new algorithm for epilepsy seizure onset detection and spread estimation from EEG signals

Appropriate diagnosis and treatment of epilepsy is a main public health issue. Patients suffering from this disease often exhibit different physical characterizations, which result from the synchronous and excessive discharge of a group of neurons in the cerebral cortex. Extracting this information using EEG signals is an important problem in biomedical signal processing. In this work we propose a new algorithm for seizure onset detection and spread estimation in epilepsy patients. The algorithm is based on a multilevel 1-D wavelet decomposition that captures the physiological brain frequency signals coupled with a generalized gaussian model. Preliminary experiments with signals from 30 epilepsy crisis and 11 subjects, suggest that the proposed methodology is a powerful tool for detecting the onset of epilepsy seizures with his spread across the brain.Fil: Antonio Quintero, Rincón. Instituto Tecnológico de Buenos Aires; ArgentinaFil: Pereyra, Marcelo Fabián. University of Bristol; Reino UnidoFil: D'Giano, Carlos. Fundación para la Lucha contra las Enfermedades Neurológicas de la Infancia; ArgentinaFil: Batatia, Hadj. Instituto Polytechnique de Toulouse; Francia. University of Toulouse; FranciaFil: Risk, Marcelo. Instituto Tecnológico de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Two-dimensional posture evaluation in Parkinson’s disease: effect of loads on the spinal angle during gait

Parkinson’s Disease patients present diminished coordination caused by neural degeneration. This leads to large motor difficulties during gait such as balance loss and pronounced forward inclination of the upper body. This work assessed the spinal sagittal plane angle alterations in two groups: six parkinsonian patients and six control healthy subjects. This parameter was analyzed during gait under three conditions: without external loads and with external loads applied either on the chest or on the lower back area. Results were statistically compared by means of t-test of paired samples in both groups. For patients, a significant effect was found when loads were applied on the chest. On the other hand, healthy subjects showed no significant differences in either case.Fil: Celoria, Paula. Instituto Tecnológico de Buenos Aires; ArgentinaFil: Nanni, Federico. Instituto Tecnológico de Buenos Aires; ArgentinaFil: Pastore, Flavia. Instituto Tecnológico de Buenos Aires; ArgentinaFil: Pulenta, Sebastian. Instituto Tecnológico de Buenos Aires; ArgentinaFil: Tajerian, Matias. Instituto Tecnológico de Buenos Aires; ArgentinaFil: Pantazis, Lucio José. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Instituto Tecnológico de Buenos Aires; ArgentinaFil: Moscoso Vásquez, Hilda Marcela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Instituto Tecnológico de Buenos Aires; ArgentinaFil: Cerquetti, Daniel. Fundación para la Lucha contra las Enfermedades Neurológicas de la Infancia; ArgentinaFil: Merello, Marcelo Jorge. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Fundación para la Lucha contra las Enfermedades Neurológicas de la Infancia; ArgentinaFil: Risk, Marcelo. Instituto Tecnológico de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Bandt-Pompe symbolization dynamics for time series with tied values: A data-driven approach

In 2002, Bandt and Pompe [Phys. Rev. Lett. 88, 174102 (2002)] introduced a successfully symbolic encoding scheme based on the ordinal relation between the amplitude of neighboring values of a given data sequence, from which the permutation entropy can be evaluated. Equalities in the analyzed sequence, for example, repeated equal values, deserve special attention and treatment as was shown recently by Zunino and co-workers [Phys. Lett. A 381, 1883 (2017)]. A significant number of equal values can give rise to false conclusions regarding the underlying temporal structures in practical contexts. In the present contribution, we review the different existing methodologies for treating time series with tied values by classifying them according to their different strategies. In addition, a novel data-driven imputation is presented that proves to outperform the existing methodologies and avoid the false conclusions pointed by Zunino and co-workers.Fil: Traversaro Varela, Francisco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Lanús; ArgentinaFil: Redelico, Francisco Oscar. Hospital Italiano; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Quilmes; ArgentinaFil: Risk, Marcelo. Hospital Italiano; Argentina. Instituto Tecnológico de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Frery, Alejandro César. Universidade Federal de Alagoas; BrasilFil: Rosso, Osvaldo Aníbal. Hospital Italiano; Argentina. Universidade Federal de Alagoas; Brasil. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Los Andes; Chil

User-centered design to develop clinical applications. Literature review

User-centered design is mentioned by Norman as 'the need for a design that uses the natural properties of the individuals, exploiting the relationships and constraints and focusing on the needs and interests of the user, in order to make the final products usable and understandable'. This is also important in health developments. The objective of this paper is to search and analyze articles in the healthcare field where user-centered design principles have been applied. We describe findings in this topic from articles published between January 1995 and September 2014.Fil: Luna, Daniel Roberto. Hospital Italiano. Departamento de Informática En Salud.; Argentina. Instituto Tecnológico de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Quispe, María. Hospital Italiano. Departamento de Informática En Salud.; ArgentinaFil: Gonzalez, Zulma. Hospital Italiano. Departamento de Informática En Salud.; ArgentinaFil: Alemrares, Alfredo. Hospital Italiano. Departamento de Informática En Salud.; ArgentinaFil: Risk, Marcelo. Hospital Italiano. Departamento de Informática En Salud.; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Garcia Aurelio, Mauro. Hospital Italiano. Departamento de Informática En Salud.; ArgentinaFil: Otero, Carlos Martin. Hospital Italiano. Departamento de Informática En Salud.; Argentin