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Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Módulo I: MÓDULO FUNDAMENTAL
Fundamentos médicos de bioingeniería
CARÁCTER OBLIGATORIA
ECTS MATERIA 4 (1 ECTS= 25 horas)
DESPLIEGUE TEMPORAL: Semestral
ECTS Semestral 1 ECTS Semestral 2
4
LENGUAS EN LAS QUE SE IMPARTE
CASTELLANO INGLÉS
Si Sí
5.5.1.2 RESULTADOS DE APRENDIZAJE
Conocer los aspectos básicos de la biología celular y los diferentes tipos de tejidos que conforman el cuerpo humano.
Conocimientos básicos sobre el funcionamiento e interacción de los diferentes sistemas característicos de la fisiología humana para analizar y resolver problemas biomédicos.
5.5.1.3 CONTENIDOS
Biología molecular (principios generales), celular (tipos de células básicas y características morfológicas y fisiológicas) y tisular (introducción a los diferentes tejidos del cuerpo humano).
Fisiología
Introducción a la fisiología celular
Fundamentos de los sistemas fisiológicos
i. Circulatorio: sistema cardiovascular y corazón (fisiología del miocardio, excitación y conducción, ritmo cardíaco, potenciales de acción y sistemas marcapaso, modelo de contracción de las fibras miocárdicas, fenómenos eléctricos ECG, ciclo cardíaco, hemodinámica y procedimientos de regulación de la función circulatoria).
ii. Respiratorio: bases estructurales de la función respiratoria y función respiratoria
iii. Nervioso: características morfológicas, organización general, excitabilidad celular, potencial de acción, sinapsis, sistema nervioso central, periférico, aferente y eferente
iv. Metabólico y sistemas de regulación y control
v. Inmunológico: componentes, funciones básicas del sistema linfático humano, orgánulos y mecanismos de respuesta, principales antígenos
Profesores:
Mª Teresa Arredondo Waldmeyer (Dpto. Tec. Fotónica y Bioingeniería, ETSIT)
Enrique J. Gómez Aguilera (Dpto. Tec. Fotónica y Bioingeniería, ETSIT)
Francisco del Pozo Guerrero (Dpto. Tec. Fotónica y Bioingeniería, ETSIT)
Ceferino Maestú (Dpto. Tec. Fotónica y Bioingeniería, ETSIT)
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Milagros Ramos (Dpto. Tec. Fotónica y Bioingeniería, ETSIT)
Daniel González Nieto (Dpto. Tec. Fotónica y Bioingeniería, ETSIT)
Bryan Strange (Dpto. Tec. Fotónica y Bioingeniería, ETSIT)
Antonio Molina (Dpto. Biotecnología. ETSIA)
5.5.1.6 ACTIVIDADES FORMATIVAS
ACTIVIDAD FORMATIVA HORAS PRESENCIALIDAD
Lecciones magistrales 40% del total de horas de la materia
100
Exposiciones por parte de los alumnos 7% 100
Revisiones y discusión de artículos científicos relevantes
2% 100
Elaboración de trabajos y su discusión 7% 90
Resolución de problemas 2% 100
Prácticas de laboratorio 2% 80
Trabajo autónomo individual 40% 0
5.5.1.7 METODOLOGÍAS DOCENTES
Lección magistral
Trabajo autónomo
Trabajo en grupo
Trabajo de prácticas
5.5.1.8 SISTEMAS DE EVALUACIÓN
SISTEMA DE EVALUACIÓN PONDERACIÓN MÍNIMA
PONDERACIÓN MÁXIMA
Asistencia a las clases así como su participación en la misma y de manera muy particular en las discusiones que se presentan
0 10
Valoración de las presentaciones de trabajos científicos en público o en equipo (Journal club, mesas redondas, ponencias, ..)
0 40
Pruebas escritas 0 80
Presentación de trabajos escritos y resolución de ejercicios
0 40
Presentación de trabajos en grupo 0 40
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Bioinstrumentación
CARÁCTER OBLIGATORIA
ECTS MATERIA 4 ECTS
DESPLIEGUE TEMPORAL: Semestral
ECTS Semestral 1 ECTS Semestral 2
4
LENGUAS EN LAS QUE SE IMPARTE
CASTELLANO INGLÉS
Si Sí
RESULTADOS DE APRENDIZAJE
Conocimiento de los métodos y técnicas actuales en sensores y medida para la adquisición de variables y señales biológicas de mayor relevancia en biomedicina, con hincapié especial en los sensores emergentes y en las tecnologías en que se basan.
CONTENIDOS
1. Introducción: la bioinstrumentación actual y tendencias.
2. Técnicas avanzadas en instrumentación bioeléctrica: caracterización eléctrica del potencial de acción, procesos de conducción electroquímica, biopotenciales y estimulación eléctrica, electrofisiología, electrocardiología, electroencefalografía, electromiografía, prótesis, biomagnetismo, estimulación magnética transcraneal, magnetoencefalógrafía.
3. Técnicas avanzadas en instrumentación Biofísica: termometría y calorimetría, medida de los movimientos corporales, sistema respiratorio, sistema circulatorio y técnicas de ablación
4. Técnicas avanzadas en instrumentación Bioquímica: magnitudes y clasificación de sensores y técnicas de medida, transductores bioquímicos, biosensores (recubrimientos bioespecíficos y técnicas de detección: catalíticos y de afinidad), instrumentación para infusión: aplicación de anestesia, insulina, Iontoforesis, etc.; técnicas de separación bioanalíticas.
Profesorado:
José Javier Serrano Olmedo (Tecnología Electrónica – ETSIT)
ACTIVIDADES FORMATIVAS
ACTIVIDAD FORMATIVA HORAS PRESENCIALIDAD
Lecciones magistrales 40% 100
Exposiciones por parte de los alumnos 7% 100
Revisiones y discusión de artículos científicos relevantes 2% 100
Elaboración de trabajos y su discusión 7% 90
Resolución de problemas 2% 100
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Prácticas de laboratorio 2% 80
Trabajo autónomo individual 40% 0
METODOLOGÍAS DOCENTES
Lección magistral
Trabajo autónomo
Trabajo en grupo
Trabajo de prácticas
SISTEMAS DE EVALUACIÓN
SISTEMA DE EVALUACIÓN PONDERACIÓN MÍNIMA
PONDERACIÓN MÁXIMA
Asistencia a las clases así como su participación en la misma y de manera muy particular en las discusiones que se presentan
0 10
Valoración de las presentaciones de trabajos científicos en público o en equipo (Journal club, mesas redondas, ponencias, ..)
0 40
Pruebas escritas 0 80
Presentación de trabajos escritos y resolución de ejercicios
0 40
Presentación de trabajos en grupo 0 40
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Procesamiento de señales biomédicas
CREDITOS ECTS
6 -- IDIOMA ESPAÑOL/INGLÉS
Profesorado:
PROFESOR DEPARTAMENTO
Francisco del Pozo Ángel Nevado Ana Beatriz Solana Ricardo Bruña José Ángel Pineda Ricardo Bajo Guiomar Niso Pablo Laguna Ernesto Pereda de Pablo
CTB-UPM UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA UNIVERSIDAD DE LA LAGUNA
Programa:
Parte I. Conceptos básicos para el análisis de señales
Introducción al análisis de señales discretas (4 horas)
Definición de señal. Tipos de señales
Correlación, autocorrelación y convolución.
Muestreo de señales. Teorema de Nyquist.
Tiempo y frecuencia:
Transformada de Fourier
Transformada Discreta de Fourier.
Transformada Z.
Filtros y sistemas discretos.
Introducción a la estadística (4 horas)
En análisis de señales en biomedicina, con frecuencia, requiere cuantificar cómo de robustos son los resultados obtenidos, ya que a la señal contribuyen típicamente tanto efectos sistemáticos como aleatorios. El análisis estadístico puede ser usado, por ejemplo, para decidir cuando los patrones observados son lo suficientemente diferentes como para ser considerados patológicos o cuando una manipulación experimental o tratamiento tiene un efecto medible.
Variables aleatorias y procesos estocásticos.
Estadísticos descriptivos.
Intervalos de confianza.
Prueba de hipótesis.
Tests paramétricos.
Tests de permutación.
Corrección por comparaciones múltiples.
Parte II. Las señales biomédicas (4 horas)
Introducción Características eléctricas y matemáticas de las señales
Objetivos clínicos del análisis de las señales biomédicas
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
El origen de la señales biomédicas. Relación entre las propiedades de las señales con los fenómenos que las generan y el medio en el que se propagan
Presentación de las señales que serán objeto de estudio: EEG, EMG, ECG
Ruidos y artefactos
Estrategias de análisis Señal EEG y MEG
Señales neurofisiológicas (EEG/MEG). Registros espontáneos y evocados.
Redes neuronales y sincronización neuronal.
Ruidos y artefactos.
Estrategias de análisis Señal ECG: métodos de análisis
Detección del QRS
Análisis morfológico del ECG
Análisis del ritmo cardíaco. Análisis de su variabilidad Otras señales fisiológicas y biomédicas (cronobioingeniería)
Parte III. Métodos de análisis de señales
Estimación espectral (2 horas)
Importancia de la estimación espectral.
Sesgo y consistencia. El problema de la estimación.
Métodos no paramétricos.
Periodograma.
Método de Welch.
Periodogramas modificados. Métodos basados en ventana.
Métodos paramétricos.
Filtrado y eliminación de ruido (2 horas)
Promediado de épocas para la obtención de potenciales evocados. Eliminación de ruido blanco, gaussiano y aditivo.
1. Revisión de filtrado analógico y digital. Filtros paso alto, paso bajo, pasobanda, paso banda eliminada. Filtros analógicos de Butterworth, Chebyshev I, Chevyshev II y elíptico. Filtros digitales FIR y IIR. Filtros adaptativos. Aplicación en señal EEG y ECG.
2. Utilización de Interpolación para eliminación de la desviación de línea de base. Aplicación en la eliminación de la línea de base del ECG.
3. Utilización de Regresión Lineal para eliminación de artefactos capturados por señales de referencia. Aplicación en la eliminación del artefacto ocular en EEG
4. Algoritmos de separación ciega de fuentes. PCA e ICA y aplicación en la eliminación del artefacto ocular en EEG
5. Métodos adaptativos
Análisis de Tiempo-Frecuencia (2 horas)
Descomposición en wavelets (ondículas)
Familias de wavelets.
Representación continua y discreta.
Representación real y compleja.
Aplicaciones
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Short Fourier Transform. Métodos de segmentación. Análisis de conectividad (6 horas)
Introducción: conectividad funcional y conectividad efectiva
Metodos clásicos: correlacion, coherencia.
Metodos de sincronizacion de fase: phase locking value, phase lag index.
Metodos de sincronizacion generalizada: S, H, M, N, L, sinchornization likelyhood
Metodos basados en causalidad de granger: granger causality, direct transfer function, partial directed coherence.
Metodos basados en teoria de la información: mutual information, transfer entropy.
Otros métodos de análisis avanzado de bioseñales (4 horas)
IV. Seminarios
Seminario #SEÑALES1: Reconstrucción de fuentes (2 horas)
La magnetoencefalografía y electroencefalografía proporcionan las medidas no invasivas de actividad cerebral con mejor resolución temporal y una relación más directa con la actividad neuronal. El reto es obtener también una buena resolución espacial en la estimación de la actividad cerebral para identificar con precisión tanto cuándo se activan las áreas cerebrales cómo donde están los focos de actividad. Es un problema no bien definido porque varias distribuciones de actividad producen la misma señal. Veremos cómo diferentes métodos introducen diferentes hipótesis para estimar la solución.
El problema inverso.
Imposición de restricciones para resolver el problema inverso.
Métodos de reconstrucción:
Dipolo único y múltiple.
Estimación de norma mínima
“Beamforming”
Métodos Bayesianos. Seminario #SEÑALES2: Análisis de redes funcionales (2 horas)
Análisis de las matrices de sincronización mediante teoría de grafos.
Obtención de los parámetros más comunes de caracterización de la red: shortest path length, cluster level, complejidad de la red, etc.
Interpretación física de tales parámetros. Seminario #SEÑALES3: Cronobioingeniería (2 horas)
Introducción a las señales cronobiológicas
Análisis de series temporales sin muestreo equidistante. Métodos
Aplicaciones del campo de la cronobiología
Objetivos específicos del aprendizaje: Proporcionar la base teórica y las habilidades necesarias para el análisis e interpretación de señales biomédicas. Metodología:
Clases magistrales de los contenidos del programa
Utilización continua del FORO (Moodle) de la asignatura para consultas
Tutorías de los profesores por email o visitas concertadas, para aquellos temas no resueltos en el FORO
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
La asignatura se verá completada con los casos prácticos y trabajos de laboratorio de la asignatura de “Laboratorio de Señales Biomédicas” del segundo cuatrimestre.
Documentación: Material utilizado en clase: presentaciones, webs, libros de referencia, artículos seleccionados, etc. Que estarán disponibles en la web del moodle con antelación a las clases correspondientes. Requisitos: Es aconsejable conocimientos previos en teoría de la señal y en estadística, sin embargo, se han diseñado unas clases de introducción sobre estos temas con el fin de repasar los conceptos pertinentes en el análisis de señales biomédicas o introducirlos a aquellos alumnos con conocimientos insuficientes. Evaluación:
De cada tema se elaborarán diez preguntas sobre los aspectos más importantes del mismo, que se recomienda al alumno conteste al final de cada tema para comprobar su comprensión del tema de la pregunta. Se podrá usar el foro si se tienen dudas acerca de la respuesta adecuada a cada pregunta.
Habrá un único examen que consistirá en 10 preguntas elegidas del conjunto de la preguntas de evaluación de los temas. La asignatura se calificará en su 100% por este examen.
Se dispondrá de una convocatoria especial en Julio semejante a la anterior. Bibliografía básica:
Leif Sörnmo y Pablo Laguna, Bioelectric signal processing in cardiac and neurologic applications, (2005) ISBN-13: 978-0-12-437552-9.
J. D. Bronzino Ed. Biomedical Engineering Handbook, CRC Press Inc. 2006.
Quantitative EEG Analysis, Methods and Clinical Applications. Shanbao Tung y NitishV. Thakor Eds. Artech House, 2009.
Demidovich BP,Maron IA. Cálculo numérico fundamental. Editorial VAAP (U.R.S.S.) ISBN: 84-283-0887-X
Monson H. Hayes Statistical Digital Signal Processing and Modeling, Wiley, 1996, ISBN 0- 471-59431-8
Alan V. Oppenheim, Alan S. Willsky, S. Hamid Nawab. Señales y Sistemas, 2o ed. Prentice Hall 1998, ISBN 970-17-0116-X
Bibliografía avanzada
Electrical Fields of the Brain. The new Physics of EEG. Paul L. Nunez y Ramesh Srinivasan. Oxford University Press Inc.
H. Kantz & Th. Schreiber Nonlinear time series analysis, 2nd Edition, Cambridge University Press, 2004
Makeig S, Bell AJ, Jung T-P, Sejnowski TJ. Independent Component Analysis of Electroencephalographic Data. Advances in Neural Information Processing Systems 8, D. Touretzky, M. Mozer and M. Hasselmo (Eds), MIT Press, Cambridge MA, 145-151, 1996.
Enlaces Ayuda Matlab: http://www.kfunigraz.ac.at/imawww/lehre/analytische_Geometrie_SS99/matlab-b.pdf http://dlib.hut.edu.vn/bitstream/123456789/198/1/Eb0000000065.pdf
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Imágenes biomédicas
CARÁCTER OBLIGATORIA
ECTS MATERIA 4 ECTS
DESPLIEGUE TEMPORAL: Semestral
ECTS Semestral 1 ECTS Semestral 2
4
LENGUAS EN LAS QUE SE IMPARTE
CASTELLANO INGLÉS
Si Sí
RESULTADOS DE APRENDIZAJE
Conocimiento de las tecnologías más actuales de generación y procesamiento de imágenes biomédicas
CONTENIDOS
1. Imágenes biomédicas: evolución y tendencias actuales
2. Tecnologías y métodos de generación: principios físicos, parámetros de calidad, imagen digital, modalidades de imagen médica (radiología, medicina nuclear, ultrasonidos, tomografía computerizada, PET, resonancia magnética nuclear)
3. Estándares en imagen médica
4. Métodos avanzados de procesamiento de imágenes médicas (reconstrucción por proyecciones, intensificación, segmentación, fusión)
5. Imagen multimodal
Profesorado:
Enrique J. Gómez Aguilera (Dpto. Tec. Fotónica y Bioingeniería, ETSIT)
Francisco del Pozo Guerrero (Dpto. Tec. Fotónica y Bioingeniería, ETSIT)
Andrés Santos y Lleó (Dpto. de Ingeniería Eléctrica, ETSIT)
Mª Jesús Ledesma (Dpto. de Ingeniería Eléctrica, ETSIT)
Mª Elena Hernando Pérez (Dpto. Tec. Fotónica y Bioingeniería, ETSIT)
José Manuel Otón (Dpto. Tec. Fotónica y Bioingeniería, ETSIT)
ACTIVIDADES FORMATIVAS
ACTIVIDAD FORMATIVA HORAS PRESENCIALIDAD
Lecciones magistrales 40% 100
Exposiciones por parte de los alumnos 7% 100
Revisiones y discusión de artículos científicos relevantes
2% 100
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Elaboración de trabajos y su discusión 7% 90
Resolución de problemas 2% 100
Prácticas de laboratorio 2% 80
Trabajo autónomo individual 40% 0
METODOLOGÍAS DOCENTES
Lección magistral
Trabajo autónomo
Trabajo en grupo
Trabajo de prácticas
SISTEMAS DE EVALUACIÓN
SISTEMA DE EVALUACIÓN PONDERACIÓN MÍNIMA
PONDERACIÓN MÁXIMA
Asistencia a las clases así como su participación en la misma y de manera muy particular en las discusiones que se presentan
0 10
Valoración de las presentaciones de trabajos científicos en público o en equipo (Journal club, mesas redondas, ponencias, ..)
0 40
Pruebas escritas 0 80
Presentación de trabajos escritos y resolución de ejercicios
0 40
Presentación de trabajos en grupo 0 40
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Telemedicina
CARÁCTER OBLIGATORIA
ECTS MATERIA 4 ECTS
DESPLIEGUE TEMPORAL: Semestral
ECTS Semestral 1 ECTS Semestral 2
4
LENGUAS EN LAS QUE SE IMPARTE
CASTELLANO INGLÉS
Si Sí
RESULTADOS DE APRENDIZAJE
Conocimientos teóricos y habilidades prácticas en las tecnologías y metodología más actuales para el modelado, desarrollo, integración y evaluación de servicios de telemedicina.
CONTENIDOS
I. Telemedicina: evolución y tendencias actuales
II. Marco de referencia: modelos sanitarios, contexto socio-económico, contexto tecnológico, métodos de modelado de servicios de telemedicina, legislación, directivas europeas, ley de Protección de datos
III. Tecnologías y servicios: sistemas de información y comunicaciones, interoperabilidad, organismos e iniciativas de estandarización, historia clínica electrónica, interoperabilidad: ontologías y arquetipos, arquitecturas, estándares, motores de integración, redes de sensores, telemonitorización, y dispositivos biomédicos, seguridad, inteligencia ambiental
IV. Metodologías de implantación y evaluación de servicios de telemedicina
Profesorado:
Enrique J. Gómez Aguilera (Dpto. Tecnología Fotónica y Bioingeniería-ETSIT)
M. Teresa Arredondo Waldmeyer (Dpto. Tecnología Fotónica y Bioingeniería-ETSIT)
Mª Elena Hernando Pérez (Dpto. Tec. Fotónica y Bioingeniería, ETSIT)
ACTIVIDADES FORMATIVAS
ACTIVIDAD FORMATIVA HORAS PRESENCIALIDAD
Lecciones magistrales 40% 100
Exposiciones por parte de los alumnos 7% 100
Revisiones y discusión de artículos científicos relevantes 2% 100
Elaboración de trabajos y su discusión 7% 90
Resolución de problemas 2% 100
Prácticas de laboratorio 2% 80
Trabajo autónomo individual 40% 0
METODOLOGÍAS DOCENTES
Lección magistral
Trabajo autónomo
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Trabajo en grupo
Trabajo de prácticas
SISTEMAS DE EVALUACIÓN
SISTEMA DE EVALUACIÓN PONDERACIÓN MÍNIMA
PONDERACIÓN MÁXIMA
Asistencia a las clases así como su participación en la misma y de manera muy particular en las discusiones que se presentan
0 10
Valoración de las presentaciones de trabajos científicos en público o en equipo (Journal club, mesas redondas, ponencias, ..)
0 40
Pruebas escritas 0 80
Presentación de trabajos escritos y resolución de ejercicios
0 40
Presentación de trabajos en grupo 0 40
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Modelado y simulación de biosistemas
CARÁCTER OBLIGATORIA
ECTS MATERIA 4 ECTS
DESPLIEGUE TEMPORAL: Semestral
ECTS Semestral 1 ECTS Semestral 2
1
LENGUAS EN LAS QUE SE IMPARTE
CASTELLANO INGLÉS
Si Sí
RESULTADOS DE APRENDIZAJE
Conocimiento de técnicas avanzadas de modelado fisiológico y sus aplicaciones en el campo médico.
Conocimiento de técnicas avanzadas de modelos, construcción y de validación, comprendiendo las limitaciones impuestas por el dominio de aplicación.
Conocimiento de los fundamentos del modelado matemático de sistemas fisiológicos, siendo capaz de expresar las ecuaciones que rigen los fenómenos físicos y químicos más sencillos.
CONTENIDOS
I. Modelado de sistemas fisiológicos: evolución y tendencias actuales
II. Construcción de modelos
III. Técnicas avanzadas de modelado matemático
IV Análisis de sistemas dinámicos
V Herramientas avanzadas de simulación
VI Ejemplos de modelos biológicos
Profesorado:
Mª Elena Hernando Pérez (Dpto. Tec. Fotónica y Bioingeniería, ETSIT)
Agustín Rodríguez Herrero (Departamento de Sistemas Electrónicos y de Control, EUIT)
ACTIVIDADES FORMATIVAS
ACTIVIDAD FORMATIVA HORAS PRESENCIALIDAD
Lecciones magistrales 40% 100
Exposiciones por parte de los alumnos 7% 100
Revisiones y discusión de artículos científicos relevantes 2% 100
Elaboración de trabajos y su discusión 7% 90
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Resolución de problemas 2% 100
Prácticas de laboratorio 2% 80
Trabajo autónomo individual 40% 0
METODOLOGÍAS DOCENTES
Lección magistral
Trabajo autónomo
Trabajo en grupo
Trabajo de prácticas
SISTEMAS DE EVALUACIÓN
SISTEMA DE EVALUACIÓN PONDERACIÓN MÍNIMA
PONDERACIÓN MÁXIMA
Asistencia a las clases así como su participación en la misma y de manera muy particular en las discusiones que se presentan
0 10
Valoración de las presentaciones de trabajos científicos en público o en equipo (Journal club, mesas redondas, ponencias, ..)
0 40
Pruebas escritas 0 80
Presentación de trabajos escritos y resolución de ejercicios
0 40
Presentación de trabajos en grupo 0 40
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Biomecánica
CARÁCTER OBLIGATORIA
ECTS MATERIA 4 ECTS
DESPLIEGUE TEMPORAL: Semestral
ECTS Semestral 1 ECTS Semestral 2
1
LENGUAS EN LAS QUE SE IMPARTE
CASTELLANO INGLÉS
Si Sí
RESULTADOS DE APRENDIZAJE
Conocimiento de los métodos y técnicas más actuales en la cinemática y la cinética de los mecanismos y estructuras de los sistemas del cuerpo humano
CONTENIDOS
Biomecánica: evolución, tendencias actuales y campos de aplicación
Fundamentos de la mecánica de los sólidos reales: modelo de equilibrio, modelo cinemático, modelos de comportamiento, rotura de los materiales, tensiones y deformaciones en tracción, cortadura, flexión y torsión, caracterización mecánica y métodos de análisis numéricos y experimentales
Comportamiento mecánico de los materiales biológicos: biomecánica de las fibras, biomecánica de los tejidos flexibles, biomecánica de los tejidos rígidos
Bioestructuras: sistema músculo-esquelético humano, miembro superior, miembro inferior, tronco y raquis
Biomecanismos: introducción a los mecanismos, articulaciones, lubricación, mecanismos de precisión
Motor de los biomecanismos: fisicoquímica del músculo y control muscular, biomecánica del sistema circulatorio, biomecánica cardíaca y valvular, perspectivas de futuro: músculos artificiales
ACTIVIDADES FORMATIVAS
ACTIVIDAD FORMATIVA HORAS PRESENCIALIDAD
Lecciones magistrales 40% 100
Exposiciones por parte de los alumnos 7% 100
Revisiones y discusión de artículos científicos relevantes 2% 100
Elaboración de trabajos y su discusión 7% 90
Resolución de problemas 2% 100
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Prácticas de laboratorio 2% 80
Trabajo autónomo individual 40% 0
METODOLOGÍAS DOCENTES
Lección magistral
Trabajo autónomo
Trabajo en grupo
Trabajo de prácticas
SISTEMAS DE EVALUACIÓN
SISTEMA DE EVALUACIÓN PONDERACIÓN MÍNIMA
PONDERACIÓN MÁXIMA
Asistencia a las clases así como su participación en la misma y de manera muy particular en las discusiones que se presentan
0 10
Valoración de las presentaciones de trabajos científicos en público o en equipo (Journal club, mesas redondas, ponencias, ..)
0 40
Pruebas escritas 0 80
Presentación de trabajos escritos y resolución de ejercicios
0 40
Presentación de trabajos en grupo 0 40
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Módulo II: Telemedicina e Imagen Médica
Tecnologías avanzadas de imágenes médicas
CREDITOS ECTS 4 -- IDIOMA ESPAÑOL/INGLÉS
PROFESOR DEPARTAMENTO
Andrés Santos Lleó (Coordinador) DIE
Enrique J. Gómez TFO
Mª Jesús Ledesma DIE
Programa:
El objetivo de la asignatura es profundizar en técnicas avanzadas de procesamiento
y análisis de imagen médica centrándose en dos campos de aplicación que
conforman las dos partes principales de la asignatura: 1) nuevos métodos de
diagnóstico basados en imágenes moleculares y 2) técnicas de simulación y
planificación quirúrgica basadas en imagen.
TEMA Nº HORAS
PRESENCIALES
I. Introducción a las técnicas de adquisición, procesamiento
y análisis de imágenes
2
II. Nuevos métodos de diagnóstico
Obtención de imágenes funcionales: perfusión, metabolismo
de glucosa, nivel de oxigenación…
Técnicas de adquisición de imágenes moleculares
Procesamiento y análisis de imágenes. Modelado.
Otras técnicas de adquisición de información biológica.
12
Imágenes médicas en simulación y planificación quirúrgica
Introducción a la cirugía mínimamente invasiva (CMI)
Métodos y técnicas básicas
Interacción sensorial multimodal en CMI
Metodologías de medición de propiedades biomecánicas de
tejidos in-vivo
Reconstrucción y visualización de imágenes médicas 3D
Realidad virtual y realidad aumentada en medicina
Cirugía asistida por computador
Simulación virtual
Planificación quirúrgica
Cirugía guiada por imágenes
Telecirugía
14
Objetivos específicos del aprendizaje:
En esta asignatura el alumno conocerá diversas técnicas de diagnóstico médico por
imagen que permiten obtener información de una manera no invasiva sobre el
funcionamiento o actividad biológica de un tejido u órgano. Especialmente se
tratarán las técnicas de imagen molecular que, mediante distintos marcadores,
permiten identificar moléculas o genes. En la asignatura se tratarán tanto las
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
técnicas de adquisición de datos e imágenes, como métodos y algoritmos para su
reconstrucción y análisis.
Asimismo se proporcionará un conocimiento teórico y práctico de las técnicas y
métodos empleados en cirugía asistida por computador, con un énfasis principal en
los nuevos sistemas de formación y planificación de intervenciones quirúrgicas
mínimamente invasivas, basados en la realidad virtual y en la visualización de
imágenes médicas 3D.
Bibliografía:
Webster, Medical Instrumentation: Application and Design. John Wiley & Sons.
1998.
Phelps M.E., Molecular Imaging and Its Biological Applications. Springer, 2004.
von Schulthess G.K., Hennig J., Functional Imaging. Lippincott-Raven Pub., 1998.
Northrop R.B., Non-Invasive Instrumentation and Measurements in Medical
Diagnosis. CRC Press, Oct. 2001.
Diversos artículos en IEEE T Biom Eng, IEEE T Med Imag, IEEE EMB Mag.
Usón, J, Pascual, S.; Sánchez, FM, Hernández, FJ. Pautas para el aprendizaje en
suturas laparoscópicas. En Pascual, S, Usón, J. Aprendizaje en suturas
laparoscópicas. Capítulo 2. Librería General S.A. Zaragoza. 38-54. 1999.
Taylor, Rusell H.; Lavallé, Stéphane; Burdea, Grigore C.; Mösges, Palph.
“Computer-Integrated Surgery”. MIT PRESS, 1996.
J. Beutel, “Handbook of Medical Imaging”, Volume I- Physics and Psycophysics;
Volume II- Medical Image Processing and Analysis; Volume III- Display and PACS,
SPIE Press, Washington, 2000.
Udupa, J. Herman G, Ed. ·” 3D Imaging in Medicine”, CRC Press, 2000.
Gorman, P.J., Meier, A., Krummel, T., “Computer-assisted training and learning in
surgery”, Comp Aid Surg 5:120-130, 2000.
A.Liu, F.Tendick, K.Cleary y C.Kaufmann, “A survey of surgical simulation:
applications, technology, and education,” Presence, 12(6), 2003.
A.G. Gallagher, C.D.Smith, S.P.Bowers, N.E.Seymour, A.Pearson, S.McNatt,
D.Hananel y R.M.Satava, “Psychomotor skills assessment in practicing surgeons
experienced in performing advanced laparoscopic procedures,” Journal of the
American College of Surgeons, 197(3):479-488, 2003.
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Inteligencia Ambiental para apoyo a la salud y la inclusión
social
CREDITOS ECTS 4 -- IDIOMA ESPAÑOL/INGLÉS
Profesorado:
PROFESOR DEPARTAMENTO
María Teresa Arredondo (Coordinadora) TFO
Programa:
TEMA Nº horas
presenciales
Inteligencia Ambiental
Introducción a la Inteligencia Ambiental
Entornos de aplicación en el ámbito médico Reconocimiento y
acomodación a diversidad de dispositivos
Personalización y adaptabilidad de los sistemas
Redes sensoriales y de actuadores
Redes BAN, PAN y WSAN
Sistemas de localización de personas y objetos móviles en
interiores
Sistemas domóticos
Gestión de servicios de AmI
Introducción a la tecnología de Agentes Inteligentes
Servicios de apoyo a la vida independiente
Servicios e-salud en el entorno AmI
Diseño para todos en AmI
30
Redes de sensores inteligentes
Redes de comunicación personales y de entorno próximo 20
Objetivos específicos del aprendizaje:
Se pretende iniciar a los alumnos en los conocimientos y habilidades necesarias
para el diseño de sistemas y aplicaciones en el ámbito de la Inteligencia Ambiental
orientada al sector de la salud y de los servicios sociales.
El objetivo general del curso es que el asistente adquiera una visión unificada y
completa de las diferentes tecnologías que, para comunicación y control en entorno
próximo existen en la actualidad. Se analizan las tecnologías inalámbricas basadas
en radiofrecuencia (802.11, Bluetooth, ZigBee) o infrarrojos (IrDA).
Metodología:
El curso se basa en la impartición de clases magistrales basadas en presentaciones
Power Point. En ellas, se mantiene una estructura común para los distintos temas.
Para cada tecnología se presentan sus bases de funcionamiento, su modelado y
características esenciales.
El curso también incluye un conjunto de casos prácticos, especialmente
seleccionados, que se resuelven en común y permiten asentar los conocimientos
teóricos impartidos. Los alumnos completan el curso con un trabajo final de
carácter individual.
Documentación:
Trasparencias en Power Point comentadas en las páginas de notas. Se entrega a los
alumnos las fotocopias de las mismas.
Artículos seleccionados.
Evaluación:
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Examen tipo test (50% de la nota final)
Trabajo final (50% de la nota final)
Bibliografía:
Stefano Marzano,. The New Everyday View on Ambient Intelligence, Ed. Emile Aarts
2004.
Paolo Remagnino et al. Ambient Intelligence: A novel paradigm. Springer-Verlag
2004
AmbieSense. http://www.ambiesense.com/
J.P. Bigus and J. Bigus. Constructing Intelligent Agents Using Java. Ed.Wiley, 2001.
Dey. Understanding and using context. Personal and ubiquitous computing, 5,
2001.
K. Ducatel, M. Bogdanowicz, F. Scapolo, Leijten J., and J.C. Burgelma. Istag:
Scenarios for ambient intelligence in 2010. ISTAG 2001 Final Report, 2001.
M. Friedewald and O. Da Costa. Science and technology roadmapping: Ambient
intelligence in everyday life. JRC/IPTS - ESTO Study, 2003.
HoleLab. research.philips.com/technologies/misc/homelab/index.html
JADE. Java agent development framework, 2004. URL:
http://jade.cselt.it/index.html.
P. Jones. Ambient information for collaboration and discovery: Adapting from
information practices in the eld. In Proceedings of the Ambient Intelligence for
Scientic Discovery conference, 2004.
Multi-agent systems and applications. In Springer, editor, Proceedings of the ECCAI
Advance Course, 2001.
Ambient intelligence for scientic discovery (aisd). SIGCHI Workshop, April 25, 2004,
Vienna, 2004.
G.M.P. O’Hare, M.J. O’Grady, S. Keegan, D. O’Kane, R. Tynan, and D. Marsh.
Intelligent agile agents: Active enablers for ambient intelligence. In Proceedings of
the Ambient Intelligence for Scientic Discovery conference, 2004.
Libros generales:
“Data and Computer Communications” (6th. Edition). William Stallings. Prentice Hall
International Edition. ISBN 0-13-086388-2
“Computer Networks” (3rd. Edition). Andrew S. Tannenbaum. Prentice Hall
International Editions. ISBN 0-13-394248-1
“Digital Communications” (3rd. Edition). John G. Proakis. McGraw-Hill International
Editions. ISBN 0-07-113814-5
“Residential Broadband, Second Edition” George Abe. Cisco Press ISBN: 1-57870-
177-5.
“Home Networking Basis” Walter Y. Chen, Prentice Hall Professional Series, ISBN 0-
13-016511-5
Ethernet y LAN:
“Ethernet: The Definitive Guide”. Charles E. Spurgeon. O´Reilly & Associates INC.
ISBN 1-56592-660-9
“Practical Networking”. Frank J. Derfler, Jr. Que, MacMillan U.S.A. ISBN 0-7897-
2252-6
Bluetooth:
“Bluetooth Apllication Developer´s Guide: The short range interconnect solution”
David Kammer, Gordon McNutt, Brian Senese, Jennifer Bray (Tech. Ed.). Syngress
Publishing. ISBN 1-928994-42-3
ZigBee:
“Wireless Sensor Networks: Architectures and Protocols” Edgar H. Callaway.
Auerbach Publications ISBN: 0-8493-1823-8 802.11:
“802.11 Wireless Networks: The definitive guide” Matthew S. Gast. O’Reilly. ISBN:
0-596-00183-5.
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Informática Biomédica
CREDITOS ECTS 4 -- IDIOMA ESPAÑOL/INGLÉS
Profesorado:
PROFESOR DEPARTAMENTO
Víctor Maojo (Coordinador) FI-DIA
Programa:
La informática médica intenta analizar los problemas de la práctica médica y buscar
las mejores soluciones mediante el uso de las tecnologías de la información. Por
ello, el énfasis se realiza en el manejo de datos, informaciones y conocimientos, y
no en las técnicas y métodos utilizados. Muchos de los problemas actuales de la
medicina tienen su causa básica en defectos de análisis y manejo de información,
que podrían tener mejores soluciones con sistemas adecuados de informática
médica.
En este curso se dará al alumno una visión global de la informática médica,
haciendo especial énfasis en aspectos de investigación y no de puro desarrollo de
aplicaciones. La investigación en informática médica es, básicamente, aplicada pero
tiene características propias que las diferencian de otras áreas. La información que
se suele manejar en medicina tiene un nivel de complejidad habitualmente mayor
que en otras áreas. Por ello, la investigación desarrollada en informática médica ha
llevado, tradicionalmente, a logros de gran éxito en otros dominios -por ejemplo,
en sistemas expertos-.
Las tecnologías no son el fin último de la informática médica; sin embargo, sí es
importante el uso de métodos que permitan no sólo construir las mejores
aplicaciones, sino el intercambio y reutilización de técnicas y conocimientos
favoreciendo la colaboración entre grupos de investigación. Estos esfuerzos
conjuntos se ven estimulados por el crecimiento de Internet y nuevas técnicas de
Inteligencia Artificial, base de datos, programación e Ingeniería del Software, que
facilitan la comunicación entre aplicaciones y grupos. El uso de sistemas basados en
nuevas tecnologías (por ejemplo, ahora mismo con JAVA o CORBA) está
contribuyendo a un avance decisivo en la informática médica.
Estas tecnologías, serán expuestas a los estudiantes del curso como medio de
construcción de aplicaciones distribuidas en informática médica.
Se va a hacer también especial énfasis en la exposición de las nuevas tecnologías
de la información aplicadas en medicina. Concretamente, en tres áreas como son la
realidad virtual, la telemedicina y la bioinformática. En esta última, por ejemplo, se
describirán modelos de historia clínica que incorporan información proveniente del
Proyecto Genoma, aplicada a pacientes individuales
TEMA Nº HORAS
PRESENCIALES
1.Introducción.
2.Adquisición, almacenamiento y manejo de datos.
3.Inteligencia Artificial y Medicina: Aplicaciones a la toma de
decisiones y los sistemas de ayuda a la consulta.
4. Bioinformática
5.Sistemas de información hospitalaria.
6.Historias clínicas computarizadas. Vocabulario médico.
Fundamentos de la historia clínica. Terminologías médicas,
vocabularios y ontologías. Modelos y estándares de HC
electrónica. Lenguajes de descripción de ontologías
7.Redes de comunicaciones hospitalarias.
8.Internet y medicina. Aplicaciones distribuidas. Agentes.
40
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
9.Otras aplicaciones en investigación, áreas clínicas,
medicina gestionada y educación.
Objetivos específicos del aprendizaje:
Comprensión de las diferencias entre la Informática Biomédica (IBM) y otras
disciplinas aplicadas de la informática.Análisis de la historia de la IBM y lecciones
aprendidas desde los años 50 Modelos y técnicas principales en uso actual.
Exposición de retos científicos y tecnológicos en el área.
El alumno, finalmente, deberá ser capaz de comprender las características
intrínsecas de la disciplina y conocer los criterios adecuados para afrontar el diseño
de sistemas de IBM.
Metodología:
Orientación fundamental al diseño de sistemas de informática biomédica
Documentación:
Libros de texto y artículos científicos
Evaluación:
Asistencia a las clases y presentación de un trabajo, por escrito y oral, basado en
los contenidos
del curso. Opcionalmente, diseño de un prototipo de sistema informático.
De acuerdo a la evolución del programa podría ser oportuno una evaluación a
través de un examen.
Bibliografía:
Altman RB. The interactions between clinical informatics and bioinformatics: a case
study. J Am Med Inform Assoc. 2000 Sep-Oct;7(5):439-43.
Belmonte, M., Coltell, O., Maojo, V., Mateu, J y Sanz, F. (Eds). Manual de
Informática Médica. Diciembre de 2003. M.R.A.
Blum, B. and K. Duncan. (Eds). A History of Medical Informatics. Reading: Addison
Wesley Pub. 1990.
Clancey, W. and E.H. Shortliffe (Eds). Readings in Medical Artificial Intelligence:
The First Decade. Reading: Addison Wesley. 1984
Evans, D. and Patel, V. (eds.) Cognitive Science in Medicine. Biomedical Modelling,
MIT Press, Boston, MA. 1989.
Greenes, R.A. and Shortliffe, E.H.: Medical Informatics: An Emerging Academic
Discipline and Institutional Priority. JAMA, 263, 1114-1120, 1990
Kassirer, J. and R. Kopelman. Learning Clinical Reasoning. Baltimore: Williams and
Wilkins. 1991.
Kitano H. Systems biology: a brief overview. Science 2002 Mar 1;295(5560):1662-
4
Maojo V, Kulikowski CA. Bioinformatics and Medical Informatics: Collaboration on
the Road to Genomic Medicine? Journal of the American Medical Informatics
Association, Noviembre-Diciembre de 2003, pp.515-522.
Maojo, V., F. Martín-Sanchez, J. Crespo, and H. Billhardt. Theory, Abstraction and
Design in Medical Informatics. Methods of Information in Medicine 2002, 41: 44-50.
Martín, F.; Maojo, V. and López-Campos, G. Integrating genomics into health
information systems. Methods Inf Med. 2002;41(1):25-30.
McKusick VA. The anatomy of the human genome: a neo-Vesalian basis for
medicine in the 21st century. JAMA 2001. Nov 14; 286(18): 2289-95
Sander C. Genomic medicine and the future of health care. Science 2000 Mar
17;287 (5460):1977-8.
Shortiffe, E.H. y Perreault, L. Medical Informatics. Computer Applications in Health
Care. 2nd Edition. New York: Springer Verlag. 2001.
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Sox, H., Blatt, M., Higgins, M. and Marton, K.: Medical Decision Making.
Butterworths. Boston, USA, 1988.
Van Bemmel, J. and M, Musen. Handbook of Medical Informatics. New York:
Springer-Verlag. 1997.
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Simulación y Planificación Quirúrgica
CREDITOS ECTS 4 TIPO IDIOMA
Profesorado:
PROFESOR DEPARTAMENTO
Enrique J. Gómez Aguilera
(Coordinador)
TFO
Félix Monasterio TEAT
Objetivos:
El objetivo de esta asignatura es proporcionar al alumno un conocimiento teórico y
práctico de las técnicas y métodos empleados en cirugía asistida por computador,
con un énfasis principal en los nuevos sistemas de formación y planificación de
intervenciones quirúrgicas mínimamente invasivas, basados en la realidad virtual y
en la visualización de imágenes médicas 3D.
El curso está estructurado en cuatro partes principales: 1) una introducción al
campo de aplicación clínica, es decir, la Cirugía Mínimamente Invasiva y la cirugía
laparoscópica; 2) una introducción a los sistemas de cirugía asistida por
computador y a las tecnologías básicas que permiten la construcción empleadas en
los sistemas de formación y planificación quirúrgica; 3) la descripción detallada de
los conceptos, componentes y aplicaciones principales de los simuladores virtuales
y planificadores en cirugía laparoscópica; y 4) un análisis de los métodos de
evaluación de estas nuevas técnicas de formación e intervención quirúrgica así
como los aspectos ético-legales involucrados en su implantación en rutina clínica.
Programa:
TEMA Nº HORAS
PRESENCIALES
Introducción a la cirugía mínimamente invasiva (CMI)
Modelos de formación en CMI
Técnicas y procedimientos quirúrgicos
Métodos y técnicas básicas
Interacción sensorial multimodal en CMI
Metodologías de medición de propiedades biomecánicas de
tejidos in-vivo
Reconstrucción y visualización de imágenes médicas 3D
Realidad virtual y realidad aumentada en medicina
Cirugía asistida por computador
Simulación y planificación
Cirugía guiada por imágenes
Telecirugía
Simuladores Virtuales:
Arquitectura
Interfaces de visualización e interfaces hápticas
Detección y gestión de colisiones
Modelos biomecánicos para deformación en tiempo real de
tejidos blandos
Modelado y construcción de procedimientos quirúrgicos
virtuales: prensión, tracción, corte y sutura
Ejemplos prácticos
Planificación Quirúrgica
Definiciones y conceptos
Sistemas básicos de planificación
30
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Definiciones de trayectorias e intervenciones
Ejemplos prácticos
Implantación, validación y aspectos ético-legales de la
simulación y planificación quirúrgica
Metodología:
El curso se divide en dos partes: presentación de contenidos básicos y trabajos
dirigidos.
Clases magistrales por parte de los profesores sobre los contenidos propios del
curso.
Desarrollan trabajos dirigidos por grupos.
Presentación y puesta en común de los trabajos en clase.
Documentación:
Material utilizado en clase: presentaciones, artículos, etc.
Material de referencia inicial para los trabajos proporcionado a los grupos
Evaluación:
Examen individual (50%): Conocimiento general de los contenidos de la asignatura
mediante un examen individual.
Evaluación del trabajo (50%):
Conocimiento detallado del estado del arte del tema desarrollado en el trabajo.
Actualidad de los contenidos expuestos: grupos de trabajo y líneas de desarrollo
emergentes.
Prospección de las implicaciones socioeconómicas de las líneas de investigaciones
en curso en el tema.
Conexiones con tecnologías.
Calidad de la presentación de los trabajos
Bibliografía:
Usón, J, Pascual, S.; Sánchez, FM, Hernández, FJ. Pautas para el aprendizaje en
suturas laparoscópicas. En Pascual, S, Usón, J. Aprendizaje en suturas
laparoscópicas. Capítulo 2. Librería General S.A. Zaragoza. 38-54. 1999.
Taylor, Rusell H.; Lavallé, Stéphane; Burdea, Grigore C.; Mösges, Palph.
“Computer-Integrated Surgery”. MIT PRESS, 1996.
J. Beutel, “Handbook of Medical Imaging”, Volume I- Physics and Psycophysics;
Volume II- Medical Image Processing and Analysis; Volume III- Display and PACS,
SPIE Press, Washington, 2000.
Udupa, J. Herman G, Ed. ·” 3D Imaging in Medicine”, CRC Press, 2000.
Gorman, P.J., Meier, A., Krummel, T., “Computer-assisted training and learning in
surgery”, Comp Aid Surg 5:120-130, 2000.
A.Liu, F.Tendick, K.Cleary y C.Kaufmann, “A survey of surgical simulation:
applications, technology, and education,” Presence, 12(6), 2003.
A.G. Gallagher, C.D.Smith, S.P.Bowers, N.E.Seymour, A.Pearson, S.McNatt,
D.Hananel y R.M.Satava, “Psychomotor skills assessment in practicing surgeons
experienced in performing advanced laparoscopic procedures,” Journal of the
American College of Surgeons, 197(3):479-488, 2003.
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Ayuda a la Decisión y gestión del conocimiento en Medicina
CREDITOS ECTS 4 -- IDIOMA ESPAÑOL/INGLÉS
Profesorado:
PROFESOR DEPARTAMENTO
Mª Elena Hernando Pérez
(Coordinadora)
TFO-ETSIT
Gregorio Fernández DIT-ETSIT
José Carlos González DIT-ETSIT
Pedro Zufiría MAT-ETSIT
Víctor Maojo FI-UPM
Programa:
En esta asignatura se introduce al alumno en el campo de los sistemas de ayuda a
la decisión en medicina, presentando sus características y sus fundamentos, y los
sistemas de gestión e conocimiento médico. Se muestran todos los aspectos
necesarios para la definición de un sistema de ayuda inteligente, partiendo de la
obtención del conocimiento médico, la elección de la aproximación de
representación del conocimiento más adecuada a cada problema médico y la
evaluación final de los razonamientos del sistema utilizando métodos objetivos y
subjetivos.
Se muestran al alumno cuáles son las aplicaciones más habituales utilizando
ejemplos de sistemas concretos y analizando el grado de implantación en rutina
clínica.
Por último se muestran los sistemas de gestión del conocimiento médico que
persiguen la difusión y reutilización eficiente del conocimiento generado por la
comunidad médica.
TEMA Nº HORAS
PRESENCIALES
I. Tema 0- Introducción: fundamentos cognitivos del
razonamiento médico
3
II. Tema 1: Introducción a la inteligencia artificial
2
III. Tema 2: Métodos de adquisición del conocimiento
4
IV. Tema 3: Métodos de representación del conocimiento
(Aproximaciones basadas en reglas, razonamiento con
incertidumbre, razonamiento temporal, redes neuronales
artificiales, sistemas multiagentes)
12
V. Tema 4: Métodos de aprendizaje automático e inducción
de conocimiento
6
VI. Tema 5: Evaluación de sistemas de ayuda
4
VII. Tema 6: Sistemas de gestión de conocimiento.
Métodos de aprendizaje basados en la experiencia
10
VIII. Tema 7: Aplicaciones en medicina (Diagnóstico,
terapia, análisis de datos en genómica y proteómica)
10
Objetivos específicos del aprendizaje:
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Que el alumno conozca los fundamentos de la inteligencia artificial, las técnicas
más habituales para la representación del conocimiento y que analice cuál es la
técnica más adecuada dado un tipo de conocimiento concreto
Que el alumno conozca las fases de evaluación y comprenda la importancia del
proceso para conseguir la aceptación de los usuarios.
Que el alumno comprenda la aportación de los sistemas de ayuda al diagnóstico
y de gestión del conocimiento en medicina y que conozca algunas aplicaciones
concretas en el campo médico
Metodología:
La metodología de las clases se distribuirá entre lecciones magistrales y la
realización y exposición de trabajos en grupo. En una o dos ocasiones se invitará a
un investigador o profesional del sector para que aporten a los alumnos la visión
más aplicada de un tema concreto.
La primera clase se dedicará a presentar a los alumnos los objetivos de la
asignatura, la metodología de trabajo, las fuentes bibliográficas, los criterios de
evaluación y la planificación temporal del curso. Es conveniente incluir en esta
primera clase una introducción completa a la asignatura que permita a los alumnos
hacerse una idea de los conocimientos que adquirirán. Se presentará el contenido
de los temas que se tratarán en la asignatura, poniendo de manifiesto las
relaciones entre ellos y la importancia relativa de cada uno frente al resto.
Documentación:
Toda la información estará accesible en la página Web de la asignatura y será
complementada con enlaces a grupos de investigación y bases de datos
bibliográficas. Se proveerá a los alumnos de una lista de referencias para consulta
recomendada y complementaria clasificada por temas.
Evaluación:
La evaluación del aprovechamiento de los alumnos se realizará a partir de los
trabajos realizados en grupo y se complementará con una prueba escrita al finalizar
la asignatura. Los resultados de la evaluación serán comunicados a los alumnos en
los tablones habilitados por la Escuela para tal fin y en la página Web de la
asignatura, con acceso restringido a los alumnos individuales.
Bibliografía:
Clinical Decision Support Systems – Theory and practice. Health Informatics
Series. Ed. Berner, E.S. Springer-Verlag, 1999
Handbook of Medical Informatics, Editores: van Bemmel, J.H. y Musen, M.A.
Springer-Verlag, 1997. http://www.mieur.nl/mihandbook
Probabilistic reasoning in intelligent systems: networks of plausible inference.
Pearl, J. (1988) (San Mateo, California: Morgan Kaufmann).
Hilden, J. y Habbema, J.D.F. (1990) Evaluation of clinical decision aids-more to
think about”. Medical Informatics, vol 15, no. 3, 275-284
Representación del conocimiento en sistemas inteligentes. Fernández, G.
http://www.gsi.dit.upm.es/~gfer/ssii/rcsi/index.html
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Tecnologías asistivas
CREDITOS ECTS 4 -- IDIOMA ESPAÑOL/INGLÉS
Profesorado:
PROFESOR DEPARTAMENTO
Santiago Aguilera (Coordinador) TFO
José Gabriel Zato EUI
Programa:
TEMA Nº HORAS
PRESENCIALES
Tema 1: Introducción
1. Concepto de deficiencia, discapacidad y minusvalía.
2. Tipos de discapacidades: Físicas, Psíquicas, Sensoriales,
Mayores.
Diferentes grados.
Habilidades asociadas al grado.
Limitaciones funcionales, y soluciones tecnológicas.
3. Contraposición “diseño para todos”, tecnología asistiva.
4
Tema 2: Diseño para todos
4. Diseño para todos.
4.1. Concepto.
4.2. Páginas web accesibles.
Cómo acceden las personas discapacitadas al ordenador?.
Ayudas técnicas de acceso al ordenador.
Legislación sobre accesibilidad de páginas web.
Normas WAI del W3C, de diseño de páginas web accesibles.
Herramientas para diseño de páginas web accesibles.
Herramientas para evaluar la accesibilidad de las páginas
web.
12
Tema 3: Tecnología asistiva para mayores.
5.1. Para mayores:
Tecnología para residencias tuteladas.
Sistemas de teleasistencia.
4
Tema 4: Tecnología asistiva para deficientes auditivos.
5.2.1. Sordos y deficientes auditivos:
El mecanismo de audición.
5.2.1.1. Sistemas de diagnóstico:
Audiometría tonal aérea y ósea.
Logoaudiometría.
Impedanciometría.
5.2.1.2. Sistemas de apoyo.
Bucles magnéticos.
Teléfonos de texto.
Centros de intermediación de texto.
Lengua de signos.
Comunicación a distancia en lengua de signos:
Videoconferencia.
Centros de intermediación de lengua de signos.
Síntesis automática de lengua de signos. Estado del arte.
Primeros intentos de reconocimiento de lengua de signos.
Estado del arte.
12
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
5.2.1.3. Prótesis:
Implantes cocleares. Estado del arte.
Audífonos. Estado del arte.
Tema 5: Tecnología asistiva para deficientes visuales.
5.2.2. Ciegos y deficientes visuales:
La vista.
Código Braille.
Línea Braille.
Sintetizadores de voz.
Lectores de pantalla de ordenador.
Agendas personales.
Lupas.
Magnificadores de pantalla.
Dispositivos para transmitir información sobre imágenes.
Estado del arte.
Prótesis visuales. Estado del arte.
4
Tema 6: Tecnología asistiva para personas sordo-
ciegas.
5.2.3. Sordo-ciegos:
Lengua de signos para sordo-ciegos.
Teléfonos de texto para sordo-ciegos: la sustitución de la
pantalla por una línea Braille.
2
Tema 7: Tecnología asistiva para personas con
problemas de fonación.
5.2.4. Personas con problemas de fonación (Comunicación
Alternativa y Aumentativa).
Grado tecnológico del sistema: Bajo, medio, alto.
Acceso: directo (personas sin problemas de movilidad).
Indirecto (personas con problemas de movilidad).
Sistemas pictográficos, (para personas con discapacidad
psíquica severa): Bliss, SPL, etc..
Sistemas textuales, (para personas con discapacidad
psíquica leve o nula).
Salida: visual o auditiva.
Distintos modos de barrido.
Métodos de predicción de palabra: estadísticos, basados en
gramáticas, mezcla. Adaptación al usuario. Estado del arte.
Contraposición entre sistemas de escritura(flexibles y lentos)
y sistemas de comunicación (rígidos y rápidos) Estado del
arte.
12
Tema 8: Tecnología asistiva para discapacitados
físicos.
5.3. Discapacitados físicos:
5.3.1. Sistemas de acceso al ordenador:
Emuladores de ratón.
Emuladores de teclado.
Sistemas de reconocimiento de voz.
Sistemas de reconocimiento biométrico. Estado del arte.
5.3.2. Sistemas domóticos.
6
Tema 9: Tecnología asistiva para discapacitados
psíquicos.
5.4. Discapacitados Psíquicos.
Sistemas de diálogo.
Asistentes virtuales.
2
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Realidad virtual.
Objetivos específicos del aprendizaje:
Introducir a los alumnos en el campo de la discapacidad para poner de manifiesto
cómo la tecnología puede ayudarles a reducir o eliminar sus deficiencias. Se hace
una revisión de los sistemas asistivos más frecuentemente utilizados por cada tipo
de discapacidad, enfatizando en sus componentes tecnológicas.
Una vez conocidas las distintas discapacidades, y las tecnologías utilizadas para
solventarlas, estarán en disposición de seleccionar adaptar y diseñar los sistemas
que se utilizarán en los próximos años.
Metodología:
El curso se divide en dos partes: presentación de contenidos básicos y trabajos
dirigidos.
Clases magistrales por parte de los profesores sobre los contenidos propios del
curso.
Desarrollan trabajos dirigidos por grupos.
Presentación y puesta en común de los trabajos en clase.
Documentación:
Material utilizado en clase: presentaciones, artículos, etc.
Material de referencia inicial para los trabajos proporcionado a los grupos
Evaluación:
Examen individual (50%): Conocimiento general de los contenidos de la asignatura
mediante un examen individual.
Evaluación del trabajo (50%):
Conocimiento detallado del estado del arte del tema desarrollado en el trabajo.
Actualidad de los contenidos expuestos: grupos de trabajo y líneas de desarrollo
emergentes.
Prospección de las implicaciones socioeconómicas de las líneas de investigaciones
en curso en el tema.
Conexiones con tecnologías.
Calidad de la presentación de los trabajos
Bibliografía:
Universal Design Handbook ISBN 0-07-137605-4
Coordinador: Robert Ivy, Editorial: McGraw Hill 2002
Tecnologías de la Información y Comunicación y Discapacidad (Propuesta de
Futuro) ISBN 84-932521-7-9, Editor: Fundación Vodafone. 2003
Hand Book of Augmentative and Alternative Communication ISBN 1-56593-684-1
Sharon L. Glemnen and Denise C De Coste Edtorial: Singular Publishing Group
1998
Assistive Technology Principles and Practice ISBN 0-8016-1038-9
Cook-Hussey Editorial Mosby 1995
Computer processing of natural language
Gilbert K. Krulee, Editorial Prentice Hall, 1991
http://www.utdallas.edu/~loizou/cimplants/tutorial/
Página web sobre implantes cocleares de la Universidad de Dallas.
Diversa normativa de la International Telecomunication Union (ITU), sobre
Telefonía de Textos.
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Laboratorio de Imágenes Biomédicas
CREDITOS ECTS 3 TIPO OP2 IDIOMA ESPAÑOL-INGLES
Profesorado:
PROFESOR DEPARTAMENTO
Enrique J. Gómez Aguilera (Coordinador) TFO
Objetivos:
El objetivo de esta asignatura es “proporcionar una formación experimental al
alumno en los métodos y técnicas de procesamiento de señales biomédicas y de
imágenes médicas”.
Durante el desarrollo de las prácticas, el alumno se ejercitará en la programación
de algunos de los algoritmos de procesamiento que más se utilizan para facilitar las
tareas de diagnóstico médico a los especialistas.
Programa:
El laboratorio se divide en dos Unidades didácticas diferentes dedicadas al
procesamiento imágenes médicas. En cada una de ellas se utiliza MATLAB.
Los alumnos se ejercitarán en el manejo de imágenes médicas de diferentes
modalidades e implementarán algunos de los métodos de procesamiento que se
han ido introduciendo en la asignatura teórica.
TEMA Nº HORAS
PRESENCIALES
Introducción al procesado de imágenes médicas
Introducción a MATLAB
Mejora e intensificación de imágenes médicas
Segmentación de imágenes médicas
Metodología:
Principalmente se trata de trabajo de laboratorio en grupo, con una
introducción teórica y el software de procesamiento de imágenes. El trabajo fuera
del laboratorio debe reducirse a la preparación de las memorias de prácticas. Las
prácticas se realizan de forma guiada mediante la concatenación de tareas cuyo
resultado es muy concreto e independiente de las demás tareas. Se plantean
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
cuestiones por escrito a medida que las tareas progresan, cuya respuesta debe
figurar como parte esencial de las memorias. Así, en vez de plantear el resultado
final a conseguir desde el principio, se plantean resultados parciales, cuya
consecución secuencial conduce al resultado final esperado.
Documentación:
Guión de prácticas y transparencias correspondientes a la presentación del
laboratorio.
Evaluación:
La evaluación del aprovechamiento de los alumnos se realizará con la valoración de
las memorias entregadas por los alumnos para cada una de las prácticas.
Los resultados de la evaluación serán comunicados a los alumnos en los tablones
habilitados por la Escuela para tal fin y en la página Web de la asignatura, con
acceso restringido a los alumnos individuales.
Bibliografía:
- Foundations of Medical Imaging, Cho et al., John Wiley, 1993.
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Laboratorio de Telemedicina
CREDITOS ECTS 3 -- IDIOMA ESPAÑOL/INGLÉS
Profesorado:
PROFESOR DEPARTAMENTO
M. Elena Hernando Pérez
(Coordinadora)
TFO
Programa:
El Laboratorio de Telemedicina incluye:
1. Diseño y desarrollo de aplicaciones de Telemedicina
2. Integración de aplicaciones y sistemas de información
3. Transmisión y almacenamiento de imágenes médicas
4. Comunicaciones a través de INTERNET
TEMA Nº HORAS
PRESENCIALES
I. Diseño y desarrollo de aplicaciones de Telemedicina
PRÁCTICA 1: Evaluación de usabilidad de aplicaciones
PRÁCTICA 2: Introducción al entorno Delphi
PRÁCTICA 3: Aplicación para la gestión de pacientes y visitas
PRÁCTICA 4: Visualización de variables fisiológicas
16
II Transmisión y almacenamiento de imágenes médicas
PRÁCTICA 5: Estándar DICOM -Transmisión,
almacenamiento y visualización
4
III. Comunicaciones a través de INTERNET
PRÁCTICA 6: Teleconsulta entre especialistas
PRÁCTICA 7: Acceso a bases de datos médicas desde WEB
8
Objetivos específicos del aprendizaje:
El laboratorio proporciona al alumno un conjunto de métodos y recursos para su
formación en el diseño, desarrollo y evaluación de aplicaciones de telemedicina. Las
prácticas van guiando al alumno para que adquiera conocimientos sobre diferentes
tecnologías utilizadas en la creación e integración de Sistemas de Información: la
gestión y diseño de bases de datos relacionales, los motores de integración de
sistemas de información sanitarios, la visualización gráfica de información clínica,
los protocolos de comunicación, el acceso remoto a bases de datos a través de
servidores Web, los servicios de consulta remota entre especialistas, el diagnóstico
cooperativo y la teleradiología e interoperabilidad DICOM.
Metodología:
Principalmente se trata de trabajo de laboratorio en grupo, con una introducción
teórica a la materia y las herramientas SW más necesarias. El trabajo fuera del
laboratorio debe reducirse a la preparación de las memorias de prácticas. Las
prácticas se realizan de forma guiada mediante la concatenación de tareas cuyo
resultado es muy concreto e independiente de las demás tareas. Se plantean
cuestiones por escrito a medida que las tareas progresan, cuya respuesta debe
figurar como parte esencial de las memorias. Así, en vez de plantear el resultado
final a conseguir desde el principio, se plantean resultados parciales, cuya
consecución secuencial conduce al resultado final esperado.
Documentación:
Guión de prácticas y transparencias correspondientes a la presentación del
laboratorio.
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Evaluación:
La evaluación se realizará basada esencialmente en los resultados de las prácticas y
en un examen escrito final.
Bibliografía:
- E-health, telehealth and telemedicine. A guide to start-up and success, M.M.
Maheu, P. Whitten and A. Allen, Jossey-Bass, Wiley, 2001
- Telemedicine Theory and Practice, Bashshur, R. et al, De. Charles C. Thomas,
Springfield USA, 1997
- Designing the User Interface: Strategies for effective human-computer
interaction, Shneiderman S., Addison-Wesley Publishing Company, 1992
- Asynchonous transfer mode: Solution for broadband ISDN, Prycker M.,
Berkeley: Prentice Hall, 1995
- DICOM. Digital Imaging and Communication in Medicine, American College of
Radiology/National Electrical Manufactures Association. Publication Nº PS 3.1, 1995
- Guide for Usability evaluation of telecommunication systems and services, ETSI,
European Telecommunication Standards Institute, ETSI DTR/HF 3001, 1995
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Módulo III: Dispositivos, Biomateriales y Biomecánica
Bioelectromagnetismo
CREDITOS ECTS 4 -- IDIOMA ESPAÑOL/INGLÉS
Profesorado:
PROFESOR DEPARTAMENTO-CENTRO
Ceferino Maestú (Coordinador) UPM
Programa:
TEMA Nº HORAS
PRESENCIALES
Introducción a la bioelectricidad y el bioelectromagnetismo.
Propiedades dieléctricas de los materiales biológicos
2
Fundamentos matemáticos de los campos electromagnéticos 4
Bases anatómicas y fisiológicas del bioelectromagnetismo
Células y tejidos excitables: sistema nervioso y
sistema motor
El corazón
4
Modelado de fuentes y conductores bioeléctricos
Fuentes y conductores volumétricos
Modelos de fuentes
Modelos de conductores volumétricos
6
Métodos de análisis para bioelectromagnetismo
Métodos de análisis de fuentes y conductores
volumétricos
Teoría para las medidas biomagnéticas
6
Medidas eléctricas y magnéticas de la actividad eléctrica del
sistema nervioso
Electroencefalografía
Magnetoencefalografía
6
Medidas eléctricas y magnéticas de la actividad eléctrica del
corazón
Electrocardiografía
Vectocardiografía
Factores de distorsión
Magnetocardiografía
2
Estimulación electromagnética de tejidos neuronales
Estimulación de alto campo
Estimulación de muy bajo campo
8
Estimulación electromagnética del corazón 2
Medida de las propiedades
Pletismografía de impedancias
Tomografía de impedancias
4
Otros fenómenos bioelectromagnéticos 2
Técnicas de diagnóstico y terapia asociadas 2
Objetivos específicos del aprendizaje:
Introducirse en la Bioelectricidad y el bioelectromagnetismo. Conocer los principios
y aplicaciones de los campos bioeléctricos, desde una descripción de los aspectos
básicos de los tejidos excitables causantes de la actividad bioelectromagnética y de
su fundamento teórico y formalización matemática. Derivación de los fenómenos
bioelectromagnéticos para el análisis e interpretación de las variables medidas
Metodología:
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Orientación fundamental a la formación en los conocimientos básicos de
bioelectromagnetismo y las tecnologías para la interpretación de señales de campos
biomagnéticos y bioeléctricos y la estimulación
El curso se divide en dos partes: presentación de contenidos básicos y trabajos
dirigidos.
Clases magistrales por parte de los profesores sobre los contenidos propios
del curso.
Desarrollan trabajos dirigidos por grupos.
Presentación y puesta en común de los trabajos en clase.
Documentación:
Material utilizado en clase: presentaciones, artículos, etc.
Material de referencia inicial para los trabajos proporcionado a los grupos. Evaluación:
Examen individual (50%): Conocimiento general de los contenidos de la
asignatura mediante un examen individual.
Evaluación del trabajo (50%):
o Conocimiento detallado del estado del arte del tema desarrollado
en el trabajo.
o Actualidad de los contenidos expuestos: grupos de trabajo y
líneas de desarrollo emergentes.
o Prospección de las implicaciones socioeconómicas de las líneas de
investigaciones en curso en el tema.
o Conexiones con tecnologías.
o Calidad de la presentación de los trabajos
Bibliografía:
Bioelectromagnetism. Principles and applications of bioelectric and biomagnetic
fields”, Jaakko Malmivuo y Robert Plonsey, Oxfrod University Press, 1995
J. D. Bronzino. Biomedical Engineering Handbook, CRC Press & IEEE Press 2000.
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Biosensores y micronanobiomedicina
CREDITOS ECTS 4 -- IDIOMA ESPAÑOL/INGLÉS
Profesorado:
PROFESOR DEPARTAMENTO
Javier Serrano (Coordinador) TE
Programa:
Los biosensores, en su sentido actual, que es el enfoque de esta asignatura, son el
resultado de la intersección de varios desarrollos pujantes en tecnologías de la
micro y nanodimensión, y de la bioquímica. Así, es necesario situar el contexto
mediante una caracterización global, a modo de taxonomía del campo de
conocimiento para entresacar la genealogía de tipos por sus aplicaciones más
relevantes: sondas estáticos y de flujo, técnicas de inmovilización de enzimas
(aplicaciones a membranas y reactantes; recubrimientos bioespecíficos. Después se
describen los tipos de biosensores de más uso: electroquímicos (ISFET, electrodos),
ópticos, resonadores piezoeléctricos y termoeléctricos. Se fundamenta lo anterior
mediante un repaso de las tecnologías que permiten realizar aquellos tipos como
micro y nanosistemas, pasando después a la implementación como microsistemas
(MEMS) y los modos de uso apropiados para ellos: substratos enzimáticos
(metabolitos), inhibitorio, immunoquímico (afinidad), basados en nucleótidos.
Reduciendo la dimensión todavía más se presentan las nanoestructuras para
aplicaciones biométricas. Se cierra el aspecto teórico mediante la presentación de
aplicaciones completas: monitorización de procesos, biomedicina, medio ambiente,
bioafinidad. Para terminar se presentan ejemplos comerciales y tendencias.
TEMA Nº HORAS
PRESENCIALES
1. Características de biosensores. 4
2. Tipos de biosensores 6
3. Tecnologías para micro y nanosistemas. 6
4. Miniaturización, microanálisis y BioMEMS. 6
5. Modos de medida. 4
6. Nanoestructuras para aplicaciones biométricas. 6
7. Aplicaciones 4
8. Ejemplos comerciales y tendencias. 2
Objetivos específicos del aprendizaje:
Presentar la actualidad del estado del arte en el campo de los biosensores, de modo
que se perciba el enorme entrecruzamiento de tecnologías, con la complejidad que
ello conlleva, pero también por las enormes posibilidades abiertas y todavía en fase
de investigación y desarrollo
Metodología:
El curso se divide en dos partes: presentación de contenidos básicos y trabajos
dirigidos.
Clases magistrales por parte de los profesores sobre los contenidos propios del
curso.
Desarrollan trabajos dirigidos por grupos.
Presentación y puesta en común de los trabajos en clase.
Documentación:
Material utilizado en clase: presentaciones, artículos, etc.
Material de referencia inicial para los trabajos proporcionado a los grupos.
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Evaluación:
Examen individual (50%): Conocimiento general de los contenidos de la asignatura
mediante un examen individual.
Evaluación del trabajo (50%):
Conocimiento detallado del estado del arte del tema desarrollado en el trabajo.
Actualidad de los contenidos expuestos: grupos de trabajo y líneas de desarrollo
emergentes.
Prospección de las implicaciones socioeconómicas de las líneas de investigaciones
en curso en el tema.
Conexiones con tecnologías.
Calidad de la presentación de los trabajos
Bibliografía:
Journal of Biosensors and Bioelectronics
Chemical Sensors and Biosensors, Brian R. Eggins, John Wiley & Sons, Ltd.,
England, 2002. ISBN 0-471-89914-3
Bronzino, J.D. 1995. The Biomedical Engineering Handbook. CRC Press, Boca
Raton, FL.
Cass, E.A..G. 1990. Biosensors: A Practical Approach. Oxford University Press,
Oxford, U.K.
Hall, E.A.H. 1991. Biosensors. Prentice Hall Inc., Englewood Cliffis, NJ.
Kress-Rogers, E. 1997. Handbook of Biosensors and Electronic Noses. CRC Press,
Boca Raton, FL.
Wangner, G. and G.G. Guibault . 1994. Food Biosensor Analysis. Marcel Dekker,
New York.
Webster, J.G. 1999. The Measurement, Instrumentation and Sensors Handbook.
CRC Press, Boca Raton, FL.
Yang, V.C. and T.T. Ngo. 2000. Biosensors and Their Applications. Kluwer
Academic/Plenum Publishers, New York, NY.
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Biomateriales e Ingeniería de Tejidos
CREDITOS ECTS 4 -- IDIOMA ESPAÑOL/INGLÉS
Profesorado:
PROFESOR DEPARTAMENTO
Gustavo V. Guinea Tortuero
(coordinador)
Ciencia de Materiales. UPM
Breve Descripción del contenido:
Obtención y procesado de materiales para el diagnóstico y el tratamiento de
enfermedades. Materiales bioestables. Materiales biodegradables.
Objetivos específicos del aprendizaje:
Conocimiento de los grupos de biomateriales y materiales biológicos más
importantes. Conocimiento de la relación entre su estructura y propiedades, su
obtención y procesado.
Metodología:
40 Clases magistrales de 50 minutos de duración
4 prácticas de laboratorio de 2.5 horas de duración
Documentación:
Evaluación:
a) El aprobado en la asignatura se consigue con un mínimo de asistencia a
clase del 80% y la realización de las tres prácticas de laboratorio.
b) Además, los alumnos deben realizar un examen final consistente en 20
preguntas cortas y dos preguntas largas o problemas que determina su calificación
definitiva.
c) En caso de no cumplir la condición de aprobado, los alumnos deben sacar
más de 5 puntos en el examen final para aprobar la asignatura.
Bibliografía:
Structural Biological Materials (Edited by M. Elices), Pergamon Elsevier Science,
Oxford, 2000
Biomateriales, Aqui Y Ahora. M. Vallet-Regí And L. Munuera, Dykinson, S.L.,
Madrid, 2000.
Biomaterials Science.An Introduction To Materials In Medicine. Ed. By Buddy D.
Ratner, Allan S. Hoffman, Frederick J. Schoen, Jack Lemons. Academic Press. Usa.
1996
Biomedical Surface Science: Foundations To Frontiers. Ed. By D.C. Castner & B.D.
Ratner. Surface Science , 2002
Biological Performance Of Materials: Fundamentals Of Biocompatibility. Jonathan
Black. John Wiley & Sons, Inc. New York. 1992.
High Performance Biomaterials. Ed. Michael Szycher, Ph. D. Technomic Publishing
Company, Inc. Lancaster. 1991.
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Biofotónica
CREDITOS ECTS 4 TIPO OP IDIOMA ESPAÑOL/INGLÉS
Profesorado:
PROFESOR DEPARTAMENTO
Ana P. González Marcos (Coordinadora) TFO
Programa:
TEMA Nº HORAS
PRESENCIALES
- Nociones básicas de propiedades de una radiación láser:
generación, parámetros característicos y detección.
Características de una radiación óptica coherente
Distintos tipos de láseres empleados en Medicina
Propiedades de las distintas radiaciones ópticas de acuerdo
con su longitud de onda, potencia y forma de trabajo, para
su empleo en Medicina
Detección y caracterización de haces láser
Encaminado de radiaciones láser mediante fibras ópticas
- Interacción radiación láser – tejido humano
Principales fenómenos físicos existentes
Principales parámetros de trabajo
Variación del estado final de acuerdo con las condiciones
iniciales
Técnicas de estimulación y retardo de los diferentes procesos
Procesos in vitro e in vivo
- Terapia láser de los diferentes tipos de tejidos
Procesos cutáneos. Cauterización y corte superficial.
Tratamiento terapéutico interno de entornos cerrados.
Abrasión y restauración
Aplicaciones en odontología, oftalmología y sistema
digestivo.
- Tecnologías fotónicas de detección de estados biológicos
Sensores optoelectrónicos.
Sensores basados en fibra óptica
Medición fotónica de parámetros físicos en tejidos biológicos
- Modelización fotónica de comportamientos sensoriales
Distintos tipos de emulación de la retina.
Interpretación de fenómenos internos en el cortex visual.
Compatibilidades y rechazos
Objetivos específicos del aprendizaje:
El curso tiene por objetivo el estudio de los fenómenos relacionados con la
interacción de radiaciones láser con los tejidos orgánicos, así como la
instrumentación médica basada en técnicas fotónicas y los dispositivos de captación
de señales mediante las mismas.
Metodología:
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
El curso se divide en dos partes: una primera dedicada a cursos presenciales y una
segunda relativa a la realización de trabajos por los alumnos y comentarios por la
clase. La evaluación del curso se realizará por la presentación de dichos trabajos.
Documentación:
Evaluación:
Conocimiento general de los contenidos de la asignatura
Calidad del trabajo desarrollado (estado del arte del tema, actualidad de los
contenidos expuestos, implicaciones sociales del tema).
Bibliografía:
Laser in Medicine. W. Waidelich (ed). Berlin, Heidelberg, New York: Springer,
(1992).
Tunér, J., and Hode, L. Low Level Laser Therapy—Clinical Practise and Scientific
Background. Sweden: Prima Books, (1999).
Ohshiro, T. Low Level Laser Therapy: A Practical Introduction. New York: John
Wiley and Sons, (1988).
Laser applications in medicine and surgery. G. Galetti, U. Bolognani, eds. Bologna:
Monduzzi, (1992).
Biomedical optical instrumentation and laser-assisted biotechnology. A.M. Verga
Scheggi, et al. (eds.). New York: Kluwer Academic Publishers, (1996).
Biophysics. W. Hoppe, W. Lohmann, H. Marke, et al. (eds.). Heidelberg: Springer-
Verlag, (1983)
Lasers in medical dentistry. Simunovic, Z. (ed.). Vitgraf: Rijeka, (2000)
Halcin, H.H., and Uitto, J. Lasers in cutaneous and aesthetic surgery. Philadelphia:
Lippincott-Raven, (1997).
Sistemas y redes de comunicaciones ópticas. J.A. Martín-Pereda. Prentice
Hall. (2004).
J.A. Martin-Pereda & A. González-Marcos, “A New Approach to Optical Fibre Sensing
Techniques based on the Sensory Systems of the Living Bodies”. En “Handbook Of
Optical Fibre Sensing Technology”. Editor.: José Miguel López-Higuera. Wiley, pp.
769-781. (2002).
J.A. Martín-Pereda, “Biophotonic and Photobiological Sensors”. Capítulo 11 del libro
“OPTICAL Sensors”. Ed.: J.M. López-Higuera. pp.233-256. Universidad de
Cantabria. Santander. (1998).
J.A. Martín-Pereda & A. González-Marcos: “Some Connections between
Neurophysiology and Optical Computing based on the Theory of Complexity”. En
“Fluctuation Phenomena: Disorder And Nonlinarity”. Eds.: J. Bishop & L. Vázquez.
pp. 107-113. World Scientific Press. Singapur. (1995).
En paralelo se utilizarán revistas de la especialidad como: Laser Therapy., Lasers
Surg. in Medicine, J. Clin. Laser Med. Surg., J. Invest. Dermatol., Optics Lett.,
Biophotonics, Science and Nature, así como las Actas de Congresos especializados,
como por ejemplo, los realizados por SPIE y entre los que se encuentran los de
Laser Tissue Interaction y Lasers in oncology.
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Fluido mecánica del flujo sanguíneo
CREDITOS ECTS 4 -- IDIOMA ESPAÑOL/INGLÉS
Profesorado:
PROFESOR DEPARTAMENTO
Javier Jiménez Fernández (Coordinador) Ingeniería Energética y Fluidomecánica
Programa:
TEMA Nº HORAS
PRESENCIALES
Características fluidomecánicas de la sangre, propiedades
reológicas.
Ecuaciones fundamentales de la Mecánica de Fluidos.
Flujo viscoso en conductos: flujo laminar, turbulento,
pulsátil. Generalidades sobre la circulación sanguínea,
modelización de los sistemas venoso y arterial.
Estudio del movimiento sanguíneo en singularidades (curvas,
bifurcaciones, etc).
Estructura vascular y relación con las características del flujo
sanguíneo.
Flujo en conductos elásticos: modelo de Windkessel,
propagación de ondas.
Dinámica de burbujas y cavitación en el flujo sanguíneo.
Semejanza mecánica en movimientos arteriales.
Mecánica de Fluidos computacional aplicada al flujo
sanguíneo
30
Objetivos específicos del aprendizaje:
Conocimiento teóricos básicos sobre fluidomecánica y propiedades reológicas de la
sangre.
Metodología:
Clases magistrales sobre contenidos conceptuales y teóricos.
Documentación:
Libros de texto en español e ingles.
Evaluación:
Asistencia y examen
Bibliografía:
. Mecánica de Fluidos. Antonio Crespo. Dpto. Publicaciones ETSII. 2002
. An Introduction to Fluid Dynamics. Cambridge University Press. 1967
. Biodynamics: Circulation. Y.C. Fung. 1984
. The Fluid Mechanics of Large Blood Vessels. Cambridge University Press. 1980
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Modelos numéricos en biomecánica
CREDITOS ECTS 4 -- IDIOMA ESPAÑOL/INGLÉS
Profesorado:
PROFESOR DEPARTAMENTO
José M.ª Goicolea Ruigómez
(Coordinador)
Mecánica de Medios Continuos y Teoría
de Estructuras UPM
Programa:
TEMA Nº HORAS
PRESENCIALES
Resolución de ecuaciones algebraicas lineales y no lineales.
Resolución de ecuaciones diferenciales ordinarias. Resolución
de ecuaciones en derivadas parciales. Método de elementos
finitos. Métodos de diferencias finitas y volúmenes finitos.
Aplicaciones en mecánica de tejidos duros y blandos.
Aplicaciones en hemodinámica y biofluidos. Aplicaciones
térmicas y procesos de difusión. Aplicaciones
electromagnéticas. Problemas acoplados. 30
Objetivos específicos del aprendizaje:
Conocer y saber aplicar los modelos de cálculo por ordenador de Elementos Finitos
y Diferencias Finitas.
Conocer las bases teóricas y las limitaciones de dichos métodos
Conocer otros métodos numéricos como el de los elementos de contorno
Conocer y saber aplicar los métodos anteriores a problemas de biomecánica
Metodología:
20 Clases magistrales de 50 minutos de duración
4 prácticas de laboratorio de 2.5 horas de duración
Documentación:
Evaluación:
a) El aprobado en la asignatura se consigue con un mínimo de asistencia a
clase del 80% y la realización de las tres prácticas de laboratorio.
b) Además, los alumnos deben realizar un examen final consistente en 20
preguntas cortas y dos preguntas largas o problemas que determina su calificación
definitiva.
c) En caso de no cumplir la condición de aprobado, los alumnos deben sacar
más de 5 puntos en el examen final para aprobar la asignatura.
Bibliografía:
G.A. Holzapfel: Nonlinear Solid Mechanics, Wiley, 2000 (disponible en biblioteca
ETSI Caminos)
J. Bonet: Nonlinear Continuum Mechanics for Finite Element Analysis, Cambridge,
1997
J.C. Simó, T.J.R. Hughes: Computational Inelasticity, Springer, 1998. (disponible en
biblioteca ETSI Caminos)
M. Crisfield: Nonlinear Finite Element Analysis of Solids and Structures, Vols I, II,
Wiley, 1991, 1997. (disponible en biblioteca ETSI Caminos)
T. Belytschko: Nonlinear Finite Elements for Continua and Structures, Wiley, 2000.
O.C. Zienkiewicz, R.L. Taylor: The Finite Element Method: Vol 1 - The Basics; Vol 2
- Solid mechanics, Butterworth Heinemann, 2000. (disponible en biblioteca ETSI
Caminos)
L.A. Taber: Nonlinear Theory of Elasticity, Applications in Biomechanics, World
Scientific 2004
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Laboratorio de Bioinstrumentación
CREDITOS ECTS 3 TIPO OP2 IDIOMA ESPAÑOL-INGLES
Profesorado:
PROFESOR DEPARTAMENTO
José Javier Serrano Olmedo
(Coordinador)
Tecnología Electrónica
Objetivos:
Adquirir una experiencia propia sobre el procedimiento para la medida de señales
biomédicas, las dificultades inherentes al problema y de algunas técnicas para
minimizarlas.
Mediante un conjunto de prácticas, se realiza un seguimiento empírico de las
distintas etapas del proceso de medida de magnitudes biomédicas, desde la captura
de la señal, hasta su presentación y almacenamiento. Para cada etapa se propone
una práctica concreta, que se desarrolla como un proyecto de subsistema
autocontenido, es decir, que debe tener un funcionamiento dentro de cierto margen
definido en los requisitos de la práctica. No es necesario, en cambio, que los
subsistemas así desarrollados puedan ser interconectados. Como para que la
medida sea posible, todos los subsistemas deben funcionar, en cada etapa, el resto
de subsistemas componentes (menos el objeto de estudio) es proporcionado como
material de laboratorio.
Programa:
TEMA Nº HORAS
PRESENCIALES
1. Presentación del laboratorio y las prácticas. Conceptos de
instrumentación electrónica básicos.
2
2. Captura de señales biomédicas elementales mediante
sensores: estudiar el comportamiento de la medida según el
uso de los sensores. Queda fuera del alcance del curso la
realización de sensores.
8
3 Acondicionamiento de biosensores: pequeño montaje
eléctrico y estudio del mismo.
4
4. Captura de la señal con ordenador y su
presentación/almacenamiento utilizando entornos de desarrollo
software orientados a la bioinstrumentación
6
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Metodología:
Principalmente se trata de trabajo de laboratorio en grupo, con una
introducción teórica a los sensores que se utilizan, los elementos de electrónica más
necesarios, y el software de captura de señales disponible. El trabajo fuera del
laboratorio debe reducirse a la preparación de las memorias de prácticas. Las
prácticas se realizan de forma guiada mediante la concatenación de tareas cuyo
resultado es muy concreto e independiente de las demás tareas. Se plantean
cuestiones por escrito a medida que las tareas progresan, cuya respuesta debe
figurar como parte esencial de las memorias. Así, en vez de plantear el resultado
final a conseguir desde el principio, se plantean resultados parciales, cuya
consecución secuencial conduce al resultado final esperado.
Documentación:
Guión de prácticas y transparencias correspondientes a la presentación del
laboratorio.
Evaluación:
Examen individual (30%): Cuestionario sobre tareas concretas y resultados
obtenidos durante el desarrollo de las prácticas.
Evaluación de las prácticas (70%):
Bibliografía:
M. Lambrechts y W. Sansen. Biosensors: Microelectrochemical Devices. IOP
Publishing Ltd. 1992.
L. Cromwell, F. J. Wibell y E. A. Pfeiffer. Biomedical Instrumentation and
Measurements. Prentice Hall 1980.
John G. Webster, Medical Instrumentation: Application and Design. John
Wiley & Sons 1997
J. D. Bronzino. Biomedical Engineering Handbook, CRC Press & IEEE Press
2000.
H.J. Arditty, J.P. Dakin and R. Th Kersten. Optical Fiber Sensors. Springer
Verlag 1989.
Publicaciones periódicas de referencia
IEEE transactions on biomedical engineering
Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and
Biology Society,
Biosensors and Bioelectronics
Journal of Biomechanics,
IEEE Engineering in Medicine and Biology,
Medical Engineering & Physics
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Laboratorio de Biomecánica
CREDITOS ECTS 3 -- IDIOMA ESPAÑOL/INGLÉS
Profesorado:
PROFESOR DEPARTAMENTO
Antonio Ros Felip
Rafael Claramunt Alonso
Mecánica Estructural y Construcciones
Industriales
Pilar Lafont Morgado
Andrés Díaz Lantada
Julio Muñoz García
José Luis Muñoz Sanz
Ingeniería Mecánica y Fabricación
Programa:
TEMA Nº HORAS
PRESENCIALES
1.- Organización de la asignatura y sistema de evaluación. Presentación de material y equipos: modelos biomecánicos, máquinas de ensayo, técnicas y equipos de análisis experimental de desplazamientos, tensiones y deformaciones. 2.- Estudios cinemáticos de articulaciones humanas (mano, cadera, rodilla, hombro, codo, etc). Trabajo con modelos a escala real, registro fotográfico de movimientos, realización de animaciones, identificación de movimientos limitados, etc. 3.-Equilibrio articular. Estudio cinético de la cadera simulando las acciones musculares con cables, pesas y tensores. Estudio cinético de la rodilla y la mandíbula mediante simulación de acciones musculares con cadenetas de ortodoncia. 4.- Ensayos de resistencia de huesos. Ensayo de torsión sobre hueso animal: obtención y preparación de muestras, montaje de bases de anclaje, ensayo de torsión en máquina Amsler de accionamiento manual, registro e interpretación de resultados. 5.- Ensayo de tracción sobre articulación biológica: obtención y preparación de muestras, montaje de elementos de amarre, ensayo en máquina universal INSTRN, registro e interpretación de resultados. 6.- Efectos de implantación de tallos femorales en la Artroplastia Total de Cadera. Ensayos sobre modelos de fémur sintéticos instrumentados con extensometría eléctrica. 7.- Presentación pública de trabajos. 8.- Introducción a las Tecnologías CAD-CAE 9.- Tecnologías de Prototipado Rápido
2
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Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
10.- Diseño en base a imágenes médicas 11.- Medidas de presión en el cuerpo humano 12.- Efectos fisiológicos de las vibraciones 13.- Ergonomía I : consideraciones de diseño 14.- Ergonomía II : seguridad y normativa
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2
2
Objetivos específicos del aprendizaje:
Conocimiento práctico de métodos experimentales aplicables a la Biomecánica
Conocimiento básicos para una aplicación en los campos de ergonomía, el diseño de
prótesis y la rehabilitación, así como los dispositivos de ayuda a los diferente tipos
de discapacidades.
Metodología:
Realización de aplicaciones prácticas de laboratorio. Diseño, desarrollo, puesta a
punto, aplicación, adquisición de datos e interpretación de resultados de ensayos
Documentación:
Libros de texto en español e inglés. Normativa de aplicación. Documentos sobre
soluciones específicas
Evaluación:
Asistencia y evaluación continua. Resolución de casos específicos a realizar por los
alumnos
Bibliografía:
. Fisiología articular. A. Kapandji. Editorial Médica Panamericana. Madrid 1999
. Biomecánica articular y sustituciones protésicas. Instituto de Biomecánica de
Valencia. 1998
. Biomecánica de la fractura ósea y técnicas de reparación. Instituto de
Biomecánica de Valencia. 1999
. Manual de Ergonomía fundación MAFRE
. Ergonomía fundamentos. Pedro R. Mondelo. Ediciones UPC
. Ergonomic solutions for the process industries. Dennis A. Attwood. Elsevier
. Ergonomía Bestratén Belloví INSHT 2003
. Normativa
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Laboratorio de Señales Biomédicas
CREDITOS
ECTS
5 -- IDIOMA ESPAÑOL/INGLÉS
Profesorado:
PROFESOR DEPARTAMENTO
Francisco del Pozo Ángel Nevado Ana Beatriz Solana Ricardo Bruña José Ángel Pineda Ricardo Bajo Guiomar Niso Pablo García-Polo Pablo Laguna Ernesto Pereda de Pablo
CTB-UPM UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA UNIVERSIDAD DE LA LAGUNA
Cada práctica aborda un problema real (clínico, experimental,...) para el que el alumno habrá de elaborar conclusiones a partir del análisis de señales, de manera que el propio análisis de las señales no es el objetivo último perseguido sino la elaboración de conclusiones sobre el problema inicial. Ejemplo: no se trata de que los alumnos hagan un análisis espectral de un EEG como una señal anónima sino de que saquen conclusiones de valor clínico o experimental de ese análisis espectral y perciban que el tema no se acaba obteniendo el espectro sino en conocer la fiabilidad de lo calculado y su validez para extraer conclusiones sobre el problema estudiado. Así, la práctica constará de los pasos siguientes: Definición del problema clínico real a resolver. Dado que no se van a utilizar pacientes para las prácticas, una vez definido el problema clínico real se dispondrá de una simulación del mismo, que podría consistir en:
registros hechos a los alumnos para experimentar en condiciones reales la fase de captura de señales, utilizando para las siguientes fases de análisis registros reales pregrabados o
simular las situaciones reales con los registros de los voluntarios. Además algunas prácticas se realizarán en modelos animales Definición de la estrategia de medida: identificación de los parámetros que necesitamos para extraer conclusiones del problema estudiado. Definición de las señales a capturar y de los requisitos de su captura en función del problema abordado. Selección de los métodos de análisis necesarios Captura de las señales Análisis de las señales para el propósito perseguido Elaboración de las conclusiones y presentación de las mismas OFERTA DE PRÁCTICAS: PRÁCTICA 1: Análisis EEG intracraneal, ECG y respiración en ratón anestesiado PRÁCTICA 2: EMG-1: Análisis cuantitativo de actividad voluntaria rítmica y temblor PRÁCTICA 3: Análisis cuantitativo del registro del reflejo rotuliano REGISTRO SIMULTÁNEO EEG/MRI PARA EPILEPSIA PRÁCTICA 5: MEG: Patrones de actividad cerebral en diferentes estadíos de la enfermedad de Alzheimer
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
PRÁCTICA 1: Análisis EEG intracraneal, ECG y respiración en ratón
anestesiado
MATERIAL
Ratones Equipo de anestesia Amplificador EEG Sistema de registro A/D Sensor de respiración Puesto pc con Matlab OBJETIVOS: Al finalizar, el estudiante habrá de ser capaz de: Objetivos generales Caracterizar el EEG, ECG y la respiración de un animal anestesiado en distintas situaciones experimentales Objetivos experimentales Utilizar el material apropiado para obtener un registro adecuado del EEG Objetivos de análisis de señales Analizar mediante técnicas de análisis de señal los registros obtenidos. Se emplearán como mínimos los métodos siguientes: filtrado y estimación espectral (periodograma y wavelets) Objetivos conceptuales Correlacionar el análisis visual de los registros y su tratamiento matemático Interpretar los datos obtenidos con los conceptos fisiológicos implicados,
FUNDAMENTOS
Origen de la señal EEG Origen de la señal ECG Mecanismos básicos de respiración
Tratamiento de la señal EEG
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Asistencia al procedimiento de anestesia y colocación del animal Colocación de sensores de respiración en animal anestesiado Registro EEG, ECG y respiración en reposo y con distintos niveles de anestesia Análisis de los datos obtenidos mediante matlab Elaboración de gráficas y presentación de resultados
PRÁCTICA 2: EMG-1: Análisis cuantitativo de actividad voluntaria rítmica y
temblor
MATERIAL
Cables registro EMG Amplificador EMG Acelerómetro Sistema de registro A/D Puesto PC con Matlab OBJETIVOS: Al finalizar, el estudiante habrá de ser capaz de: Objetivos generales Determinar la frecuencia media de la actividad muscular y motora registrada en cada una de las distintas situaciones experimentales
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Objetivos experimentales Utilizar el material apropiado para obtener un registro adecuado de la actividad muscular, salida del acelerómetro y señales de sincronismo externo Objetivos de análisis de señales Analizar mediante técnicas de análisis de señal los registros obtenidos. Se emplearán como mínimos los métodos siguientes: filtrado y estimación espectral (periodograma y wavelets) Objetivos conceptuales Correlacionar el análisis visual de los registros y su tratamiento matemático Interpretar los datos obtenidos con los conceptos fisiológicos implicados
FUNDAMENTOS
Origen de la señal EMG Temblor Tratamiento de la señal EMG Frecuencia media
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Colocación de los electrodos cutáneos en músculos extensores y flexores del brazo Colocación de acelerómetro en cara dorsal de mano y en péndulo Registro EMG y acelerómetro durante movimientos voluntarios de flexo-extensión Registro EMG y acelerómetro siguiendo péndulo Registro EMG y acelerómetro de temblor sosteniendo un peso en reposo y tras cafeína Análisis de los datos obtenidos mediante matlab Elaboración de gráficas y presentación de resultados
PRÁCTICA 3: Análisis cuantitativo del registro del reflejo rotuliano
MATERIAL
Cables registro EMG Amplificador EMG Sistema de registro A/D Estimulador EMG acelerómetro Martillo de reflejos con pulso de sincronismo eléctrico al golpear Puesto pc con Matlab
OBJETIVOS: Al finalizar, el estudiante habrá de ser capaz de: Objetivos generales Caracterizar la respuesta muscular desencadenada por un estímulo eléctrico directo y por actividad refleja Objetivos experimentales Utilizar el material apropiado para obtener un registro adecuado de la actividad muscular, salida del acelerómetro y señales de sincronismo externo Analizar mediante técnicas de análisis de señal los registros obtenidos Objetivos de análisis de señales Analizar mediante técnicas de análisis de señal los registros obtenidos. Se emplearán como mínimos los métodos siguientes: filtrado y estimación espectral (periodograma y wavelets) Objetivos conceptuales Correlacionar el análisis visual de los registros y su tratamiento matemático Interpretar los datos obtenidos con los conceptos fisiológicos implicados
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
FUNDAMENTOS
Origen de la señal EMG Reflejo rotuliano Tratamiento de la señal EMG
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Colocación de los electrodos cutáneos en músculos extensores de la pierna (cuádriceps) y flexores del pie (tibial anterior) Colocación de acelerómetro en pie y en péndulo Registro EMG y acelerómetro durante movimientos voluntarios de flexo-extensión de pie y pierna Registro EMG y acelerómetro siguiendo péndulo con pie y pierna Registro EMG y acelerómetro y pulso de sincronismo tras estímulo con máquina EMG en nervio peroneo Registro EMG y acelerómetro y pulso de sincronismo tras golpe suave mediante martillo de reflejos Análisis de los datos obtenidos mediante matlab Elaboración de gráficas y presentación de resultados
PRÁCTICA 4: Registro simultáneo eeg/mri para epilepsia
MATERIAL
Casco EEG compatible con RM de 32 canales Amplificador EEG compatible con RM Fibra óptica Dispositivo de sincronización de señales de reloj Ordenador Software de adquisición de señal Equipo de Resonancia Magnética OBJETIVOS: Al finalizar el estudiante ha de ser capaz de: A. Objetivos generales Familiarización de la señal de electroencefalografía y extracción de variables cuantitativas para caracterización de patrones sanos y epileptógenos basados en características morfológicas y espectrales de las señales. B. Objetivos experimentales Colocación del casco y chequeo de impedancias y calidad de la señal de EEG. Observación de artefactos fuera y dentro del equipo de Resonancias Magnética y en ausencia y presencia de secuencias de adquisición. Analizar mediante técnicas de análisis de señal los registros obtenidos C. Objetivos de análisis de señales Eliminación de artefactos propios del registro simultáneo EEG-RM: artefacto de gradiente y artefacto de balistocardiograma (aplicación de análisis de componentes independientes) Eliminación de artefactos propios de la señal EEG: parpadeos, ruido eléctrico (filtros FIR, análisis de componentes independientes) Análisis espectral: método de Welch, RMS.
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
D. Objetivos conceptuales Evaluación de la calidad de la señal de electroencefalografía fuera y en el interior de la Resonancia Magnética y a través de los pasos del preprocesado o eliminación de ruido. Interpretar los datos obtenidos para la identificación de patrones sanos y epileptógenos basados en los resultados espectrales.
FUNDAMENTOS
Origen de la señal EEG Definición de los ritmos cerebrales en function del estado del sujeto Filtrado y eliminación de ruido Extracción de características espectrales para su uso en la definición de patrones de normalidad.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Colocación del casco de electroencefalografía según el sistema 10/20.
Disminución de impedancias mediante el uso de gel electrolítico (< 10 K) Registro con ojos abiertos y ojos cerrados (manteniéndose despierto) fuera del escáner de Resonancia Magnética Registro con ojos abiertos y ojos cerrados (manteniéndose despierto) en el interior del escáner de Resonancia Magnética en ausencia de secuencia de RM y durante una adquisición fMRI. Se proporcionarán esos datos también correspondientes a dos sujetos epilépticos. Preprocesado de la señal de EEG. Análisis espectral de las señales EEG obtenidas tras el proceso de eliminación de ruidos. Comparación de resultados de sujetos sanos vs. sujetos epilépticos. Un objetivo de gran relevancia dentro de de la investigación biomédica es el de encontrar biomarcadores que permitan un diagnóstico lo más temprano posible de enfermedades como las demencias. Se sabe que uno de los primeros estadíos de la Enfermedad de Alzheimer es el llamado Deterioro Cognitivo Leve. Investigaremos cómo pacientes y controles presentan respuestas cerebrales diferenciadas durante una tarea de memoria.
PRÁCTICA 5: MEG: Patrones de actividad cerebral en diferentes estadíos de
la enfermedad de Alzheimer
MATERIAL
Sistema de magnetoencefalografía (MEG) (306-channel Elekta Neuromag®) Cámara aislada (Vacuumschmelze, Hanau, Germany) Sistema de monitorización del electrooculograma (EOG) Digitalizador 3D (FASTRACK; Polhemus, Colchester, VT) MaxFilter® software para el filtrado (Elekta Neuromag®) Plataforma HERMES para el cálculo de medidas de conectividad Puesto PC con Matlab OBJETIVOS: Al finalizar, el estudiante habrá de ser capaz de: Objetivos generales Caracterizar la señal de MEG en estado de reposo y durante la realización de una tarea, para un grupo control sano y un grupo de pacientes con deterioro cognitivo leve. Objetivos experimentales
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Conocer y realizar todos los pasos requeridos hasta la obtención de la señal de MEG: desde la digitalización 3D de la cabeza del sujeto, la colocación de los electrodos del electrooculograma, el registro de MEG, la visualización de las señales y el filtrado de posibles artefactos. Objetivos de análisis de señales Una vez limpios los datos, analizar mediante técnicas de análisis de señal y ayudándose del software HERMES los registros obtenidos. Se emplearán como los siguientes métodos: filtrado, estimación espectral y diferentes medidas de conectividad funcional y efectiva. También se hará una análisis estadístico entre los distintos grupos para ver las diferencias significativas Objetivos conceptuales Correlacionar el análisis visual de los registros y su tratamiento matemático Interpretar los resultados obtenidos con los conceptos fisiológicos implicados
FUNDAMENTOS
Origen de la señal MEG Tratamiento de la señal MEG Deterioro cognitivo leve como primer estadío de la enfermedad de Alzhéimer.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Colocación de los electrodos del electrooculograma Colocación de los sensores HPI para monitorizar los posibles movimientos de la cabeza Digitalización 3D de la cabeja del sujeto Importancia de la cámara aislada Registro MEG Visualización por pantalla de las señales obtenidas en tiempo real Filtrado de artefactos mediante el software proporcionado por Elekta Análisis de diferentes medidas de conectividad funcional y efectiva, mediante el software HERMES Análisis estadístico entre grupos, mediante el software HERMES Extracción de conclusiones
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Módulo IV: Seminarios Avanzados
Seminarios de investigación
CARÁCTER OBLIGATORIA
ECTS MATERIA 3 ECTS
DESPLIEGUE TEMPORAL: Semestral
ECTS Semestral 1 ECTS Semestral 2
1 1
LENGUAS EN LAS QUE SE IMPARTE
CASTELLANO INGLÉS
Si Sí
RESULTADOS DE APRENDIZAJE
Se ofrecen al alumno una serie de seminarios en el campo de la medicina y de la Ingeniería Biomédica para que el alumno adquiera un conocimiento puesto al día de los temas investigación. Al finalizar esta asignatura el estudiante habrá adquirido un conocimiento que le permitirá complementar sus propias perspectivas de investigación. Así mismo, este conocimiento le permitirá evaluar críticamente otros trabajos de investigación.
CONTENIDOS
Este módulo se organiza en torno a diversos seminarios impartidos por profesionales del campo de la medicina e investigadores de renombre en el campo de la Ingeniería Biomédica.
Se abordarán, entre otros, temas relacionados con la medicina y la práctica clínica; fundamentos de biología molecular, biología, fisiología, fisiopatología; metodología científica, estadística en investigación experimental, bibliometría y búsqueda bibliográfica; ingeniería clínica; ingeniería de rehabilitación; biomining.
OBSERVACIONES
Los alumnos elaborarán un breve resumen de cada seminario, que entregarán en un plazo no superior a 7 días. Asimismo existirán Jornadas específicas organizadas en el contexto del Master sobre temas que podrán variar anualmente.
ACTIVIDADES FORMATIVAS
ACTIVIDAD FORMATIVA HORAS PRESENCIALIDAD
Lecciones magistrales 90% 100
Exposiciones por parte de los alumnos
Revisiones y discusión de artículos científicos relevantes
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Elaboración de trabajos y su discusión
Resolución de problemas
Prácticas de laboratorio
Trabajo autónomo individual 10% 0
METODOLOGÍAS DOCENTES
Lección magistral
Trabajo autónomo
SISTEMAS DE EVALUACIÓN
SISTEMA DE EVALUACIÓN PONDERACIÓN MÍNIMA
PONDERACIÓN MÁXIMA
Asistencia a las clases así como su participación en la misma y de manera muy particular en las discusiones que se presentan
0 80
Valoración de las presentaciones de trabajos científicos en público o en equipo (Journal club, mesas redondas, ponencias, ..)
0 0
Examen de prácticas 0 0
Pruebas escritas 0 0
Presentación de trabajos escritos 0 80
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Módulo V: Trabajo Fin de Máster
Trabajo Fin de Máster
CARÁCTER OBLIGATORIA
ECTS MATERIA 15 ECTS
DESPLIEGUE TEMPORAL: Semestral
ECTS Semestral 1 ECTS Semestral 2
1 1
LENGUAS EN LAS QUE SE IMPARTE
CASTELLANO INGLÉS
Si Sí
RESULTADOS DE APRENDIZAJE
El trabajo fin de Máster tiene como objeto adquirir una experiencia práctica dentro de alguna de las líneas de Investigación del Programa del Master en Ingeniería Biomédica.
CONTENIDOS
Los alumnos deberán realizar un trabajo experimental, de al menos un cuatrimestre, que culminará con la redacción de una memoria escrita y con la presentación oral del trabajo.
En el contenido de la memoria se incluirán necesariamente los objetivos, fundamentación teórica, metodología, desarrollo, conclusiones y las fuentes utilizadas.
El trabajo escrito y la exposición oral se podrán presentar en cualquiera de las dos convocatorias de evaluación. Las normas específicas se comunicarán con antelación. La evaluación de esta actividad será realizada por un tribunal formado por 3 profesores del Máster.
OBSERVACIONES
En las primeras semanas de realización del Trabajo Fin de Máster, los alumnos deberán entregar una ficha de aceptación del TFM a realizar, que incluirá: nombre del alumno, título del trabajo, resumen, firma del tutor y propuesta de tribunal.
5.5.1.6 ACTIVIDADES FORMATIVAS
ACTIVIDAD FORMATIVA HORAS PRESENCIALIDAD
Lecciones magistrales 2% 100
Exposiciones por parte de los alumnos 3% 100
Máster en Ingeniería Biomédica- UPM
Revisiones y discusión de artículos científicos relevantes
Elaboración de trabajos y su discusión 3% 100
Resolución de problemas
Prácticas de laboratorio
Trabajo autónomo individual 92% 0
METODOLOGÍAS DOCENTES
Lección magistral
Trabajo autónomo
SISTEMAS DE EVALUACIÓN
SISTEMA DE EVALUACIÓN PONDERACIÓN MÍNIMA
PONDERACIÓN MÁXIMA
Asistencia a las clases así como su participación en la misma y de manera muy particular en las discusiones que se presentan
0 0
Valoración de las presentaciones de trabajos científicos en público o en equipo (Journal club, mesas redondas, ponencias, ..)
0 80
Examen de prácticas 0 0
Pruebas escritas 0 0
Presentación de trabajos escritos 0 80