Repositorio Yachay Tech (Univ. Yachay Tech)
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Study of bacteriophage biology and its potential application in therapy
No full textAntibiotic microbial resistance has become a significant threat to global health. The medical community is in an urgent search for an alternative treatment to deal with antimicrobial resistance. In this context, bacteriophages have appeared as a potential option. This study is focused on presenting a general overview of the potential of phage therapy to be used as an alternative treatment for bacteria-resistant infections. This approach starts with an introduction to phage history, biology, and applications. Then addresses the problem of antibiotic resistance and their implications. Finally, there is a description of phage therapy, with a presentation of the advantages and constrains in comparison with current antibiotic therapy. From the previous analysis, phage therapy is seen as a viable treatment choice; however, it is also advised that further studies and research is implemented, with especial attention in the realization of clinical trials to ensure phage therapy efficacy, efficiency and safety.La resistencia antibiótica de los microorganismos se ha convertido en una grave amenaza a la salud global. La comunidad médica se encuentra en una búsqueda urgente de un tratamiento alternativo para lidiar con la resistencia antimicrobiana. En este contexto, los bacteriófagos han aparecido como una opción viable. Este estudio se enfoca en presentar una revisión general del potencial de la fago-terapia para ser utilizada como un tratamiento alternativo para infecciones causadas por bacterias resistentes a antibióticos. El enfoque inicia con una introducción de la historia, biología y aplicaciones de los fagos. Luego se aborda la problemática de la resistencia antimicrobiana y sus implicaciones. Finalmente, se describe la fago-terapia presentando sus posibles ventajas y limitaciones comparados con la terapia antibiótica. La evidencia analizada prevé el posible uso de la fago-terapia, sin embargo se reconoce la necesidad de realizar más estudios y sobre todo de ensayos clínicos que puedan sustentar la eficiencia, eficacia y seguridad en su aplicación terapéutica.Ingeniero/a Biomédico/
Biomechanical analysis of idiopathic osteodegenerative scoliosis of the lumbar spine through finite element analysis
No full textThe problems associated with the spine, especially in the lumbar area, have increased considerably in recent years, due to sedentary lifestyles and especially the office work that thousands of people have been forced to have due to the change in routine acquired by the pandemic of Covid-19. These events have caused hundreds of people to suffer from pathologies related to the spine, the most common being osteophytes and scoliosis, causing a lot of pain in the individual and even problems in the biomechanics of the patient. Many of the cases that are not treated immediately can get worse over time, even causing the patient to undergo surgery to solve their pathology. This is why to give an early prognosis of the evolution of the pathology over time and quantitatively provide the force and pressure parameters of the specific places in which there is a greater load and poor distribution of body weight in the individual, has developed the following study that using the data obtained and the simulation generated, an optimal model can be established to improve surgical strategies depending on the particular degree of the individual's pathology. In addition, in most cases, if this analysis is performed in an early diagnosis, the development of the pathology can be avoided, and that it increases to such a degree that surgical intervention is necessary. This is why the study is of great medical importance, the main objective of which is to contribute with a pre-clinical model for knowledge of pre-surgical improvement or even as an adjunct in rehabilitation methods since through simulation the specific place of the spinal damage. For this, the finite element analysis was used as a methodology that through the software mimics materialize, ansys (icem), gvin and abaqus it was possible to obtain a very reliable model for the analysis of the individual's pathology. Finally, with the help of the model, it was possible to determine the specific pressure points as well as to give an accurate diagnosis to improve the pathology, resulting in an imminent surgical intervention due to the pathological aggravations of the individual. Therefore, it can be concluded that the simulation obtained by finite element analysis is a simple, practical and economical method in addition to the prediction of damage in specific areas of the human body as well as defined parameters to reduce damage to the human body. spine. improving habits. In addition, it is a great ally in medical studies because it provides a wide variety of data on the composition and behavior of tissues or specific areas of study.Los problemas asociados con la columna vertebral sobre todo en el área lumbar han incrementado considerablemente en los últimos años esto debido al sedentarismo y sobre todo el trabajo de oficina que miles de personas se han visto obligadas a tener por el cambio de rutina adquirido por la pandemia de Covid-19. Estos sucesos han provocado que cientos de personas sufran de patologías relacionadas a la columna vertebral, siendo las más comunes osteofitos y escoliosis, causando mucho dolor en el individuo y hasta problemas en la biomecánica del mismo. Muchos de los casos que no son tratados inmediatamente pueden llegar a agravarse con el tiempo provocando incluso que el paciente sea intervenido quirúrgicamente para dar solución a su patología. Es por esto que para dar un pronóstico temprano de la evolución de la patología a través del tiempo y proporcionar cuantitativamente los parámetros de fuerza y presión de los lugares específicos en los cuales hubo una mayor carga y mala distribución del peso corporal en el individuo, se ha desarrollado el siguiente estudio que por medio de los datos obtenidos y la simulación generada se puede establecer un modelo óptimo que pudo mejorar las estrategias quirúrgicas dependiendo el grado particular de la patología del objeto de estudio. Además, en la mayoría de casos si se realiza este análisis en un diagnóstico temprano se puede evitar el desarrollo de la patología y que ésta aumente a tal grado de que sea necesario una intervención quirúrgica. Es por esto que el estudio es de suma importancia médica cuyo objetivo principal es contribuir con un modelo preclínico para conocimiento de mejora prequirúrgica o incluso como coadyuvante en los métodos de rehabilitación puesto que a través de la simulación se conoce certeramente el lugar específico de daño espinal. Para esto se utilizó como metodología el análisis de elementos finitos que a través de los softwares mimics materialize, ansys (icem), gvin y abaqus se pudo obtener un modelo muy fiable para el análisis de la patología del individuo. Finalmente, con ayuda del modelo se pudo determinar los puntos específicos de presión, así como dar un diagnóstico certero para mejorar la patología dando como resultado una inminente intervención quirúrgica debido a las agravaciones patológicas del individuo. Por lo cual se puede concluir que la simulación obtenida por análisis de elementos finitos es un método simple, práctico y económico además de la predicción de daños en áreas específicas del cuerpo humano, así como parámetros definidos para reducir el daño al cuerpo humano. columna vertebral. mejorando los hábitos. Además, es un gran aliado en los estudios médicos porque aporta una amplia variedad de datos sobre la composición y comportamiento de tejidos o áreas de estudio específico.Ingeniero/a Biomédico/
An overview of zoonotic chiropteran paramyxoviruses that cause respiratory infections in humans and their possible transmission causes
No full textAnthropogenic activities have wreaked serious havoc on biodiversity globally. These impacts result in grave harm to human beings, and in terms of public health, high monetary costs to society. Bats are natural refuges for paramyxoviruses. Some are known for the enormous impact they have had, mainly on the Asian continent. Nipah virus and Hendra virus are the most widespread chiropteran paramyxoviruses so far. However, there have been other outbreaks, and due to human practices, new zoonotic events are not ruled out. In Ecuador, many human practices that in other parts of the world have been drivers for zoonosis are commonplace. This highlights the importance of evaluating the viral content of bats in the country and the drivers that may trigger new zoonotic events. In this literature review, the ecological importance of bats and the threats they face are briefly described. In this context, paramyxoviral zoonotic outbreaks of bats worldwide are described, which have been the cause of respiratory infections. In addition, a comparison of paramyxoviruses in the world with paramyxoviruses in Ecuador is made, with a focus on the global drives of outbreaks.Las actividades antropogénicas han causado graves estragos en la biodioversidad a nivel mundial. Estos impactos resultan en graves afectaciones para el ser humano, y en cuanto a salud pública, significan elevados costos monetarios. Los murciélagos son refugios naturales de paramyxovirus. Algunos son conocidos por el gran impacto que han tenido, principalmente en el continente Asiático. El virus Nipah y el virus Hendra son los paramyxovirus de quirópteros con más alcance hasta ahora. Sin embargo, han existido otros brotes, y debido a las prácticas humanas, no se descartan nuevos eventos zoonóticos. En Ecuador se practican muchas actividades que en otros lugares del mundo han sido “drivers” de zoonosis, lo que destaca la importancia de evaluar el contenido viral de los murciélagos en el país y los “drivers” que posiblemente puedan desencadenar nuevos eventos zoonóticos. En esta revisión bibliográfica, se describen brevemente la importancia ecológica de los murciélagos y las amenazas que enfrentan. También, se describen los brotes zoonóticos paramyxovirales de murciélagos alrededor del mundo, que han sido causantes de infecciones respiratorias. Además, se realiza una comparación de los paramyxovirus del mundo con los paramyxovirus en Ecuador, con un enfoque en los “drivers” de los brotes mundiales.Biólogo/
Cellulose-based microspheres as a possible method for drug release in the treatment of leishmaniasis disease
No full textLeishmaniasis is an infectious and parasitic disease caused by a protozoan parasite of the genus Leishmania. It is transmitted to humans through the bite of infected female sandflies, mainly Phlebotomus and Lutzomyia. There are three main forms in which the disease appears: visceral leishmaniasis (VL) or kala-azar, cutaneous leishmaniasis (CL), and mucocutaneous leishmaniasis (ML). The incidence of sick people with leishmaniasis is worldwide; for example, annually, between 600 000 to 1 million new cases with CL are reported, and between 50 000 to 90 000 cases of VL. On the other hand, there is a high incidence of CL and ML in Ecuador, representing a public health problem. In fact, in 2018, 1 268 cases of sick people were registered. And for the year 2019, it was reported that there were cases in 22 of the 24 provinces of the Ecuadorian territory there were cases of leishmaniasis, with Pichincha being the province with the highest number of infected persons (144). For leishmaniasis treatments, the most common medications used are miltefosine, antimonials (Sbv), and amphotericin b (AmB). However, these drugs can only be administered orally (pills) or topically (ointments), so it is necessary to develop a new and innovative system based on natural compounds such as cellulose for the administration of this type of drug which is patient friendly. In fact, today, cellulose-based biomaterials are being used in the pharmaceutical industry due to their ability to release drugs. In this way, this work aims to develop a new method of drug release to treat leishmaniasis disease using cellulose-based beads, which are synthesized from cellulose obtained from natural sources through different chemical and physical processes. Thus, cellulose is characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and X-ray crystallography (XRD). Furthermore, the characterization of the cellulose-based beads is obtained by scanning electron microscopy (SEM) and by using a stereoscope. Moreover, the drug release profile of the beads was determined.La leishmaniasis es una enfermedad infecciosa y parasitaria causada por un parásito protozoario del género Leishmania. Se transmite a los humanos a través de la picadura de hembras infectadas de flebótomos, principalmente Phlebotomus y Lutzomyia. Hay tres formas principales en que se presenta la enfermedad: leishmaniasis visceral (LV) o kala-azar, leishmaniasis cutánea (LC) y leishmaniasis mucocutánea (LM). La incidencia de personas enfermas con leishmaniasis es mundial, por ejemplo, anualmente se reportan entre 600000 a 1 millón casos nuevos con LC, y entre 50000 a 90000 casos de LV. Por otra parte, en Ecuador existe alta incidencia de LC y LM representando un problema de salud pública. De hecho, en el año 2018 se registraron 1268 casos de personas enfermas. Y para el año 2019, se reportó que en 22 de las 24 provincias del territorio ecuatoriano se presentaron casos, siendo Pichincha la provincia con mayor número de contagiados (144). En lo referente a tratamientos contra la leishmaniasis, los medicamentos más comunes utilizados son miltefosina, antimoniales (Sbv) y amphotericin b (AmB). Sin embargo, estos medicamentos solo pueden administrarse por vía oral (píldoras) o tópicos (ungüentos), por lo que es necesario desarrollar un nuevo e innovador sistema a base de compuestos naturales como es la celulosa para la administración de este tipo de fármacos y que sea amigable con el paciente. De hecho, hoy en día, los biomateriales basados en celulosa están siendo utilizados en la industria farmacológica debido a su capacidad para la liberación de medicamentos. De esta manera, el objetivo de este trabajo es desarrollar un nuevo método de liberación de fármacos para tratar la enfermedad de la leishmaniasis utilizando perlas a base de celulosa, las cuales son sintetizadas de celulosa obtenida de fuentes naturales a través de diferentes procesos químicos y físicos. Es así que, la celulosa es caracterizada mediante espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y cristalografía de rayos X (XRD). Además, la caracterización de las perlas a base de celulosa se obtiene mediante microscopia electrónica de barrido (SEM) y mediante el uso de un estereoscopio. Por otra parte, se determinó el perfil de liberación de fármacos de las perlas.Ingeniero/a Biomédico/
2-Dimensional Quaternionic Fourier Transform and Applications
No full textIn this work, we define the Two-dimensional (left) Quaternion Fourier Transform (2D-QFT) of f ∈ L1 (R2; H), which is the function Fq{ f } : R2 → H defined by Fq{ f }(ω) = ̂ f (ω) =∫R2 e−μω·x f (x)d2x, where x = x1e1 + x2e2, ω = ω1e1 + ω2e2, with quaternion Fourier kernel e−μω·x such that |μ| = 1.
We derive the shift, modulation, and convolution properties and estab-lish the Plancherel and vector differential theorem. Furthermore, we will study the application of this Fourier transform to the resolution to the heat equation.En este trabajo, definimos la Transformada de Fourier Cuaterniónica Bidi-mensional (izquierda) (2D-QFT) de f ∈ L1 (R2; H), la cual es la función Fq{ f } : R2 → H definida por Fq{ f }(ω) = ̂ f (ω) = ∫R2 e−μω·x f (x)d2x,
donde x = x1e1 + x2e2, ω = ω1e1 + ω2e2, con kernel de Fourier cu-aterniónico e−μω·x tal que |μ| = 1.
Derivamos las propiedades de desplazamiento, modulación y convolución y establecemos el teorema de Plancherel y el teorema de derivación vecto-rial. Además, estudiaremos la aplicación de esta transformada de Fourier a la resolución de la ecuación del calor.Matemático/
Emplacement temperatures of the Chachimbiro blast deposits from paleomagnetic data
No full textChachimbiro volcanic complex is an andesitic-dacitic stratovolcano located at the northern zone of the Ecuadorian volcanic arc. The lateral blast eruption that occurred at 3640-3510 BC originated from a ∼650 m wide and ∼225 m high rhyodacite dome. This satellite lava dome, located ∼6 km to the east of the main vent, erupted, resulting in a large pyroclastic density current (PDC). PDCs are hot mixtures of lithic fragments, gas and pumice, varying in size from fine ash up to metric blocks that descend the flanks of a volcano at great speeds, being the primary cause of death during explosive eruptions. The resulting PDC from this violent laterally directed explosion covered an area of 62 km, with the thickest parts of the deposit displaying as much as 15 m. We collected >80 oriented block samples from 8 locations; their distances varying between 1.8 km to 6.7 km away from the source. Two rock magnetic methods can be used to determine the emplacement temperature of pyroclastic deposits. The first is by looking at the unblocking temperature spectra of the thermoremanent magnetization (TRM) and the second is through the repeatability of thermomagnetic behavior. Here we present the emplacement temperatures of the Chachimbiro pyroclastic deposits and the potential factors controlling them. We have recognized that, based on the unblocking analysis of the TRM, the overall temperatures vary from 250°C to 450°C depending on the distance from the dome and the deposit thickness. In general, our results suggest a minimum temperature of ~250°C, with a large portion of the juvenile clasts having temperatures up to about ~450°C. Furthermore, the analysis and the comparison of the Curie temperature executed in ~30 samples, against the emplacement temperatures obtained through the typical paleomagnetic studies will be presented. This work highlights the usefulness of paleomagnetism and rock magnetism to evaluate the emplacement temperatures of PDCs, thereby allowing for a better assess the associated risk.El complejo volcánico Chachimbiro es un estratovolcán andesítico-dacítico situado en la zona norte del arco volcánico ecuatoriano. La erupción lateral que ocurrió entre 3640 y 3510 a.C. se originó en un domo de riodacita de ∼650 m de ancho y ∼225 m de alto. Este domo de lava satélite, situado ∼6 km al este de la chimenea principal, entró en erupción, dando lugar a una gran corriente de densidad piroclástica (CDP). Las PDC son mezclas calientes de fragmentos líticos, gas y piedra pómez, que varían en tamaño desde ceniza fina hasta bloques métricos que descienden por los flancos de un volcán a gran velocidad, siendo la principal causa de muerte durante las erupciones explosivas. El PDC resultante de esta violenta explosión dirigida lateralmente cubrió un área de 62 km, con las partes más gruesas del depósito mostrando hasta 15 m. Recogimos >80 muestras de bloques orientados de 8 lugares; sus distancias varían entre 1,8 km y 6,7 km de la fuente. Para determinar la temperatura de emplazamiento de los depósitos piroclásticos se pueden utilizar dos métodos magnéticos de roca. El primero es observando los espectros de temperatura de desbloqueo de la magnetización termoremanente (TRM) y el segundo es a través de la repetibilidad del comportamiento termomagnético. Aquí presentamos las temperaturas de emplazamiento de los depósitos piroclásticos de Chachimbiro y los posibles factores que las controlan. Hemos reconocido que, basándonos en el análisis de desbloqueo del TRM, las temperaturas globales varían entre 250°C y 450°C dependiendo de la distancia al domo y del espesor del depósito. En general, nuestros resultados sugieren una temperatura mínima de ~250°C, con una gran parte de los clastos juveniles con temperaturas de hasta unos ~450°C. Además, se presentará el análisis y la comparación de la temperatura de Curie ejecutada en ~30 muestras, contra las temperaturas de emplazamiento obtenidas a través de los típicos estudios paleomagnéticos. Este trabajo pone de manifiesto la utilidad del paleomagnetismo y del magnetismo de las rocas para evaluar las temperaturas de emplazamiento de los CDP, permitiendo así evaluar mejor el riesgo asociado.Geólogo/
Use of biopolymers as immunostimulants, strategy to improve shrimp survival before Acute Hepatopancreatic Necrosis Disease (AHPND)
No full textThe shrimp industry has presented several economic losses due to the appearance of diseases/infections caused by Vibrio spp, one of them is Acute Hepatopancreatic Necrosis Disease (AHPND). Due to the high resistance to antibiotics present in multiple bacteria and the environmental damage caused by them, alternatives to antibiotics have been a source of interest in recent years. This study evaluates the use of two biopolymers F1 and F4 as immunostimulants to increase the immune system in Litopenaeus vannamei. The biopolymers were characterized using SEM, XRD and FTIR. In the in vitro exploration, biopolymers F1 and F4 showed the highest O_2^(.-) production rates, even exceeding a commercial product based on β-glucan, used as an immunostimulant in shrimp farming. In addition, no toxicity was observed in any of the active doses evaluated as immunostimulants. In the in vivo analysis, the shrimp fed with the biopolymers acquired a significant increase in the immunological parameters evaluated as super oxide anion production, total hemocyte count, antibacterial activity, and plasmatic protein. Furthermore, the addition of biopolymers in the feed did not affect the growth or survival of shrimp. In the challenge test with AHPND, the highest cumulative survival rates were obtained with F1 and F4 biopolymers, compared to the group that did not receive biopolymers. The findings obtained show that F1 and F4 increase the immune system of Litopeneaus vannamei, increasing its survival against AHPND caused by Vibrio spp.La industria camaronera ha presentado varias pérdidas económicas debido a la aparición de enfermedades/infecciones causadas por Vibrio spp, una de ellas es la Enfermedad de Necrosis Hepatopancreática Aguda (AHPND, por sus siglas en inglés). Debido a la alta resistencia a los antibióticos presente en múltiples bacterias y al daño ambiental que provocan, las alternativas a los antibióticos han sido motivo de interés en los últimos años. Este estudio evalúa el uso de dos biopolímeros F1 y F4 como inmunoestimulantes para incrementar el sistema inmunológico en Litopenaeus vannamei. Los biopolímeros se caracterizaron mediante SEM, XRD y FTIR. En la exploración in vitro, los biopolímeros F1 y F4 mostraron las mayores tasas de producción de O_2^(.-), superando incluso a un producto comercial a base de β-glucano, utilizado como inmunoestimulante en la camaronicultura. Además, no se observó toxicidad en ninguna de las dosis activas evaluadas como inmunoestimulantes. En el análisis In vivo, los camarones alimentados con los biopolímeros adquirieron un aumento significativo en los parámetros inmunológicos evaluados como producción de anión superóxido, conteo total de hemocitos, actividad antibacteriana y proteína plasmática. Además, la adición de biopolímeros en el alimento no afectó el crecimiento o la supervivencia de los camarones. En la prueba de provocación con AHPND, las mayores tasas de supervivencia acumulada se obtuvieron con los biopolímeros F1 y F4, en comparación con el grupo que no recibió biopolímeros. Los hallazgos obtenidos muestran que F1 y F4 aumentan el sistema inmunológico de Litopeneaus vannamei, aumentando su supervivencia frente a la AHPND causada por Vibrio spp.Ingeniero/a Biomédico/
Volcanogenic massive sulfide deposits from the Macuchi Formation, Ecuador
No full textThe Macuchi Formation outcrops in the north-central zone of the Western cordillera of Ecuador, hosting volcanogenic massive sulfide (VMS) deposits including: El Domo, La Plata, and Macuchi. This document presents a bibliographic review including the geology of the Macuchi VMS deposits, as well as the physicochemical processes of Au occurrence in these deposits. The factors that control the formation of the Macuchi´s VMS deposits include a) trans-crustal fault systems (Chimbo-Toachi and Pallantanga), b) oblique compression of the Nazca plate in the north of the Andes, and c) subsidence and high deformation in the accumulated blocks where the deposits were formed. The Macuchi VMS deposits are suggested to be bimodal Noranda/Koruko type in origin. The high deformation at La Plata and the relative absence of deformation at El Domo is consistent with the oblique compression model that allowed mineralizations within the Macuchi Formation pull-apart basins during the Paleocene-Eocene interval. La Plata is classified as an Au rich-VMS deposit with a grade of 12.9g / t Au, while El Domo is a normal VMS deposit, having a grade of 2.99g / t Au. The Macuchi Formation is potentially under exploration for more occurrences of VMS mineralization systems, hence this synapsis will help in the understanding of the ore-genesis and regional exploration for VMS deposits in this area.La Formación Macuchi aflora en la zona centro-norte de la cordillera Occidental del Ecuador, albergando depósitos volcanogénicos masivos de sulfuros (VMS) que incluyen: El Domo, La Plata y Macuchi. Este documento presenta una revisión bibliográfica que incluye la geología de los depósitos VMS de Macuchi, así como los procesos fisicoquímicos que presenta el Au en estos depósitos. Los factores que controlan la formación de los depósitos VMS de Macuchi incluyen a) sistemas de fallas trans-corticales (Chimbo-Toachi y Pallantanga), b) compresión oblicua de la placa de Nazca en el norte de los Andes, y c) hundimiento y alta deformación en los bloques acumulados donde se formaron los depósitos. Se sugiere que los depósitos VMS de Macuchi sean bimodales del tipo Noranda / Koruko. La alta deformación en La Plata y la relativa ausencia de deformación en El Domo es consistente con el modelo de compresión oblicua que permitió la mineralización dentro de las cuencas de separación (pull-apart) de la formación Macuchi durante el intervalo Paleoceno-Eoceno. La Plata se clasifica como un depósito VMS rico en Au, con una ley de 12,9g / t Au, mientras que El Domo es un depósito VMS normal, con una ley de 2,99g / t Au. La Formación Macuchi está potencialmente bajo exploración para más ocurrencias de sistemas de mineralización de VMS, por lo tanto, esta sinapsis ayudará al entendimiento de la génesis mineral y la exploración regional para depósitos VMS en esta área.Geólogo/
Motion analysis of traffic video as a characterization technique of traffic flow
No full textTraffic is a complex problem in urban areas around the globe affecting the lives of millions of people every day. A robust estimation of vehicle speeds, using single-camera videos, allows to study, understand, and control the vehicle flows, which provides insights to design and manage intelligent cities. Currently, many cities have several cameras monitoring traffic. However, the frequent calibration of each camera to measure the vehicle's speeds is a costly process.
This work proposes a system to estimate the velocities of the vehicles using neural networks and a tracking algorithm to avoid manual camera calibration. The goal is to train the model with video sequences from a set of cameras and test the model with sequences from cameras in different locations.
The proposed system has four components: detection, tracking, post-processing, and speed estimation. This work evaluates two detection algorithms for the first component: You Only Look Once (YOLO) and Region-based Convolutional Neural Network (RCNN). The second component tracks the objects in the video sequence with the Globally Optimal Greedy (GOG) tracking algorithm. The third component measures the difference in pixels of the vehicles between frames. Finally, the fourth component learns to mapping the pixel differences to speed estimations.
Experimentally, this work evaluates the accuracy of the proposed system under different light conditions, weather conditions, and camera positions. The data comes from the UA-DETRAC benchmark, and the results show that the proposed system can accurately estimate the speeds with camera sequences that did not participate in the training.El tráfico es un problema complejo en las áreas urbanas de todo el mundo que afecta la vida de millones de personas todos los días. Una estimación robusta de las velocidades de los vehículos, utilizando videos de una sola cámara, permite estudiar, comprender y controlar los flujos de vehículos, lo que proporciona información para diseñar y administrar ciudades inteligentes. Actualmente, muchas ciudades tienen varias cámaras que monitorean el tráfico. Sin embargo, la calibración frecuente de cada cámara para medir la velocidad del vehículo es un proceso costoso.
Este trabajo propone un sistema para estimar las velocidades de los vehículos mediante redes neuronales y un algoritmo de seguimiento para evitar la calibración manual de la cámara. El objetivo es entrenar el modelo con secuencias de video de un conjunto de cámaras y probar el modelo con secuencias de cámaras en diferentes ubicaciones. El sistema propuesto tiene cuatro componentes: detección, seguimiento, posprocesamiento y estimación de velocidad. Para el primer componente, este trabajo evalúa dos algoritmos de detección: Solo mira una vez (YOLO) y Red neuronal convolucional basada en regiones (RCNN). El segundo componente rastrea los objetos en la secuencia de video con el algoritmo de rastreo Globally Optimal Greedy (GOG). El tercer componente mide la diferencia en píxeles de los vehículos entre cuadros. Finalmente, el cuarto componente aprende a mapear las diferencias de píxeles con las estimaciones de velocidad.
Experimentalmente, este trabajo evalúa la precisión del sistema propuesto bajo diferentes condiciones de luz, condiciones climáticas y posiciones de la cámara. Los datos provienen del benchmark UA-DETRAC, y los resultados muestran que el sistema propuesto puede estimar con precisión las velocidades con secuencias de cámaras que no participaron en el entrenamiento.Ingeniero/a en Tecnologías de la Informació
Development of a system to detect stress using physiological signals
No full textIn the 21st century, mental health has become a significant concern worldwide due to the modern lifestyle, environment, and global events. It has given rise to people’s awareness about emotions that can evoke not only psychological problems but also physiological diseases, such as stress. As a biological response to external agents that change the body’s stability, stress is a problem that had not been addressed in the last few years, and even nowadays in communities without easy access to health care systems. However, it has been proved that long periods of stress exposition can lead to severe diseases regarding different human systems and mental health. Therefore, detecting and predicting stress is vital to alert people and take actions to deal with it and avoid related diseases. Previous research efforts have focused on exploiting the sympathetic nervous system information in response to stress, analyzing physiological signals that can serve as biomarkers to detect stress in daily life activities. Artificial intelligence and its applications in the medical area have supplied several advances for classifying physiological signals for different purposes, including stress detection.
This project aims to develop a monitoring protocol that can provide daily healthcare by detecting stress responses using physiological signals and machine learning techniques, considering the possible use of this system in real-life ambulatory conditions. This work focuses on two objectives:
First, we aim to identify the most suitable physiological signals for stress recognition and carry out a careful preprocessing method that allows the obtention of features that contain vital information concerning the presence of stress in an interval of time. For this stage, electrocardiogram signals are processed, and features are obtained based on the peaks detection. Additionally, galvanic skin response signals are used to determine the body’s stress response and label the data. Subsequently, feature selection techniques are performed to eliminate information that does not affect the following steps positively.
Second, we aim to perform supervised classification using machine learning algorithms to detect stress successfully. Once the data is thoroughly processed and normalized, different classifiers are tested to analyze their performance in detecting stress using the electrocardiogram signals. The results of the models are measured using metrics such as accuracy, precision, recall, and F1 score. Several experiments are performed by varying hyperparameters and datasets to detect the most accurate model for this specific task.
It is concluded that the signals selected, the preprocessing methods, feature extraction, and feature selection techniques chosen establish an excellent protocol for the obtention of a dataset that feeds supervised machine learning classifiers. Moreover, after analyzing and comparing the algorithms’ performance, it was concluded that the random forest classifier could serve as a robust machine learning model for the detection of stress using electro- cardiogram signals that can be monitored in real-life ambulant environments. This work provides a baseline for personalized stress detection, precision medicine, and personalized healthcare using non-complex systems for communities with no easy access to a health care system.En el siglo 21, la salud mental se ha convertido en una preocupación significante mundialmente dado el estilo de vida moderno, el medio ambiente, y los eventos globales. Esto ha provocado conciencia en las personas sobre las emociones que pueden provocar no solamente problemas psicológicos, si no también enfermedades fisiológicas, como el estrés. El estrés, como una respuesta biológica a agentes externos que generan un cambio en la estabilidad del cuerpo, es un problema que no había sido considerado algunos años atrás, e incluso hoy en día en comunidades donde el acceso a los sistemas de salud no es fácil. Sin embargo, ha sido probado que periodos largos de exposición a estrés pueden conducir a severas enfermedades que conciernen algunos sistemas del cuerpo y la salud mental. Es por esto que detectar y predecir el estrés es de vital importancia para alertar a las personas, tomar acciones, tratar este problema y evitar enfermedades relacionadas. Los estudios se han enfocado en aprovechar la respuesta del sistema nervioso simpatético mediante el análisis de señales fisiológicas que puedan servir como biomarcadores para detectar el estrés en actividades diarias. La inteligencia artificial y sus aplicaciones en el área médica han proveído varias ventajas para la clasificación de señales fisiológicas con diferentes propósitos, incluyendo la detección de estrés.
Este proyecto busca desarrollar un protocolo de monitoreo que provea cuidado de la salud diario mediante la detección de las respuestas al estrés usando señales fisiológicas y técnicas de aprendizaje automático, considerando el posible uso de este sistema en condiciones ambulatorias de la vida real. Este trabajo se enfoca en dos objetivos:
Primero, se aspira identificar las señales fisiológicas más aptas para el reconocimiento de estrés y llevar a cabo un cuidadoso método de preprocesamiento, que permita la obtención de características que contengan información vital respecto a la presencia de estrés en un intervalo de tiempo. Para esta etapa se procesan señales electrocardiográficas y se obtienen las características en base a la detección de picos de las señales. Adicionalmente, las señales de respuesta galvánica de la piel son usadas para determinar la respuesta del cuerpo al estrés, y con esto etiquetar los datos. Posterior a esto, se ejecutan técnicas de selección de características para eliminar la información que no afecta de manera positiva los siguientes pasos.
Segundo, se busca realizar clasificación supervisada usando algoritmos de aprendizaje automático para detectar exitosamente el estrés. Una vez que los datos son minuciosamente procesados y normalizados, se prueban diferentes clasificadores para analizar su rendimiento en la detección de estrés usando las señales electrocardiográficas. Los resultados de los modelos son medidos usando métricas como la exactitud, precisión, recuerdo, y el puntaje F1. Varios experimentos son llevados a cabo con variaciones en los hiperparámetros y conjunto de datos, para detectar el modelo más exacto en esta tarea en específico.
Se concluye que las señales elegidas, el método de preprocesamiento, las técnicas de extracción de características y selección de características escogidas establecen un excelente protocolo para la obtención de un conjunto de datos que puede satisfacer un clasificador supervisado de aprendizaje automático. Además, después de analizar y comparar el rendimiento de los algoritmos, se concluyó que el clasificador de nombre bosque aleatorio puede funcionar como un modelo de aprendizaje automático que detecte estrés mediante el uso de señales electrocardiográficas, que puedan ser monitoreadas en ambientes ambulantes de vida real. Este trabajo provee una base para la detección personalizada de estrés, para la medicina de precisión y para el cuidado de la salud personalizado usando sistemas no complejos para comunidades que no tienen acceso fácil al sistema de salud.Ingeniero/a Biomédico/