Bariloche Atomic Centre
Repositorio Institucional del Centro Atomico Bariloche y el Instituto BalseiroNot a member yet
946 research outputs found
Sort by
Propuesta metodológica para la creación de una base de datos de pacientes normales en protocolo cerebral PET/MR FDG
Get PDFEl análisis de las de imágenes de Tomografía por Emisión de Positrones (PET) de cerebro es complejo, sobre todo en etapas tempranas de patologías neurodegenerativas como enfermedad de Alzheimer (EA), demencia frontotemporal (DFT) y demencia con cuerpos de Lewy (DCL), por lo que es necesario recurrir a herramientas de soporte al diagnóstico. Actualmente, el Servicio PET-Medicina Nuclear de la Fundación Escuela de Medicina Nuclear (FUESMEN) posee a disposición el software CortexID del fabricante General Electric que es utilizado para el análisis estadístico de la distribución metabólica de FDG-[18"F] en el cerebro. Sin embargo, este software utiliza una base de datos de pacientes normales generada a partir de imágenes adquiridas con sistemas PET/ CT, siendo estas cerradas sin la posibilidad de modificarlas con pacientes normales de una población de la región. Además, los métodos de corrección de atenuación (AC) en sistemas PET/MR difieren con respecto a los sistemas PET/CT. En la clínica, esta discrepancia se ve reflejada al momento de realizar análisis estadísticos en imágenes
cerebrales con protocolo PET/MR.
En este trabajo se desarrolló el procedimiento para la creación de una base de datos de pacientes normales de estudios PET/MR cerebrales con FDG-[18"F], sobre la cual se sustentaría el análisis paramétrico estadístico. Con este objetivo, se realizó en primer medida un estudio de optimización del método de reconstrucción PET utilizando el fantoma Hoffman y los software Duetto 2.15 y PMOD. Luego, se seleccionó a los voluntarios que formaron el grupo muestral, trabajándose con 9 sujetos normales, 6 femeninos y 3 masculinos, con una edad media de 32 años. Se trabajó en conjunto con profesionales de psicología y psicopedagogía para la elaboración de una versión reducida del test neurocognitivo Weiss III para la evaluación de la normalidad clínica. Se establecieron los protocolos de preparación, adquisición y reconstrucción de imágenes PET/CT y PET/MR. A partir de los estudios PET/CT y utilizando PMOD, se confeccionó una base de datos y su correspondiente plantilla de valores promedios y desvíos estándares. Se verificó que los valores de z-score de cada uno de los participantes estuviese comprendido en el intervalo de ±2σ. Posteriormente, se comparó el resultado de analizar a una paciente diagnosticada con EA tomando como referencia la plantilla y la BDCN CortexID. Se verificó la correspondencia entre las tendencias del análisis con ambas plantillas cualitativa y cuantitativamente. Una vez validado el proceso, se generó a partir de los mismos sujetos una base de datos PET con los estudios adquiridos en equipo PET/MR. Se evaluó la validez de las muestras a partir del análisis de los mapas de z-score de cada sujeto con respecto a la plantilla. Finalmente, se efectuó la comparación entre la plantilla de la base de datos generada a partir de imágenes PET/MR con la perteneciente a la base de datos de CortexID. Con este fin, se analizaron imágenes de PET/MR de un paciente de 76 años diagnosticado con DCLEA y de una paciente de 70 años con EA. Se verificó la coherencia de los resultados utilizando ambas plantillas, validando de esta manera el proceso de generación de la base de datos de PET/MR
Procesos de reseteo estocástico en modelos de sistemas socioeconómicos
Get PDFLos sistemas de agentes multiplicativos con reseteo estocástico son un modelo basado en agentes (MBA) conocido por generar distribuciones de probabilidad estacionarias de ley de potencia para los recursos individuales. Esta propiedad se considera valiosa en la literatura dada la abundancia de variables que presentan distribución de ley de potencias en diversos campos como la biología, economía, lingüística, entre otros.
En esta Tesis de Maestría introducimos distintos esquemas de acoplamiento en el modelo original, tanto cooperativos como competitivos, lineales como no lineales, globales y distribuidos en el espacio, y estudiamos las propiedades estadísticas emergentes de cada caso. En particular, nos interesan las distribuciones marginales de recursos, que estudiamos combinando herramientas analíticas y computacionales.
Encontramos que las leyes de potencia persisten en la gran mayoría de las poblaciones interactuantes estudiadas. En los capítulos sucesivos se establecen comparaciones entre las propiedades distintivas de cada modelo, y se discute el rango de validez de las
soluciones analíticas obtenidas, que abarcan desde aproximaciones de campo medio a soluciones exactas para sistemas de pocos agentes
Análisis de las direcciones de arribo de rayos cósmicos de ultra-alta energía en el observatorio Pierre Auger
Get PDFCuando un rayo cósmico interactúa con una molécula en la parte superior de la atmósfera,
se inicia un proceso en el cual se generan otras partículas secundarias. Este proceso
es conocido como lluvia atmosférica extendida. Estas lluvias pueden ser detectadas
sobre la supercie de la Tierra mediante varios experimentos. Este trabajo utiliza los
datos recolectados por los detectores de supercie separados en 1500m entre sí del
Observatorio Pierre Auger durante los años 2005-2020.
Se estudian eventos obtenidos mediante distintos algoritmos de adquisición de datos.
El Disparo Estándar que alcanza eciencia completa para eventos asociados a rayos
cósmicos de energía mayor a 3 EeV, y el Todos los Disparos llega a detectar, con una
eciencia del 100 %, eventos por encima de 1 EeV. El primer disparo contiene eventos
registrados desde el año 2005 y el segundo disparo empezó funcionar desde el 2013.
Las condiciones atmosféricas como la presión (P), la temperatura (T) y la densidad
(ρ α P/T) afectan el desarrollo de la lluvia a través de la atmósfera. Las variaciones de
estas condiciones inducen una modulación en la señal producida en los detectores por
un rayo cósmico de una dada energía. Mediante un estudio hecho por la Colaboración
sobre eventos del Disparo Estándar, se corrigió el efecto de esta modulación en la
estimación de la energía de los rayos cósmicos medidos por el Observatorio. En este
trabajo extendimos el periodo de tiempo analizado de esta modulación, y se observó
que los parámetros obtenidos son comparables con la reconstrucción oficial. También
se estudia la modulación en los datos de Todos los Disparos, y se realiza una corrección
sobre el mismo conjunto de datos usando los parámetros obtenidos por este trabajo.
Se estudian las modulaciones en distintas frecuencias mediante el análisis en Rayleigh,
y se propone una variable generalizada para hacer un barrido en frecuencias con
el método de East-West. Se obtienen resultados de la modulación en ascensión recta
para distintos rangos de energía y se comparan con resultados reportados por la
Colaboración Pierre Auger
Estudio de transformaciones martensíticas en aleaciones de Fe-Mn-Cr
Get PDFEn este trabajo se presenta un estudio experimental sistemático sobre la transformación martensítica fcc-hcp en el sistema Fe-Mn-Cr considerando diferentes aspectos: (a) la estabilidad relativa de las fases fcc y hcp, (b) el ordenamiento magnético de la fase fcc, (c) los parámetros estructurales y el cambio de volumen entre fcc y hcp, (d) la fuerza motriz de la transformación martensítica, (d) la nucleación de la martensita hcp, y (e) el ciclado térmico a través de la transformación martensítica. Para ello se fabricaron aleaciones representativas de todo el intervalo de composición química donde la transformación martensítica ocurre: 13,7_, la adición de Cr y de Mn tienden a disminuir la _ y _, lo que produce un efecto estabilizador sobre la austenita. También se hallaron los parámetros de red de las fases presentes (_,_ℎ y _ℎ) y el cambio de volumen involucrado. Se halló que el aumento en el contenido de Cr tiende a aumentar dichos parámetros y a disminuir el cambio de volumen entre fases en la transformación. Asimismo, se determinó la fuerza motriz de la transformación y se observó que, al aumentar el contenido de Cr y de Mn, la fuerza motriz tiende a disminuir. Además, se estudiaron la nucleación de la martensita hcp y los componentes energéticos involucrados. Se encontró que cuando aumenta la cantidad de Cr disminuye la energía de deformación, lo que podría tener un efecto positivo en el efecto memoria de forma de esta aleación. La energía de falla de apilamiento también tiende a disminuir con el incremento del Cr y se encontró que el tamaño del núcleo crítico de hcp es de entre 5 y 6 planos. Por último, se encontró que cuando el contenido de Cr aumenta, el efecto del ciclado térmico sobre la barrera energética que se opone a la transformación, disminuye. Esto puede deberse a que el aumento del Cr produce un cambio de volumen pequeño entre fcc y hcp, que podría conducir a una menor introducción de deformación plástica durante el ciclado térmico a través de la transformación martensítica
Desarrollo e implementación de técnicas avanzadas de aprendizaje automático y procesamiento de señales para el análisis de registros electrocardiográficos en pacientes de riesgo cardíaco
Get PDFLas enfermedades cardiovasculares son la principal causa de muerte en el mundo. Debido a esto, el diagnóstico rápido y eficiente es de vital importancia en los pacientes con riesgo de sufrir estas afecciones. El Síndrome Coronario Agudo (SCA) es una patología comprendida dentro de las enfermedades cardiovasculares, cuyo diagnóstico inicial se realiza en base al análisis de la actividad eléctrica del corazón por medio de un electrocardiograma (ECG). Se estima que la sensibilidad del análisis del ECG es de entre 49 y 61 %, mas aumenta al 100% si se mantiene al paciente en observación entre 6 y 12 horas y se llevan a cabo estudios de laboratorio. Como consecuencia, resulta importante contar con herramientas basadas solamente en el análisis de registros ECG que ayuden al personal de guardia a estimar de forma rápida y confiable el riesgo que presenta un paciente de sufrir un SCA.
Con este objetivo se diseñaron, desarrollaron e implementaron dos métodos de Deep Learning para predecir la posibilidad de que un paciente sufra un SCA a partir de una señal de ECG. El primer de método se basó en un autoencoder convolucional y para los datos de testing se obtuvo una exactitud del 57 %, con una sensibilidad del 55% y una especificidad del 60 %. El segundo método se basó en la estrategia de transfer learning, utilizando una red preentrenada para clasificar arritmias, y para los datos de testing se obtuvo una exactitud del 58 %, con una sensibilidad del 56% y una especificidad del 61 %. Los resultados de sensibilidad obtenidos en pacientes infartados son comparables a los obtenidos por especialistas al analizar sólo el registro de ECG, mas son inferiores a los obtenidos en los métodos analizados del estado del arte.
Se encontró que la marginalidad de estos índices de desempeñó se debe a que el número de casos de la base de datos utilizada resultó insuficiente para que los métodos propuestos aprendieran a resolver satisfactoriamente el problema abordado. Sin embargo, es importante destacar que los métodos desarrollados podrán ser aplicados a medida que se registren nuevos casos en la base de datos local, y de esta manera definir en forma más precisa la cota inferior asociada al número de casos necesarios para obtener una mejora significativa en la capacidad de clasificación. Otro resultado relevante asociado a la comprensión del funcionamiento de los métodos de Deep Learning implementados se obtuvo mediante la aplicación de la técnica de Grad-CAM, para hallar las regiones de la entrada de mayor importancia al momento de realizar una predicción, de donde se pudo comprender que la red se enfoca en las mismas regiones para pacientes infartados y no infartados, y que no se enfoca en una de las regiones características del latido (segmento ST) que utilizan los cardiólogos para realizar un diagnóstico
Física Nuclear Básica para Ingenieros.
Get PDFEste libro se origina en las notas de clase del curso de Física Nuclear dictado por nosotros a estudiantes de Ingeniería Nuclear del Instituto Balseiro y, en varias ocasiones a lo largo de los años, también ofrecimos una versión en inglés del mismo curso a estudiantes extranjeros de visita en el Instituto. Consideramos que este libro, escrito en inglés, puede ser entonces de utilidad para ambas audiencias dado que nuestros estudiantes poseen un nivel adecuado en el manejo de esta lengua.
El libro está concebido como una introducción básica al estudio de núcleos atómicos, su estructura y estabilidad, interacciones y reacciones nucleares a energías en el rango del orden de las decenas de mega electrón voltios.
El propósito de este libro es doble.: En primer lugar, proveer al lector con una visión general de la física nuclear que encontrará en cursos avanzados de la carrera. En segundo lugar, hemos incluido más material que el que puede ser tratado en un curso semestral, esperando que los temas dejados de lado despertarán el interés de lectores motivados.
Hemos intentado mantener la teoría tan simple como sea posible, recurriendo a modelos elementales cuando puedan proveer una visión realista de los procesos físicos.
Se supone de parte del lector un conocimiento de los fundamentos de análisis matemático y ecuaciones diferenciales, junto con mecánica clásica y electromagnetismo. Los principios básicos de física cuántica y sus aplicaciones en física atómica y nuclear son incluidos en este libro o pueden ser encontrados en el texto Notas de Mecánica Cuántica, a ser publicado en el sitio RICABIB del Instituto Balseiro
Cálculo de blindajes asociado a guías de neutrones
Get PDFEl presente proyecto consistió en el desarrollo de una cadena de cálculo de blindajes,
con aplicación particular a guías de neutrones, mediante los códigos McStas y Tripoli.
Se desarrolló una biblioteca en lenguaje C, en la cual se implementaron las funciones
principales para el uso de fuentes de distribuciones. Esta herramienta permite la
construcción de fuentes en base a listas de tracks de MCNP o Tripoli, o mediante la
detección de partículas en McStas, y la posterior producción de neutrones o fotones
conservando las distribuciones originales. Se implementaron las siguientes geometrías:
fuente plana rectangular, fuente con forma de guía de neutrones, para modelar los escapes
a través de los espejos, y fuente volumétrica, para la activación neutrónica en
materiales. Las principales utilidades del desarrollo son la reducción de varianza y el
acople entre códigos.
Para demostrar el funcionamiento de la herramienta, se realizó el cálculo de blindajes
de un diseño conceptual para la guía GF1 de RA10. Se logró caracterizar el
campo de dosis en posiciones lejanas al reactor, así como verificar el cumplimiento de
los límites de dosis requeridos
Diseño y performance de las guías de neutrones fríos para el instrumento SANS del laboratorio Argentino de haces de neutrones del reactor RA-10
Get PDFEl presente trabajo integrador se centró en la implementación de una cadena de cálculo asociada
al haz de neutrones GF2 y ulterior haz GF2b del Reactor RA-10 para un instrumento SANS
Multipropositos. Se obtuvo información estadística de la distribución neutrónica de la corriente
incidente al haz GF2 proveniente de la fuente fría del reactor mediante el empleo de fuentes
de tracks. Con esta información se realizó una caracterización detallada de las distribuciones
neutrónicas en distintas posiciones del haz GF2 y ulterior haz GF2b mediante el empleo de
fuentes de distribuciones. Las distribuciones neutrónicas fueron obtenidas y analizadas mediante
detectores colocados en distintos puntos de importancia en la extensión del haz. Se realizó una
evaluación de la performance de 3 diseños de guías curvas del haz neutrónico frío GF2b para
transportar neutrones hasta un instrumento SANS multipropósito a ser instalado en el Laboratorio
Argentino de Haces de Neutrones, tomando como modelo el instrumento V4 del Helmholtz
Zentrum Berlin. Los criterios de la evaluación fueron: el desempeño neutrónico determinado
por la intensidad de la corriente incidente en la muestra en el instrumento SANS para distintas
configuraciones de uso, el costo de la guía y finalmente aspectos geométricos determinados fundamentalmente
por la distancia de separación resultante entre las guías curvas GF2a y GF2b, al
final de las mismas. Se concluyó que un diseño basado en un guía curva con m=1 en todas sus
paredes y un radio de curvatura de 929 m es la opción más adecuada de la consideradas por el
proyecto LAHN
Diseño y fabricación de arreglo de antenas impresas para microondas
Get PDFUn arreglo de antenas es una agrupación de radiadores operados en conjunto para transmitir y recibir
ondas electromagnéticas. El empleo de arreglos mejora la resolución, la ganancia y la relación señal
a ruido conseguidas respecto de utilizar una sola antena. Controlando la distribución de amplitudes y
fases de las señales de excitación, así como la conguración geométrica del arreglo, se puede sintetizar
determinado patrón de radiación y es posible direccionar el haz sin manipular mecánicamente los
elementos.
En este trabajo se desarrolla un demostrador de arreglo plano de 4x4 elementos, basado en antenas
impresas. El diseño partió de la evaluación de diferentes alternativas para el elemento radiativo, donde
se estudiaron antenas de tipo parche y de tipo ranura de ancho progresivo exponencial (antenas Vivaldi),
en variante simple y doble. A partir de simulaciones electromagnéticas se consideró el prototipo de
antena Vivaldi doble como el más apropiado para satisfacer los objetivos propuestos. La optimización
del desempeño del arreglo se enfocó en el estudio del acoplamiento entre elementos, separado por
simplicidad en los planos principales de radiación, E y H. Se valoraron diferentes técnicas para mitigar
el acoplamiento en el caso que se consideró necesario, en particular entre elementos adyacentes en el
plano E. Estas técnicas consisten en introducir cortes transversales a la dirección del
flujo de corriente
entre las antenas.
Culminado el proceso de optimización, se fabricó el arreglo en conjunto con un bastidor para
proporcionar sustentación mecánica. El conjunto arreglo-bastidor fue medido en una cámara anecoica
rectangular, obteniéndose resultados satisfactorios en el desempeño en cuanto a patrón de radiación,
polarización y adaptación de impedancia
Desarrollo de paradigmas de neuromodulación adaptativa para el tratamiento de trastornos motores
Get PDFActualmente, diversas técnicas de neuromodulación basadas en dispositivos implantables
(e.g., open-loop DBS: estimulación cerebral profunda a lazo abierto) conforman
un conjunto de terapias bien establecidas para el tratamiento de estados avanzados
de trastornos motores (e.g., enfermedad de Parkinson y epilepsia). Las limitaciones
inherentes a estos tratamientos han motivado el desarrollo de nuevos paradigmas de
neuromodulación adaptativa. Este trabajo tiene como objetivo el estudio de diversos
aspectos asociados al desarrollo de un esquema de neuromodulación adaptativa
(closed-loop DBS) con el n de optimizar la eciencia de los dispositivos implantables
destinados al tratamiento de trastornos motores.
Se implementaron diversos modelos computacionales que capturan la dinámica de
la red de ganglios basales-tálamocortical involucrada en la enfermedad de Parkinson.
Mediante técnicas analíticas y de procesamiento de señales, se caracterizaron los mecanismos
asociados a la aparición de diferentes biomarcadores electrofisiológicos (i.e.,
potencia en bandas de frecuencias específicas, acoplamientos inter-frecuencia, forma de
onda) observables en pacientes y/o modelos animales parkinsonianos. Se encontró que
estos biomarcadores emergen de bifurcaciones en la dinámica de circuitos neuronales
biológicamente plausibles y pueden coexistir de diferentes maneras: 1) correlacionados
debido a que uno es epifenómeno de otro ó 2) independientemente debido a diferentes
mecanismos subyacentes. Este tipo de estudio permitió diseñar nuevos algoritmos
especializados para identificar diferentes dinámicas oscilatorias que se han observado
experimentalmente y que son indistinguibles para los algoritmos tradicionales utilizados
en la cuantificación de acoplamientos inter-frecuencia.
Por otro lado, se estudió la dinámica de la actividad ictal en pacientes con epilepsia
focal fármaco-resistente. Aplicando los algoritmos desarrollados, se mostró que diferentes
patrones de acoplamiento inter-frecuencia coexisten en la actividad ictal registrada
en la zona de inicio de crisis. El estudio presentado constituye una herramienta capaz
de asistir el análisis de los registros iEEG realizado por los epileptólogos y proveer
información útil en diferentes aspectos: 1) definición de los electrodos involucrados en
la zona de inicio de la actividad ictal e identificación del núcleo ictal e 2) interpretación
apropiada de los mecanismos ictales asociados a la propagación de la actividad ictal.
Basados en modelos computacionales, se identificaron posibles mecanismos de ac
ción de la estimulación cerebral profunda sobre la disfunción de los ganglios basales. El
principal mecanismo consiste en un efecto de resetting de la actividad provocado por la
estimulación eléctrica y es consistente con observaciones en modelos de fisiopatología
previamente reportados de la enfermedad de Parkinson (e.g., inecacia de los patrones
de estimulación irregulares). Este enfoque permitió mostrar que el rango clínicamente
relevante para la frecuencia y la intensidad del Patrón de estimulación eléctrica, es una
propiedad emergente de la anatomía de la red de ganglios basales y puede entenderse
sin tener en cuenta los detalles biofísicos de las estructuras relevantes.
Finalmente, se propone un esquema closed-loop DBS basado en la teoría del aprendizaje
por refuerzo para el diseño de un lazo de retroalimentación. Esta propuesta
permite extender los controladores/enfoques de closed-loop DBS presentados hasta el
momento. Se evaluó el esquema en ambientes simulados de la red de ganglios basales
y los resultados permitieron demostrar la factibilidad y analizar el desempeño del
paradigma de neuromodulación adaptativa basado en un algoritmo independiente del
modelo y capaz de ser extensible a acciones continuas (i.e., cantidad/rango de parámetros
a controlar) y multi-objetivos (i.e., un conjunto de biomarcadores)