ISEP - DM – Engenharia Biomédica
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Recent Submissions
- Implementação de sistema de dashboard reporting e analytics na ePharmaPublication . CAPELAS, MARIA ANA FERREIRA; Gueiral, Nuno Eduardo DiasAtualmente, com o grande volume de dados disponível nas organizações e a necessidade de ferramentas de apoio à decisão, advém a necessidade da existência de sistemas capazes de auxiliar na tomada de decisão. No caso específico da plataforma ePharma 3.0, identificou-se a inexistência de um sistema de Dashboard Reporting e Analytics que permitisse analisar, de forma eficaz, as métricas relativas a encomendas, margens e vendas. Assim, esta dissertação tem como principal objetivo a implementação de uma solução de Business Intelligence (BI) que permita a análise e visualização de dados relevantes para os vários stakeholders da plataforma. A metodologia utilizada baseou-se na construção de um pipeline de dados, onde foi utilizado o Azure Data Factory para o processo de extração, transformação e carregamento (ETL), e o Databricks para a organização dos dados segundo a arquitetura de camadas bronze, silver e gold. Os dashboards foram desenvolvidos com a ferramenta Microsoft Power BI, permitindo a análise visual dos dados armazenados no Data Lake. Como consequência, foram criados dashboards que permitem a monitorização de indicadores de desempenho relacionados com encomendas, margens e vendas. A solução aplicada provou ser eficiente na análise dos dados provenientes de diversas fontes. Em suma, a adoção de uma arquitetura Data Lakehouse, aliada à utilização de ferramentas de BI, demonstrou-se promissora na otimização dos processos de análise e apoio à tomada de decisão na ePharma.
- Desenvolvimento de um sistema para medição de impedância corporalPublication . SÊCO, RAFAEL NUNES DOS SANTOS; Alves, Joaquim Fernando AlmeidaO presente documento surge no âmbito da dissertação de tese para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Biomédica pelo Instituto Superior de Engenharia do Porto, em colaboração com a equipa de software da ProzisX. O principal objetivo do projeto é o estudo de uma abordagem para a avaliação da composição corporal, com recurso à medição de bioimpedância. No levantamento do estado da arte, identificaram-se os principais métodos utilizados para a medição de impedância corporal, bem como modelos elétricos do corpo humano propostos ao longo das últimas décadas. O sistema desenvolvido neste trabalho baseou-se na utilização do microprocessador BH66F2663, em conjunto com uma arquitetura de 8 elétrodos, e envolveu medições com 700 indivíduos diferentes, seguindo duas configurações diferentes e três frequências de sinal, sendo validado através da comparação com métodos de referência e dados recolhidos da literatura. Ao longo do relatório são apresentados 59 modelos de regressão linear, como forma de estimar a massa isenta de gordura (MIG), o volume de água total (VAT), o perímetro da cintura (PC) e o perímetro da anca (PA). São, também, propostos dois algoritmos para a deteção da frequência cardíaca utilizando a variação de impedância corporal. Contudo, são apontadas algumas limitações do trabalho realizado e perspetivas futuras, englobando o alargamento da base de dados, a pesquisa de relações não-lineares e a integração do sistema com uma aplicação móvel.
- Programa de treino de competências cirúrgicas em realidade mistaPublication . ANTUNES, MIGUEL ÂNGELO SARAIVA; Coelho, Luís Filipe Martins PintoConsiderando a crescente necessidade de métodos eficazes, acessíveis e económicos na formação cirúrgica, esta dissertação propõe e explora o desenvolvimento de uma solução baseada em realidade mista como um complemento viável aos métodos tradicionais. A realidade mista, ao combinar elementos de realidades virtual e aumentada, permite a simulação de procedimentos cirúrgicos complexos, sem as restrições impostas pelos métodos tradicionais. Com este objetivo, foram concebidos e implementados exercícios num simulador cirúrgico imersivo designado OrthoSim, orientado para as áreas da laparoscopia e da artroscopia, com recurso aos dispositivos Meta Quest 3. O simulador integra exercícios clínicos com um sistema de gamificação para potenciar a motivação e o envolvimento dos utilizadores. O sistema desenvolvido inclui ainda uma plataforma web complementar, que permite personalizar os exercícios e gerir diferentes configurações do mesmo com níveis de dificuldade distintos. Além disso, disponibiliza funcionalidades de registo, autenticação e visualização do desempenho dos utilizadores. A avaliação da solução foi realizada através da “Escala de Usabilidade do Sistema”, aplicada a uma amostra de 11 participantes, dos quais três eram profissionais da área cirúrgica e os restantes não possuíam formação neste domínio. A pontuação obtida (74,3) indica uma boa usabilidade global, com destaque para a perceção especialmente positiva por parte dos cirurgiões. Verificou-se ainda uma influência positiva na sua adaptação à realidade mista e na motivação no treino. Deste modo, o sistema demonstrou elevado potencial como ferramenta complementar no ensino cirúrgico, aliando acessibilidade, segurança e realismo na prática técnica. Apesar dos resultados promissores, a reduzida dimensão e representatividade da amostra limita a generalização dos dados, ainda que três cirurgiões tenham sido incluídos. Trabalhos futuros estão a ser planeados com o intuito de validar o simulador em contextos de treino reais, incluindo uma amostra mais alargada e diversificada de profissionais da saúde, de modo a avaliar o seu impacto na aquisição de competências técnicas e na eficácia da formação cirúrgica em larga escala.
- Desenvolvimento de um sensor ótico para a deteção do biomarcador de cancro MMP7Publication . Oliveira, Pedro Miguel Carneiro; Marques, Maria ArcelinaA doença oncológica tem mostrado uma tendência crescente nas últimas décadas, tornando-se um problema de saúde pública. A falta de meios práticos e clinicamente confiáveis para a monitorização do cancro representa um desafio no acompanhamento da doença em pacientes que sofrem ou já sofreram desta condição. Para preencher essa lacuna, há a necessidade de se desenvolverem novas estratégias sensoras para a deteção de biomarcadores associados a esta doença. Um dos biomarcadores selecionado para o desenvolvimento deste trabalho, foi a metaloproteinase de matriz 7 (MMP7, do inglês matrix metalloproteinase 7), conhecida por ser expressa no cancro de pâncreas. Neste contexto, desenvolveu-se um sensor biomimético denominado MIP@PQs, que consiste na conjugação de polímeros molecularmente impressos (MIPs, do inglês, molecularly imprinted polymers), com pontos quânticos (PQs). A construção do sensor utilizou PQs de telureto de cádmio com emissão alaranjada, funcionalizados com ácido 3-mercaptopropiónico (CdTe@MPA), que foram conjugados aos MIPs e utilizados na deteção do biomarcador MMP7 em soro humano liofilizado diluído a 1% em PBS (do inglês, phosphate buffer saline). Os MIP@PQs apresentaram uma ampla faixa de deteção abaixo do valor de corte clínico para MMP7, boa praticidade e seletividade em amostras de soro diluídas, o que indica o seu potencial para várias aplicações biológicas. Considerando o desempenho promissor do sensor biomimético em solução, planeia-se fazer a sua deposição em suporte sólido e avaliar a resposta analítica ao biomarcador MMP7, constituindo uma potencial linha de investigação para a continuação deste estudo.
- Desenvolvimento de um sensor ótico biomimético para a deteção da proteína CA19-9Publication . Xu, Ana; Marques, Maria ArcelinaA doença oncológica, nas últimas décadas, tem demonstrado uma tendência crescente, tornando-se num problema de saúde pública. Um dos pontos principais para um melhor prognóstico consiste na deteção precoce do cancro, contudo quando estes são assintomáticos, como o cancro do pâncreas, a deteção, muitas vezes, é tardia, deixando passar uma oportunidade para tratamento que seria importante. Esta deteção tardia traduz-se na alta taxa de mortalidade dos pacientes com cancro do pâncreas. Para colmatar esta lacuna foram desenvolvidas novas técnicas de deteção, como o desenvolvimento de sensores biomiméticos para biomarcadores, como o antigénio de carboidrato 19-9 (CA19-9, do inglês, Carbohydrate antigen 19-9). O sensor biomimético foi criado pela técnica de impressão de superfície, criando um polímero molecularmente impresso (MIPs, do inglês, molecularly imprinted polymers), associado a pontos quânticos (QDs, do inglês, quantum dots) (MIP@QDs). O sensor desenvolvido ao longo deste projeto demonstrou sensibilidade e especificidade na deteção do biomarcador do cancro do pâncreas, CA19-9, em solução. Perante a boa resposta do sensor em solução, durante este trabalho, foi realizado, ainda, um estudo em suporte sólido, em que também mostrou uma boa resposta aquando da presença do analito. Os estudos em membrana, visam testar a produção de um sensor que possa ser portátil, eficaz e sensível para chegar às diversas regiões do mundo, permitindo o acesso à saúde, promovendo a deteção precoce e um tratamento mais eficaz.
- Desenvolvimento de protótipo de baixo custo para sistema de controlo de sinais vitaisPublication . Guimarães, Pedro Miguel Pinto Moreira; Alves, Joaquim Fernando AlmeidaO objetivo deste projeto é o desenvolvimento de um sistema que permita a centralização, num único dispositivo, do processo de registo de sinais vitais de um indivíduo, especialmente em casos em que exista a necessidade de realizar estas medições de forma regular, como por exemplo em pacientes com histórico de problemas cardíacos, permitindo assim a simplificação de todo o processo de recolha de sinais vitais e consequente registo histórico, com recurso a uma aplicação móvel que controlará todo o processo. Assim, foi desenvolvido um protótipo baseado em dispositivos médicos de uso pessoal já existentes no mercado, cujo controlo dos mesmos foi centralizado num microcontrolador ESP32. Este sistema permite que os dispositivos sejam operados através de uma aplicação móvel compatível com iOS e Android, proporcionando uma interface que facilita aos utilizadores a operação e centralização do seu historial clínico diretamente nos seus dispositivos móveis. Este projeto permitiu então obter um protótipo operacional, que cumpre os objetivos propostos, esperando-se igualmente que possa servir de base para o desenvolvimento futuro de um sistema que venha, por exemplo, a ser alvo de utilização em instituições em que esta necessidade se aplique a um grupo pessoas (como um lar de idosos), tendo em vista uma solução que, uma vez implementada, se possa vir a revelar um importante instrumento neste âmbito e cuja sua utilização se possa traduzir em reais mais-valias para os diversos setores de atividade em que a mesma possa ser colocada em utilização.
- Otimização de processos para garantia da qualidade do produto final numa empresa biotecnológicaPublication . Cunha, Inês da Silva; Ramos, Carlos Augusto XavierOs biofármacos representam alguns dos melhores desenvolvimentos da ciência moderna. No entanto, apesar dos avanços alcançados, a indústria enfrenta um importante desafio na produção destes medicamentos: a necessidade de garantir a esterilidade do produto final. Este projeto de dissertação apresenta uma otimização de processos para garantir a qualidade do produto final numa empresa biotecnológica. Foram abordados dois processos principais: a qualificação de equipamentos e a análise de esterilidade combinada com a monitorização ambiental. A qualificação de equipamentos foi otimizada com a elaboração de um formulário completo de Design Qualification (DQ), baseado em normas da indústria, garantindo a conformidade com as Good Manufacturing Practices (GMP). Para a análise de esterilidade dos lotes de lisados de plaquetas humanas (hPL) e monitorização ambiental das áreas onde foram produzidos estes lotes, foi desenvolvida uma ferramenta em Excel para organizar e visualizar todos os dados obtidos permitindo a identificação mais clara de padrões de contaminação, e facilitar a revisão sistemática das fontes de contaminação em vários pontos de amostragem. As ferramentas implementadas aprimoraram a garantia de esterilidade, contribuindo significativamente para o controlo de qualidade na produção biofarmacêutica conforme as GMP.
- Impacto de novas formas de reabilitação em doentes com avc: análise de dados de fmri após terapia com estimulação magnética transcranianaPublication . Silva, Joana Beatriz Gouveia; Coelho, Luís Filipe Martins PintoO presente estudo aborda o impacto da Estimulação Magnética Transcraniana (TMS) na recuperação de pacientes com Acidente Vascular Cerebral (AVC). A TMS é uma técnica não invasiva de estimulação cerebral que tem se mostrado promissora na reabilitação pós-AVC, particularmente na modulação da conectividade funcional e na promoção da plasticidade cerebral. O estudo utiliza dados de ressonância magnética funcional (fMRI) em estado de repouso (resting-state) de 13 pacientes com AVC, divididos em dois grupos: pacientes que realizaram terapia com TMS (pacientes on), neste caso TMS inibitória no lado contralateral à lesão, e pacientes que não realizaram a terapia (pacientes off). A análise foca-se na Default Mode Network (DMN), uma rede de regiões cerebrais crucial para a função cognitiva. Através da técnica de Modelagem Dinâmica Causal (DCM), especificamente o DCM espectral (spDCM), a conectividade efetiva (CE) entre as regiões da DMN e do Sulco Intraparietal (IPS) - devido ao seu papel na atenção visuoespacial e na modulação da conectividade entre áreas cerebrais - foi investigada. Os resultados indicam alterações significativas na CE entre as regiões da DMN e o IPS em pacientes on comparados com os pacientes off. Observou-se um aumento da conectividade do IPS direito com o córtex parietal inferior ipsilateral (RIPC) e uma diminuição da conectividade com o contralateral (LIPC) em pacientes on, sugerindo uma reorganização da rede neuronal após a aplicação da TMS inibitória. Este estudo contribui para a compreensão do papel da TMS na recuperação pós-AVC, demonstrando a sua capacidade de modular a conectividade funcional e promover a plasticidade cerebral. No entanto, são necessários estudos com amostras maiores para confirmar estes resultados e investigar os efeitos a longo prazo da TMS na recuperação funcional.
- Monitorização do estado de saúde geral em comunidades isoladasPublication . Ferreira, André Filipe dos Santos Mota; Alves, Joaquim Fernando AlmeidaA ideia para este trabalho nasceu devido ao quadro pandémico que ocorreu entre 2020 e 2022, onde fomos obrigados a ficar em casa e a manter o distanciamento social. Contudo, em locais onde o isolamento impera, e onde existem idosos que vivem sozinhos sem qualquer tipo de vigia regular, onde muitas vezes, a distância e as localizações remotas com os difíceis acessos, dificultam a chegada da ajuda, o que por vezes pode ser fatal. Tendo isto em conta, pretende-se, portanto, criar um sistema que permita a monitorização regular do estado de saúde geral destes idosos, contribuindo assim, para uma melhoria na sua segurança e qualidade de vida. Este projeto vem então oferecer uma solução para, nestes locais remotos e isolados, se conseguir manter uma monitorização diária do estado de saúde geral destes idosos. Cada idoso irá ter em sua casa um módulo de aquisição de dados, o que fará com que possam todos os dias registar os seus parâmetros fisiológicos de saturação de oxigénio, frequência cardíaca e temperatura corporal. No final da leitura, os valores serão enviados por Wi-Fi ou GPRS para um servidor na Cloud. A junta de freguesia da aldeia e/ou o quartel dos bombeiros mais próximo, poderão ter acesso a este servidor, e visualizar os dados em tempo real através da interface de utilizador. Caso algum idoso obtenha uma leitura crítica, é gerada uma notificação pop-up no ecrã a indicar qual o utente que obteve aquela leitura e a respetiva data e hora a que a mesma foi feita. Desta forma, seria possível enviar uma unidade médica de urgência à morada do idoso, de forma pró-ativa, evitando assim complicações do estado de saúde do mesmo. Também nestes casos, um ou mais familiares do idoso podem ser notificados via e-mail pelo sistema. Os alertas gerados devido a leituras críticas de cada idoso serão guardados numa base de dados dedicada, por forma a conseguir manter um histórico de cada idoso, permitindo assim o rastreio de uma eventual patologia. No final, foi então possível criar um sistema funcional que serve de prova de conceito para uma implementação futura de forma escalável.
- Plano de negócios e avaliação económico financeira de uma unidade de negócio de prestação de serviços de manutenção em dispositivos de diagnóstico médicoPublication . Pires, Bárbara Barbosa; Freitas, Carlos Jorge PereiraEsta dissertação apresenta um plano de negócios e uma avaliação económico-financeira para a implementação de um novo segmento de negócio dedicado à prestação de serviços de manutenção em dispositivos de diagnóstico médico, tendo como foco equipamentos de electromedicina como eletroencefalografia, eletromiografia e estimulação magnética transcraniana. O estudo de caso foi desenvolvido na empresa Mundinter, que pretende expandir a sua oferta de serviços através da criação de contratos de manutenção pós-garantia, proporcionando um acompanhamento mais personalizado dos equipamentos vendidos. O trabalho começa com uma revisão da literatura sobre manutenção hospitalar, explorando diferentes tipos de manutenção, desde preventiva a corretiva, e a sua aplicação em dispositivos médicos. Em seguida, é analisada a natureza e utilização dos equipamentos de diagnóstico, destacando a importância de uma manutenção adequada para garantir o funcionamento ideal e a longevidade dos equipamentos. A metodologia utilizada baseia-se na técnica de Estudo de Caso, com o desenvolvimento de um plano de negócios que inclui uma análise de mercado detalhada, identificando potenciais clientes, concorrentes, parcerias estratégicas, e recursos necessários para a implementação do novo serviço. O plano económicofinanceiro inclui projeções de vendas, estrutura de custos, necessidades de investimento, e uma análise de viabilidade económico-financeira usando o método de Fluxo de Caixa Descontado (Discounted Cash Flow) e o modelo de avaliação de ativos financeiros CAPM (Capital Asset Pricing Model). Os resultados indicam que, sob certas condições de mercado e financeiras, a nova unidade de negócio apresenta potencial de viabilidade económico-financeira. A análise de sensibilidade demonstra que o projeto é particularmente sensível a variações nas receitas e nos custos de manutenção, sublinhando a necessidade de uma gestão rigorosa dos recursos e estratégias de mitigação de risco. Conclui-se que a implementação do serviço de manutenção pode não só gerar novas receitas como também aumentar a fidelização de clientes, contribuindo para o crescimento sustentável da empresa no longo prazo. Este estudo oferece uma base sólida para a tomada de decisão estratégica da Mundinter, propondo recomendações para maximizar o retorno sobre o investimento, reduzir riscos operacionais, e alinhar o novo serviço com as necessidades do mercado de saúde em Portugal.