ISEP - DM - Computação e Instrumentação Médica
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A evolução da medicina associada ao desenvolvimento e inovação tecnológicos, conduz à aplicação generalizada dos computadores e técnicas de engenharia na instrumentação médica de diagnóstico e terapia, bem como na gestão e manipulação da informação das unidades de cuidados de saúde.
Esta evolução exige a formação adequada de engenheiros especialistas em computação e instrumentação médica.
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Recent Submissions
- Sistema de Apoio à Decisão Clínica: Cancro de Cabeça e PescoçoPublication . Gonçalves, Jailson Pereira; Guimarães, Pedro Manuel SousaA presente dissertação de mestrado, integrada no projeto HNC-Diagnostic (Head and Neck Cancer - Diagnostic), consiste na implementação de uma aplicação para diagnóstico, um sistema de apoio a decisão para cancro de cabeça e pescoço (CCP). Este sistema agrega um conjunto de dados, informações e conhecimentos relativamente às causas, sinais/sintomas, diagnóstico e tratamento para esta patologia, permitindo apoiar no processo de tomada de decisão dos profissionais de saúde. O principal objetivo deste projeto é permitir aos utentes fazerem um pré-diagnóstico, e fornecer apoio à decisão aos profissionais de saúde no diagnóstico e no tratamento dos pacientes. Pretende-se que o sistema seja utilizado em computadores/notebooks, tablets, smartphones e afins de forma responsiva, via web. O projeto desenvolvido é baseado em Inteligência Artificial (IA), aplicando Sistema Pericial (SP) para implementação de um sistema de apoio à decisão. O SP desenvolvido é baseado em regra, utilizando fator de certeza para o tratamento de incertezas. Na aquisição de conhecimento utilizou-se o método semiautomático, e para a representação do conhecimento optou-se pelo sistema híbrido (Regras + Objectos). Para a implementação do sistema recorreu-se às tecnologias Web como HTML, CSS, JavaScript (jQuery e Vue.js), C# e Web API Asp.net Core. A plataforma concebida assenta numa interface simples e eficiente, capaz de responder aos objetivos deste trabalho. O sistema permite fazer pré-diagnóstico, com a realização de anamnese e faz algumas questões baseadas em sinais, sintomas e hábitos que estão tipicamente associados ao CCP. No final do pré-diagnóstico, o sistema apresenta os resultados (conclusões inferidas), que indica a possibilidade e a probabilidade de um indivíduo ter CCP, e as recomendações. O profissional de saúde, depois de analisar os resultados produzidos pelo sistema, faz uma recomendação ao paciente.
- Caracterização da densidade e da viscosidade de um nanofluído de GrafenoPublication . Rocha, João Pedro dos Santos; Ramos, Gina Maria Oliveira Vilão deO objetivo principal do presente trabalho foi o estudo teórico e prático de nanofluídos para aplicação na área da medicina, em particular o estudo de diferentes propriedades de nanofluído produzido com nanopartículas de grafeno em soro fisiológico. Foi feito primeiramente um estudo teórico relativo aos nanofluídos, ao seu vasto campo de possibilidades de aplicação e, em particular, aplicações na área da medicina, de particular interesse no contexto no Mestrado em Engenharia de Computação e Instrumentação Médica. Estudou-se ainda métodos de produção, algumas das suas propriedades mais relevantes, a sua estabilidade, bem como métodos de melhoria da estabilidade. Em termos experimentais estudou-se o comportamento do nanofluído ao nível da viscosidade, densidade e condutividade elétrica, para um nanofluído de grafeno produzido em diferentes concentrações volúmicas, sendo que estes estudos foram realizados em diferentes temperaturas, sempre de acordo com as temperaturas expectáveis na área de aplicação, isto é, o corpo humano. Relativamente à viscosidade verificou-se que a mesma aumenta com o incremento de concentração de nanopartículas no fluído base, bem como diminui com o aumento da temperatura. No entanto, em comparação com os modelos teóricos, nenhum modelo conseguiu prever o comportamento do nanofluído produzido, sendo-o um dos campos a ser investigado no futuro. Do mesmo modo, verificou-se que a condutividade elétrica teve um comportamento exponencial com o aumento da temperatura. A variação da densidade em estudo teve uma tendência assintótica, para todas as amostras realizadas, pelo que se pode observar que para temperaturas mais elevadas a densidade tende para um determinado valor, e a influência das nanopartículas torna-se menos relevante.
- Sistema de Recomendação Nutricional para Pacientes com Diabetes Mellitus Tipo 2Publication . Batista, Sara Catarina Mendes; Conceição, Luís Manuel da SilvaA diabetes mellitus tipo 2 é considerada uma das doenças crónicas mais comuns no mundo. Atualmente ainda não existe uma cura, mas o tratamento assenta num controlo e acompanhamento contínuo da mesma. A autogestão da doença faz parte de uma das soluções previstas, uma vez que pode incentivar à adoção de hábitos saudáveis. São vários os métodos que podem ser praticados nesta autogestão, nomeadamente métodos tradicionais que estão dependentes do uso de papel e caneta, como diários de alimentos, que se revelam pouco eficazes e não correspondem, sempre, às necessidades do utilizador. Isto leva à necessidade de desenvolver sistemas que mitiguem esses problemas e que sejam capazes de auxiliar o paciente no controlo da doença no seu dia a dia. Sendo assim, faz sentido estudar uma abordagem que permita ao utilizador registar o seu perfil, a sua rotina diária obtendo, por fim, recomendações tendo em conta esses dados. Para atingir esse objetivo foi desenvolvido, no trabalho descrito nesta dissertação, um sistema de recomendação, associado a uma aplicação móvel, que visa proporcionar ao paciente uma autogestão da doença em questão. Este sistema, recomenda ao utilizador alimentos, de acordo com o seu registo diário e com as suas preferências alimentares, adaptando-se às necessidades do mesmo. Para o desenvolvimento do sistema de recomendação, optou-se por um algoritmo cuja técnica abordada é baseada em filtragem colaborativa, sendo que considera os alimentos que o utilizador classificou, mas também classificações atribuídas por outros utilizadores, apresentando-os como uma possível solução. Para perceber os comportamentos do sistema desenvolvido, foram definidos casos de teste para analisar os diferentes cenários de um dia a dia do paciente, no que diz respeito aos alimentos que ingere, e aos valores nutritivos dos mesmos. Por fim, os resultados obtidos permitem concluir que o sistema desenvolvido recomenda de acordo com as preferências do utilizador, mas também de outros através das classificações que foram atribuídas aos alimentos.
- Análise objetiva ao desempenho do monofilamento de semmes-weinstein de 10 gf para avaliação da sensibilidade cutânea protetora no pé diabéticoPublication . Martins, Pedro Manuel de Castro; Coelho, Luís Filipe Martins PintoIntrodução: O pé diabético é uma complicação que comporta um risco considerável em pacientes diabéticos. A consequente perda de sensibilidade protetora nos membros inferiores obriga a um diagnóstico precoce devido à eminente possibilidade de ulceração ou amputação do membro afetado. Para avaliar a perda de sensibilidade protetora, o monofilamento de Semmes-Weinstein (SW) de 10 gf é o instrumento de primeira linha mais utilizado. Objetivo: Este estudo foi conduzido com o objetivo geral de realizar uma verificação metrológica e avaliar o desempenho do monofilamento SW de 10 gf na avaliação da perda de sensibilidade protetora. Materiais e Metodologia: Recorrendo a um equipamento de medição desenvolvido para o efeito, procedeu-se a uma verificação metrológica de três monofilamentos selecionados, através de um método manual e automatizado sob condições controladas. Realizou-se igualmente uma avaliação da perceção da força que o examinador exerce no momento de avaliar um determinado paciente utilizando o seu próprio dedo ou um objeto. Resultados: A força de compressão dos monofilamentos SW de 10 gf revelou-se altamente dependente do número de utilizações, da temperatura ambiente e humidade relativa do ar, do ângulo de incidência do monofilamento na região cutânea a avaliar, da velocidade de deslocamento do monofilamento e da ação e movimento da mão do examinador. O erro relativo associado aos monofilamentos SW é elevado e significativo, chegando a variar de 14 % a 215 %, analisando todos os monofilamentos testados no seu conjunto e em todas as condições em que estiveram expostos. A ação da mão do examinador apresenta uma grande irregularidade. A perceção que o examinador tem da força adequada que necessita de exercer, apresentou valores médios que excederam 90 gf. Conclusão: A hipótese inicialmente formulada para este estudo confirmou-se. Efetivamente todos os monofilamentos testados registaram erros relativos superiores a 10 % e a sua força de compressão é altamente dependente de fatores externos. Quanto à perceção que o examinador tem sobre a força adequada que deverá exercer para avaliar um paciente com o seu próprio dedo ou um objeto adequado (na ausência de um monofilamento SW), ficou claro que profissional de saúde coloca uma força muito superior aos 10 gf, o aconselhado para identificar uma possível perda de sensibilidade protetora no pé diabético.
- Desenvolvimento de uma ferramenta para a otimização do registo de saúde eletrónico na abordagem multidisciplinar no tratamento da obesidadePublication . Pedro, Liliana Gouveia; Ramos, Carlos Augusto XavierOs sistemas de informação em saúde são muito importantes, permitindo a gestão de todas as informações médicas e administrativas para melhorar a qualidade dos cuidados de saúde, melhorando assim todo o procedimento de gestão e seguimento do doente. A obesidade é uma patologia que necessita de acompanhamento multidisciplinar, o registo de saúde eletrónico adaptado ao tipo de patologia e centrada do doente, permite aumentar a eficiência e a eficácia dos clínicos e também um melhor seguimento do doente. Este trabalho teve por objetivo elaborar uma ferramenta computacional, mais concretamente um registo de saúde eletrónico na área da obesidade. Todos os objetivos foram alcançados, resultando assim uma ferramenta funcional e multidisciplinar. No entanto, não foi possível validar a ferramenta em ambiente hospitalar, neste caso o CHSJ, devido a pandemia (SARS-COV2). No futuro, a ferramenta poderá evoluir através da criação de novas funcionalidades e se possível, ser testada em ambiente hospitalar permitindo avaliar a usabilidade e funcionalidade da mesma.
- Desenvolvimento de um sistema direcionado para a atividade física e saúdePublication . Silva, Juliana Moninhas Moreira da; Martins, António Constantino LopesA presente dissertação descreve o processo de desenvolvimento do projeto realizado no âmbito da unidade curricular Dissertação/Projeto/Estágio do Mestrado em Engenharia de Computação e Instrumentação Médica. Nos últimos anos, houve um crescimento no interesse da sociedade em manter um estilo de vida saudável, quer seja através do aumento da prática de exercício físico como através da implementação de uma alimentação adequada. Esta tendência leva à criação de diversas oportunidades de negócio, tais como a abertura de novos ginásios ou a criação de aplicações móveis e/ou web. No entanto, nem todas as aplicações existentes no mercado são as mais indicadas, pois a disponibilidade de informação e a escolha dos exercícios físicos não é feita de acordo com o perfil e os objetivos de cada utilizador. Para ultrapassar o problema apresentado, definiu-se como objetivo a implementação de uma aplicação web que apoie o utilizador no seu dia-a-dia, quer seja em momentos de treino, de recuperação física ou em momentos de procura por uma alimentação adequada. Para atingir este objetivo, o sistema disponibiliza para o cliente uma lista de exercícios físicos, uma lista de exercícios terapêuticos, um plano de treino e um plano de alimentação, de acordo com o seu perfil e objetivos delineados. Essa atribuição é feita a partir de um sistema adaptativo, que é desenvolvido a partir do preenchimento de um questionário, cujo principal objetivo é satisfazer as necessidades do cliente. O resultado deu origem a um protótipo que cumpre os requisitos não funcionais e funcionais definidos, sendo que as tarefas delineadas para o cumprimento do objetivo do sistema foram realizadas com sucesso. Porém, e dadas as circunstâncias atuais, a realização de testes de aceitação e o preenchimento de um inquérito de satisfação dos utilizadores foram feitos por uma amostra de conveniência composta por 10 pessoas. No entanto, o resultado foi considerado bastante bom, dado que as respostas ao inquérito, no geral, foram positivas: o sistema foi considerado rápido, simples e com uma interface intuitiva.
- Sistema de Gestão de Lesões em Atletas Profissionais (SGLAP v3) – Desenvolvimento e Implementação no Rio Ave F.C.Publication . Guimarães, João Matos; Gueiral, Nuno Eduardo DiasAs lesões no mundo desportivo têm sido alvo de estudo e de preocupação por parte dos treinadores e estruturas diretivas dos clubes associados pois é um fator que influencia não só o rendimento do jogador, que representa um investimento, como o rendimento da equipa onde a conquista ou não dos objetivos são consequência de um plantel equilibrado e saudável. O futebol, em particular, tem acompanhado a evolução tecnológica e os sistemas de gestão desenvolvidos até ao momento têm sido inseridos em vários clubes do mais alto nível competitivo. Estes sistemas revelam ser uma mais valia ao permitirem um maior controlo e uma melhor gestão de alguns parâmetros desejados, como as lesões, contratos, scouting, recursos humanos, etc. O Rio Ave F.C. e, mais precisamente, o seu departamento médico, tendo em conta o sucesso e a evolução nos últimos anos sentiram que poderiam adotar um sistema que permitisse, primeiramente, o registo e controlo das lesões no setor do futebol no seu plantel sénior. Desta necessidade surge a parceria com o ISEP, Instituto Superior de Engenharia do Porto e a criação de uma solução web, denominada Sistema de Gestão de Lesões em Atletas Profissionais (SGLAP). O sistema aqui apresentado é uma nova versão do sistema anteriormente idealizado e apresenta não só funcionalidades para o departamento médico, mas também para os setores de secretário técnico, fisioterapia, equipa técnica e nutrição tendo em conta que, no decorrer do desenvolvimento do SGLAP, foram surgindo novas necessidades e funcionalidades possíveis de implementar no mesmo.
- Desenvolvimento de um sistema de gestão de uma base de dados dos equipamentos instaladosPublication . Moura, João Maria Pimentel Barbosa Salinas de; Ramos, Carlos Augusto XavierA Enzifarma S.A. centra a sua atividade na comercialização de equipamentos médicos e reagentes para as áreas da saúde e investigação. Assim sendo, tem por missão também prestar assistência e apoio técnico aos seus clientes. Estas intervenções deverão ser as mais reduzidas possíveis, de modo a diminuírem-se os tempos de paragem dos equipamentos e reduzir-se o mais possível o impacto nas rotinas dos laboratórios. Este projeto tem por principal objetivo compilar os dados das intervenções já realizadas, avaliando o desempenho dos técnicos, peças substituídas, as origens das avarias e tempos de resposta e deste modo compilar uma base de dados de conhecimento técnico. Espera-se assim permitir que os técnicos sejam mais eficazes e eficientes nas suas intervenções, melhorando os seus tempos de resposta ao diminuírem os tempos de intervenção e aumentando a satisfação dos clientes. Para se averiguar a praticabilidade deste projeto, executou-se numa primeira fase apenas para um tipo de equipamentos: o processador de tecidos. Este é um dos equipamentos mais críticos existentes no laboratório de Anatomia Patológica.
- Aplicação móvel para registo nutricional e de atividade física de um paciente com diabetes tipo 2Publication . Godinho, João Ferreira Trindade Mendes; Conceição, Luís Manuel da SilvaO tipo e a quantidade de alimentos que ingerimos tem um grande impacto na nossa saúde. As doenças relacionadas com a dieta alimentar são uma das principais preocupações de saúde pública e continuam a pôr em perigo a qualidade de vida da população, afetando a própria sustentabilidade dos sistemas de saúde. A ingestão desequilibrada de alimentos pode resultar em distúrbios metabólicos, desnutrição, excesso de peso, baixo desempenho mental e outros fatores de risco, como doenças cardiovasculares, diabetes tipo 2 ou cancro. A diabetes mellitus (DM) é considerada uma das epidemias do século XXI onde o controlo e prevenção de possíveis complicações, devido ao aumento da sua prevalência, passaram a ser prioridade para a saúde pública. Embora a hereditariedade seja um fator preponderante no aparecimento da DM, a obesidade e o sedentarismo continuam a ser os principais fatores de risco para o desenvolvimento desta patologia. Dito isto, é essencial a educação dos doentes em relação ao papel de uma alimentação saudável e à prática de atividade física de modo que seja possível uma maior adoção de comportamentos de autocuidado, levando a um controlo mais eficaz da doença. Assim sendo, a utilização de tecnologias de monitorização e acompanhamento de doentes desempenham um papel fundamental para alcançar esse objetivo. A proposta deste trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um sistema de suporte a pacientes portadores da doença DM tipo 2, de forma a permitir uma maior eficácia no acompanhamento, monitorização e gestão da doença e dos riscos a esta associada. A aplicação deve permitir que o paciente diabético registe com detalhe tanto as suas refeições ao longo do dia, como a atividade física realizada. Além disso, a aplicação deverá também sugerir diferentes planos nutricionais, e de acordo com o perfil do utilizador. Para tal, serão estudadas e desenvolvidas técnicas que possibilitem a definir diferentes perfis de utilizador. Por fim, pode concluir-se que foi possível desenvolver um conjunto de funcionalidades que se acredita serem essenciais para acompanhar um doente com DM tipo 2 na sua rotina diária, auxiliando-o na adoção de comportamentos mais saudáveis tanto relativos a sua dieta como à prática de exercício físico.
- Redes Neuronais Pré-Treinadas na Classificação Automática de Sons CardíacosPublication . Vieira, Eduardo José Silva Carvalho; Coelho, Luís Filipe Martins PintoAs doenças cardiovasculares são uma das principais causas de morte e hospitalização, tanto em países desenvolvidos como em desenvolvimento. O seu diagnóstico requer intervenção profissional e equipamento específico, sendo normalmente dispendioso. O desenvolvimento de algoritmos capazes de segmentar e classificar sinais dos batimentos cardíacos beneficia esta área, uma vez que muitas doenças cardiovasculares se manifestam como irregularidades nos mesmos. Estes algoritmos servirão de apoio ao diagnóstico para os profissionais de saúde e oferecem a possibilidade de serem incorporados em dispositivos próprios para uso doméstico reduzindo a necessidade de consumo de recursos hospitalares ou de centros privados de saúde. No entanto, até ao momento, não existem implementações, clínicas ou não, destes métodos. Nos últimos anos, vários algoritmos de classificação baseados em diferentes técnicas surgiram e bases de dados vastas e de livre acesso foram disponibilizadas procurando estabelecer um ponto de comparação da eficácia dos mesmos. A presente dissertação explora a eficácia da utilização de redes neuronais pré-treinadas na classificação dos sinais disponibilizados no PhysioNet/CinC Challenge 2016, uma das maiores bases de dados de fonocardiogramas já reunida. A melhor rede gerada obteve uma precisão de classificação de 80.85%, uma sensibilidade de 79.77% e uma especificidade de 81.94%, estando em linha com resultados obtidos por métodos diferentes e recorrendo a menos pré-processamento do sinal.