Inteligência Artificial aplicada ao diagnóstico da Doença de Parkinson

Helena Pereira

A doença de Parkinson é uma doença progressiva e neurodegenerativa, caracterizada por sintomas motores que são causados por uma carência de dopamina que é detetada com recurso a imagens médicas, como a SPECT. Atualmente, o diagnóstico é inteiramente realizado através de critérios baseados nos sintomas que o doente apresenta. No entanto, foi descoberto um subgrupo de doentes, denominados SWEDD, diagnosticados com a doença de Parkinson que não apresentam a evidência do défice dopaminérgico, nos exames SPECT.

Deste modo, surgiu a necessidade da utilização de algoritmos de inteligência artificial que, em conjunto com as técnicas de imagem médica como a SPECT e ainda MRI,  auxiliem os profissionais de saúde num diagnóstico mais rápido e preciso através da deteção de biomarcadores que sejam específicos de cada patologia.  

Tendo em conta esta abordagem, conseguiu-se discernir imagens médicas de doentes com a doença de Parkinson, de indivíduos SWEDD e de pessoas saudáveis.

Helena Pereira: hri.pereira@campus.fct.unl.pt

Using Scents in Microbial Detection

Cláudia Alves

As infeções bacterianas são um problema mundial e tem afetado cada vez mais pessoas devido ao aumento da resistência dos micro-organismos a antibióticos. Existe, portanto, a necessidade de métodos de diagnóstico rápidos.

Os narizes eletrónicos são dispositivos que tentam imitar o sentido olfativo do ser humano.  Estes aparelhos tornaram-se populares devido à sua capacidade de resposta rápida e ao facto de serem portáteis. Devido a isso, tornaram-se interessantes como um possível método de diagnóstico (Maugeri, 2018).

No laboratório de Engenharia Biomolecular, foi desenvolvido um material que responde a compostos orgânicos voláteis (Hussain, 2017). Essa mudança produz um sinal que é adquirido por um nariz eletrónico construído no laboratório (Pádua, 2018) e posteriormente analisado através de métodos de processamento de sinal e algoritmos de machine learning. O objetivo final consiste em diagnosticar infeções bacterianas, uma vez que as bactérias produzem estes compostos.

No avanço desta investigação, estão envolvidos investigadores de diferentes backgrounds. A multidisciplinaridade é essencial na resolução de um problema complexo como este, pois a química, a biologia, a eletrónica e a computação se complementam.

Podem encontrar mais informação sobre o projeto (SCENT), a equipa e os artigos referenciados no site do laboratório:

https://sites.fct.unl.pt/biomolecular_eng/pages/scent

Podem também seguir as novidades no nosso Facebook:

https://pt-pt.facebook.com/biomenglab/

Cláudia Martins Alves: cma.alves@campus.fct.unl.pt

This project has received funding from the European Research Council (ERC) under the EU Horizon 2020 research and innovation programme (grant agreement No. SCENT-ERC-2014-STG-630123).

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Brain Connectivity Leap: Multimodal interaction with the human connectome

Filipe Rodrigues

Filipe Sobreira Rodrigues (1,2), Ricardo Ribeiro (1), Hugo Alexandre Ferreira (1)
(1) Instituto de Biofísica e Engenharia Biomédica, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa,

Campo Grande, 1749-016 Lisboa, Portugal

(2) Champalimaud Neuroscience Programme, Champalimaud Centre for the Unknown,

Avenida Brasília, 1400-038 Lisboa, Portugal

 

Visualizing the brain in a comprehensive albeit intuitive manner remains a challenging feat. This holds particularly true in the age of big data, wherein brain-related information is provided by multiple sources ranging from genetics and neuropsychology to electrophysiology and neuroimaging.

In an attempt to tackle this challenge, we built Brain Connectivity Leap (BCL), a Virtual Reality (VR) interface that features multisensory integration, motion capture, gesture recognition and physical computing in hopes of providing an innovative, immersive and interactive means of exploring the human connectome.

BCL was developed in a Unity3D environment, into which MRI-based 3D reconstructions of parcellated brains and their respective DTI-derived connectivity matrices were imported. Subject-specific and atlas-concordant structural and diffusion data were analyzed using a consortium of software tools, such as Matlab, Freesurfer, Maya, and the Multimodal Imaging Brain Connectivity Analysis (MIBCA) toolbox.

In terms of the peripherals it interfaces with, BCL makes use of an Oculus Rift headset, onto which a Leap Motion controller is mounted using a 3D-printed piece. The experience can be further enhanced through the use of a custom- made wearable haptic device, developed using the Arduino prototyping platform. Its tactile feedback relies on six vibration actuators, placed at the fingertips and palm of the hand. Additionally, the glove incorporates a customized Bitalino that enables non-intrusive acquisition of ECG, EDA and EMG tracings, all of which can be used as modulatory signals in the VR scenario.

The integration of the aforementioned tools and methodologies allowed for a qualitative analysis of anatomical and connectivity data in a visceral yet intuitive way. We believe this deems BCL, and more broadly the prototyping framework with which it was created, as potentially appealing to researchers, clinicians, educators and enthusiasts alike.

Ageing-in-Place

Francisco Matias

O rápido envelhecimento populacional global é promotor de maior carência de apoio ao idoso, pelo declínio funcional que acompanha este processo, resultado de défices motores e cognitivos adquiridos. Um dos principais efeitos patológicos é a incapacidade de realizar atividades de vida diária, comprometendo a independência e autonomia.

A desadequação das habitações relativamente às necessidades geriátricas obriga ao aumento da oferta de ambientes qualificados. “Ageing-in-Place” traduz a capacidade de o indivíduo viver na sua própria casa e comunidade em segurança, de forma independente, segura e confortável, não obstante a idade ou capacidade económica. Idealmente, seria a primeira linha de opção para a terceira idade.

O conceito de “Smart House” foi originalmente concebido para incrementar a conveniência, segurança e poupança de energia, fazendo uso de tecnologias assistentes. Facilmente se depreende a adaptabilidade desta ideia à população geriátrica. 

O termo gerontecnologia (do inglês, gerontechnology) é usado para descrever um campo científico multidisciplinar de pesquisa de aplicações tecnológicas com o objetivo de melhorar a vida do idoso. A domótica descreve o estudo das mesmas inovações, em estrutura residencial, contribuindo para o efeito de “ambient assisted living”. Inclui soluções arquitetónicas e funcionais, sensores, monitores e dispositivos móveis. Atendendo ao ritmo a que a população envelhece e a prevalência de doenças crónicas aumenta, é fulcral oferecer as ferramentas necessárias à independência, por forma a atingir a qualidade de vida desejada nas últimas décadas de vida. A questão não é se esta transição tecnológica existirá, mas sim qual o percurso mais eficaz e eficiente a tomar para otimizar os esforços no desenvolvimento e aplicação da domótica.

Think. Team up. Create, Innovation in Medicine.

EBIMed

A EBIMed é uma júnior empresa de engenharia biomédica que tem como missão aproximar os estudantes do meio clínico e hospitalar, integrando-os em projetos, e promovendo workshops e eventos que visam aprofundar as hard e soft skills dos seus associados.
 
A EBIMed pretende afirmar-se como entidade empreendedora e inovadora no panorama tecnológico nacional, pretendendo garantir a simbiose entre o meio académico e o meio empresarial, em que alunos de vários cursos, formam equipas multidisciplinares e contactam com questões médicas reais e as empresas da área vêem estas questões resolvidas de forma viável.

Os projetos atualmente a ser desenvolvidos por esta júnior empresa procuram responder a necessidades médicas ainda sem resposta, comunicadas por hospitais, clínicas e médicos. Alguns exemplos dos seus projetos são: um dispositivo médico para monitorização 24h da tosse; um braço otimizado de cadeira de rodas para pacientes pós-AVC; um estimulador vibratório de fusos musculares; e um colete para monitorização de parâmetros vitais.

Sabe tudo sobre a EBIMed, os seus projetos e eventos em www.ebimed.pt