Hoy en día, con el avance progresivo de la tecnología y la introducción de nuevas tecnicas computacionales ha cambiado la forma de trabajar de los medicos. Este es el caso de los andrólogos quienes tienen a su cargo la importante tarea de ayudar a las parejas a tartar problemas en sus sistemas reproductores con la finalidad de permitirles concebir un hijo, para lo que se require en la mayoria de casos un análisis de fertilidad. Actualmente la forma más usada para realizar este análisis es el método de inspección directa el cual es un procedimiento inexacto, subjetivo, no repetible y difícil de enseñar. El análisis de la motilidad espermática es una parte importante en el análisis de fertilidad y al mismo tiempo es un buen ejemplo del problema de seguimiento a múltiples objetos y video vigilancia desde el punto de vista computacional. El presente proyecto de fin de carrera presenta una solución ante la necesidad de realizar un seguimiento a cada una de las células espermáticas, llamado tracking, la solución planteada pone en práctica técnicas de visión computacional y además propone un modelo heurístico basado en dirección de movimiento y distancia euclidiana para realizar el seguimiento de espermatozoides en videos obtenidos a partir del simulador de células espermáticas también desarrollado en el presente proyecto. El proyecto inicia con el desarrollo de un simulador de células espermáticas, para luego realizar la obtención de muestras de dicho simulador, seguidamente se desarrolló y aplicó un algoritmo para la detección de células espermáticas que fueron usadas como datos de entrada para el algoritmo de Optical Flow así como para la heurística propuesta en el presente trabajo, por último se realizó un estudio estadístico donde se concluye que la heurística propuesta por este proyecto es más eficaz que el algoritmo de Optical Flow. / Tesis

En nuestro país, el desarrollo de equipos ultrasónicos capaces de medir la velocidad de flujo es muy limitado. Los motivos incluyen falta de fundamentos teóricos, alto costo de los equipos, complejidad en la construcción de los instrumentos requeridos, y falta de inversión, entre otros. Esto constituye una desventaja ya que estos equipos son herramientas importantes para diversas aplicaciones en el diagnóstico médico, y sólo se pueden acceder a éstos adquiriendo equipos comerciales extranjeros. / Tesis

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Eléctrica / Ingeniero Civil Eléctrico / La segmentación de vasos sanguíneos en imágenes digitales permite tener un método no invasivo de diagnosticar enfermedades como diabetes, hipertensión y algunas enfermedades cardiovasculares. Puede servir en la implementación de programas para la detección temprana de varias enfermedades de la retina y también para la identificación biométrica basada en la forma de los vasos sanguíneos. La segmentación manual de vasos sanguíneos de retina es una tarea que consume mucho tiempo y requiere entrenamiento y habilidad. Los vasos sanguíneos en la retina están compuestos de arterias y venas que se presentan como líneas oscuras en un fondo relativamente uniforme. La dificultad de su segmentación se debe a su forma, tamaño y luminosidad altamente variables, ruido en la imagen, además de su cruce y bifurcación. En los métodos para la segmentación automática de vasos previamente publicados en revistas internacionales están aquellos que obtienen un vector de características por pixel utilizando el canal verde de la imagen y la respuesta a un filtro gaussiano en 5 escalas que ocupa k-vecinos más cercanos (KNN) como clasificador. Otro método crea un vector de 27 características y usa k-vecinos más cercanos como clasificador. Otro método extrae un vector de 5 características, incluyendo el canal verde y la respuesta a filtros Gabor en 4 escalas y usa un clasificador bayesiano. En esta tesis se propone un método de segmentación automática de vasos sanguíneos de cuatro etapas. Primero, se extrae el canal verde de la imagen, ya que es donde más destacan los vasos sanguíneos. A continuación se efectúa una ecualización de histograma adaptiva para mejorar el contraste entre los pixeles del fondo y de los vasos sanguíneos. Luego se aplica un banco de filtros correspondientes a una suma de filtros Gabor, obteniendo como resultado el máximo de las respuestas al banco de filtros. Finalmente, se segmenta la respuesta al banco de filtros usando un umbral calculado con la maximización de la entropía de la matriz de co-ocurrencia. Para la optimización de los parámetros y evaluación de resultados se utilizó la base de datos DRIVE ya que es una base de datos marcada y disponible internacionalmente, que permite comparar los resultados obtenidos con otros publicados previamente. La optimización de los parámetros de la ecualización de histograma adaptiva y la elección del canal verde se realizó maximizando la distancia de Bhattacharyya entre las clases de vasos sanguíneos y fondo de las imágenes. Los parámetros de los filtros fueron optimizados mediante algoritmos genéticos, maximizando el accuracy de la segmentación. De las 40 imágenes de la base de datos DRIVE se eligieron 10 para el conjunto de entrenamiento y 10 para el de validación. El conjunto de prueba usa las 20 imágenes estándares. Los resultados muestran que la precisión obtenida para el conjunto de prueba fue de 0,9462, lo que es similar a los resultados obtenidos por las mejores publicaciones en la misma base de datos y a la obtenida por el segundo experto humano (0,9473). Al comparar con uno de los métodos con mejores resultados (precisión de 0,9466), el tiempo de segmentación disminuyó de 120[s] en el trabajo previo, a 5[s] en el método propuesto. En comparación con los resultados de una implementación de redes neuronales convolucionales, ésta tardó más (170[s]) y su precisión fue menor que con el método propuesto. Por lo tanto el método propuesto muestra una precisión cercana a la máxima previamente publicada pero con un tiempo de procesamiento mucho menor. A futuro el método podría paralelizarse para mejorar aún más su tiempo de cómputo.

Ingeniero Civil Químico. Ingeniero Civil en Biotecnología / Cuando se habla de ciencia e ingeniería, los métodos y herramientas utilizados son bastante distintos entre ellos. Bajo esta diferencia aparece la biología sintética, disciplina que busca diseñar y modificar organismos vivos para producir nuevas funciones y/o mejorar las ya existentes. Para ello hace uso de herramientas básicas de la ingeniería, tales como los conceptos de modularidad, estandarización, abstracción, modelamiento y diseño. Para poder estandarizar las unidades básicas de esta disciplina, los biobricks, se pueden utilizar pruebas en matraces, pero no es usual hacerlo en biorreactores. La concepción, diseño implementación y operación de uno de estos equipos constituye el objetivo principal de este proyecto. Como parte de los resultados del mismo, se estimó que el mejor modo de operar para lograr estas mediciones se compone de una cascada de CSTRs, la que fue implementada en escala de laboratorio. Para las pruebas de medición se construyeron cinco plásmidos, de los cuales cuatro fueron elaborados con técnicas usadas en biología sintética. De estos últimos, se obtuvo dos vectores con alta producción basal en LB, otro que no sintetizó la proteína esperada y sólo el último presentó un comportamiento apropiado, vale decir, producción basal baja y un aumento significativo en presencia de inductor. Para analizar el comportamiento del reactor en operación, se realizó una experiencia de distribución de tiempos de residencia. Los resultados indicaron que la diferencia entre el biorreactor, compuesto por 7 minirreactores CSTR en serie, y el modelo matemático, fue aproximadamente un 1%. En las pruebas de operación del biorreactor con bacterias, se obtuvo que la cepa con el promotor que responde a arabinosa posee un crecimiento más alto que la cepa con promotor sensible a aTc. En cambio, en términos de producción de proteína, el promotor sensible a aTc posee una inducción más fuerte. Específicamente, usando un flujo de 0,794 [mL/min], este promotor mostró una mayor productividad de proteína por biomasa, lo que lo caracteriza como un promotor fuerte.

Los agitadores electro-mecánicos son equipos empleados en laboratorios, centros de salud e instituciones educativas. Estos son importados, pues no se producen en el país. El Grupo de Desarrollo de Equipos para Laboratorios Biológicos (EquiLaB) desarrolló, años atrás, un prototipo de agitador, el cual no se encontraba operativo. Por ello, la presente tesis se enfoca en la implementación de un agitador electromecánico que tenga las siguientes funciones: control de temperatura, entre el rango de [20 a 65] °C, con un error de +/-2°C, tiempo de operación exacto entre 1 y 99 minutos y velocidad del plato de giro, entre el rango de [100 a 255] RPM, con un error de +/-5RPM. Debido a ello, se buscó en el mercado modelos similares para compararlos con el prototipo que se encuentra en la universidad, pues se desea obtener un equipo que satisfaga las necesidades del consumidor. Se estudió cada etapa del prototipo para determinar cuáles de ellas podrían ser reutilizadas o reparadas para economizar: en materiales, tiempo de fabricación y diseño de nuevas tarjetas electrónicas. Posteriormente, se pasó a evaluar si se mantiene el programa del prototipo o se opta por crear uno nuevo en otro micro-controlador. Finalmente, se realizaron las pruebas con equipos de medición, en el laboratorio de la universidad, y se recopiló los resultados obtenidos. Se concluye que las mejoras implementadas en el equipo cumplen con los objetivos planteados, y se logra así un equipo operativo.

El presente trabajo de tesis consiste en desarrollar un prototipo de aplicador basado en antenas para el tratamiento de tumores por hipertermia en la región de cabeza y cuello. El primer capítulo presenta una descripción de los diferentes aspectos que definen e intervienen en la problemática que este trabajo de tesis intenta resolver, para ello se realiza un análisis de la coyuntura actual del cáncer de la región de cabeza y cuello en el Perú, la importancia de tratamientos complementarios a la quimioterapia y radioterapia, y un breve análisis del estado del arte del tratamiento de tumores por hipertermia electromagnética. Posteriormente se señalan los objetivos planteados al inicio del desarrollo de la tesis. El segundo capítulo describe el marco teórico, donde se revisan las propiedades eléctricas de los tejidos biológicos, además, se describe el estado del arte donde se detallan los estudios de investigación y técnicas desarrolladas a la fecha. El tercer capítulo describe la metodología empleada para la elaboración del modelo físico eléctrico, el arreglo de antenas y su dispositivo pasivo combinador/divisor. Finalmente, el cuarto capítulo describe los resultados obtenidos luego de realizar las pruebas con el prototipo. / Tesis

Las personas ciegas presentan diversas dificultades al desarrollar sus actividades en el día a día. Una de estas actividades es desplazarse de un lugar a otro. Para este fin generalmente utilizan una herramienta, el bastón para ciegos es la más común, de tal manera que logren evadir los obstáculos que puedan presentárseles en su andar, con la finalidad de evitar golpes o caídas. Existen dispositivos electrónicos de ayuda de desplazamiento (Electronic Travel Aid, ETA) los cuales tienen la característica de detectar los obstáculos sin la necesidad de hacer contacto directo con estos a diferencia del bastón. El precio de adquisición de estos dispositivos es relativamente elevado para un gran número de personas con problemas de visión (entre 420.00 y 1295.00 dólares americanos). Por lo tanto, solo las personas capaces de pagar estos precios pueden beneficiarse con estos avances tecnológicos. Se diseñó e implementó un dispositivo electrónico de ayuda de desplazamiento para personas ciegas de bajo costo y de fácil manejo que permita detectar obstáculos ubicados en la parte frontal de la persona a un rango de 150 centímetros, además de detectar desniveles. En el desarrollo del proyecto se utilizó cinco sensores ultrasónicos, tres para detectar los objetos que se encuentren adelante y dos para detectar los desniveles. Por otro lado, para advertir a la persona ciega de los diversos obstáculos se utilizaron motores vibradores. La intensidad de vibración varía según la altura a la cual los tres sensores encargados de la detección de objetos identifiquen un obstáculo. El sistema se encuentra acoplado a un bastón. Finalmente, realizadas las pruebas se analiza la funcionalidad del dispositivo diseñado y el cumplimiento de los objetivos establecidos con el propósito de determinar si el sistema podría brindar una nueva alternativa de desplazamiento en busca de mejorar la calidad de vida de las personas ciegas. / Tesis

Hay una gran variedad de equipos mecánicos y electrónicos que se pueden encontrar dentro de los laboratorios de ciencia de la vida, los cuales son necesarios para el desarrollo de pruebas, experimentos, etc. Entre estos se pueden encontrar uno en particular, el agitador magnético, muy útil para la agitación de soluciones, mezclas y uniones de los mismos mediante el uso un motor eléctrico y un imán adicionado a este, de modo que el movimiento rotatorio producido es trasladado a una barra ferromagnética, creando un vórtice dentro de la solución adecuado para su agitación. Para su diseño es necesario seleccionar los componentes que lo comprenden. En primer lugar se selecciona el motor adecuado para la velocidad requerida, luego el elemento calefactor de acuerdo a la temperatura con la que se va a trabajar, teniendo en cuenta el sensor adecuado para cada uno; en tercer lugar se selecciona la interfaz que va a tener el usuario para manipular el equipo, además del elemento para visualizar las características que desarrolla; por último la fuente de alimentación para el equipo en su totalidad. Según los resultados obtenidos en las simulaciones hechas, se concluye que se puede desarrollar el diseño del equipo mencionado con los conocimientos adecuados y los componentes que se pueden encontrar dentro del mercado actual. / Tesis

Las enzimas son catalizadores orgánicos que aceleran una reacción, volviéndola mucho más rápida.

La neurocirugía necesita altos niveles de precisión debido a la complejidad del cerebro. Para ello, los cirujanos cuentan con imágenes pre-operatorias que permiten identificar la zona exacta de operación. Sin embargo, durante la craneotomía se producen deformaciones en el cerebro. Las deformaciones producidas conllevan un margen de error en la zona de operación. El fenómeno de deformaciones denominado "Brain Shift", se estudiará en el presente tema de memoria. El proyecto de título busca cuantificar los desplazamientos originados en el tejido cerebral cuando existe un procedimiento quirúrgico de cráneo abierto. Al variar la presión intracraneal, el cerebro comienza un proceso de deformación hasta alcanzar un estado definitivo. La escasez de equipos clínicos capaces de actualizar el estado del cerebro durante el proceso y su alto costo, son los problemas que enfrenta la neurocirugía. Es por esto, que el fenómeno ha sido ampliamente abordado por investigadores del área biomecánica y dentro de los antecedentes recopilados se presenta un estado del arte de aquellos trabajos de mayor aporte a la modelación del fenómeno llamado Brain Shift. Dentro de este marco, se realizó un estudio acabado de modelos de sólidos adaptables a las condiciones del cerebro, en particular se han considerado modelos de elastómeros y lineales. Como objetivo general se plantea establecer un valor aproximado del desplazamiento y estado final que tendrá la zona del cerebro a operar, mediante el uso de modelos matemáticos y algoritmos computacionales, en particular con el método de elementos finitos. Como objetivo específico, se busca modelar el fenómeno denominado Brain Shift para la determinar desplazamientos, deformaciones y esfuerzos. La metodología aplicada consistió en la generación de un modelo CAD del cerebro importable a un programa de elementos finitos. En etapas previas a la simulación del Brain Shift, se estudiaron diferentes condiciones de borde y el modelo de sólido que se adaptase a las propiedades reales del cerebro. Finalmente se simularon tres casos denominados craneotomía parietal, frontal y posterior respectivamente. El nombre indica la zona del cerebro expuesta. Con estos casos se cuantificó desplazamientos, esfuerzos y deformaciones generados por el fenómeno. Los resultados son similares a los registrados por investigadores, sin embargo, el Brain Shift es único para cada paciente. Con este trabajo de título se entregan las herramientas esenciales para conocer los desplazamientos que se generaran en un procedimiento de este tipo, gracias a las condiciones de borde estudiadas y al modelo de sólido seleccionado.