Trabajos Fin de Grado – Grado en Ingeniería Biomédica

Índice (por fecha de publicación de más reciente a más antigua)

 

Estudio de la dinámica espacio-temporal motora en la enfermedad de Alzheimer

Fecha publicación: Octubre 2023

Nombre del tutor: Pablo García Peña

Nombre del ponente: Daniel González-Nieto

Descripción: La enfermedad de Alzheimer es una enfermedad neurodegenerativa progresiva que presenta un desequilibrio temprano de excitación e inhibición neuronal, pudiendo afectar al proceso normal de plasticidad neuronal y dificultar la formación de nuevas conexiones neuronales.
Este proyecto tiene como objetivo el estudio de la reorganización cortical motora en un modelo de ratones con enfermedad de Alzheimer mediante la microestimulación intracortical.
La hipótesis del proyecto es que el desequilibrio temprano entre inhibición y excitación en la enfermedad de Alzheimer podría alterar la capacidad de la corteza motora para reorganizarse adecuadamente. Para probar esta hipótesis, se utilizarán modelos de daño cortical local y pruebas funcionales para evaluar el aprendizaje motor en ratones.
El proyecto se desarrollará en el Centro de Tecnología Biomédica (CTB – UPM). Se utilizarán técnicas de electrofisiología para el mapeo motor, de generación de daño cortical local, histología y evaluación con pruebas funcionales de comportamiento en un modelo de ratón de la enfermedad de Alzheimer.

Contacto: Pablo García Peña p.garcia (at) ctb.upm.es / Daniel González-Nieto, daniel.gonzalez (at) ctb.upm.es


Estudio de la modulación farmacológica en la generación de ondas de despolarización cortical propagada

Fecha publicación: Octubre 2023

Nombre del tutor: Pablo García Peña

Nombre del ponente: Daniel González-Nieto

Descripción: Los fenómenos de despolarización cortical propagada (CSD) son eventos comunes en migraña con aura, durante la generación de eventos epilépticos o en lesiones cerebrales como ictus o traumatismos cerebrales. Estos fenómenos también han sido descritos en la enfermedad de Alzheimer y aún se desconoce si estas ondas están relacionadas con un aumento de placas amiloides debido a cambios cerebrovasculares y la reducción de la limpieza cerebral mediante el sistema glinfático.
Este proyecto tiene como objetivo el estudio de la modulación farmacológica de las ondas de CSD y su implicación en la limpieza cerebral de placas amiloides en un modelo in vivo.
El proyecto se desarrollará en el Centro de Tecnología Biomédica (CTB – UPM). Se utilizarán técnicas de electrofisiología, microinyección intracerebral, administración de fármacos antagonistas de las ondas de CSD e inmunohistología con un modelo in vivo.

Contacto: Pablo García Peña p.garcia (at) ctb.upm.es / Daniel González-Nieto, daniel.gonzalez (at) ctb.upm.es


Desarrollo de un sistema de aumento de datos para pacientes con diabetes tipo 1

Fecha publicación: Septiembre 2023

Nombre del tutor: Carlos Gallardo García

Nombre del ponente: Gema García Sáez

Descripción: Este trabajo se enmarca en el proyecto de investigación nacional PROPHECY, cuyo objetivo principal es proponer soluciones de mejora del tratamiento para pacientes con diabetes tipo 1, basadas en la predicción de los valores de glucosa mediante técnicas de inteligencia artificial. Uno de los principales problemas con los que es necesario tratar, es el reducido número de datos disponibles para poder crear dichos modelos de predicción.
Se propone como TFT la creación de herramientas de aumento de perfiles de glucosa continua y el estudio del impacto que tiene en modelos de predicción de glucosa, basados en algoritmos de aprendizaje profundo o Deep learning. Se analizarán los resultados en las predicciones, comparando y evaluando cuál de ellas resulta más eficiente. Se usarán tanto técnicas básicas de aumento de datos como otras más complejas usando modelos de aprendizaje profundo con el lenguaje de programación Python.

Contacto: c.gallardog (at) upm.es, gema.garcia.saez (at) upm.es


Diseño de una plataforma de aprendizaje federado para predicción de glucosa en pacientes con diabetes tipo 1

Fecha publicación: Septiembre 2023

Nombre del tutor: Carlos Gallardo García

Nombre del ponente: Gema García Sáez

Descripción: Este trabajo se enmarca en el proyecto de investigación nacional PROPHECY, cuyo objetivo principal es proponer soluciones de mejora del tratamiento para pacientes con diabetes tipo 1, basadas en la predicción de los valores de glucosa mediante técnicas de inteligencia artificial. Uno de los principales problemas con los que tratamos es el reducido número de datos que nos encontramos para poder crear dichos modelos de predicción. A veces, esto viene derivado por el recelo a la cesión de los datos por parte tanto de los pacientes como del Hospital que tiene acceso a los mismos.
En este trabajo se propone el diseño de una plataforma de aprendizaje federado, de manera que se pueda distribuir el entrenamiento de modelos de aprendizaje profundo sin la necesidad de que los datos salgan de su punto de recogida, aumentando su seguridad e incentivando la adhesión de nuevos centros sanitarios. Se utilizará el lenguaje de programación Python.

Contacto: c.gallardog (at) upm.es, gema.garcia.saez (at) upm.es


Desarrollo de una herramienta de cálculo de bolos de insulina para pacientes con diabetes tipo 1

Fecha publicación: Septiembre 2023

Nombre del tutor: Carlos Gallardo García

Nombre del ponente: Gema García Sáez

Descripción: Los sistemas de control automático o páncreas artificial son, desde hace años, una realidad en el tratamiento para la diabetes tipo 1, a pesar de los retrasos debidos al tiempo de medida que toman los sensores de glucosa continua y el tiempo que tarda en hacer efecto la dosis de insulina. Estos retrasos en la medida y en la respuesta a la acción de la insulina tienen una penalización mayor en los periodos de tiempo posteriores a las comidas, siendo casi inevitable con los medios actuales que se produzca una elevación inaceptable de los valores de glucosa.
Se propone como trabajo el desarrollo y validación de una herramienta de estimación de bolos de insulina, incorporando predicciones de glucosa basadas en algoritmos de aprendizaje profundo y teniendo en cuenta el impacto del ejercicio físico, tratando de mejorar y ayudar a automatizar las decisiones en la dosis de insulina necesaria, previa a las ingestas del paciente. El trabajo se enmarca en un proyecto de investigación nacional.

Contacto: c.gallardog (at) upm.es, gema.garcia.saez (at) upm.es



Extracción de características del tejido muscular mediante imagen de elastrografía por ultrasonidos y aplicación a la evaluación de la sarcopenia

Fecha publicación: Septiembre 2023

Nombre del tutor: Mª Elena Hernando Pérez

Descripción:

La sarcopenia o pérdida de fuerza o masa muscular hoy en día se considera uno de los síndromes más relevantes, y el sustrato de muchos de los problemas de salud de los ancianos y los pacientes hospitalizados, aumentando por sí misma la morbimortalidad, y por supuesto mermando la actividad y recuperación funcional. De hecho, se relaciona profundamente con la fragilidad, el declinar funcional, las caídas, la osteoporosis y diferentes alteraciones metabólicas (intolerancia hidrocarbonada) y de la homeostasis (termorregulación) de las personas ancianas. La sarcopenia, está presente en el 5-13% de personas de entre 60 y 70 años y en el 11- 50% de la población por encima de 80 años.

El diagnóstico de la sarcopenia ha avanzado en los últimos años al establecerse en diferentes consensos unos criterios homogéneos que necesariamente combinan dos elementos: pérdida generalizada de fuerza acompañada de pérdida de la masa muscular esquelética. Los principales métodos para medir esta pérdida muscular que se establecen son las técnicas de imagen (tomografía computerizada (TC), resonancia magnética (RM), la absorciometría de rayos-X de doble energía (DEXA) y la ecografía, siendo esta última la que goza de mayor disponibilidad. En los últimos años, dentro del campo de la ecografía y los ultrasonidos, ha crecido el uso de la elastografía, que es una herramienta que permite evaluar las propiedades mecánicas de los diferentes tejidos a través de la imagen ecográfica. En una escala de colores que va desde el rojo (tejido menos resistente, más débil) hasta el azul (tejido resistente, más duro), permite al médico valorar las características fisiopatológicas del músculo.

Nuestro objetivo es la medición mediante la novedosa técnica de elastografía de los músculos recto femoral anterior de los pacientes hospitalizados en la planta de medicina interna, y correlacionar estas medidas con las características clínicas, analíticas y la capacidad funcional del paciente.
En este Trabajo Fin de Titulación se dispondrá de imágenes de elastrografía por ultrasonidos y explorarán diferentes métodos de extracción de características de la imagen para identificar aquellas con utilidad para el diagnóstico y la evaluación de la sarcopenia. Se combinarán con otras características clínicas y demográficas de los pacientes para el desarrollo de modelos predictivos.
El trabajo se realizará en colaboración con el Servicio de Medicina Interna del Hospital Universitario La Paz.


Contacto: Los interesados deben contactar con la profesora Mª Elena Hernando (mariaelena.hernando (at) upm.es) enviando una carta de motivación, el CV y expediente académico.


Contacto:

Marta Álvarez Ambrosio, marta.alvareza (at) alumnos.upm.es


Utilización de geles de fibroína como dispositivos liberadores de fármacos en aplicaciones antitumorales

Fecha publicación: Septiembre 2023

Nombre del tutor: Daniel González-Nieto

Descripción:El trabajo se realizará en colaboración con la empresa PharmaMar y consistirá en el estudio de las condiciones de liberación de fármacos anti-tumorales de interés para la compañía empleando geles de fibroína.

Contacto:

Dr. Daniel González-Nieto, daniel.gonzalez (at) ctb.upm.es


Desarrollo de biomateriales avanzados de fibroína de la seda para contextos neuroinflamatorios: control de estabilidad y capacidad terapéutica

Fecha publicación: Septiembre 2023

Nombre del tutor: Daniel González-Nieto

Descripción:En este proyecto se aprenderán diversas tecnologías para la fabricación y caracterización mecánica y estructural de biomateriales para neuroprotección y reparación cerebral. Este conocimiento se aplicará al estudio de la interacción de hidrogeles de fibroína de seda en modelos in vitro de neuroinflamación, ateroesclerosis y estrés oxidativo, mediante estudios de biologia celular y molecular, immunofluorescencia y microscopia, ELISA, citometría de flujo y cultivos con diversas líneas celulares. La parte experimental del proyecto se realizará en el Centro de Tecnología Biomédica en colaboración con otras instituciones como la Fundación Jiménez Diaz y la Universidad Complutense de Madrid. El objetivo final es estudiar y caracterizar la innata capacidad anti-oxidante y anti-inflamatoria de hidrogeles de fibroína de la seda  desarrollando diferentes formulaciones del biomaterial.

Contacto:

Dr. Daniel González-Nieto, daniel.gonzalez (at) ctb.upm.es


Estudio de eficacia in vivo de un nuevo compuesto neuroprotector en un modelo de isquemia focal permanente

Fecha publicación: Septiembre 2023

Nombre del tutor: Daniel González-Nieto

Descripción:
Este proyecto se realizaría en una línea de investigación para el desarrollo de nuevos fármacos neuroprotectores para el tratamiento del ictus isquémico. Se emplearán diversas técnicas de biología celular y molecular (histología, microscopia, administración de fármacos), microcirugías en modelos in vivo así como técnicas electrofisiológicas. La investigación se realizaría en el CTB (UPM) y el Hospital Ramón y Cajal.

Contacto: Dr. Daniel González-Nieto, daniel.gonzalez (at) ctb.upm.es; Dr. Alberto Alcázar, alberto.alcazar (at) hrc.es (Hospital Ramón & Cajal)



Desarrollo de un piloto de prueba para modelo de fenotipado digital

Fecha publicación: Enero 2023

Nombre del tutor: Marta Álvarez Ambrosio

Nombre del ponente: Enrique J. Gómez Aguilera

Descripción:El trabajo se encuadra dentro de una tesis doctoral.

La tesis desarrolla un modelo de fenotipado digital que, utilizando datos de sensores sin procesar provenientes de smartphones y wearables, obtiene biomarcadores digitales, fisiológicos y conductuales, que se utilizarán como medida de parámetros de salud cerebral y como apoyo en intervenciones conductuales de salud cerebral basadas en tecnología.

El fenotipado digital se define como “como la cuantificación momento a momento del fenotipo humano a nivel individual, in situ y utilizando datos de dispositivos digitales personales”. Los biomarcadores digitales son características de alto nivel del modelo de fenotipado digital que reflejan, comportamientos, estados y emociones, que se miden utilizando características de bajo nivel y datos de sensores. También se pueden utilizar además otros datos como imágenes, datos médicos o demográficos. Para su desarrollo se utilizan técnicas de procesamiento de señales y aprendizaje automático/inteligencia artificial.

La primera parte de la tesis desarrolla un modelo teórico de fenotipado digital, y dentro de esta fase se quiere realizar un piloto como prueba de concepto del modelo.
El objetivo del trabajo es el desarrollo e implementación de este piloto. Teniendo como base el modelo de fenotipado digital ya desarrollado, el trabajo consistiría en:

  • Investigar, analizar y seleccionar una plataforma para la captura de datos sin procesar de los sensores de smartphones y wearables. Se valorará que la plataforma comprenda el modelo completo.
  • Instalar y configurar el entorno utilizando dicha plataforma.
  • Diseñar y realizar un estudio longitudinal prospectivo de unos 5 – 10 participantes, durante 1 o 2 semanas.
  • Analizar los datos del estudio y presentar conclusiones.



Desarrollo de un asistente inteligente para invidentes basado en herramientas de realidad virtual y realidad

Fecha publicación: Septiembre 2023

Nombre del tutor: J. Javier Serrano Olmedo

Descripción:
Para mejorar la autonomía de las personas ciegas, se plantea el uso de un nuevo concepto de realidad aumentada “mirada electrónica” o e- GLANCE, que proporcionara al usuario la información relevante sobre entorno físico que le rodea en tiempo real y sobre sucesos físicamente alejados, pero que forman parte del contexto directo en el que se desenvuelve durante su actividad cotidiana, in doors. El desarrollo propuesto consta de varios proyectos:

  • Desarrollo de aplicaciones de realidad virtual donde los escenarios se actualice en tiempo real con información obtenida de los escenarios reales que simulan. Plataforma de desarrollo de videojuegos UNITY y escenarios 3D Sweethome y otros.
  • Integración de un sistema de captación de la posición de personas y objetos para facilitar información en tiempo real a los escenarios virtuales. Programación en IOS y en Android, usando Beacons de la marca Estimote y el sistema de visión 3D Structure.
  • Desarrollo de una herramienta para obtención de conocimiento (big data) de bases de datos generadas con el entrenamiento de usuarios de eGLANCE.
  • Desarrollo de un bastón inteligente para ciegos que ayude a sustituir al teléfono móvil como interfaz para ciertas funciones de las aplicaciones eGLANCE, mediante la incorporación de sensores inerciales. Programación en Android y uso de dispositivos IMU modelo Metaware.
  • Desarrollo de un método de medida de posición corporal para ciegos que ayude a obtener información el desarrollo de la marcha durante el seguimiento de recorridos en modo guiado por el sistema eGLANCE. Programación en Android y uso de dispositivos IMU modelo Metaware.

Contacto: J. Javier Serrano Olmedo, josejavier.serrano (at) upm.es


Desarrollo de herramientas de realidad virtual y realidad aumentada para aplicaciones a la asistencia de ancianos dependientes (varios proyectos)

Fecha publicación: Septiembre 2023

Nombre del tutor: J. Javier Serrano Olmedo

Descripción:
Mediante tecnologías similares a las utilizadas en el proyecto eGLANCE (ver punto anterior) se propone:

  • Desarrollo de un asistente virtual para mediar entre la persona cuidadora y la persona dependiente de forma que aquella tenga herramientas para administrar la atención que proporciona, garantizar la seguridad en su actividad (evitar errores de medicación, etc.) y mejorar su calidad de vida.
  • Desarrollo de dispositivos de seguimiento de la actividad motriz de la persona cuidada (sensores inerciales, plantillas inteligentes) para facilitar información relevante a la persona cuidadores a través del asistente virtual.

Contacto: J. Javier Serrano Olmedo, josejavier.serrano (at) upm.es


Desarrollo y validación de un sistema de audiometría objetiva (varios proyectos)

Fecha publicación: Septiembre 2023

Nombre del tutor: J. Javier Serrano Olmedo

Descripción:
Objetivo: validar un prototipo de un sistema de medida de la pérdida de audición que mide de forma autónoma, sin necesitar de la colaboración del paciente.

Aplicación: Las técnicas actuales son subjetivas, necesitan de la declaración del paciente de que oye o no oye tonos de distintas frecuencias. Esto no vale para niños muy pequeños o para simuladores, por ejemplo. El diagnóstico precoz de la incapacidad o deficiencia auditiva en bebés, hoy imposible, es esencial para la aplicación de audífonos que les permitan un desarrollo normal desde el nacimiento.

Metodología: mejorar el prototipo actualmente disponible en el laboratorio y participar en pruebas en hospitales y residencias geriátricas para toma de medidas y comparación con los resultados de los equipos convencionales.

Contacto: J. Javier Serrano Olmedo, josejavier.serrano (at) upm.es


Desarrollo de una rodillera inteligente para la medida de los movimientos articulares de la rodilla (varios proyectos)

Fecha publicación: Septiembre 2023

Nombre del tutor: J. Javier Serrano Olmedo

Descripción:
La combinación de plantillas inteligentes y sensores inerciales tipo IMU (Metaware) de aplicación en rodilleras, coderas, y otras articulaciones, pueden suponer una mejora drástica en comprensión de los movimientos corporales en la actividad cotidiana, en el deporte y en actividades de rehabilitación, facilitando la prevención de lesiones.

Metodología: En colaboración con el Instituto Superior de Educación Física de la UPM se perfeccionara un dispositivo ya desarrollado para la rodilla con el que es posible medir las variaciones de en la angulación de esta articulación. Se trata de integrar los sensores con software (Android y Bluetooth) de control y análisis de datos (Matlab).

Contacto: J. Javier Serrano Olmedo, josejavier.serrano (at) upm.es


Desarrollo y validación de un sistema de audiometría objetiva (varios proyectos)

Fecha publicación: Septiembre 2023

Nombre del tutor: J. Javier Serrano Olmedo

Descripción:
Objetivo: validar un prototipo de un sistema de medida de la pérdida de audición que mide de forma autónoma, sin necesitar de la colaboración del paciente.

Aplicación: Las técnicas actuales son subjetivas, necesitan de la declaración del paciente de que oye o no oye tonos de distintas frecuencias. Esto no vale para niños muy pequeños o para simuladores, por ejemplo. El diagnóstico precoz de la incapacidad o deficiencia auditiva en bebés, hoy imposible, es esencial para la aplicación de audífonos que les permitan un desarrollo normal desde el nacimiento.

Metodología: mejorar el prototipo actualmente disponible en el laboratorio y participar en pruebas en hospitales y residencias geriátricas para toma de medidas y comparación con los resultados de los equipos convencionales.

Contacto: J. Javier Serrano Olmedo, josejavier.serrano (at) upm.es


Desarrollo de un dispositivo de medida de microorganismos y viscosidad en fluidos fisiológicos

Fecha publicación: Septiembre 2023

Nombre del tutor: J. Javier Serrano Olmedo

Descripción:
El objetivo es desarrollar un biosensor para detectar microorganismos y viscosidad en concentraciones muy pequeñas en muestras in vitro, que tengan a la vez una elevada sensibilidad, y un coste de fabricación muy barato (low-cost biosensors), de modo que su uso pueda generalizarse mucho tanto en zonas en desarrollo con enfermedades infecciosas endémicas como para la detección de contaminación bacteriana de alimentos en la cadena de distribución alimentaria. Se trata de varios proyectos, cada uno con una tecnología que permite una aproximación diferente: balanzas de cuarzo que explotan o dielectroforesis. En ambos casos se combinan estas tecnologías tradicionales con nantecnología para mejorar la sensibilidad final.

Contacto: J. Javier Serrano Olmedo, josejavier.serrano (at) upm.es


Desarrollo de instrumentos para caracterización y experimentación de tecnologías hipertérmicas contra el cáncer (varios proyectos)

Fecha publicación: Septiembre 2023

Nombre del tutor: J. Javier Serrano Olmedo

Descripción:
El objetivo de este proyecto consiste en contribuir al diseño y caracterización mediante procesos experimentales que permitan validar varias técnicas. Dependiendo del perfil del estudiante se realizará y comprobarán los diseños de equipos, o bien se realizarán ensayos de biocompatibilidad y mortandad inducidas en células tumorales in vitro. El proyecto se realiza en el Laboratorio de Bioinstrumentación y Nanomedicina (Life Supporting Technologies) del Centro de Tecnología Biomédica. Son varios proyectos:

  • Desarrollo de un sistema de destrucción de células cancerígenas por hipertermia inducida con luz monocromática. El objetivo es el diseño y realización de pruebas experimentales en modelos animales (ratones) que permitan validar el sistema de hipertermia óptica ya existente desarrollado en el Laboratorio de Bioinstrumentación y Nanomedicina (Life Supporting Technologies) del Centro de Tecnología Biomédica, para así optimizar los parámetros del sistema y diseñar una tecnología efectiva que a medio/largo plazo pueda utilizarse en la práctica clínica. El proyecto se realiza en colaboración con Instituto Ramón y Cajal del CSIC.
  • Desarrollo de un sistema de destrucción de células cancerígenas por hipertermia inducida con luz monocromática. El objetivo de este proyecto se centra conseguir mayores porcentajes de muerte celular en la aplicación de técnicas de hipertermia magnética, gracias a modificaciones y mejoras a implementar sobre un sistema ya desarrollado
  • Desarrollo de un sistema de destrucción de células cancerígenas por daño inducido mecanomagnéticamente. El objetivo es la mejora del sistema de inducción de daño celular mecánicamente mediante micropartículas magnéticas. Mediante el uso de fuerzas magnéticas alternantes de baja frecuencia es posible desestabilizar las células cancerígenas sin los efectos secundarios derivados de la alta frecuencia de los equipos convencionales. Se implementará un diseño ya existente en un formato mejorado y se comprobará su funcionamiento, añadiendo algunas mejoras.

Contacto: J. Javier Serrano Olmedo, josejavier.serrano (at) upm.es


Diseño de un dispositivo ocular para mejora de la técnica terapéutica de braquiterapia ocular (varios proyectos)

Fecha publicación: Septiembre 2023

Nombre del tutor: J. Javier Serrano Olmedo

Descripción:
Objetivo: Encontrar la estructura de campos magnéticos fijos o alternos para lograr recubrir con un ferrofluido patentado por el grupo de investigación estructuras que imiten la forma de los tumores de retina. Aplicación: Modificar el tratamiento actual de los tumores de retina para reducir los efectos secundarios de la braquiterapia y aumentar su eficacia.

  • Desarrollo de la metodología de planificación de uso de ferrofluidos que formen una capa protectora contra la radiación sobre tumores uveales. Si utilizarán simuladores de campo magnético y pruebas en laboratorio con fantoma de ojo.
  • Desarrollo de la herramienta de simulación de la protección radiológica dada por una capa protectora a base de micropartículas magnéticas. Mediante simulaciones de la emisión ionizante de los materiales utilizados en braquiterapia y probando distintas configuraciones de capa protectora se obtendrá una metodología para determinar las características más convenientes para dichas capas protectoras.

Contacto: J. Javier Serrano Olmedo, josejavier.serrano (at) upm.es