Optical detection of mealiness in apples using laser TDRS

Mealiness is a textural attribute related to an internal fruit disorder that involves quality loss. It is characterised by the combination of abnormal softness of the fruit and absence of free juiciness in the mouth when eaten by the consumer. Recent research concluded with the development of precise instrumental procedure to measure a scale of mealiness based on the combination of several rheological properties and empirical magnitudes. In this line, time-domain laser reflectance spectroscopy (TDRS) is a medical technology, new in agrofood research, which is capable of obtaining physical and chemical information independently and simultaneously, and this can be of interest to characterise mealiness. Using VIS & NIR lasers as light sources, TDRS was applied in this work to Golden Delicious and Cox apples (n=90), conforming several batches of untreated samples and storage-treated (20°C & 95%RH) to promote the development of mealiness. The collected database was clustered into different groups according to their instrumental test values (Barreiro et al, 1998). The optical coefficients were used as explanatory variables when building discriminant analysis functions for mealiness, achieving a classification score above 80% of correctly identified mealy versus fresh apples.

Modelos de métrica para sistemas electrónicos de adquisición de datos y de procesamiento para investigación clínica con dispositivos cardiacos implantables

RESUMEN Las enfermedades cardiovasculares constituyen en la actualidad la principal causa de mortalidad en el mundo y se prevé que sigan siéndolo en un futuro, generando además elevados costes para los sistemas de salud. Los dispositivos cardiacos implantables constituyen una de las opciones para el diagnóstico y el tratamiento de las alteraciones del ritmo cardiaco. La investigación clínica con estos dispositivos alcanza gran relevancia para combatir estas enfermedades que tanto afectan a nuestra sociedad. Tanto la industria farmacéutica y de tecnología médica, como los propios investigadores, cada día se ven involucrados en un mayor número de proyectos de investigación clínica. No sólo el incremento en su volumen, sino el aumento de la complejidad, están generando mayores gastos en las actividades asociadas a la investigación médica. Esto está conduciendo a las compañías del sector sanitario a estudiar nuevas soluciones que les permitan reducir los costes de los estudios clínicos. Las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones han facilitado la investigación clínica, especialmente en la última década. Los sistemas y aplicaciones electrónicos han proporcionado nuevas posibilidades en la adquisición, procesamiento y análisis de los datos. Por otro lado, la tecnología web propició la aparición de los primeros sistemas electrónicos de adquisición de datos, que han ido evolucionando a lo largo de los últimos años. Sin embargo, la mejora y perfeccionamiento de estos sistemas sigue siendo crucial para el progreso de la investigación clínica. En otro orden de cosas, la forma tradicional de realizar los estudios clínicos con dispositivos cardiacos implantables precisaba mejorar el tratamiento de los datos almacenados por estos dispositivos, así como para su fusión con los datos clínicos recopilados por investigadores y pacientes. La justificación de este trabajo de investigación se basa en la necesidad de mejorar la eficiencia en la investigación clínica con dispositivos cardiacos implantables, mediante la reducción de costes y tiempos de desarrollo de los proyectos, y el incremento de la calidad de los datos recopilados y el diseño de soluciones que permitan obtener un mayor rendimiento de los datos mediante la fusión de datos de distintas fuentes o estudios. Con este fin se proponen como objetivos específicos de este proyecto de investigación dos nuevos modelos: - Un modelo de recuperación y procesamiento de datos para los estudios clínicos con dispositivos cardiacos implantables, que permita estructurar y estandarizar estos procedimientos, con el fin de reducir tiempos de desarrollo Modelos de Métrica para Sistemas Electrónicos de Adquisición de Datos y de Procesamiento para Investigación Clínica con Dispositivos Cardiacos Implantables de estas tareas, mejorar la calidad del resultado obtenido, disminuyendo en consecuencia los costes. - Un modelo de métrica integrado en un Sistema Electrónico de Adquisición de Datos (EDC) que permita analizar los resultados del proyecto de investigación y, particularmente del rendimiento obtenido del EDC, con el fin de perfeccionar estos sistemas y reducir tiempos y costes de desarrollo del proyecto y mejorar la calidad de los datos clínicos recopilados. Como resultado de esta investigación, el modelo de procesamiento propuesto ha permitido reducir el tiempo medio de procesamiento de los datos en más de un 90%, los costes derivados del mismo en más de un 85% y todo ello, gracias a la automatización de la extracción y almacenamiento de los datos, consiguiendo una mejora de la calidad de los mismos. Por otro lado, el modelo de métrica posibilita el análisis descriptivo detallado de distintos indicadores que caracterizan el rendimiento del proyecto de investigación clínica, haciendo factible además la comparación entre distintos estudios. La conclusión de esta tesis doctoral es que los resultados obtenidos han demostrado que la utilización en estudios clínicos reales de los dos modelos desarrollados ha conducido a una mejora en la eficiencia de los proyectos, reduciendo los costes globales de los mismos, disminuyendo los tiempos de ejecución, e incrementando la calidad de los datos recopilados. Las principales aportaciones de este trabajo de investigación al conocimiento científico son la implementación de un sistema de procesamiento inteligente de los datos almacenados por los dispositivos cardiacos implantables, la integración en el mismo de una base de datos global y optimizada para todos los modelos de dispositivos, la generación automatizada de un repositorio unificado de datos clínicos y datos de dispositivos cardiacos implantables, y el diseño de una métrica aplicada e integrable en los sistemas electrónicos de adquisición de datos para el análisis de resultados de rendimiento de los proyectos de investigación clínica. ABSTRACT Cardiovascular diseases are the main cause of death worldwide and it is expected to continue in the future, generating high costs for health care systems. Implantable cardiac devices have become one of the options for diagnosis and treatment of cardiac rhythm disorders. Clinical research with these devices has acquired great importance to fight against these diseases that affect so many people in our society. Both pharmaceutical and medical technology companies, and also investigators, are involved in an increasingly number of clinical research projects. The growth in volume and the increase in medical research complexity are contributing to raise the expenditure level associated with clinical investigation. This situation is driving health care sector companies to explore new solutions to reduce clinical trial costs. Information and Communication Technologies have facilitated clinical research, mainly in the last decade. Electronic systems and software applications have provided new possibilities in the acquisition, processing and analysis of clinical studies data. On the other hand, web technology contributed to the appearance of the first electronic data capture systems that have evolved during the last years. Nevertheless, improvement of these systems is still a key aspect for the progress of clinical research. On a different matter, the traditional way to develop clinical studies with implantable cardiac devices needed an improvement in the processing of the data stored by these devices, and also in the merging of these data with the data collected by investigators and patients. The rationale of this research is based on the need to improve the efficiency in clinical investigation with implantable cardiac devices, by means of reduction in costs and time of projects development, as well as improvement in the quality of information obtained from the studies and to obtain better performance of data through the merging of data from different sources or trials. The objective of this research project is to develop the next two models: • A model for the retrieval and processing of data for clinical studies with implantable cardiac devices, enabling structure and standardization of these procedures, in order to reduce the time of development of these tasks, to improve the quality of the results, diminish therefore costs. • A model of metric integrated in an Electronic Data Capture system (EDC) that allow to analyze the results of the research project, and particularly the EDC performance, in order to improve those systems and to reduce time and costs of the project, and to get a better quality of the collected clinical data. As a result of this work, the proposed processing model has led to a reduction of the average time for data processing by more than 90 per cent, of related costs by more than 85 per cent, and all of this, through automatic data retrieval and storage, achieving an improvement of quality of data. On the other hand, the model of metrics makes possible a detailed descriptive analysis of a set of indicators that characterize the performance of each research project, allowing inter‐studies comparison. This doctoral thesis results have demonstrated that the application of the two developed models in real clinical trials has led to an improvement in projects efficiency, reducing global costs, diminishing time in execution, and increasing quality of data collected. The main contributions to scientific knowledge of this research work are the implementation of an intelligent processing system for data stored by implantable cardiac devices, the integration in this system of a global and optimized database for all models of devices, the automatic creation of an unified repository of clinical data and data stored by medical devices, and the design of a metric to be applied and integrated in electronic data capture systems to analyze the performance results of clinical research projects.

Optical detection of mealiness in apples using laser TDRS.

Mealiness is a textural attribute related to an internal fruit disorder that involves quality loss. It is characterised by the combination of abnormal softness of the fruit and absence of free juiciness in the mouth when eaten by the consumer. Recent research concluded with the development of precise instrumental procedure to measure a scale of mealiness based on the combination of several rheological properties and empirical magnitudes. In this line, time-domain laser reflectance spectroscopy (TDRS) is a new medical technology, used to characterise the optical properties of tissues, and to locate affected areas like tumours. Among its advantages compared to more traditional spectroscopic techniques, there is the feasibility to asses simultaneously and independently two optical parameters: the absorption of the light inside the irradiated body, and the scattering of the photons across the tissues, at each wavelength, generating two coefficients (µa, absorption coeff.; and µ's, transport scattering coeff.). If it is assumed that they are related respectively to chemical components and to physical properties of the sample, TDRS can be applied to the quantification of chemicals and the measurement of the rheological properties (i.e. mealiness estimation) at the same time. Using VIS & NIR lasers as light sources, TDRS was applied in this work to Golden Delicious and Cox apples (n=90), conforming several batches of untreated samples and storage-treated (20°C & 95%RH) to promote the development of mealiness. The collected database was clustered into different groups according to their instrumental test values (Barreiro et al, 1998). The optical coefficients were used as explanatory variables when building discriminant analysis functions for mealiness, achieving a classification score above 80% of correctly identified mealy versus fresh apples.

AMELIE: Authoring Multimedia-Enhanced Learning Interactive Environment for medical contents

This paper presents the AMELIE Authoring Tool for medical e-learning applications. The tool allows for the creation of enhanced-video based didactic contents, and can be adjusted to any number of platforms and applications. Validation provides preliminary good results on its acceptance and usefulness.

AMELIE: Authoring Multimedia-Enhanced Learning Interactive Environment for medical contents

This paper presents the AMELIE Authoring Tool for medical e-learning applications. The tool allows for the creation of enhanced-video based didactic contents, and can be adjusted to any number of platforms and applications. Validation provides preliminary good results on its acceptance and usefulness.