Desarrollo de arquitecturas para procesamiento de control de la mirada en sistemas de visión activa con resolución espacial variable

En esta tesis se aborda la implementación de un sistema completo de visión activa, en el que se capturan y generan imágenes de resolución espacial variable. Todo el sistema se integra en un sólo dispositivo del tipo AP SoC (All Programmable System on Chip), lo que nos permite llevar a cabo el codiseño hardware-software del mismo, implementando en la parte lógica los bloques de preprocesado intensivo, y en la parte software los algoritmos de procesado de control más complejo. El objetivo es que, trabajando con un campo visual del orden de Megapíxeles, se pueda procesar una tasa moderada de imágenes por segundo. Las imágenes multiresolución se generan a partir de sensores de resolución uniforme con una latencia nula, lo que permite tener preparada la imagen de resolución variable en el mismo instante en que se ha terminado de capturar la imagen original. Como innovación con respecto a las primeras contribuciones relacionadas con esta Tesis, se procesan imágenes con toda la información de color. Esto implica la necesidad de diseñar conversores entre espacios de color distintos, para adecuar la información al tipo de procesado que se va a realizar con ella. Estos bloques se integran sin alterar la latencia de entrega de los sucesivos fotogramas. El procesamiento de estas imágenes multirresolución genera un mapa de saliencia que permite mover la fóvea hacía la región considerada como más relevante en la escena. El contenido de la imagen se estructura en una jerarquía de niveles de abstracción. A diferencia de otras arquitecturas de este tipo, como son la pirámide regular y el polígono foveal, en las que se trabaja con imágenes de resolución uniforme en los distintos niveles de la jerarquía, la pirámide irregular foveal que se propone en esta tesis combina las ideas de trabajar con una imagen realmente multirresolución, que incluya el campo de visión completo que abarcan sensor y óptica, con el procesamiento jerárquico propio de las pirámides irregulares. Para ello en esta tesis se propone la implementación de un algoritmo de diezmado irregular que, tomando como base la imagen multirresolución, dará como resultado una estructura piramidal donde los distintos niveles no son imágenes sino grafos orientados a la resolución del problema de segmentación y estimación de saliencia. Todo el sistema se integra en torno a la arquitectura de bus AXI, que permite conectar entre si todos los cores desarrollados en la parte lógica, así como el acceso a la memoria compartida con los algoritmos implementados en la parte software. Esto es posible gracias a los bloques de acceso directo a memoria AXI-VDMA, en una propuesta de configuración que permite tanto la integración perfectamente coordinada de la transferencia de la imagen multirresolución generada a la zona de trabajo del algoritmo de segmentación como su recuperación para la posterior visualización del resultado del proceso, y todo ello con una tasa de trabajo que mejora los resultados de plataformas similares.

Aminoácidos y obesidad: relación de los niveles de homocisteína, aminoácidos de cadena ramificada y citrulina con sobrepeso-obesidad y resistencia insulínica en niños prepuberales

Introducción: la obesidad infantil es uno de los problemas de Salud Pública más graves del s.XXI, sobre todo por las complicaciones cardiovasculares y endocrino-metabólicas asociadas. La prevalencia de obesidad se ha multiplicado por más de dos entre 1980 y 2014, estimándose que, a nivel mundial, más de 42 millones de niños tienen sobrepeso. En adultos hay estudios que reportan que la ingesta proteica conlleva efectos beneficiosos aunque altos niveles de determinados aminoácidos se relacionan con obesidad y resistencia insulínica; no obstante, en niños existen escasos estudios que confirmen tal asociación. Objetivos: analizar cómo se relacionan los niveles sanguíneos de los aminoácidos de cadena ramificada, la homocisteína y la citrulina con las variables que se utilizan en la práctica clínica habitual para diagnosticar obesidad en niños y adolescentes, así como estudiar si hay relación de éstos con la resistencia a la insulina. Material y métodos: estudio observacional analítico longitudinal prospectivo de una cohorte. Colaboración entre niveles asistenciales (atención hospitalaria y atención primaria). Se seleccionaron niños en diferentes centros de salud de Málaga entre 6-11 años, prepúberes (estadios de Tanner 1-2). Para conseguir un intervalo de confianza del 95% y siendo la prevalencia de sobrepeso-obesidad del 30%, se estimó que habría que incluir unos 100 sujetos. Criterios de exclusión: obesidad de causa secundaria, enfermedad orgánica añadida, ingesta crónica de medicamentos y antecedentes de diabetes personales o en familiares de primer grado. Se realizó: hoja de recogida de datos clínicos, epidemiológicos, encuesta de hábitos sociales, alimentarios y de ejercicio físico. Se extrajo una analítica sanguínea con bioquímica básica y ampliada (perfil lipídico, vitaminas B9 y B12, transaminasas, insulina…) y se determinaron aminoácidos de interés para el estudio (homocisteína, isoleucina, leucina, valina, citrulina, tirosina, fenilalanina y acilcarnitinas (C3 y C5)). La obesidad se define como IMC ≥2 SDS expresado en Z score (gráficas de Hernández). Para la resistencia insulínica se usó un índice HOMA mayor de 3. De los 100 sujetos de estudio en el momento basal completaron el seguimiento, a los 12 meses, 40 de ellos, repitiéndose todas las mediciones, para determinar si las variaciones clínico-analíticas se relacionaban con variaciones en los aminoácidos. Conclusiones: Los sujetos con exceso de peso presentaron niveles menores de colesterol-HDL y vitamina B12, y mayores niveles de triglicéridos, insulina e índice HOMA. No se observó relación entre el exceso de peso y el ácido fólico. Los factores epidemiológicos más asociados a niños con exceso de peso fueron: la presencia de sobrepeso en el progenitor “padre”; el elevado consumo de zumos, refrescos y snacks; la existencia de una mayor distancia del hogar al colegio; y el exceso de horas viendo la televisión o jugando a la consola. La resistencia insulínica se relacionó inversamente con los niveles plasmáticos de leucina e isoleucina, en el momento basal. Aunque la valina y la citrulina no obtuvieron significación estadística, sus datos fueron similares a los de la leucina e isoleucina. También se evidenció una relación directa entre la resistencia insulínica y el IMC y los TG, e inversa con el HDL, la vitamina B12 y el ácido fólico. La homocisteína no se correlacionó con datos antropométricos ni con resistencia insulínica. Los BCAA (valina, leucina e isoleucina) se relacionaron inversamente con el IMC y el perímetro abdominal, tanto en el momento basal como tras un año de seguimiento. La leucina e isoleucina obtuvieron asociación estadística con la resistencia insulínica, es decir, aquellos con HOMA >3 presentaron menores niveles de estos aminoácidos, a diferencia de los datos contrarios de otras publicaciones. Se constató la ausencia de diferencias, tras un año de evolución, entre los valores medios de los BCAA con respecto al desarrollo de resistencia insulínica. Sólo se apreciaron diferencias estadísticamente significativas para la arginina, siendo menores sus cifras en los que desarrollaron resistencia insulínica. Hay que resaltar que sólo la valina, al año de seguimiento, estuvo ligeramente aumentada en niños con índice HOMA > 3, aunque los datos no fueron significativos. Este hecho podría ser el primer indicio de las consecuencias de la resistencia insulínica en el metabolismo de los aminoácidos. La citrulina se relacionó inversamente con el perímetro abdominal y con el IMC. No hubo diferencias con la resistencia insulínica ni con el IMC al año. Bibliografía: a destacar: WHO. Overweight and obesity. (sitio web). Geneva, Switzerland: World Health Organization, 2006. (citado 5 agosto 2014). Disponible en: http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs311/en/index.html. Ice CL, Murphy E, Cottrell L, Neal WA. Morbidly obese diagnosis as an indicator of cardiovascular disease risk in children: results from the CARDIAC Project. Int J Pediatr Obes. 2011; 6:113-119. Carrascosa A, Yeste D. Complicaciones metabólicas de la obesidad infantil. An Pediatr (Barc). 2011; 75(2):135.e1-135.e9. De Farias AA, Camêlo A, Almeida GM, Da Silva MO, Teixeira A,Campos C et al. Homocysteine: cardiovascular risk factor in children and adolescents? Rev Assoc Med Bras. 2 0 1 3; 5 9(6):622-628. Lynch CJ, Adams SH. Branched-chain amino acids in metabolic signalling and insulin resistance. Nat. Rev. Endocrinol 2014; 10, 723-736. Fike CD, Summar M, Aschner JL. L-citrulline provides a novel strategy for treating chronic pulmonary hypertension in newborn infants. Acta Paediatr. 2014 Oct; 103(10):1019-26. doi: 10.1111/apa.12707. Epub 2014 Jun 20.