Effective diagnosis of Alzheimer's disease by means of large margin-based methodology.

BACKGROUND Functional brain images such as Single-Photon Emission Computed Tomography (SPECT) and Positron Emission Tomography (PET) have been widely used to guide the clinicians in the Alzheimer's Disease (AD) diagnosis. However, the subjectivity involved in their evaluation has favoured the development of Computer Aided Diagnosis (CAD) Systems. METHODS It is proposed a novel combination of feature extraction techniques to improve the diagnosis of AD. Firstly, Regions of Interest (ROIs) are selected by means of a t-test carried out on 3D Normalised Mean Square Error (NMSE) features restricted to be located within a predefined brain activation mask. In order to address the small sample-size problem, the dimension of the feature space was further reduced by: Large Margin Nearest Neighbours using a rectangular matrix (LMNN-RECT), Principal Component Analysis (PCA) or Partial Least Squares (PLS) (the two latter also analysed with a LMNN transformation). Regarding the classifiers, kernel Support Vector Machines (SVMs) and LMNN using Euclidean, Mahalanobis and Energy-based metrics were compared. RESULTS Several experiments were conducted in order to evaluate the proposed LMNN-based feature extraction algorithms and its benefits as: i) linear transformation of the PLS or PCA reduced data, ii) feature reduction technique, and iii) classifier (with Euclidean, Mahalanobis or Energy-based methodology). The system was evaluated by means of k-fold cross-validation yielding accuracy, sensitivity and specificity values of 92.78%, 91.07% and 95.12% (for SPECT) and 90.67%, 88% and 93.33% (for PET), respectively, when a NMSE-PLS-LMNN feature extraction method was used in combination with a SVM classifier, thus outperforming recently reported baseline methods. CONCLUSIONS All the proposed methods turned out to be a valid solution for the presented problem. One of the advances is the robustness of the LMNN algorithm that not only provides higher separation rate between the classes but it also makes (in combination with NMSE and PLS) this rate variation more stable. In addition, their generalization ability is another advance since several experiments were performed on two image modalities (SPECT and PET).

Selection of Reference Genes for Quantitative Real Time PCR (qPCR) Assays in Tissue from Human Ascending Aorta.

Dilatation of the ascending aorta (AAD) is a prevalent aortopathy that occurs frequently associated with bicuspid aortic valve (BAV), the most common human congenital cardiac malformation. The molecular mechanisms leading to AAD associated with BAV are still poorly understood. The search for differentially expressed genes in diseased tissue by quantitative real-time PCR (qPCR) is an invaluable tool to fill this gap. However, studies dedicated to identify reference genes necessary for normalization of mRNA expression in aortic tissue are scarce. In this report, we evaluate the qPCR expression of six candidate reference genes in tissue from the ascending aorta of 52 patients with a variety of clinical and demographic characteristics, normal and dilated aortas, and different morphologies of the aortic valve (normal aorta and normal valve n = 30; dilated aorta and normal valve n = 10; normal aorta and BAV n = 4; dilated aorta and BAV n = 8). The expression stability of the candidate reference genes was determined with three statistical algorithms, GeNorm, NormFinder and Bestkeeper. The expression analyses showed that the most stable genes for the three algorithms employed were CDKN1β, POLR2A and CASC3, independently of the structure of the aorta and the valve morphology. In conclusion, we propose the use of these three genes as reference genes for mRNA expression analysis in human ascending aorta. However, we suggest searching for specific reference genes when conducting qPCR experiments with new cohort of samples.

Algoritmo para el diagnóstico precoz de la deficiencia de vitamina b12 en ancianos

BACKGROUND: The elderly population is particularly at risk for developing vitamin B12-deficiency. Serum cobalamin does not necessarily reflect a normal B12 status. The determination of methylmalonic acid is not available in all laboratories. Issues of sensitivity for holotranscobalamin and the low specificity of total homocysteine limit their utility. The aim of the present study is to establish a diagnostic algorithm by using a combination of these markers in place of a single measurement. METHODS: We compared the diagnostic efficiency of these markers for detection of vitamin B12 deficiency in a population (n = 218) of institutionalized elderly (median age 80 years). Biochemical, haematological and morphological data were used to categorize people with or without vitamin B12 deficiency. RESULTS: In receiver operating curves characteristics for detection on vitamin B12 deficiency using single measurements, serum folate has the greatest area under the curve (0.87) and homocysteine the lowest (0.67). The best specificity was observed for erythrocyte folate and methylmalonic acid (100% for both) but their sensitivity was very low (17% and 53%, respectively). The highest sensitivity was observed for homocysteine (81%) and serum folate (74%). When we combined these markers, starting with serum and erythrocyte folate, followed by holotranscobalamin and ending by methylmalonic acid measurements, the overall sensitivity and specificity of the algorithm were 100% and 90%, respectively. CONCLUSION: The proposed algorithm, which combines erythrocyte folate, serum folate, holotranscobalamin and methylmalonic acid, but eliminate B12 and tHcy measurements, is a useful alternative for vitamin B12 deficiency screening in an elderly institutionalized cohort.

Use of Hy's law and a new composite algorithm to predict acute liver failure in patients with drug-induced liver injury.

BACKGROUND & AIMS Hy's Law, which states that hepatocellular drug-induced liver injury (DILI) with jaundice indicates a serious reaction, is used widely to determine risk for acute liver failure (ALF). We aimed to optimize the definition of Hy's Law and to develop a model for predicting ALF in patients with DILI. METHODS We collected data from 771 patients with DILI (805 episodes) from the Spanish DILI registry, from April 1994 through August 2012. We analyzed data collected at DILI recognition and at the time of peak levels of alanine aminotransferase (ALT) and total bilirubin (TBL). RESULTS Of the 771 patients with DILI, 32 developed ALF. Hepatocellular injury, female sex, high levels of TBL, and a high ratio of aspartate aminotransferase (AST):ALT were independent risk factors for ALF. We compared 3 ways to use Hy's Law to predict which patients would develop ALF; all included TBL greater than 2-fold the upper limit of normal (×ULN) and either ALT level greater than 3 × ULN, a ratio (R) value (ALT × ULN/alkaline phosphatase × ULN) of 5 or greater, or a new ratio (nR) value (ALT or AST, whichever produced the highest ×ULN/ alkaline phosphatase × ULN value) of 5 or greater. At recognition of DILI, the R- and nR-based models identified patients who developed ALF with 67% and 63% specificity, respectively, whereas use of only ALT level identified them with 44% specificity. However, the level of ALT and the nR model each identified patients who developed ALF with 90% sensitivity, whereas the R criteria identified them with 83% sensitivity. An equal number of patients who did and did not develop ALF had alkaline phosphatase levels greater than 2 × ULN. An algorithm based on AST level greater than 17.3 × ULN, TBL greater than 6.6 × ULN, and AST:ALT greater than 1.5 identified patients who developed ALF with 82% specificity and 80% sensitivity. CONCLUSIONS When applied at DILI recognition, the nR criteria for Hy's Law provides the best balance of sensitivity and specificity whereas our new composite algorithm provides additional specificity in predicting the ultimate development of ALF.

Identificació de subjectes a partir de l'anàlisi de dades multimodals RGB-Depth

En aquest treball s'explora el camp de la identificació facial de subjectes utilitzant tècniques d'anàlisi multimodal. Això és utilitzant imatges RGB i imatges de profunditat (3D) amb l'objecte de validar les diverses tècniques emprades en el reconeixement facial i aprofundir en sistemes que incorporen informació tridimensional als algorismes de detecció i identificació facial.

A simulation-based algorithm for solving the resource-assignment problem in satellite telecommunication networks

This paper proposes an heuristic for the scheduling of capacity requests and the periodic assignment of radio resources in geostationary (GEO) satellite networks with star topology, using the Demand Assigned Multiple Access (DAMA) protocol in the link layer, and Multi-Frequency Time Division Multiple Access (MF-TDMA) and Adaptive Coding and Modulation (ACM) in the physical layer.

Mapeo con robot móvil: caracterización y modelado

El projecte tracta de la fabricació d’un robot mòbil que sigui capaç de realitzar el mapeig del seu entorn, evitant els obstacles que es pugui trobar al transcurs del seu recorregut. Per tal d’obtenir els resultats desitjats, s’ha realitzat la caracterització dels seus components emprant algorismes probabilístics ,amb els que s’ha pogut determinar la seva eficiència. Finalment s’han realitzat els algorismes corresponents per graficar el mapeig del recorregut del robot i del seu entorn, aconseguint el objectiu plantejat.

Mapeo con robot móvil: construcción y seguimiento

El projecte tracta de la fabricació d’un robot mòbil que sigui capaç de realitzar el mapeig d’una superfície, evitant els obstacles que es pugui trobar en el transcurs del seu recorregut. És un projecte complex, per aquest motiu la part de procés de dades s'ha fet en un projecte posterior. Aquesta memòria tracta del muntatge i calibració dels components, a més de la realització dels algorismes de control dels mateixos, per tal de realitzar el mapeig de la superfície, aconseguint així l’objectiu plantejat.

Estudi d'eines i algorismes de timetabling universitari a la UPC

L'objectiu principal d'aquest treball és reunir informació per tal de categoritzar eines, algorismes i requisits que ajudin a la presa de decisions als centres de la UPC en quant a la implantació d'un sistema de gestió d'horaris existent o el desenvolupament d'un de nou.

Volcanes de l-isogenias de curvas elípticas

En este trabajo vamos a diseñar e implementar un conjunto de algoritmos para determinar algunas características de los volcanes de l-isogenias, como por ejemplo, la altura, la longitud y la forma del cràter.

Aprendizaje basado en la interacción de usuarios para búsqueda y recuperación de imágenes

Se propone, al amparo del proyecto “Nuevos Algoritmos para la Gestión Eficiente de Contenidos Multimediaen Redes de Comunicaciones Móviles” (NAGEC), un nuevo mecanismo para la búsqueda y recuperación deimágenes basado en realimentación de relevancia. La arquitectura propuesta se compone de una red neuronal yun tesauro. La red neuronal extrae de las imágenes dos parámetros: textura y color. El tesauro recoge lasrelaciones semánticas existentes entre los términos descriptores de las imágenes de la base de datos VisTex.Ambos componentes se relacionan mediante un modelo de realimentación de relevancia que, a través de lasinteracciones del usuario con el tesauro durante el proceso de búsqueda, permite a la red aprender relacionessemánticas inherentes a las imágenes.

Análisis, comparativa y visualización de redes sociales on-line representadas como grafos

El presente documento conduce a un análisis y comparativa de diferentes y variados conjuntos de redes sociales on-line. Para ello, primero se explica la base teórica de teoría de grafos para su interpretación y comprensión, así como de la base matemática que fundamenta el tipo específico de red estudiada y las diferentes métricas (estadísticas) extraídas de estas. Luego, se ofrece una detallada explicación del entorno de trabajo tanto para la aplicación informática desarrollada, como para posterior visualización y también una explicación y los algoritmos utilizados en las funciones implementadas con tales fines. Para finalizar el documento, se realiza una inmersión particular en cada red social on-line, puntualizando sus características y finalizando con una comparativa general entre todas ellas, siempre acompañadas con sus respectivas visualizaciones en el espacio 2D representadas en forma de grafo.

Assinatura Digital Foco Smart Card

A assinatura digital é um processo de assinatura electrónica baseado no sistema criptográfico assimétrico composto por um algoritmo ou série de algoritmos, mediante o qual é gerado um par de chaves assimétricas exclusivas e complementares. Tal como a assinatura manuscrita, a assinatura digital não pode ser falsificada, pelo que se adiciona uma função hash ao valor da chave gerada, para garantir a segurança do sistema. A assinatura digital permite, ao mesmo tempo, a identificação positiva do autor de uma mensagem (ou do signatário de um documento) e a verificação da integridade da mesma. Refira-se, porém, que a assinatura digital pode ser anexa a qualquer mensagem, seja esta decifrada ou não, apenas para que o receptor tenha a certeza da identidade do emissor e de que a mensagem chegou intacta ao destino. Baseia-se na criptografia da chave pública, que usa um algoritmo de duas chaves, a privada e a pública, diferentes mas matematicamente associadas: a primeira cria a assinatura digital e decifra os dados; a segunda verifica a assinatura e devolve-a ao formato original. O autor da mensagem mantém secreta a sua chave privada e divulga a chave pública, e vice-versa. A identidade do dono da chave pública é atestada pelo certificado digital emitido por uma entidade certificadora (uma espécie de notário). Independentemente da forma que assume, a assinatura electrónica, e a digital em particular, deve cumprir três funções: a autenticação (tal como acontece com o habitual gatafunho a que chamamos assinatura, apenas o indivíduo deve ser capaz de a reproduzir); não repudiação (quando o indivíduo assina não pode voltar atrás); e integridade (é necessário assegurar que os documentos assinados não são alterados sem o consentimento dos signatários).

Otimização Não Linear de Mínimos Quadrados

O problema de otimização de mínimos quadrados e apresentado como uma classe importante de problemas de minimização sem restrições. A importância dessa classe de problemas deriva das bem conhecidas aplicações a estimação de parâmetros no contexto das analises de regressão e de resolução de sistemas de equações não lineares. Apresenta-se uma revisão dos métodos de otimização de mínimos quadrados lineares e de algumas técnicas conhecidas de linearização. Faz-se um estudo dos principais métodos de gradiente usados para problemas não lineares gerais: Métodos de Newton e suas modificações incluindo os métodos Quasi-Newton mais usados (DFP e BFGS). Introduzem-se depois métodos específicos de gradiente para problemas de mínimos quadrados: Gauss-Newton e Levenberg-Larquardt. Apresenta-se uma variedade de exemplos selecionados na literatura para testar os diferentes métodos usando rotinas MATLAB. Faz-se uma an alise comparativa dos algoritmos baseados nesses ensaios computacionais que exibem as vantagens e desvantagens dos diferentes métodos.

Epidemiologia Molecular, Evolução Viral e Perfil de Resistência aos Antirretrovirais em uma População de Pacientes Infectados por Hiv-1 e/ou Hiv-2 Residentes em Diferentes Ilhas do Arquipélago de Cabo Verde

O diagnóstico sorológico da infecção pelo HIV-1 e HIV-2 teve início em Cabo Verde em 1987, mas pouco se sabe a respeito da diversidade genética desses vírus nessas ilhas, localizadas na costa Ocidental Africana. Neste estudo, caracterizamos a epidemiologia molecular do HIV-1 e HIV-2 em Cabo Verde, analisamos a origem dos principais clados de HIV introduzidos no país e descrevemos a ocorrência de mutações de resistência aos antirretrovirais (DRM) em indivíduos virgens de tratamento (ARTn) e pacientes em tratamento (ARTexp) oriundos das diferentes ilhas. Amostras de sangue, dados sociodemográfico e clínico-laboratoriais foram obtidos de 221 indivíduos HIV positivos entre 2010-2011. As amostras foram sequenciadas na região da polimerase (1300 pares de bases) e análises filogenéticas e de bootscan foram realizadas para a subtipagem viral. Os algoritmos disponibilizados nos sites Stanford HIV Database e HIV-GRADE e.V. Algorithm Homepage foram utilizados para avaliar a existência de DRM em pacientes positivos para HIV-1 e HIV-2, respectivamente. Os estudos evolutivos e filogeográficos foram realizados através do programa BEAST. Entre os 221 pacientes analisados, sendo 169 (76,5%) HIV-1, 43 (19,5%) HIV-2 e 9 de (4,1%) co-infectados pelo HIV-1 e pelo HIV-2, 67% eram do sexo feminino. As medianas de idade foram de 34 (IQR = 1-75) e 47 (IQR = 12-84) para o HIV-1 e HIV-2, respectivamente. A infecção pelo HIV-1 é causada pelo subtipo G (36,6%), CRF02_AG (30,6%), subtipo F1, (9,7%), URFs (10,4%), subtipo B (5,2%), CRF05_DF (3,0%), subtipo C (2,2%), CRF06_cpx (0,7%), CRF25_cpx (0,7%) e CRF49_cpx (0,7%), e todas as infecções por HIV-2 pertencem ao grupo A. De acordo com as análises filogeográficas e de origem do HIV, estima-se que o HIV-2 foi o primeiro tipo viral introduzido em Cabo Verde e possui relações filogenéticas com sequências referências de Portugal. O HIV-1 entrou no país mais tarde, primeiramente pelo subtipo G, evidenciando relações com sequências da África Central e de Portugal. Transmissão de DRM (TDRM) foi observada em 3,4% (2/58) de pacientes HIV-1 ARTn (1,7% NRTI, NNRTI 1,7%), mas não entre os infectados com HIV-2. Entre os pacientes ARTexp, DRM foi observada em 47,8% (33/69) dos infectados pelo HIV-1 (37,7% NRTI, NNRTI 37,7%, 7,4% de PI, 33,3% para duas classes) e 17,6% (3/17) nos infectados pelo HIV-2 (17,6%, 11,8% NRTI PI, 11,8% para ambas as classes). Este estudo indica que Cabo Verde tem um cenário epidemiológico molecular complexo e único dominado pelo HIV-1 subtipo G, CRF02_AG e F1 e HIV-2 grupo A, sendo esse o primeiro tipo viral introduzido em Cabo Verde. A ocorrência de TDRM e o nível relativamente elevado de DRM entre os pacientes tratados constituem uma preocupação, pelo que o monitoramento contínuo dos pacientes em ARTexp, incluindo genotipagem são políticas públicas a serem implementadas.