Desenvolvimento de uma metodologia automática de detecção do câncer de mama em mamografia

O objetivo geral da pesquisa é desenvolver uma metodologia automática de detecção precoce do câncer de mama em mamografias, utilizando técnicas de processamento de imagens e redes neurais.

Estudante: Pedro Moisés de Sousa

Orientador: Ana C Patrocinio

Decodificação da atividade neural para desenvolvimento de Interfaces Cérebro-Máquina

Interfaces Cérebro-Máquina (ICMs) transcrevem sinais corticais em comandos para dispositivos assistivos, como prótese, braço robótico, exoesqueleto e computador. Atualmente as pesquisas envolvendo ICMs estão focadas, principalmente, na reabilitação de pessoas com disfunções motoras, seja decorrente de acidente vascular encefálico (AVE), esclerose lateral amiotrófica (ELA), tetraplegia ou qualquer outra disfunção que altere a atividade motora considerada normal. Entretanto, a maioria das ICMs é baseada em técnicas invasivas para mensurar as atividades neuronais, por meio da eletrocorticografia (ECoG) ou potencial de campo local (PCL). Por serem métodos invasivos, podendo prejudicar os indivíduos e demandando considerável investimento financeiro, as ICMs ainda não são largamente utilizadas. Portanto, este projeto tem como objetivo desenvolver uma ICM baseada em eletroencefalografia (EEG), decodificando e classificando as atividades neurais segundo a trajetória, velocidade e direção do movimento.

Estudante: Amanda Medeiros de Freitas

Orientador: Alcimar B Soares

Oscilações corticais e o processo de integração do córtex sensório-motor

O desenvolvimento de Interfaces Cérebro-Máquina (ICMs) é uma forte tendência na área de neuroengenharia e encontra-se cada vez mais em evidência no meio científico. Decodificar a intenção motora e outros parâmetros tais como a direção e a velocidade do movimento são os objetivos das ICMs com o propósito de reestabelecer funções motoras perdidas em decorrência de lesões do sistema nervoso. No entanto, a decodificação sozinha pode não ser o suficiente para estabelecer um controle ótimo dessas interfaces como um braço robótico ou um exoesqueleto. É necessário que o laço seja fechado, isto é, deve haver uma realimentação no sistema que transmita informações sensoriais que irão auxiliar ao cérebro a se adaptar à interface. Neste sentido, eu tenho interesse em investigar como é dada a integração sensório-motora no cérebro humano em termos de oscilações corticais e como ela está relacionada ao nosso comportamento motor. Para tanto, podemos fazer uso de experimentos de eletrofisiologia (EEG e EMG) e também do desenvolvimento de modelos computacionais. Finalmente, entender este mecanismo pode nos auxiliar a criar ICMs realimentadas, tendo um funcionamento mais próximo do nosso sistema sensório-motor natural, facilitando a sua adaptação e otimizando o seu controle.

Estudante: Andrei Nakagawa Silva

Orientador: Alcimar B Soares

Comparação do padrão mastigatório em indivíduos normais e indivíduos com desordens temporomandibulares

Indivíduos portadores de Desordens Temporomandibulares (DTMs) frequentemente apresentam limitações na função mastigatória e estudos relatam uma prevalência de mastigação unilateral, bem como desvios na movimentação mandibular. O estudo proposto tem como justificativa a aplicação do método eletromiográfico e optoeletrônico (Jawcapture) desenvolvido pelo Laboratório de Engenharia Biomédica (BioLab) da Faculdade de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Uberlândia – MG, para comparar o padrão mastigatório em indivíduos sem desordens e indivíduos com desordens temporomandibulares, bem como verificar se existe correlação com diferenças no ângulo funcional mastigatório e lado de preferência mastigatória.

Estudante: Danilo Vieira da Cunha

Orientador: Adriano A Pereira

Caracterização da severidade do tremor de punho em indivíduos com a doença de Parkinson por meio de sensores inerciais e eletromiográficos

Para compreender o tremor humano estudos sugerem métodos objetivos através do uso de ferramentas simples e eficientes (sensores inerciais: acelerômetro, giroscópio, magnetômetro e EMG), para medir, analisar, e caracterizar tal disfunção em relação, aos métodos subjetivos. Neste contexto, os sensores inerciais são métodos objetivos e aplicáveis na caracterização do tremor de punho em indivíduos com Parkinson e ferramenta para correlacionar com os métodos subjetivos, o presente estudo se justifica. O estudo tem como objetivo geral a caracterização da severidade do tremor de punho em indivíduos com a doença de Parkinson por meio de sensores inerciais e eletromiográficos. Para a realização da coleta de dados o seguinte protocolo foi aplicado: Questionários para avaliar a severidade da doença – PDQ-39 e UPDRS; Mensuração da amplitude de movimento do punho (flexão e extensão) através de goniômetro manual; Mensuração da Força muscular (flexores e extensores do punho) por meio da célula de carga; Atividades específicas para caracterização do tremor de punho através de sensores inerciais e EMG: Desenhos para reproduzir espiral e senoidal; Movimento de extensão (com carga/sem carga) do punho ativo contra a gravidade; Movimento de flexão (com carga/sem carga) de punho ativo contra a gravidade. Já existem resultados parciais.

Estudante: Ana Paula de Sousa Paixão

Orientador: Adriano O Andrade

Sistema para graduação do tremor humano em pacientes transplantados renais e sua relação com neurotoxidade de imunossupressores

Esta pesquisa é um ensaio, controlado, tendo como objetivo geral graduar indivíduos transplantados que tenham tremor nos membros superiores de acordo com a dosagem/prescrição da medicação tomada. A pesquisa será subdividida em etapas, sendo elas: (i) compreender as diferenças do movimento involuntário e tremor do punho por meio de processamento de sinais biomédicos; (ii) desenvolver protocolo de atividades a serem realizadas para melhor entender o tipo de tremor; (iii) avaliação dos dados obtidos. Os indivíduos serão divididos em grupos de acordo com o tempo decorrido do transplante e a dose da medicação usada. Cada indivíduo usará uma luva com sensores colocada no punho, executando uma série de testes funcionais e eletrodos de eletromiografia nos músculos extensores e flexores do punho. Cada indivíduo executará as mesmas atividades antes e depois de tomarem a medicação. Posteriormente. A partir dos dados coletados utilizando os sensores, serão extraídas as características no domínio do tempo e/ou da frequência. Testes estatísticos serão aplicados às características obtidas para os grupos e para cada indivíduo com o intuito de verificar as hipóteses.

Estudante: Bruno Coelho Calil

Orientador: Adriano A Pereira

Decodificação neural para movimento dos membros superiores em 3D a partir de sinais Eletroencefalográficos

As aplicações em Interface cérebro máquina estão entre as linhas de pesquisa em Neuroengenharia mais estudada pela comunidade científica. Várias aplicações já existem, em especial para a área de comunicação alternativa aumentativa, Tecnologia de neuroreabilitação e para pesquisa de base com relação à intenção e previsibilidade de movimento, associados a classificadores.

Nosso trabalho tem como propósito decodificar as oscilações neurais, resultantes de movimentos dos membros superiores.

Estudante: Dhainner Rocha Macedo

Orientador: Alcimar B Soares

Quantificação dos sinais motores da Doença de Parkinson utilizando sensores sem contato

O diagnóstico e avaliação da severidade da Doença de Parkinson (DP) é uma tarefa que vem sendo realizada por meio da avaliação clínica e uso de escalas subjetivas. Ao longo dos anos diversos estudos têm reportado resultados e tecnologias com a finalidade de tornar a caracterização da DP mais objetiva. Nesta perspectiva, identificamos a possibilidade de uso de sensores capacitivos sem contato para registrar a atividade motora da mão e do punho. Um outro desafio identificado é relacionado à quantificação da severidade dos sinais motores da DP. Neste estudo, propomos o uso de uma ferramenta inovadora, t-Distributed Stochastic Neighbor Embedding (t-SNE), para a redução e visualização de informações. É esperado que o uso dessa ferramenta permita a visualização de dados em um espaço bidimensional e ainda uma melhoria do desempenho de classificadores responsáveis por estimar a severidade da doença. De forma a avaliar o uso dos sensores capacitivos e as ferramentas de processamento de sinais, serão coletados dados de grupos de indivíduos neurologicamente saudáveis e com a DP. Ao final do projeto esperamos obter as seguintes contribuições: (i) desenvolvimento e avaliação de uma tecnologia para registro de sinais motores das atividades da mão e do punho, baseada em sensores capacitivos sem contato; (ii) avaliação comparativa entre diversas ferramentas para o processamento de sinais, com o intuito de se caracterizar a DP.

Estudante: Fábio Henrique M Oliveira

Orientador: Adriano O Andrade

Filtragem de eletroencefalograma contaminado por eletromiograma de músculos faciais

A proposta consiste em caracterizar e filtrar o eletroencefalograma contaminado pelo eletromiograma de músculos faciais. Essa filtragem abordará diversos apectos no desenvolvimento e avaliação de métodos para a atenuação do eletroencefalograma contaminado pelo eletromiograma. Além disso, a pesquisa também realizará a caracterização da influência da contaminação por meio de contração involuntária eletroestimulada.

Estudante: Gustavo Moreira da Silva

Orientador: Adriano O Andrade

Exercícios de fortalecimento muscular e biofeedback eletromiográfico aplicados à reabilitação de membros superiores de pacientes pós-AVE

O Acidente Vascular Encefálico (AVE) é uma das doenças mais incapacitantes que afeta um número expressivo de pessoas em todo globo, ocasionando à maioria dos sobreviventes, deficiências neurológicas e motoras que geram incapacidades residuais significativas. Esta doença gera várias sequelas que incapacitam estes pacientes. No membro superior parético, o processo de reabilitação é bastante complexo, portanto, é necessário pensar em novas estratégias e verificar combinações de terapias fundamentadas na reorganização funcional encefálica, no sentido de obter os benefícios da neuroplasticidade para a recuperação motora após o AVE. Assim, o objetivo deste projeto é propor o desenvolvimento de um método para potencializar a reabilitação para os membros superiores de indivíduos que tiveram hemiparesia causada por AVE. Para isto, será criado um protocolo que inclui a técnica de treinamento em biofeedback EMG (eletromiográfico), concomitante com o treinamento para fortalecimento muscular, com intuito de contribuir na reabilitação da atividade motora do membro superior parético, permitindo maior controle de movimento, diminuição da espasticidade e melhora na execução das atividades de vida diária.

Estudante: Isabela Alves Marques

Orientador: Eduardo LM Naves

Estratégias para o desenvolvimento de Interfaces Cérebro-Máquina baseadas no mapeamento do padrão de conectividade da atividade EEG/ECoG

Este trabalho apresenta uma proposta de criação de uma estratégia para desenvolvimento de interfaces cérebro-máquina. Essa estratégia se baseará em mapeamento de padrão de conectividade, em que deverá ser verificado a existência de correlação entre as regiões neurais e como elas são mediadas, por meio da implementação de técnicas como a sincronização por fase e redes Bayesianas dinâmicas, que são exemplos de técnicas para análise da conectividade funcional e efetiva, respectivamente. Com o mapeamento da conectividade cerebral, pretende-se desenvolver um algoritmo capaz de traduzir as intenções motoras ou cognitivas de um indivíduo, para aplicações em interfaces cérebro-máquina. Isso será possível, pois a partir do momento em que se tem as relações de conectividade, pode se indicar os padrões de correlação entre as regiões neurais em um mesmo processo neurofisiológico.

Estudante: Mariana Cardoso Melo

Orientador: Alcimar B Soares

Comparação de técnicas de realce de contraste em diferentes imagens mamográficas (Mamografia Digital vs. Tomossíntese)

O projeto de Doutorado em desenvolvimento tem como alvo pacientes com mamas densas, pois essas possuem um risco elevado de se de desenvolver câncer de mama devido, principalmente, ao fato da mama ser composta de tecido fibroglandular podendo dificultar a detecção de massas e microcalcificações, lesões mamárias que podem estar associadas com o câncer de mama. O trabalho visa melhorar a eficiência de detecção de lesões mamárias em mamografias digitais de mamas densas, usando técnicas de realce de contraste, de forma a se obter um contraste semelhante ao de imagens obtidas a partir da tomossíntese (imagens 3D). Nesta nova modalidade de exame adicional (tomossíntese), comumente denominada de mamografia 3D, o tubo de raios X é rotacionado em um único plano ao redor da mama comprimida, gerando uma série de projeções, uma para cada angulação do tubo de raios X. Assim, várias fatias são produzidas, isto é, são adquiridas imagens em finos cortes da mama a partir da série de projeções que são geradas. Portanto, os tumores são identificados mais facilmente, principalmente em mamas densas, devido ao melhor contraste da imagem, uma vez que é possível visualizar a lesão sem a sobreposição dos tecidos fibroglandulares.

Estudante: Pedro Cunha Carneiro

Orientador: Ana C Patrocinio