11 Simposio CEA de Bioingeniería

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El propósito de este simposio, que cumple ahora su undécima edición, es el de proporcionar un espacio de encuentro entre investigadores, desarrolladores, personal clínico, alumnos, industriales, profesionales en general e incluso usuarios que realicen su actividad en el ámbito que define el título de este foro, principalmente en España e Iberoamérica.

Se trata de presentar, compartir y discutir nuevos avances en este campo con aportaciones tanto teóricas como experimentales y de validación e introducción en el mercado de soluciones que traten de cubrir en lo posible las necesidades especiales de personas con deficiencias físicas, sensoriales o cognitivas para ampliar así sus capacidades funcionales de relación, movilidad manipulación y acceso al conocimiento.

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Análisis biomecánico para confirmar el diagnóstico en neurorrehabilitación
(Editorial Universitat Politècnica de València, 2019-11-13) de los Reyes Guzmán, Ana; López-Dolado, Elisa; Pérez-Rizo, Enrique; Lozano-Berrio, Vicente; Gil-Agudo, Angel; del Ama Espinosa, Antonio
[ES] En los pacientes con lesión medular cervical (LMC) se ve comprometida en mayor o menor medida la fuerza de las extremidades superiores, lo que se traduce en dependencia para las AVDs. Si la lesión es incompleta, puede preservarse la capacidad de marcha. En este contexto, resulta difícil realizar un diagnóstico clínico correcto y los equipos de fotogrametría constituyen una herramienta de gran valor para objetivar las secuelas motoras. El objetivo es presentar la metodología biomecánica de miembros superiores e inferiores aplicada a un caso de estudio. Se trata de un paciente varón de 61 años que padeció una LMC incompleta de etiología traumática que, previamente, había sufrido un TCE. Mediante fotogrametría se analizaron los recorridos articulares de la cadera, rodilla y tobillo durante los ciclos de la marcha y del hombro, codo y muñeca, así como una serie de índices cinemáticos descriptores del movimiento del miembro superior. Se obtuvo un patrón de marcha muy simétrico en ambos miembros inferiores. Sin embargo, la funcionalidad global y los índices de destreza en ambos miembros superiores presentaron una marcada asimetría entre ellos. Las herramientas biomecánicas evidencian aspectos del control motor no fácilmente visibles con los tests clínicos y que perfeccionan el diagnóstico de los casos complejos.
Cambios en la cinemática articular tras entrenamiento de la marcha con exoesqueleto robótico ambulatorio
(Editorial Universitat Politècnica de València, 2020-01-20T10:30:59Z) del-Ama, Antonio; Megía García-Carpintero, Álvaro; Lozano-Berrio, Vicente; Pérez-Rizo, Enrique
En los últimos años se está investigando las prestaciones de los exoesqueletos robóticos ambulatorios para la rehabilitación de la capacidad de marcha de pacientes con patologías neurológicas tales como lesión medular o accidente cerebro-vascular. Si bien existen ciertas evidencias de su impacto positivo en la función de marcha, los mecanismos responsables de las mejoras todavía no han sido correctamente descritos.La utilización de un exoesqueleto para la rehabilitación se basa en la imposición de patrones articulares normativos durante la marcha, con el objetivo de que la repetición intensiva y controlada de estos patrones durante la marcha resulte en el aprendizaje por parte del paciente de estos patrones. No obstante no se conoce el efecto inmediato sobre la cinemática del paciente de la utilización terapéutica de un exoesqueleto.En estre trabajo se presenta el análisis de la cinemática de la cadera, rodilla y tobillo de un paciente con lesión medular antes y después de una sesión de tratamiento de rehabilitación de la marcha con exoesqueleto ambulatorio.
Comparación de la normalización lineal de la escala de tiempos con el registro funcional continuo en movimientos cíclicos del cuello
(Editorial Universitat Politècnica de València, 2019-11-13) López, Noelia; Venegas, William; Serra, Pilar; Page Del Pozo, Alvaro Felipe; Dpto. de Física Aplicada; Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación; Instituto Universitario de Investigación Concertado de Ingeniería Mecánica y Biomecánica; European Commission; Agencia Estatal de Investigación
[ES] La normalización de la escala de tiempos es un paso necesario para aplicar las técnicas de análisis de datos funcionales al estudio de los movimientos humanos. La técnica estándar es la normalización lineal que, a pesar de su sencillez, puede ser ineficaz para reducir la variabilidad en la duración de los eventos [1]. Una alternativa es el registro continuo que supone ajustar de forma no lineal la escala de tiempos [2]. En este caso, la información temporal se mantiene en las funciones warping, que relacionan el tiempo modificado frente al promedio. No obstante, este procedimiento es complejo y computacionalmente costoso. Además, se ha señalado que en movimientos cíclicos como el de masticación apenas hay diferencias entre métodos [3]. En este trabajo se comparan ambos métodos en el caso del movimiento cíclico de flexo-extensión del cuello, analizando las funciones ángulo y velocidad angular. A partir de una base de datos con 437 ciclos completos extensión-flexión de cuello, se han aplicado ambos tipos de normalización de la escala temporal. Se han analizado las diferencias en las curvas medias y las desviaciones típicas funcionales, cuyos valores medios e intervalos de confianza se han establecido mediante un proceso de bootstrapping. Los resultados muestran que apenas hay diferencias en las curvas medias obtenidas por ambos procedimientos, aunque sí en las desviaciones típicas funcionales, que son algo menores en el caso del registro no lineal. Por otra parte, los resultados obtenidos con el registro no lineal son diferentes cuando se usan las curvas de posición o las de velocidad como referencia para el reescalado. Estos resultados sugieren que el registro no lineal, aunque puede ser útil para el análisis de señales no periódicas o donde no haya que analizar a la vez funciones y sus derivadas, no ofrece ventajas importantes frente a la normalización lineal en el caso de los movimientos cíclicos.
Consecuencias de la neuromodulación endógena en el fenómeno de la desincronización de los ritmos sensorimotores en la enfermedad de Parkinson
(Editorial Universitat Politècnica de València, 2019-11-13) del Castillo Sobrino, M. Dolores; Serrano-Moreno, J. Ignacio; Rocon-de Lima, Eduardo; Ministerio de Economía y Competitividad; Comunidad de Madrid
[ES] El objetivo principal de este trabajo es el estudio de la desincronización de los ritmos motores en la enfermedad de Parkinson antes y después de recibir una intervención de neuromodulación endógena. De acuerdo a la literatura en este campo, los pacientes de Parkinson presentan una sincronía neural aberrante en los rimtos beta, que podría estra en la base de la rigidez y la lentitud motora que presentan. Puesto que el fenómeno neurofisiológico de desincroniación de los ritmos motores parece estar asociado a la coordinación de la función motora, este fenómeno puede ser un biomarcador relevante sobre el papel jugado por la terapia de neuromodulación. En el estudio llevado a cabo han participado 11 pacientes, que han realizado una tarea de extensión de muñeca mientras se capturaba su señal electroencefalográfica en las 9 posiciones centrales, de acuedor al sistema internacional 10-20, antes y después de recibir 8 sesiones de neuromodulación endógena. Los resultados obtenidos muestran diferencias significativas en determinados parámetros del fenómeno de desincronización aosicadas principalmente a la mano dominante, a las áreas motora y premotora y a diferentes bandas de frecuencia.
Control asíncrono de sistemas BCI basados en ERP mediante la detección de potenciales evocados visuales de estado estable provocados por los estímulos periféricos del paradigma oddball
(Editorial Universitat Politècnica de València, 2019-11-13) Santamaría-Vázquez, Eduardo; Martínez-Cagigal, Víctor; Gomez-Pilar, Javier; Hornero, Roberto; Agencia Estatal de Investigación
[ES] Los sistemas Brain-Computer Interface (BCI) permiten la comunicación en tiempo real entre el cerebro y el entorno midiendo la actividad neuronal, sin la necesidad de que intervengan músculos o nervios periféricos. En la práctica, normalmente se emplea el electroencefalograma (EEG) para registrar la actividad cerebral, debido a que se realiza con un equipo portable, no invasivo y de bajo coste en comparación con otras técnicas disponibles. Una vez adquirida la señal EEG, esta es analizada en tiempo real por un software que determina las intenciones del usuario y las traduce en comandos de la aplicación, proporcionando una realimentación visual o auditiva. En concreto, los sistemas BCI basados en potenciales relacionados con eventos (event related potentials, ERP) utilizan el llamado paradigma oddball. Este paradigma presenta una matriz de comandos, cuyas filas y columnas se iluminan de manera secuencial. Para seleccionar un comando, el usuario debe mirar a fijamente a la celda correspondiente de la matriz. Los estímulos visuales, percibidos con la región central de su campo visual, provocan un ERP en la señal de EEG. Posteriormente, el sistema determina el comando que quiere seleccionar el usuario mediante la detección de estos ERP. Actualmente, una de las mayores limitaciones de los sistemas BCI basados en ERP es que son inherentemente síncronos. La aplicación selecciona un comando después de un número predefinido de iluminaciones, aunque el usuario no esté atendiendo a los estímulos. Esta limitación restringe el uso de estos sistemas en la vida real, donde los usuarios deberían poder dejar de prestar atención a la aplicación para realizar otras tareas sin que se seleccionen comandos indeseados. Esta característica es especialmente importante en aplicaciones BCI enfocadas al aumento de la calidad de vida de personas con grave discapacidad, como navegadores web o sistemas de control de sillas de ruedas. Para resolver esta limitación, es necesario añadir al sistema un método que detecte en tiempo real si el usuario realmente quiere seleccionar un comando. En este estudio presentamos un novedoso método de asincronía para detectar en tiempo real el estado de control del usuario en los sistemas BCI basados en EPR. Con este objetivo, el sistema detecta los potenciales evocados visuales de estado estable (steady-state visual evoked potentials, SSVEP) provocados por los estímulos periféricos del paradigma oddball. Estas ondas son la respuesta oscilatoria que aparece en la señal de EEG cuando se recibe una estimulación repetitiva a una frecuencia constante. Las iluminaciones periféricas del paradigma oddball provocan un SSVEP a la frecuencia de estimulación, que aparece únicamente cuando el usuario está mirando a la matriz. Por tanto, la detección de esta componente permite determinar si el usuario quiere seleccionar un comando o no. El método propuesto ha sido validado de manera offline con 5 sujetos sanos, alcanzando una precisión media en la detección del estado de control del usuario del 99.7% con 15 secuencias de estimulación. Estos resultados sugieren que esta metodología permite un control asíncrono fiable del sistema BCI, lo que es de gran utilidad en aplicaciones para la mejora de la calidad de las personas con grave discapacidad.
Efecto de interacción entre el paradigma de presentación y el conjunto de estímulos en un teclado virtual controlado a través de una interfaz cerebro-ordenador basada en P300
(Editorial Universitat Politècnica de València, 2019-11-13) Fernández Rodríguez, Álvaro; Medina-Juliá, María Teresa; Velasco-Álvarez, Francisco; Ron-Angevin, Ricardo; Agencia Estatal de Investigación
[ES] Anteriores propuestas en el manejo de un teclado virtual a través de una interfaz cerebro-ordenador basada en P300 han mostrado una mejora mediante el uso de imágenes en lugar de letras como estímulos objetivo en un paradigma de fila-columna (RCP, row-column paradigm). Sin embargo, el RCP podría no ser adecuado para aquellos pacientes con ausencia de movilidad ocular. Para resolver esto, el paradigma de la presentación visual en serie rápida (RSVP, rapid serial visual presentation), que presenta los estímulos ubicados en la misma posición, ha sido propuesto en estudios anteriores. Por lo tanto, el objetivo del presente trabajo es evaluar si un conjunto de imágenes alternativas, que mejoraron el rendimiento en RCP, podrían mejorar el rendimiento también en RSVP. Los 16 participantes del estudio controlaron cuatro condiciones en una tarea de calibración y otra de escritura: i) letras en RCP, ii) imágenes en RCP, iii) letras en RSVP e iv) imágenes en RSVP. Los resultados mostraron que el efecto de mejora dado por las imágenes fue mayor en el paradigma RCP que en RSVP. Por lo tanto, este trabajo prueba que las mejoras relacionadas con estímulos alternativos bajo RCP pueden no ofrecer los mismos resultados en RSVP.
Elaboración de un Modelo de Exoesqueleto de Hombro mediante OpenSim
(Editorial Universitat Politècnica de València, 2019-11-13) Elguea Aguinaco, Íñigo; Belda Lois, Juan Manuel; Dpto. de Ingeniería Mecánica y de Materiales; Instituto Universitario de Investigación Concertado de Ingeniería Mecánica y Biomecánica; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial
[ES] La cuarta revolución industrial se enfrenta al reto tecnológico de la cooperación entre el hombre y el robot en los procesos de fabricación. Los exoesqueletos son un ejemplo de esta colaboración humano-robot, en la que el dispositivo es vestido por el humano y el simple contacto físico entre el operador y la estructura mecánica permite el aumento de las capacidades físicas del individuo. [1] Actualmente, se están llevando a cabo las primeras valoraciones de la eficiencia de este tipo de ayudas, si bien éstas son fundamentalmente comparativas en cuanto al esfuerzo muscular medido con el uso y sin el uso del exoesqueleto. Este Trabajo de Fin de Máster presenta un modelo de exoesqueleto pasivo de miembro superior desarrollado mediante el software libre OpenSim, el cual permite estimar los esfuerzos musculares y articulares para distintas tareas y en distintas condiciones. El modelo se ha validado con trabajadores registrados en condiciones reales, de los que se disponen registros de su actividad muscular realizando las mismas tareas con exoesqueleto y sin él. Los resultados muestran un buen acuerdo en la actividad muscular con y sin el dispositivo en los músculos registrados, lo que permite validar el modelo para el análisis de puestos de trabajo genéricos en los que se pretenda implantar este tipo de ayudas.
Estimación, mediante modelos biomecánicos, de los esfuerzos realizados en el hombro por parte de trabajadores de la industria del automóvil mediante medidas in situ
(Editorial Universitat Politècnica de València, 2019-11-13) Duarte Mendoza, Juan Fernando; Iordanov López, Daniel; Belda Lois, Juan Manuel; Dpto. de Ingeniería Mecánica y de Materiales; Instituto Universitario de Investigación Concertado de Ingeniería Mecánica y Biomecánica; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial
[ES] Los trabajos lineales en la industria del automóvil involucran riesgos derivados de tareas repetidas y posturas forzadas mantenidas en el tiempo. Si bien, varias son las plataformas y herramientas que intentan evaluar ergonómicamente los puestos de trabajo, como los software de valoración de riesgos REBA y ERGO/IBV, estas herramientas carecen de sensibilidad a la hora de determinar aspectos relacionados con el riesgo de la lesión. Esto ocurre especialmente cuando se introducen nuevas ayudas en los puestos de trabajo, distintas a los métodos habituales, que no están contempladas, como el uso de exoesqueletos. Es por ello que se presenta una metodología para estimar los esfuerzos musculares y articulares asociados al trabajo lineal. Evaluamos, ergo, a 10 trabajadores realizando su trabajo habitual en condiciones reales. Se utiliza un modelo de miembro superior implementado en OpenSim (Saul et al. 2015), al que se le introduce la dinámica de los movimientos medidos con sensores inerciales y con el registro de la señal muscular de cuatro músculos: cara anterior del deltoides, porción superior del trapecio, el erector espinal y el gran dorsal. Los resultados obtenidos muestran una buena consistencia entre las estimaciones musculares registradas y las estimadas por el modelo biomecánico. Estos resultados pueden sentar las bases prácticas para una valoración objetiva del riesgo en el puesto de trabajo con condiciones novedosas tal como el uso de exoesqueletos.
La estimulación mecánica aferente no reduce sistemáticamente el temblor de pacientes con temblor esencial
(Editorial Universitat Politècnica de València, 2019-11-13) Lora Millán, Julio; López Blanco, Roberto; Gallego, Juan; González de la Aleja, Jesús; Rocon, Eduardo
[ES] El temblor esencial (ET) es una uno de los desórdenes motrices más prevalentes en adultos, con tratamientos poco efectivos en la mitad de los casos. En este documento, estudiamos si la estimulación mecánica aferente puede reducir el temblor en pacientes de ET al estimular selectivamente las vías aferentes. Para ello, hemos diseñado una plataforma que permite estimular la mano y el antebrazo del paciente utilizando actuadores piezoeléctricos mientras monitorizamos el temblor mediante sensores inerciales. Hemos analizado el efecto de cuatro estrategias de estimulación, incluyendo estimulación a frecuencia constante y variable, en 18 pacientes de ET. A pesar de que no existe una clara respuesta a la vibración ante las diferentes estrategias, en la mayoría de los casos (50-72%) la estimulación mecánica se asocia a un aumento en la amplitud del temblor. Por el contrario, el temblor se reduce entre el 5 y el 12% de los pacientes. Sin embargo, estos resultados son difíciles de interpretar debido a la variabilidad intrínseca del temblor: durante ensayos de la misma duración, el temblor varió significativamente en el 67% de los pacientes (aumentando en el 45% y disminuyendo en el 22%). Por tanto, la estimulación mecánica de la extremidad no tiene un efecto sistemático en el temblor propio del Temblor Esencial.
Estrategia para el control háptico, basado en electromiografía, de un exoesqueleto de mano para neurorehabilitación
(Editorial Universitat Politècnica de València, 2019-11-13) Cisnal, Ana; Moreno, Victor; Pérez Turiel, Javier; Alonso, Rubén; Fraile Marinero, J. Carlos; Lobo, Victor; Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial
[ES] RobHand es un sistema de neuro-rehabilitación para la mano de sujetos que han sufrido un ACV y deben recuperar la movilidad perdida como consecuencia del mismo. El sistema incluye un exoesqueleto de mano, un interfaz con el paciente para la realización de terapias basadas en un entorno virtual y un sistema de gestión de toda la información asociada a los pacientes y las terapias. Es un desarrollo financiado por el CDTI y se lleva a cabo en colaboración por la empresa CyL ImasD (Salamanca), el grupo de Robótica Médica del ITAP (UVa) y el servicio de rehabilitación del Hospital Clínico Universitario (HCU) de Valladolid. Soporta tanto terapias de tipo pasivo, en las cuales el sujeto no ejerce ninguna fuerza y toda la responsabilidad es del sistema, como otras de tipo activo asistido en las que se busca conseguir un comportamiento de tipo asistencia a medida (assist as needed) en el que el sistema detecta la fuerza realizada por el paciente y la complementa hasta el nivel de desempeño deseado. El trabajo presenta el planteamiento y el estado de desarrollo de la arquitectura de control del sistema. Está adopta un esquema jerárquico en tres niveles de los que el nivel intermedio L2 implementa una estrategia de interacción háptica con control de admitancia. Para ello planteamos utilizar registros de EMGs del paciente y el consumo de corriente de los motores para adaptar dinámicamente el nivel de asistencia a la situación del paciente. Se ha desarrollado un hardware específico para el registro y tratamiento de las señales de EMG y los algoritmos de control se ejecutan en un DSP para favorecer la autonomía del dispositivo. En la actualidad se están realizando pruebas de las terapias pasivas con 5 pacientes en el HCU y en breve comenzarán las pruebas con terapias activas.
Estudio preliminar de la detección de cambios de velocidad de la marcha a partir de señales EEG
(Editorial Universitat Politècnica de València, 2019-11-13) Quiles Zamora, Vicente; Iáñez, Eduardo; Ortiz, Mario; Azorín, José; Agencia Estatal de Investigación
[ES] El análisis de las señales cerebrales para la asistencia en pacientes con movilidad reducida es un área de investigación continua en la que las nuevas tecnologías ofrecen un amplio espectro de posibilidades para la ayuda activa como los exoesqueletos y las interfaces cerebro-maquinas (BMI). En este trabajo nos centramos en realizar una interfaz BMI para el control de velocidad del miembro inferior. El objetivo de este estudio es analizar las señales electroencefalográficas (EEG) para obtener un indicador que relacione la información cerebral con marcadores de velocidad en la marcha. Para el procesamiento de las señales EEG analizamos los ritmos sensoriomotores correspondientes a las bandas Alfa y Beta en la zona motora. La interfaz BMI debe discernir entre dos estados marcha e intención de cambiar de velocidad. La creación de dicho modelo requiere caracterizar el momento del cambio, para la fase de entrenamiento. Hemos utilizado el equipo de captura de movimiento Tech MCS V3 basado en sensores inerciales. Analizamos las componentes frecuenciales de la aceleración en el dominio temporal mediante la transformada continua Wavelet (CWT). En este trabajo realizamos un estudio menor para analizar la marcha y otro principal para la validación de la interfaz BMI planteada. Tres usuarios sanos participaron en el estudio. El protocolo tiene tres fases, el usuario espera parado unos segundos tras los cuales decide comenzar la marcha a un ritmo visiblemente lento y llegado un punto voluntariamente cambia de velocidad manteniéndola unos segundos. El experimento consta de 40 repeticiones. Debido a la gran generación de artefactos durante la marcha los componentes de la señal EEG fueron descompuestos mediante ICA y rechazados según su componente espectral y un criterio apropiado. Los resultados fueron procesados con varias configuraciones de electrodos de la zona motora, en diferentes bandas de frecuencia y con y sin eliminación de artefactos. El porcentaje máximo de acierto para los tres usuarios a la hora de distinguir entre las dos clases es del 58%, no siendo resultados lo suficientemente remarcables para poder validar de forma confiable la interfaz BMI planteada.
Estudio preliminar de la usabilidad de tres tamaños de teclados basados en Interfaces Cerebro-Computador por pacientes con ELA
(Editorial Universitat Politècnica de València, 2019-11-13) Medina Juliá, María; Fernández-Rodríguez, Álvaro; Velasco-Álvarez, Francisco; Ron-Angevin, Ricardo; Ministerio de Economía y Competitividad
[ES] En referencia a los teclados basados en Interfaces Cerebro Computador que utilizan el biopotencial P300 como señal de control, el tamaño óptimo para personas con discapacidad motora no se ha presentado propiamente. En este trabajo se evaluaron tres tamaños de teclados mediante el enfoque de usabilidad – en términos de efectividad, eficiencia y satisfacción – para ofrecer uno adecuado. Cuatro pacientes con esclerosis lateral amiotrófica evaluaron los tres tamaños. Los participantes tuvieron peor desempeño con el tamaño pequeño, especialmente en la efectividad y satisfacción; mientras que con el mediano obtuvieron mejores resultados, resaltando la satisfacción. Los resultados muestran que se debe considerar el tamaño del teclado al diseñar un nuevo paradigma para personas con discapacidad.
Evaluación de la interacción entre atención visual y memoria de trabajo: un estudio basado en técnicas de eye-tracking
(Editorial Universitat Politècnica de València, 2019-11-13) Conesa, Natalia; Balagué, Marta; Dempere-Marco, Laura; Ministerio de Ciencia e Innovación
[ES] La memoria de trabajo (MT) nos permite mantener y manipular información cuando ya no está presente a los sentidos. Cuando los estímulos se muestran de forma secuencial se ha descrito la aparición de efectos de recencia (i.e. aquellos estímulos que se muestran en las últimas posiciones de la secuencia son retenidos en MT con mayor probabilidad). La hipótesis principal que subyace este estudio es que la atención visual modula la codificación de información visual durante la fase de estimulación de MT. Nuestros resultados muestran que el efecto de recencia surge incluso cuando los estímulos se muestran de forma simultánea, de modo que determinan qué estímulos entran y son mantenidos en MT. Este efecto es consecuencia de la asignación de atención visual a los diferentes elementos durante la fase de estimulación de la tarea visual, ilustrando así el importante rol de la interrelación entre atención visual y MT.
Fiabilidad y precisión en Biomecánica
(Editorial Universitat Politècnica de València, 2019-11-13) Sáenz-Nuño, María; Pérez Mallada, Néstor; Díez Sánchez, Noelia; Rodeño Domínguez, Miguel; Moreno Bellido, Francisco
[ES] Son evidentes las mejoras que se están realizando en los sistemas de diagnóstico utilizados en Biomecánica, con equipos cada vez más integrados en la actividad física a través de diminutos wearables. Ello permite hacer seguimiento de las variables biomecánicas de interés, sin apenas interferir y por consiguiente mejorar la objetividad de los diagnósticos. Su utilización propone un futuro de posibilidades inimaginable. Si a esto se aúna la seguridad de unas medidas fiables trazadas a referencias internacionales, se podrán obtener modelos objetivos y realistas biomecánicos totalmente a medida del paciente. En el presente trabajo se presenta la experiencia de calibración de un goniómetro digital para su caracterización metrológica, asegurando sus resultados y estableciendo su rango de precisión y exactitud. Dicho trabajo se realizó en un laboratorio acreditado por ENAC y con una clara implicación en el sector sanitario. Con ello, todas las mediciones realizadas con este goniómetro van a ofrecer una fiabilidad certificada dentro incluso del sistema industrial, que permitirá garantizar un seguimiento, objetivo y comparable, en la evolución del tratamiento, valoración funcional y pericial de un paciente . Fruto de esta experiencia, se presentará también la propuesta de Gestión Metrológica para el equipamiento de medición en Biomecánica, que actualmente se está liderando desde UNE en conjunción con el CEM (Centro Español de Metrología), Comillas, FREMAP y otras instituciones.
Fundamentos biomecánicos en el diseño de inmovilizador para rehabilitación de fracturas múltiples
(Editorial Universitat Politècnica de València, 2019-11-13) Bula Oyola, Ena Lucía
[ES] Las patologías óseas que afectan a la cintura escapular son comunes y en la mayoría de los casos su recuperación se obtiene a través de tratamiento conservador. Se presenta el caso de paciente femenino de 20 años con politraumatismo por accidente de alta energía. Entre las lesiones se encuentran: una fractura diafisiaria de clavícula derecha con desplazamiento, 11 fracturas de costillas con desplazamiento y luxación escapular. Teniendo en cuenta la inestabilidad toráxica y la incompatibilidad entre la fijación en “8” (Watson-Jones) frente a la disposición de los fragmentos desplazados, se diseñó un inmovilizador basado en la analogía funcional de la cintura escapular y se estableció un sistema de tracciones externos que emulan la acción de los músculos Trapecio, Pectoral Mayor y Deltoides sobre los huesos. El uso continuo del producto durante seis semanas favoreció la consolidación de las fracturas, restituyó la estabilidad de la cintura escapular y el rango de movimiento funcional. La adecuada tracción de los fragmentos de la clavícula y su leve superposición contribuyó a atenuar la discontinuidad en el hombro. Los principales beneficios en el diseño propuesto son: efecto de doble tracción, fijación posterior para mantener la clavícula y omoplatos en posición y bajo condiciones dinámicas, y la posibilidad de generar presión en forma gradual e independiente en puntos prefijados. Estos principios podrían ser aplicables en la rehabilitación de otro tipo de fracturas múltiples.
Patrones de desplazamiento del eje instantáneo de rotación del movimiento de elevación humeral
(Editorial Universitat Politècnica de València, 2019-11-13) Cáceres Cáceres, Magda Liliana; Page Del Pozo, Alvaro Felipe; Dpto. de Física Aplicada; Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación; Instituto Universitario de Investigación Concertado de Ingeniería Mecánica y Biomecánica; Agencia Estatal de Investigación
[ES] En este trabajo se presentan los resultados de un estudio experimental para la descripción de las trayectorias descritas por el eje instantáneo de rotación (EIR) toracohumeral para movimientos cíclicos de elevación-descenso. Se ha desarrollado una técnica de análisis de movimientos mediante videofotogrametría que permite la medida del EIR del movimiento relativo húmero tórax con un error inferior a 1 cm y de forma muy reproducible [1,2]. Esto permite registrar el movimiento continuo del EIR como un axoide, cuyo desplazamiento mediolateral está relacionado con las velocidades de rotación de las articulaciones esternoclavicular, acromioclavicular y glenohumeral, y cuya posición vertical se asocia a la elevación de articulación glenohumeral [3] Se ha realizado un estudio con 45 sujetos sanos y 15 sujetos con patologías del hombro, analizando el movimiento cíclico de elevación-descenso del húmero en los planos frontal y escapular. La ubicación y forma de los axoides es sensible a los efectos de la carga y del estado funcional del sujeto. Así el efecto de la carga se manifiesta en un desplazamiento medial de la trayectoria del EIR, asociado a un movimiento más acusado de las articulaciones esternoclavicular, acromioclavicular frente al movimiento sin carga. Por otra parte, el efecto de la patología afecta a la trayectoria del EIR sólo a partir de cierto nivel de limitación funcional. Los patrones correspondientes a pacientes con limitaciones leves no muestran diferencias importantes frente a los sujetos sanos. Los resultados obtenidos muestran que el EIR puede ser de utilidad en la valoración funcional biomecánica del hombro, al ofrecer información sobre la coordinación de las diferentes articulaciones que lo constituyen.
Sistema no invasivo para la medida y visualización de desplazamientos de tejidos en neurocirugía
(Editorial Universitat Politècnica de València, 2019-11-13) Juan, Carlos; Blanco, Carolina; Herrero, Natividad; Garcia, Hector; Vicente-Samper, Jose; Avila, Ernesto; Sabater-Navarro, Jose
[ES] Se presenta un sistema de imagen médica basado en medición de distancias entre tejidos por medio de microondas. El sistema está pensado para la monitorización y corrección del problema de brain-shift en operaciones de tumores cerebrales. Se muestra el sistema desarrollado y los primeros resultados con phantoms de tejidos cerebrales que tienen una morfología similar a los tejidos reales. Se demuestra la viabilidad del sistema para la medida de distancias y la reconstrucción de una imagen 3D intraoperatoria.
Validación de los marcadores ArUco para el análisis de movimientos humanos
(Editorial Universitat Politècnica de València, 2019-11-13) Jara, Nicolás; Abad, José; Navarro Lacreu, José Benito; Page Del Pozo, Alvaro Felipe; Dpto. de Física Aplicada; Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Telecomunicación; Instituto Universitario de Investigación Concertado de Ingeniería Mecánica y Biomecánica; European Commission; Agencia Estatal de Investigación
[ES] En los últimos años se han publicado numerosos trabajos sobre el empleo de técnicas de bajo coste para el análisis de movimientos humanos, especialmente mediante sensores inerciales [1]. Menos esfuerzos se han realizado en la línea de otras técnicas basadas en video-análisis, donde la mayoría de trabajos se refieren al análisis de movimientos planos con una cámara [2]. Sin embargo, en el campo de la robótica se vienen usando desde hace tiempo sistemas de posicionado mediante marcadores de realidad aumentada (AR). Estos sistemas permiten analizar, en tiempo real y con una única cámara de video, la posición y orientación de objetos con precisión suficiente para su uso en muchas aplicaciones biomecánicas [3]. En particular, la librería ARUCO [4] permite analizar movimientos de varios marcadores de manera rápida y eficiente, lo que permite aplicarlos al análisis de varios segmentos corporales en tiempo real. En este trabajo se analiza la precisión de los marcadores ARUCO en la medida de ángulos y desplazamientos, comparando los movimientos medidos con el sistema con dos técnicas de precisión: encoders de desplazamientos lineales y giros, para las medidas estáticas, y un sistema de videofotogrametría de precisión, para las medidas en movimiento. Los resultados muestran que los marcadores pueden medir desplazamientos con errores estándar del orden de 1 mm en los desplazamientos paralelos al plano de la cámara y del orden de 3 mm en profundidad. Los errores angulares son inferiores a 0.5º en los giros en el plano de la cámara y del orden de 1º en los giros alrededor de ejes paralelos a dicho plano. Estos errores son mucho menores que los asociados a la variabilidad humana, por lo que sería posible utilizar este tipo de marcadores para numerosas aplicaciones biomecánicas.

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