Pregrado en Ingeniería Biomédica
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Examinando Pregrado en Ingeniería Biomédica por Materia "Diseño en ingeniería"
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Development of an interface for rehabilitation based on the EMG signal for the control of the ankle exoskeleton T-FLEX(2021-05-27) Castellanos Guarnizo, Camila Andrea; Múnera Ramirez, Marcela Cristina; Cifuentes García, Carlos AndrésEl accidente cerebrovascular es la segunda causa principal de muerte y la tercera de discapacidad, y el 75% de las personas que sufren un accidente cerebrovascular cada año experimentan limitaciones en la movilidad relacionadas con la marcha. Se han considerado estrategias que involucran dispositivos robóticos, como exoesqueletos y órtesis, para mejorar la rehabilitación del accidente cerebrovascular. Algunos de ellos han incluido la implementación de señales de Electromiografía (EMG) ya sea para análisis de activación muscular o detección de intención de movimiento. Este último ha estado involucrado en el proceso de activación de dispositivos robóticos para manejar la asistencia del dispositivo por la intención del sujeto de realizar un movimiento específico. Esto permitiría al sujeto involucrarse en su terapia. Por lo tanto, este proyecto introduce una interfaz EMG para el control del exoesqueleto del tobillo T-FLEX. Se revisaron algunos estudios donde se han incluido señales EMG en los procesos de control y terapia, y se analizaron algoritmos con diferentes métodos de cálculo de umbral. Teniendo en cuenta la información de esos estudios, se desarrolló un algoritmo basado en umbrales para la detección de la intención de movimiento. El algoritmo constaba de dos etapas principales, el cálculo del umbral y la detección de la intención del movimiento. La primera etapa consistió en el establecimiento del umbral a través de la extracción de características estadísticas (MEAN, desviación estándar (STD), varianza (VAR), MEAN + 3 * STD y Root Mean Square value (RMS)) de la señal de EMG. El segundo consistió en comparar la señal con el valor de referencia (umbral). Para probar el algoritmo se planificaron dos sesiones. En la primera sesión participaron diez sujetos sanos y su señal EMG se adquirió del músculo tibial anterior a través de un sensor muscular Myoware. Además, se colocó un sensor de Unidad de Medición Inercial (IMU) en la punta del pie de cada participante para adquirir la velocidad angular cuando se realizó la dorsiflexión del tobillo. Las señales de salida de ambos sensores se registraron y el procesamiento con el algoritmo se realizó off-line. La segunda sesión se realizó con el exoesqueleto de tobillo T-FLEX y un Juego Serio, implementando el algoritmo en tiempo real con una característica estadística seleccionada de la primera sesión como umbral. Se evaluó la detección del algoritmo EMG. También se evaluó el algoritmo que ya tenía T-FLEX para la detección de la intención de movimiento con el sensor IMU. Los resultados de la primera sesión mostraron que la característica de MEAN funcionó para el establecimiento del umbral con el sensor IMU, y para el sensor EMG fue (VAR), presentando un error menor al 10% en la cantidad de Falsos Positivos (FP) y Falsos Negativos (FN). Con esto, se llevó a cabo la segunda sesión, demostrando que había más precisión en el manejo del juego usando el sensor IMU que el sensor EMG. Con el sensor EMG la máxima precisión alcanzada fue del 89,7% y con el sensor IMU fue del 94,1%. - ÍtemAcceso AbiertoEstablecer una herramienta para la adquisición de equipos biomédicos a partir del índice de obsolescencia en una institución de salud(2021-05-26) Salamanca Parra, Maria Valentina; Sánchez Fonseca, Nissi Jireh; Sarmiento-Rojas, JeffersonPara el sostenimiento tecnológico en una institución prestadora de servicios de salud, es indispensable la evaluación de los dispositivos biomédicos con el fin de reconocer las características de funcionamiento y por ende el estado de la tecnología, esto con el fin de priorizar la adquisición y renovación tecnológica a tiempo, evitando repercusiones sobre el funcionamiento económico y de los servicios de la institución. Para esto, una institución hospitalaria de alta complejidad, desde el departamento de ingeniería clínica, implementa el cálculo y análisis del índice de obsolescencia. El cálculo del índice de obsolescencia en la institución representa un proceso repetitivo y de larga duración, por la gran cantidad de información que se necesita, la cual se encuentra descentralizada y no relacionada, impactando directamente al análisis de obsolescencia y por ende la priorización en la adquisición de tecnología biomédica. Objetivo: El objetivo de este proyecto es desarrollar una herramienta digital que contribuya a la priorización de adquisición de equipos biomédicos mediante el cálculo y análisis del índice de obsolescencia establecido en la propuesta del Ministerio de Salud. Se busca generar una base de datos con información de identificación de los equipos biomédicos, tal como el nombre del equipo, la serie, la marca, el modelo, clasificación de riesgo y registro Invima, así como también información técnica, clínica y económica necesaria para el cálculo del índice de obsolescencia. Metodología: Para el desarrollo y ejecución del proyecto se planteó un cronograma de actividades correspondientes a 6 fases generales de trabajo establecidas: fase inicial, fase de planeación, fase de desarrollo, fase de evaluación, fase de análisis y fase de cierre. A partir de esto, se llevó acabo la formulación de la problemática, el planteamiento de la solución, la priorización en la recolección de información y el desarrollo de la herramienta teniendo en cuenta el establecimiento de requerimientos funcionales y no funcionales. Finalmente, para la evaluación de la herramienta se implementó cuestionarios de usabilidad y experiencia de usuario para evidenciar el impacto de la herramienta en la institución. Resultados: Se desarrolló la herramienta digital planteada como solución para el cálculo y el análisis del índice de obsolescencia, y se presentó a dos ingenieros pertenecientes al departamento de ingeniería clínica de la institución de salud para la evaluación de usabilidad del sistema. Se obtuvo como puntaje de la usabilidad del sistema un valor de 71,3, estableciendo que la experiencia del usuario fue “Buena”. Conclusiones: Se diseñó y desarrolló una herramienta digital que contribuyó a la determinación y análisis del índice de obsolescencia, con el fin de apoyar al proceso de priorización de adquisición de tecnología biomédica en las áreas prioritarias de la institución.
- ÍtemAcceso AbiertoMedición no-invasiva e indirecta de la frecuencia cardiaca de pacientes usando sensores de bajo costo(2021-05-26) Díaz Álvarez, Vivian Paola; Hurtado Hernández, Zuley Camila; Perdomo Charry, Oscar JuliánEn el presente documento se tiene como objetivo desarrollar un sistema alternativo de medición de la frecuencia cardiaca haciendo uso de sensores de bajo costo para la obtención de vibraciones causadas por el corazón en la caja torácica cuando se genera un latido. Mediante el uso de redes neuronales recurrentes se realiza la estimación de la señal de fotopletismografía mediante la adquisición de señales de seismocardiografía. Se determina un método de entrenamiento junto con el sensor que generarán los resultados de menor error y con la estimación más acertada.
- ÍtemAcceso AbiertoModelo de toma de decisiones utilizando aprendizaje por refuerzo cuántico(2021-05-27) Sastoque Granados, Santiago; López López, Juan Manuel; León Anhuaman, Laura Andrea; GiBiomeEl aprendizaje por refuerzo clásico (CRL, por sus siglas en inglés), ha sido utilizado ampliamente en aplicaciones para la psicología y neurociencia. Sin embargo, el aprendizaje por refuerzo cuántico (QRL, por sus siglas en inglés) ha demostrado mejor desempeño en simulaciones por computadora. Para poder analizar la toma de decisiones basada en el valor utilizando estos modelos, se diseñó un protocolo experimental que consiste en dos grupos sanos de diferentes edades realizando la prueba Iowa Gambling Task. Con esta base de datos se comparó el desempeño de cuatro modelos de CRL y uno de QRL, los resultados demostraron que la toma de decisiones basadas en el valor se puede modelar utilizando aprendizaje por refuerzo cuántico y esto sugiere que el enfoque cuántico a la toma de decisiones aporta nuevas perspectivas y herramientas que permiten entender nuevos aspectos del proceso de toma de decisiones humano.
- ÍtemAcceso AbiertoSeguimiento y evaluación de personas en ambientes cerrados / abiertos(2021-05-26) Cruz Angel, Bryan Santiago; Perdomo Charry, Oscar JuliánActualmente, en un mundo constantemente en evolución hemos evidenciado el impacto y crecimiento de la tecnología. Lo que se conoce como la revolución tecnológica ha llevado a la creación de sistemas de pago en línea, Inteligencia artificial (IA), BigData, el internet de las cosas, entre otros. Estas herramientas facilitan y optimizan procesos que normalmente generan más gastos económicos, ambientales y sociales, en especial el uso de tecnologías de IA presenta un gran desempeño en la detección de objetos por medio de imágenes, cuando se trata de seguimiento de personas, la norma general dicta que debe realizarse de forma manual, en donde un trabajador sea el encargado de llevar un control de las cámaras de vigilancia, mediante las cuales se puede identificar un sujeto, su posición, y su estado físico, este control es efectivo pero tedioso, en el enfoque de este trabajo dirigido se busca automatizar dicha labor especialmente en centros de salud o hogares geriátricos, donde pacientes con condiciones neurológicas necesitan atención o monitoreo más constante, apoyado en el algoritmo de Detección de objetos YOLO en su versión 3 y en el algoritmo DeepSORT para el seguimiento de personas, se plantea generar un programa en Google Colaboratory usando el lenguaje de Python para la de detección, seguimiento y evaluación de actividad física de personas por medio de videovigilancia o vision por computadora, con un enfoque en tiempo real con base en diversas técnicas de IA. Estos algoritmos tienen diversos usos y ventajas, algunos ejemplos van desde el seguimiento del balón en partidos de futbol o baloncesto hasta la detección de automóviles para sistemas de conducción automática, entre las ventajas que ofrece es que es una tecnología no invasiva, de bajo costo y alta eficiencia, por otra parte, presenta algunas dificultades relacionadas con efectos como la oclusión, es decir, cuando una persona se encuentra delante de otra y dificulta su visibilidad en el vídeo. La gran cantidad de personas puede ser otro limitante, ya que por lo general se requiere de gran capacidad computacional para detectar cada objeto, esto de forma intrínseca nos afecta el rendimiento en tiempo real, limitando el número de fotogramas que se pueden procesar cada segundo.
