Scielo RSS <![CDATA[Revista mexicana de ingeniería biomédica]]> http://www.scielo.org.mx/rss.php?pid=0188-953220160003&lang=es vol. 37 num. 3 lang. es <![CDATA[SciELO Logo]]> http://www.scielo.org.mx/img/en/fbpelogp.gif http://www.scielo.org.mx <![CDATA[Biorreactor de flujo radial orgánico-polimérico para modelos de hígado]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0188-95322016000300165&lng=es&nrm=iso&tlng=es Abstract An artificial liver support system is based on the functional hepatocytes being cultured inside a bioreactor; this technique has being used as an effective therapy for treating chronic liver diseases in recent times. This work evaluates different parameters such as cell viability and metabolic function of the hepatocytes when cultured on a hybrid scaffold. The scaffold was built using a polypyrrole plasma coated polymer layer seeded with endothelial matrix for efficient three-dimensional hepatocyte growth within a radial flow bioreactor. The flow rate inside the bioreactor was 7 ml / min. The parts for the bioreactor where either built using food-grade steel and/or glass or the scaffolds comprise a Poly (L-lactic acid)-coated polypyrrole iodine layer or not for HepG2 culture. The results show that the Poly (L-lactic acid)-coated scaffolds increased cell proliferation by 30%, protein production by 16% and albumin secretion by 40% compared with the non-coated scaffold. All experiments were performed thrice and data was analysed by ANOVA and Tukey statistic models with a p&lt;0.05. The obtained results demonstrated that radial flow bioreactors in conjunction with hybrid scaffolds improve hepatocytes’ physiological and functional properties and could be used as an alternative therapy for patients with liver diseases.<hr/>Resumen Un sistema de soporte hepático artificial se basa en utilizar hepatocitos funcionales cultivados en un biorreactor; esta técnica ha demostrado que se puede utilizar como una terapia eficaz para el tratamiento de enfermedades crónicas del hígado en los últimos tiempos. Este trabajo evalúa diferentes parámetros tales como la viabilidad celular y la función metabólica de los hepatocitos cuando se cultivan en un andamio híbrido. El andamio fue construido usando una capa de polímero recubierto de polipirrol plasma, se sembró con un cultivo tridimensional de células endoteliales y de hepatocitos dentro de un biorreactor de flujo radial. La velocidad de flujo en el interior del biorreactor fue de 7 ml / min. Las piezas para el biorreactor fueron construidas con acero de calidad alimentaria y / o vidrio. Los andamios control fueron de ácido L-poliláctico y a estos se les agrego un revestimiento de polipirrol-yodo para el cultivo de HepG2. Los resultados muestran que el ácido L-poliláctico recubierto, aumento la proliferación celular en un 30%, la producción de proteínas en un 16% y la secreción de albúmina por 40% en comparación con el andamio no recubierto. Todos los experimentos se llevaron a cabo tres veces y los datos se analizaron mediante modelos estadísticos ANOVA y Tukey con una p &lt;0.05. Los resultados obtenidos demostraron que los biorreactores de flujo radial conjuntamente con andamios híbridos mejoran las propiedades fisiológicas y funcionales hepatocitos y podrían utilizarse como una terapia alternativa para los pacientes con enfermedades hepáticas crónicas. <![CDATA[Análisis electroencefalográfico de la conectividad funcional en habituación por teoría de gráficas]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0188-95322016000300181&lng=es&nrm=iso&tlng=es Resumen Se ha propuesto, en la literatura de neurociencias, la hipótesis de que el cerebro funciona con base en redes glioneuronales, responsables de los procesos sensoriales, motores y cognitivos. La teoría de gráficas ofrece modelos matemáticos para describir estas redes complejas a partir de simples abstracciones: nodos y aristas. En este trabajo se plantea el uso de técnicas de procesamiento de señales para el análisis de la conectividad funcional entre ensambles neuronales a partir de medidas derivadas del EEG a través de la teoría de gráficas. Se describen los procedimientos para el análisis de la conectividad, desde el procesamiento y acondicionamiento de los registros, el cálculo de la densidad espectral en el EEG en banda ancha, la determinación de medidas de conectividad entre electrodos, y la estimación de parámetros de las redes complejas resultantes. Se analizó el EEG de 50 sujetos en intervalos de antes (Pre) y durante la fotoestimulación repetida (Rph). Con base en la significancia estadística de la respuesta durante Rph de desincronización/sincronización (D/S) en la banda alfa, y su extensión en las regiones corticales, los participantes se separaron en tres grupos: G1, G2 y G3. La pendiente de la regresión lineal D/S vs repetición en banda alfa, fue significativa en 16 de 16 regiones en G1, 12 de 16 en G2 y 5 de 16 en G3. La conectividad funcional siguió estos cambios mientras que en las bandas delta, theta y beta no se registraron modificaciones. D se relaciona con activación y la S con inhibición lo que apoya la hipótesis de la participación de alfa en el proceso cognitivo de habituación a la fotoestimulación.<hr/>Abstract The hypothesis that the brain works using glial-neuronal networks that are responsible for sensory, motor and cognitive processes has been proposed in the neuroscience literature. Graph theory offers mathematical models to describe these complex networks from simple abstractions such as nodes and connecting edges. In this work, usign signal processing techniques to the analysis of functional connectivity between neuronal emsembles derived from EEG measurements through theory graph. Procedures for the analysis of connectivity are described, from multichannel record processing and conditioning, computation of wideband power spectral density, determination of connectivity measures between electrodes, and parameter estimation of the resulting complex networks. EEG recordings from fifty subjects were analyzed in intervals before (pre) and during repeated photostimulation (Rph). Based on the statistical significance of the response during Rph, desynchronization/synchronization (D/S) in alfa band, and its wide distribution in corticals areas, the participants were divided into three groups: G1 , G2 and G3. The slope D/S in alfa band was significant in 16 of 16 regions (G1), 12 of 16 (G2) and 5 of 16 (G3). The functional connectivity depicted the same trend as these changes, whereas in the delta, theta and beta bands occurred no modifications. D is related to activation and S with inhibition, supporting the hypothesis of alfa-band’s participation in the cognitive process of habituation to photostimulation. <![CDATA[Sistema de Rehabilitación de Miembro Inferior Interconectado con un Videojuego: Una Potencial Aplicación para Víctimas de Minas Antipersonal]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0188-95322016000300201&lng=es&nrm=iso&tlng=es Resumen A nivel mundial se registran anualmente alrededor de 3,308 víctimas de minas antipersonal (MAP), de las cuales un 67% corresponde a lesiones de miembros inferiores que requieren rehabilitación. Este artículo presenta un sistema de adquisición de datos para un equipo de rehabilitación de víctimas de MAP, quienes al interactuar con un videojuego de carreras de automóviles realizan la terapia. El sistema permite al terapeuta establecer una velocidad de pedaleo mínima y analizar la fuerza y velocidad del mismo. El desarrollo conceptual incorpora una bicicleta estática comercial, sensores para medir la fuerza de pedaleo, un sensor óptico para medir la velocidad y pulsadores de mando para interactuar con el videojuego. Para evaluar el sistema se caracterizaron y probaron los sensores, y se realizaron encuestas de percepción a 20 fisioterapeutas relacionadas con ergonomía, seguridad y potenciales beneficios del sistema. El 70%, 90% y 80% de los fisioterapeutas valoraron, respectivamente, estas características en un nivel Alto. Adicionalmente, al menos el 85% de ellos están de acuerdo con nueve beneficios potenciales para personas víctimas de MAP, por lo tanto se plantea que el sistema desarrollado puede utilizarse como ’juego serio’ para apoyar las terapias de rehabilitación de personas con prótesis por esta causa.<hr/>Abstract Worldwide there are approximately 3,308 records of landmine victims during a year. 67% of them suffered injuries which require physical rehabilitation. This paper presents a data acquisition system for landmine victims rehabilitation, interfaced with a videogame, which enables to interact with a racing game. The therapist can set the minimum speed required for the rehabilitation and analyze the forces and speed developed while pedaling. The conceptual development incorporates a commercial static bicycle, sensors to measure the pedaling force, an optic sensor to measure the speed, and command buttons to control the videogame. In order to evaluate the system, the sensors were characterized and tested, and a survey was conducted to 20 physiotherapists in order to evaluate the perception of ergonomics, safety and possible benefits of the data acquisition system for rehabilitation of landmine victims. 70%, 90% and 80% of the physiotherapists, respectively, assessed these characteristics as High level. Moreover, at least 85% of them are agree with nine possible benefits for rehabilitation of landmine explosion victim. Therefore, it is proposed that the data acquisition system can be used as a serious game that supports rehabilitation therapies of people with a prosthesis due to this cause. <![CDATA[Algoritmo para estimación de ángulo de rodilla en marcha normal: enfoque a trazado de trayectoria en prótesis transfemorales inteligentes]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0188-95322016000300221&lng=es&nrm=iso&tlng=es Resumen En este trabajo se presenta un algoritmo para estimar el ángulo de rodilla a partir del ángulo de cadera y parámetros de marcha, el cual sólo utiliza un sensor en el muslo para la estimación. Para el desarrollo del algoritmo fue indispensable realizar un análisis de marcha para establecer parámetros de diseño. Se utilizó la correlación natural entre cadera y rodilla para separar los movimientos de flexión-extensión de marcha en dos etapas:1) movimientos donde el pie no está en contacto total con el piso; 2) movimientos de contacto total del pie con el piso. La estimación es para movimientos de marcha, se realiza en tiempo real y la variación de velocidad en la marcha no afecta la estimación del ángulo. Se utilizaron regresores lineales para aproximar el ángulo estimado de rodilla al ángulo real. En todos los casos de estudio de marcha, los resultados mostraron una aproximación aceptable del ángulo de la rodilla; el error promedio de estimación fue de 8.25◦. El principal logro de este trabajo fue desarrollar un algoritmo para dar una posible solución al problema de coordinación entre el cuerpo humano y prótesis transfemorales inteligentes, aun ante cambios de velocidad en la marcha.<hr/>Abstract This paper presents an algorithm to estimate the knee angle from hip angle and gait parameters. This algorithm uses a single sensor on the thigh to achieve the estimation. Hip-knee natural correlations were employed in order to analyze the gait flexion-extension movements in two stages: 1) when the foot is not in full contact with the floor (swing phase and heel contact); 2) when the whole sole makes contact with the ground (stance phase). The estimation is developed in real-time for gait movements and speed fluctuations do not distort the angle estimated. In addition, the simple linear regression were used to approximate the estimated angle to actual knee angle. The experimental results obtained from the gait studies, showed an acceptable knee angle approximation; the mean error estimation was 8.25◦. The major goal of this work was the development of an algorithm that can solve the problem of human body-intelligent transfemoral prosthesis coordination, even if there are gait speed fluctuations. <![CDATA[Apósitos de polímeros naturales para regeneración de piel]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0188-95322016000300235&lng=es&nrm=iso&tlng=es Resumen El presente artículo es una amplia revisión bibliográfica de algunos de los polímeros naturales más utilizados en la fabricación de apósitos para curación de heridas cutáneas y regeneración de piel en los últimos años. Asimismo, se presenta un análisis descriptivo de los polímeros de origen natural más estudiados en la ingeniería de tejidos, remarcando sus propiedades físicas, químicas y biológicas. Encontrando que las investigaciones más recientes se han centrado en la exploración de apósitos a partir de biopolímeros como una alternativa a los materiales sintéticos derivados del petróleo, debido a las propiedades que poseen, como una mayor biodegradabilidad, biocompatibilidad y sostenibilidad por ser obtenidos naturalmente. Sin embargo, aún no existe un apósito ideal que pueda ser aplicado de manera eficiente en todos los tipos de heridas; por lo que los investigadores se han enfocado en el desarrollo y la optimización de apósitos que satisfagan la mayoría de las necesidades para una etapa en particular de la herida.<hr/>Abstract This review includes the bio-polymers most used in recent years for the manufacturing of materials used as dressings in cutaneous wound healing and skin regeneration. Also, the natural polymers most studied in tissue engineering are mentioned, highlighting their physical, chemical and biological properties for skin regeneration and wound healing. Through an extensive review of the clinical and research uses different types of natural polymers were compared, as well as the results of chemical and biological tests carried out during experimental research performed internationally. <![CDATA[Contribuciones de las Ciencias Electrónicas al Problema de las Caídas en Población Adulta Mayor]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0188-95322016000300251&lng=es&nrm=iso&tlng=es Resumen En este escrito se presenta un estado del arte sobre las contribuciones de las ciencias de la electrónica al problema de las caídas en población adulta mayor. La bibliografía estudiada se clasificó con base en una taxonomía propuesta por los autores consistente de 8 ejes temáticos que son: etiología, epidemiología, predicción, consecuencias, prevención, medición, detección de caídas y detección de actividades diarias. De la revisión bibliográfica realizada se concluyó que las contribuciones más importantes de las ciencias de la electrónica surgen tanto del desarrollo de dispositivos de captura de movimiento como de los diferentes algoritmos propuestos para procesar la información proveniente de estos dispositivos. Gracias a la combinación de estos dos aspectos (dispositivos y algoritmos) se han podido medir de manera precisa variables como velocidad de marcha, longitud y duración del paso, posición del centro de gravedad y balanceo postural. La medición de estas variables, a su vez, ha introducido avances significativos en la forma en que se realiza la valoración del riesgo de caída. Pese a lo anterior, existen numerosos interrogantes que aun deben ser resueltos, uno de ellos es: ¿cómo convertir la información cuantitativa asociada a la medición de variables biomecánicas en valoraciones cualitativas?. De lo anterior se derivan interrogantes más puntuales como: ¿cuáles son los límites aceptables para la asimetría de marcha? ¿Cómo determinar si un nivel de balanceo postural puede considerarse inseguro?<hr/>Abstract This paper aims to present a state of the art concerning the contributions of electronic sciences to the problem of falls in elder population. The studied literature was classified based on a taxonomy proposed by the authors, consisting of 8 thematic areas which are: etiology, epidemiology, prediction, consequences, prevention, measurement, detection of falls and detection of daily activities. From the literature review it was concluded that the most important contributions of the electronic sciences emerge from the development of motion capture devices as well as from the different algorithms proposed to process the resulting information generated by these devices. Thanks to the combination of these two aspects (algorithms and devices) it was possible to measure accurately variables as walking speed, length and duration of the step, position of the center of gravity and postural balance. The measurement of these variables, in turn, has introduced significant advances in the form in which the risk of falling is assessed. Despite the above, there are many questions that must still be resolved, one of them is: How to convert the quantitative information associated with measurement of biomechanical variables in to qualitative valuations? From the above, more specific questions arise as: what are the acceptable limits for the asymmetry of the step? How to determine when a level of postural balance can be considered unsafe? <![CDATA[Rehabilitación de miembro superior con ambientes virtuales: revisión]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0188-95322016000300271&lng=es&nrm=iso&tlng=es Resumen En este artículo se presentan los resultados de un proceso de revisión bibliográfica sobre rehabilitación de miembro superior basada en ambientes virtuales. El estudio parte de los siguientes interrogantes sobre el estado actual del conocimiento en el área mencionada: ¿cómo inciden los entornos virtuales frente a la rehabilitación tradicional?, ¿qué métricas de desempeño se han aplicado en la rehabilitación virtual de miembro superior? y ¿qué dispositivos hardware se utilizan en rehabilitación virtual?. Para responder las anteriores preguntas se realizó una búsqueda de artículos científicos en el motor de búsqueda Google Scholar y en las bases de datos PubMed, HINARI, ProQuest y Science Direct. De la revisión realizada se concluyó que pese a la existencia de decenas de índices de desempeño para cuantificar la habilidad motriz, no existen criterios para seleccionar el indice que mejor se adapta a los objetivos de un determinado proceso de rehabilitación.<hr/>Abstract This article gives the results of a literature review process about upper limb rehabilitation based on virtual environments. The study borns of the following questions about the current state of knowledge in this subject: how virtual environments influence traditional rehabilitation?, Which performance metrics have been aplied in upper limb virtual rehabilitation? and which hardware devices are used in virtual rehabilitation? To answer the above questions a search for scientific articles was made in the search engine Google Scholar and databases PubMed, HINARI, ProQuest and Science Direct. The conducted review concluded that despite the existence of dozens of performance indicators to quantify the driving ability, there are no criteria to select a better index that best suits the objectives of a rehabilitation process. <![CDATA[Manipulación de Robot Quirúrgico mediante Interfaz Natural]]> http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0188-95322016000300287&lng=es&nrm=iso&tlng=es Resumen En este trabajo se presenta la implementación de un simulador virtual de cirugía gobernado por interfaz natural a través de Leap Motion para determinar la viabilidad de la utilización de esta clase de interfaces. El simulador consta de tres robots, uno de los cuales maneja el endoscopio en el abdomen del paciente, y los otros son robots quirúrgicos, también se implementó una colecistectomía laparoscópica (extirpación de la vesícula biliar), que se dirige a través del movimiento libre de las manos. La aplicación permite algunas acciones como apertura o cierre de pinzas quirúrgicas, localizar grapas, hacer cortes, guiar instrumentos y fue probada por estudiantes de cirugía, obteniéndose un mejor grado de satisfacción con el uso de la interfaz natural.<hr/>Abstract This paper presents the implementation of a virtual surgical simulator governed by natural interface through Leap Motion to determine the feasibility of using this interface in this area. The simulator comprises three robots one of which handles the endoscope into the patient’s abdomen, and the others are surgical robots. A method of laparoscopic cholecystectomy (removal of the gallbladder) was developed, which targets through joystick or natural interface. The application allows some actions such as opening or closing crow bill, locate clips, make cuts and guide the instruments. Additionally this tool was tested by surgery students, obtaining a better degree of satisfaction with the use of natural interface.