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Laboratorio de Biomecánica e Ingeniería para la Salud Pontificia Universidad Católica Argentina

Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería

Laboratorio de Biomecánica e Ingeniería para la Salud

Creación: 2009

Grupo Interdisciplinario Ingeniería (Electrónica)

Diseño

Ciencias Físicas (Bioingeniería)

Biomecánica (Ingeniería del movimiento)


Dr. Ing. I. Ghersi; Bioing. C. Fliger; Arq. C. Castro Arenas; Alumno: P. Borsoi;

Dra. M. Miralles.

Procesamiento de señales biológicas (ciencias básicas en general) y en particular señales de equilibrio humano normal y/o disfuncional.

Desarrollo de dispositivos dedicados para aplicaciones médicas (ingeniería aplicada).

Pontificia Universidad Católica Argentina

Proyecto de Investigación

Modelos biomecánicos y desarrollos de dispositivos para la cuantificación del

movimiento humano en individuos normales y/o disfuncionales



ÁREA: BIOMECÁNICA E INGENIERÍA PARA LA SALUD

DESARROLLOS ASOCIADOS

a) concluidos

Dispositivos ambulatorios de evaluación de equilibrio.

Desarrollo de Balanza para estudios de equilibrio ortostático (electromecánica, software de adquisición, etc.)

Sistema de evaluación 3D de ángulos de articulaciones.

Desarrollo de escalera de paso regulable (estandarización

de pruebas).

Desarrollo de dispositivo de calibración de balanzas. b) en curso

Desarrollo de plataforma para evaluar salto vertical (placa electrónica).

Proyecto de plataforma basculante.

Pontificia Universidad Católica Argentina Laboratorio de Biomecánica e Ingeniería para la Salud


Equilibrio humano y riesgo de caídas en adultos mayores

Banco de señales de equilibrio

humano normal y/o disfuncional




EQUILIBRIO HUMANO y RIESGO DE

CAÍDAS

Fenómeno multivariado Multicausal / consecuencias variables

Asociado con lesiones, morbilidad y mortalidad

Poblaciones de Riesgo Adultos mayores

Grupos específicos de interés Atletas

Deportistas

Evaluaciones clínicas clásicas Test de Tinetti

Dynamic Gait Index

Get Up and Go

etc.

Problemática de atención creciente en salud pública

OPORTUNIDAD Aporte de dispositivos innovadores para cuantificar rendimiento

Prevención para grupos de riesgo

Análisis de rendimiento

Evaluaciones Repetibles y Confiables

Adquisición y Procesamiento dedicado de señales

Complemento sobre pruebas clínicas clásicas

Laboratorio de Biomecánica e Ingeniería de la Salud


PROBLEMÁTICA

Escalas de evaluación de pruebas clínicas son en gran parte subjetivas

“Cambios leves”, “buena velocidad”, “desviaciones severas”

Dificultad para interpretar resultados de diferentes especialistas de un mismo sujeto a lo largo del tiempo

Necesidad de parámetros objetivos y precisos, aprovechar nuevas herramientas disponibles

No sustituir pruebas clínicas, ofrecer información uniforme y detallada, con sentido biomecánico

Mejorar evaluaciones Comparaciones sobre poblaciones más grandes

Laboratorio de Biomecánica e Ingeniería de la Salud


OBJETIVOS

Desarrollo de dispositivos innovadores para cuantificación del equilibrio humano, con electrónica dedicada (diseño de PCB y adquisición de sensores)

Derivación de nuevos protocolos de evaluación

Aplicación de estrategias de procesamiento de señales

Obtención y validación de índices de rendimiento Funcional/Disfuncional (degradaciones)

Óptimo (Rendimiento de atletas)

Simulación y Modelos biomecánicos

Integración de nuevas tecnologías

Vinculación y transferencia al grado y al sector privado


DISPOSITIVO AMBULATORIO PARA

EVALUACIÓN DE EQUILIBRIO

PORTÁTIL E INALÁMBRICO Eje

AnteroPosterior (AP)

Eje Vertical

(VE)

Aproximación del Centro de Masa Corporal

Eje MedioLateral

(ML)


EVALUACIONES DE MARCHA, EQUILIBRIO ESTÁTICO Y GESTOS DINÁMICOS

PLATAFORMA ESTABILOMÉTRICA


ESTUDIOS DE EQUILIBRIO ESTÁTICO

TEST DE ROMBERG

POSICIONES DANZA CLÁSICA

INTERFACES GRÁFICAS

DEDICADAS

- Adquisición

- Recorte de registros

- Análisis de respuesta


SISTEMA PARA EVALUACIÓN 3D DE

ÁNGULOS DE ARTICULACIONES

-Marcadores LED

-Cámaras de alta velocidad


ESCALERA DE PASO

VARIABLE

Ejercicios Normalizados


Normalización de pruebas clínicas de acuerdo con estatura del sujeto

Uso en conjunto con dispositivo ambulatorio para evaluación de

equilibrio

SISTEMA DE CALIBRACIÓN PLATAFORMA

ESTABILOMÉTRICA


PLATAFORMA DE SALTO


EN CURSO

Capacidad 1000 kgf PLATAFORMA CON

COORDINACIONES DINÁMICAS

Propuesta para evaluación del Centro de Presiones durante

movilización controlada

Estudio de

transiciones, respuesta a estímulos

controlados

Presentado como parte de proyecto

PICT 2016 en evaluación

METODOLOGÍA

o Instrumentar a sujetos con dispositivos innovadores durante el desarrollo de los tests

o Obtener registros asociados

o Analizar señales en función de resultados clínicos

o Buscar índices objetivos, representativos de desempeño

o Análisis complementario, aportar información objetiva y repetible


EVALUACIONES CLÍNICAS

ESTUDIADAS

EQUILIBRIO ORTOSTÁTICO MARCHA NORMAL

TEST DE TINETTI

MARCHA CON COORDINACIONES DINÁMICAS

DYNAMIC GAIT INDEX

• Aprobación de Comité de Ética • Consentimiento informado escrito • Examen médico • Doctores acompañan en todo momento

DESARROLLO DE EXPERIENCIAS


TEST DE TINETTI PROCESAMIENTO DE SEÑALES

ANÁLISIS

Análisis de rendimiento por grupos, según puntaje de evaluación clínica


RESULTADOS 1:


TEST DE TINETTI PROCESAMIENTO DE SEÑALES

ANÁLISIS

Análisis de simetría de pasos según puntaje de evaluación clínica


RESULTADOS 2:

DYNAMIC GAIT INDEX PROCESAMIENTO DE SEÑALES

EXTRACCIÓN DE PARÁMETROS

Extracción de parámetros para pruebas dinámicas, índices de rendimiento

AnteroPosterior Vertical MedioLateral

ÍNDICES DE RENDIMIENTO EN PRUEBAS DINÁMICAS


RESULTADOS 3:

DYNAMIC GAIT INDEX PROCESAMIENTO DE SEÑALES

CLASIFICACIÓN ADABOOST

MODIFICADO

Evaluación de capacidad de clasificación de índices propuestos, validación cruzada


RESULTADOS 4:

Captura de Movimiento para Investigación sobre equilibrio humano en condiciones estáticas y dinámicas

Colaboración con desarrollos propios en detección de patologías del movimiento

Descripción de motricidad en atletas, patrones de referencia en estudios poblacionales

Proyecto

Laboratorio de Ingeniería del Movimiento


Evolución natural sobre las premisas

de investigación

Captura de movimiento, EMG,

Plataformas de fuerza

Trabajo Final en desarrollo:

Factibilidad de Laboratorio de Ingeniería del

Movimiento en UCA

Becario iniciación a la investigación

Pablo Borsoi


OpenSim Análisis biomecánico

de gestos y movimientos


Software libre para simulación de movimientos (Univ. Stanford) - Se apoya en señales de sistemas de captura de movimientos, EMG y Plataformas de Fuerza - Implementa modelos de cinética/cinemática dedicados

Aplicable a seres humanos, animales y estructuras (robótica)

Estima Parámetros Biomecánicos

Métodos de adquisición Parámetros biomecánicos

(ejemplo)

Captura de Movimientos Ángulos y momentos

Articulares

EMG Fuerzas y momentos

musculares

Plataformas de fuerza Potencia Muscular

Gasto metabólico

Aceleraciones musculares http://opensim.stanford.edu/

SUBSIDIOS COMO LABORATORIO ASOCIADO

• Modelos biomecánicos y desarrollos de dispositivos para la cuantificación del movimiento humano en individuos normales y/o disfuncionales (2013-2017) Director: Dra. Mónica T. Miralles. Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería, Pontificia Universidad Católica Argentina (UCA) (2015-2016) Proyectos De Vinculación Y Transferencia tecnológica “

• Evaluación del riesgo de caídas en adultos mayores y en pacientes geriátricos, Proyecto UBACyT PIUBAMAS 2062120100011BA acreditado Programación científica 2013-2016, Directores: Dra. M. Miralles y Dr. F. Álvarez.

• Equilibrio Ortostático: Innovación en Balanzas Estabilométricas, "Capacidades Universitarias Para El Desarrollo Productivo “Amílcar Oscar Herrera”, Línea: 3: Desarrollos para la salud, Director Dra. Mónica T. Miralles, Empresa asociada: MicromedSystem S. A .

• Caracterización del equilibrio humano normal y/o disfuncional: estimación del riesgo de caídas en pacientes atáxicos. Proyecto UBACyT bianual acreditado Programación científica 2012-2014.

• Caracterización del Equilibrio Humano: Desarrollo de dispositivos avanzados de monitoreo y análisis. Proyecto UBACyT A-435, Programación científica: 2010-2012. Acreditado Resol (CS) No. 1004/10.

• Análisis Cuantitativo del Equilibrio Corporal Humano Normal y/o Disfuncional Proyecto UBACyT A-417; Programación científica: 2008-2010. Acreditado Resol (CS) No. 5254


FORMACIÓN DE RECURSOS

HUMANOS

Tesis Doctorales

TESIS DOCTORALES FINALIZADAS Ing. Ignacio Ghersi, Facultad de Arquitectura, Diseño y Urbanismo. Admisión septiembre de 2010. Título: Interfaz electrónica integral para el control de movimientos de una nueva generación de camas mecatrónicas. Defendida: 19-02-2016. Calificación: Sobresaliente con recomendación a publicación. Ver Nota en revista “UCA actualidad” No. 155 p. 28. http://www.uca.edu.ar/uca/common/grupo1/files/UCActualidad-155.pdf

TESIS DOCTORALES EN CURSO Arq. Cristhian Castro Arenas, Facultad de Arquitectura, Diseño y Urbanismo.

Admisión 8/06/12. Título: Tensegridad y Biotensegridad: De las estructuras naturales al diseño

D. I. (Magister) Enrique Frayssinet, Facultad de Arquitectura, Diseño y Urbanismo.

Admisión: 5 de junio de 2015; Res (CD) Nº 444/2015. Tema: Diseño de prótesis maxilares. Obtención de beca doctoral CONICET en abril 2016.


Trabajos Finales


Alumno Título Director Fecha Calificación Disponible

1 Favaro,

Santiago Prototipo Holter Digital R. Vecchio 12-2009 10

Biblioteca

Central UCA

2 Capalbo,

Ignacio

Monitoreo de Transporte

de Cargas R. Vecchio 26-05-2010 10

Biblioteca

Central UCA

3 Pereira,

Bernardo

Procesamiento de señales

cardíacas R. Vecchio 14-02-2011 9

Biblioteca

Central UCA

4 Maier,

Mijail Electromiógrafo portátil R. Vecchio 26-02-2013 9

Biblioteca

Central UCA

5 Klausner,

Santiago

Arpón sin nudo para

artroscopia de hombro M. Miralles 21-12-2015 10

Biblioteca

Central UCA

ACTIVIDADES DE

EXTENSIÓN

ORGANIZACIÓN DE JORNADAS

CURSOS

CONFERENCIAS

JORNADAS 1ª JORNADA DE BIOMECÁNICA E INGENIERÍA PARA LA SALUD (2009) 2ª JORNADA DE BIOMECANICA E INGENIERIA PARA LA SALUD (2010) IMDIUCA: PRIMERA JORNADA DE IMPRESIÓN DIGITAL (2014)

CONFERENCIAS MECATRÓNICA Y DISPOTIVOS MÉDICOS AVANZADOS (2014) TEDxUCA (2016) CAMPUS PARTY (2016)

CURSOS Curso de interfaces de comunicación y sistemas embebidos (2014) Curso de Linux en sistemas embebidos (2014) Módulo de Biomecánica en Física Médica II (2007-2014) (Facultad de

Medicina)


REDES

CENTROS Y GRUPOS

ASOCIADOS

CIDI: Centro de Investigación en Diseño Industrial (se

radican tesis y PPS en FADU-UBA)

EIDAN: Equipo de Investigación en Danza (nacional)

Laboratorio de Fisiología de la Acción y el Instituto de

Ingeniería Biomédica de la FI-UBA - Dr. Mazzeo

CIPADI Universidad Nacional de Mar del Plata -

D.I. Enrique Frayssinet

Mag. Lic. Valeria Gogni y profesores de estadistica de la

FI-UBA


Cuadro de evolución

LaBIS


Nú

mero

Pro

du

cció

n 2

016

02/16 Interfaz Electrónica Integral para el Control de Movimientos de una Nueva Generación de Camas Mecatrónicas

Defensa Tesis Doctoral

03/16 Cierre Proyecto Amílcar Herrera Informe / Financiamiento

04/16 Capítulo 9 (Muscular and Skeletal System) del Libro «Further Understanding of the Human Machine: The Road to Bioengineering»

Entrega Capítulo Libro

05/16

Video-analysis Interface for Angular Joint Measurement

Publicación Artículos SABI 2015 en IOP Journal of Physics: Conference

Series

Discrete Kalman Filter based Sensor Fusion for Robust Accessibility Interfaces

Biomechanics and Biotensegrity: Study Method and Frequency Response of the Simplex and 3-bar-SVD Tensegrity Configurations

From Modern Push-Button Hospital beds to 20th Century Mechatronic Beds

06/16 Force Plate Calibration and Setup for Assessments of Human Balance Artículos enviados a CLAIB 2016

(aceptados para publicación) Platonic Tensegrities: Dynamic Aspects and Characterization

07/16

Smart Medical Beds in Patient-care Environments of the 21st Century Artículo enviado para evaluación

Naturaleza, Sinergia, Tensegridad y Biotensegridad, ¿es1 + 1 = 4? Resumen aceptado SIGraDi 2016

Avances en la caracterización del equilibrio humano normal, óptimo y/o disfuncional Presentación Proyecto PICT 2016

09/16 2 Conferencias TEDxUCA Seleccionadas (Presentación 04/2017) Conferencias TEDxUCA 2017

10/16

Caracterización del equilibrio ortostático de posiciones básicas de la danza clásica Poster y exposición en 101ª RAFA

Presentación Resultados de Pruebas Clínicas Equilibrio Humano Jornadas Hospital César Milstein

Equilibrio Humano ¿Sos bípedo? Lo siento Conferencias en Campus Party 2016 Biotensegridad: ¿La estructura de la vida?


Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería

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