Ingeniería en Rehabilitación: Análisis de Movimiento y Tecnologías

Análisis de movimiento

• El análisis de movimiento implica examen físico, cinemática y cinética, electromiografía dinámica y medición instrumentada.
• Se aplica en animación computarizada, ergonomía, biomecánica del deporte y clínica.

Sistemas de captura de movimiento

• Sistemas ópticos:
  • Utilizan marcadores activos o pasivos que reflectan luz y cámaras para capturar el movimiento.
  • Ventajas: adaptable, no restrictivo, alta precisión y frecuencia de adquisición.
  • Desventajas: limitada portabilidad, puede requerir post-procesamiento y es costoso.
• Sistemas no ópticos:
  • Utilizan giróscopos y acelerómetros para medir la orientación y movimiento.
  • Ventajas: cada marcador dice su orientación relativa.
  • Desventajas: requiere procesamiento complejo.

Laboratorio de análisis de movimiento

• Sistema de análisis multifactorial integrado que permite obtener parámetros neuromusculares y biomecánicos del movimiento.
• Está compuesto por un sistema de captura de movimiento, sistema de medición de fuerzas, adquisición de la actividad muscular y otros.

Análisis clínico de la marcha

• Diagnóstico y tratamiento de las disfunciones de la marcha en niños con Encefalopatía Crónica No Evolutiva (ECNE).
• Problemas primarios: debilidad muscular, balance y tono muscular.
• Problemas secundarios: contracturas musculares y deformidades óseas.
• Problemas terciarios: compensaciones.

Modelo convencional de la marcha

• Se consideran los segmentos como objetos rígidos y se describe como planos.
• Se necesitan al menos 3 marcadores para definir un plano.
• El modelo técnico utiliza un sistema de marcadores externos para llegar al modelo interno.

Cinética

• Es la rama de la mecánica que describe el movimiento de los cuerpos sólidos involucrando las causas (fuerzas) que lo generan.
• Leyes de Newton: inercia, F=ma, acción-reacción.

Interfaces cerebro-computadora

• Sistema que mide la actividad del SNC y la convierte en una salida artificial.
• Objetivo: reemplazar, restaurar, mejorar, aumentar o extender las salidas naturales del SNC.
• Se utilizan para ayudar a personas con afecciones del SNC.

Funcionamiento de un sistema BCI

• Adquisición de señal: EEG o fMRI.
• Procesamiento de la señal: identificar la intención del usuario y establecer algún tipo de clasificación.
• Salida: señales lógicas que van al actuador.
• Retroalimentación: necesaria para la rehabilitación y el entrenamiento.### Ingeniería en Rehabilitación
• La ingeniería en rehabilitación se enfoca en la implementación de tecnologías no invasivas y minimamente invasivas para la rehabilitación de pacientes con discapacidades.

Paradigmas no invasivos y invasivos

• Los paradigmas no invasivos se utilizan para la rehabilitación sin cirugía, mientras que los paradigmas invasivos requieren intervención quirúrgica.

Sistemas de adquisición de BCI

• Un sistema de adquisición de BCI (Brain Computer Interface) consta de bases de datos, suites para BCI y etapas de diseño y desarrollo.
• La etapa de diseño y desarrollo implica la generación y extracción de características, y se utiliza MatLab para la clasificación.

Líneas de trabajo actuales y experiencias

• La investigación en BCI se enfoca en la aplicación de tecnologías no invasivas para la neurorehabilitación.
• Existen experiencias de investigación aplicada en BCI y neurorehabilitación.

Implantes cocleares

• Un implante coclear es un dispositivo médico electrónico que reemplaza la función del oído interno dañado.
• El implante coclear comprende un componente interno (implante) y un componente externo (procesador de sonidos).
• Los implantes cocleares tienen un micrófono, un procesador de sonidos y un electrodo que se inserta en la cóclea.

Funcionamiento del implante coclear

• El implante coclear no tiene batería interna, sino que recibe la energía desde afuera a través de la piel.
• El implante coclear envía señales sonoras al cerebro a través del nervio auditivo.
• La colocación del implante coclear es como una muleta, ayuda al desplazamiento, pero hay que aprender a utilizarla.

Cirugía del implante coclear

• La cirugía del implante coclear implica una incisión, colgajos, mastoidectomía y timpaostomía post.
• Se realiza una inserción por cocleostomía o ventana redonda.
• Se realizan mediciones intraoperatorias para confirmar que el nervio responde bien y el contacto electrodo-cóclea es correcto.

Clasificación de implantes cocleares

• Los implantes cocleares se clasifican por tipo de electrodos (rectos, perimodulares), forma, número de canales y simultaneidad de la estimulación.
• La estrategia de codificación CIS (Continuous Interleaved Sampling) se utiliza para estimular los electrodos.

Estrategias de codificación

• La estrategia de codificación CIS se utiliza para estimular los electrodos.
• La estrategia de codificación HiRes (High Resolution) se utiliza para mejorar la envolvente de la señal.
• La estrategia de codificación N of M se utiliza para estimular los electrodos de manera parcial.

Ventajas de la estimulación bipolar

• La estimulación bipolar permite estimular dos canales a distintos porcentajes, lo que se refleja en la mayor cantidad de bandas frecuenciales.
• La estimulación bipolar permite una percepción tonal de hasta 120 tonos en lugar de 16.

Carga y generación del estímulo

• La carga se utiliza como sinónimo de dB.
• Aumentar el ancho de pulso implica disminuir la tasa de estimulación, siempre se busca la mayor tasa posible.
• El límite para aumentar la intensidad de corriente está dado por el voltaje máximo del sistema y la impedancia del canal.

Adaptación del rango dinámico

• La función de compresión se utiliza para pasar de 120 dB a 20 dB eléctricos.
• El rango dinámico de entrada se setea en el sistema, normalmente en 70 dB.
• El IDR (Input Dynamic Range) se utiliza para determinar el valor de X, según la intensidad promedio del ambiente.

Software de calibración

• El software de calibración se utiliza para medir impedancias y la respuesta neural.
• Se realizan mediciones intraoperatorias y cronogramas de encendido y calibración.

Evaluación de la calibración

• La evaluación de la calibración se realiza mediante test de Ling y umbrales a campo libre.
• Se utiliza el test de Ling para evaluar la discriminación de palabras en formato cerrado y abierto.