Diseño y desarrollo de un sistema para la cuantificación de la fatiga en cirugías laparoscópicas mediante el análisis de coherencia y la parametrización del electromiograma (EMG) de superficie

[ES] La fatiga muscular aparece tras la realización de actividades prolongadas que requieren una actividad muscular mantenida. Esta fatiga es un factor muy influyente en la ergonomía del individuo y en el caso de las cirugías laparoscópicas, las cuales en ocasiones tienen una larga duración, se puede dar la aparición de la fatiga debido a las posturas ejecutadas con el laparoscopio y a la necesidad de mantener la posición durante un tiempo prolongado. En este contexto la fatiga puede constituir un factor relevante para la ergonomía del cirujano. Debido a la necesidad de una mayor objetividad y precisión en los estudios electromiográficos para analizar la relación entre varios músculos implicados, se plantea en este Trabajo Fin de Máster el desarrollo de una herramienta software mediante MATLAB®, que permita el análisis de la coherencia entre señales EMG con el fin de estudiar los efectos de la fatiga sobre la ergonomía y la relación entre músculos. La metodología desarrollada consiste en el procesamiento de registros de EMG adquiridos tras pruebas con 2 tipos de laparoscopio, simulando una operación quirúrgica abdominal, realizadas a diversos sujetos y la aplicación de la función de coherencia cuyos parámetros son estudiados en profundidad y modificados para obtener la representación más precisa posible de la coherencia entre señales. Finalmente para valorar la relación de forma objetiva se plantean una serie de pruebas y la extracción de parámetros cuantitativos de la fatiga que permiten establecer conclusiones acerca de la ergonomía y la fatiga causada. Los resultados obtenidos indican una correspondencia en coherencia entre los músculos implicados en las posiciones ejecutadas siendo las relaciones más fuertes las que se dan entre bíceps y deltoides y deltoides y trapecio. Por otro lado las pruebas complementarias en las que se comparan ambas herramientas y se estudia el comportamiento intramuscular no arrojan resultados positivos que hagan creer la existencia de coherencia entre las señales.[CA] La fatiga muscular apareix després de la realització d'activitats prolongades que requerixen una activitat muscular mantinguda. Esta fatiga és un factor molt influent en l'ergonomia de l'individu i en el cas de les cirurgies laparoscópiques, les quals de vegades tenen una llarga duració, es pot donar l'aparició de la fatiga degut a les postures executades amb el laparoscopi i a la necessitat de mantindre la posició durant un temps prolongat. En este context la fatiga pot constituir un factor rellevant per a l'ergonomia del cirurgià. Degut a la necessitat d'una major objectivitat i precisió en els estudis electromiográfics per a analitzar la relació entre uns quants músculs implicats, es planteja en este Treball Fi de Màster el desenrotllament d'una ferramenta software per mitjà de MATLAB®, que permeta l'anàlisi de la coherència entre senyals EMG a fi d'estudiar els efectes de la fatiga sobre l'ergonomia i la relació entre músculs La metodologia desenrotllada consistix en el processament de registres d'EMG adquirits després de proves amb 2 tipus de laparoscopi, simulant una operació quirúrgica abdominal, realitzades a diversos subjectes i l'aplicació de la funció de coherencia, els paràmetres de la qual són estudiats en profunditat i modificats per a obtindre la representació més precisa possible de la coherència entre senyals. Finalment per a valorar la relació de forma objectiva es plantegen una sèrie de proves i l'extracció de paràmetres quantitatius de la fatiga que permeten establir conclusions sobre l'ergonomia i la fatiga causada per l'ús d'estos Els resultats obtinguts indiquen una correspondència en coherència entre els músculs implicats en les posicions executades sent les relacions més fortes les que es donen entre bíceps i deltoide i deltoide i trapezi. Per un altre costat les proves complementàries en què es comparen dos ferramentes i s'estudia el comportament intramuscular no presenten resultats positius que facen creure l'existència de coherència entre els senyals.[EN] Muscular fatigue appears after performing activities that require a maintained muscular activity. This fatigue is a relevant factor for people´s ergonomics and in the case of laparoscopic surgeries, which commonly have a long duration, this fatigue can appear due to the positions performed with the laparoscope and maintaining a posture for a long period. In this context, fatigue could be a significant factor for the surgeon´s ergonomics. The present Thesis is a result of the necessity of a wider objectivity and accuracy in electromyographical studies that involve the relation between muscles. The aim of the Thesis is the development of a MATLAB® software tool for the analysis of the coherence in frequency between EMG signals. These signals were acquired for studying the effects of the fatigue on the ergonomics and muscular relationship during the execution of muscular activities. The methodology consists in processing EMG signals, acquired with 2 types of laparoscopes during a simulation of an abdominal surgery, of several volunteers and the application of the coherence function. The parameters of the coherence function are analysed in detail and modified for obtaining the fittest possible representation of the coherence between muscles. Finally, for analysing in an objective way these results, several comparisons are considered and an extraction of quantitative parameters for fatigue is done. These parameters allow extracting conclusions concerning the ergonomics and the caused fatigue. The obtained results prove a correspondence in coherence between the muscles involved in the performed positions. The most significant results are obtained for biceps-deltoids comparison and deltoid-trapezium comparison. In the other hand, the additional tests for studying coherence between laparsocopes and intramuscular coherence found there is not enough evidence yet to show if there is coherence between signals.Iordanov López, D. (2018). Diseño y desarrollo de un sistema para la cuantificación de la fatiga en cirugías laparoscópicas mediante el análisis de coherencia y la parametrización del electromiograma (EMG) de superficie. http://hdl.handle.net/10251/109093TFG

Estimación, mediante modelos biomecánicos, de los esfuerzos realizados en el hombro por parte de trabajadores de la industria del automóvil mediante medidas in situ

[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.[EN] Linear work in the automotive industry involves risks derived from repeated tasks and forced postures maintained over time. Although there are several platforms and tools that try to ergonomically evaluate jobs, such as the risk assessment software REBA and ERGO / IBV, these tools lack sensitivity when determining aspects related to the risk of injury. This happens especially when new aids are introduced in the workplace, different from the usual methods, which are not contemplated, such as the use of exoskeletons. That is why we present a methodology to estimate the muscular and joint efforts associated with linear work. We evaluate, ergo, 10 workers doing their usual work in real conditions. A superior limb model implemented in OpenSim is used, to which the dynamics of the movements measured with inertial sensors and the registration of the muscular signal of four muscles are introduced: anterior aspect of the deltoid, portion upper trapezius, the spinal erector and the large dorsal. The results obtained show a good consistency between the recorded muscle estimates and those estimated by the biomechanical model. These results can lay the practical basis for an objective assessment of risk in the workplace with novel conditions such as the use of exoskeletons.Duarte Mendoza, JF.; Iordanov López, D.; Belda Lois, JM. (2019). 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. 191-204. https://doi.org/10.4995/CEABioIng.2019.10049OCS19120

Kimemov IBN. Una herramienta que hace fácil el análisis de movimientos humanos

Actualmente existen numerosas herramientas que permiten estudiar el cuerpo humano en movimiento. Sin embargo, la mayoría de éstas requieren de una alta formación técnica para poder definir y llevar a cabo cualquier tipo de estudio. Kinemov/IBV es una solución que busca hacer fácil el análisis de movimientos humanos a usuarios sin conocimientos específicos en modelado biomecánico. La aplicación capta información mediante cámaras de fotogrametría, plataformas de fuerzas y electromiografía de superficie. Además, incluye modelos predefinidos y cálculos integrados de cinemática y dinámica, que permiten estudiar cualquier movimiento y generar informes de resultados configurables y exportables, de acuerdo a las necesidades del usuario

Evaluación del impacto del uso de un exoesqueleto de miembro superior en condiciones reales. El caso de Ford

[ES] Los trastornos musculoesqueléticos de miembro superior (TMEs) en puestos de trabajo relacionados con la fabricación, representan más del 30% de las lesiones que requieren días de baja. Por este motivo, se está invirtiendo mucho esfuerzo en investigar técnicas de mejora de las condiciones de los trabajadores, con el objetivo de reducir los riesgos de lesión. En los últimos años, los exoesqueletos se están introduciendo en la industria como una posible ayuda en esta línea. Por ello, es importante conocer el impacto que tienen sobre los esfuerzos realizados y las posturas adoptadas por las personas trabajadorasIranzo Egea, S.; Martínez Iranzo, U.; Iordanov López, D.; Piedrabuena Cuesta, A.; Belda Lois, JM.; Sanchís Almenara, M.; Ruiz Folgado, R.... (2019). Evaluación del impacto del uso de un exoesqueleto de miembro superior en condiciones reales. El caso de Ford. Revista de Biomecánica (Online). (66):1-4. http://hdl.handle.net/10251/159839S146

Kinemov/IBV. Una herramienta que hace fácil el análisis de movimientos humanos

[ES] Actualmente existen numerosas herramientas que permiten estudiar el cuerpo humano en movimiento. Sin embargo, la mayoría de éstas requieren de una alta formación técnica para poder definir y llevar a cabo cualquier tipo de estudio. Kinemov/IBV es una solución que busca hacer fácil el análisis de movimientos humanos a usuarios sin conocimientos específicos en modelado biomecánico. La aplicación capta información mediante cámaras de fotogrametría, plataformas de fuerzas y electromiografía de superficie. Además, incluye modelos predefinidos y cálculos integrados de cinemática y dinámica, que permiten estudiar cualquier movimiento y generar informes de resultados configurables y exportables, de acuerdo a las necesidades del usuarioIordanov López, D.; Lopez Pascual, J.; Pitarch Corresa, S.; Gamón Sanz, A.; Parra Gonzalez, F.; Sellés Vizcaya, J.; Sánchez, L.... (2019). Kinemov/IBV. Una herramienta que hace fácil el análisis de movimientos humanos. Revista de Biomecánica (Online). (66):1-8. http://hdl.handle.net/10251/159841S186

Co-creación + Biomecánica: claves de éxito para el diseño de ortesis de rodilla

El sector de la ortopedia es cada vez más exigente ycompetitivo. Los pacientes que sufren artrosis requieren soluciones que mejoren su autonomía personal y atenúenlos efectos de la enfermedad, sin perder autonomía y calidad de vida. EMO e IBV han diseñado y desarrollado una nueva generación de ortesis de rodilla que se adapta a la antropometría y biomecánica de los usuarios, teniendo en cuenta el contexto de uso, la usabilidad y las necesidades y preferencias de los usuarios y profesionales. Para lograr una solución tan avanzada ha sido necesaria la participación de un equipo multidisciplinar y la realización de diversos estudios de laboratorio que han ido perfilando el proceso de diseño y desarrollo centrado en los usuarios