Analysis of forearm muscles activity by means of new protocols of multichannel EMG signal recording and processing

Los movimientos voluntarios del cuerpo son controlados por el sistema nervioso central y periférico a través de la contracción de los músculos esqueléticos. La contracción se inicia al liberarse un neurotransmisor sobre la unión neuromuscular, iniciando la propagación de un biopotencial sobre la membrana de las fibras musculares que se desplaza hacia los tendones: el Potencial de Acción de la Unidad Motora (MUAP). La señal electromiográfica de superficie registra la activación continua de dichos potenciales sobre la superficie de la piel y constituye una valiosa herramienta para la investigación, diagnóstico y seguimiento clínico de trastornos musculares, así como para la identificación de la intención movimiento tanto en términos de dirección como de potencia. En el estudio de las enfermedades del sistema neuromuscular es necesario analizar el nivel de actividad, la capacidad de producción de fuerza, la activación muscular conjunta y la predisposición a la fatiga muscular, todos ellos asociados con factores fisiológicos que determinan la resultante contracción mioeléctrica. Además, el uso de matrices de electrodos facilita la investigación de las propiedades periféricas de las unidades motoras activas, las características anatómicas del músculo y los cambios espaciales en su activación, ocasionados por el tipo de tarea motora o la potencia de la misma. El objetivo principal de esta tesis es el diseño e implementación de protocolos experimentales y algoritmos de procesado para extraer información fiable de señales sEMG multicanal en 1 y 2 dimensiones del espacio. Dicha información ha sido interpretada y relacionada con dos patologías específicas de la extremidad superior: Epicondilitis Lateral y Lesión de Esfuerzo Repetitivo. También fue utilizada para identificar la dirección de movimiento y la fuerza asociada a la contracción muscular, cuyos patrones podrían ser de utilidad en aplicaciones donde la señal electromiográfica se utilice para controlar interfaces hombre-máquina como es el caso de terapia física basada en robots, entornos virtuales de rehabilitación o realimentación de la actividad muscular. En resumen, las aportaciones más relevantes de esta tesis son: * La definición de protocolos experimentales orientados al registro de señales sEMG en una región óptima del músculo. * Definición de índices asociados a la co-activación de diferentes músculos * Identificación de señales artefactuadas en registros multicanal * Selección de los canales mas relevantes para el análisis Extracción de un conjunto de características que permita una alta exactitud en la identificación de tareas motoras Los protocolos experimentales y los índices propuestos permitieron establecer que diversos desequilibrios entre músculos extrínsecos del antebrazo podrían desempeñar un papel clave en la fisiopatología de la epicondilitis lateral. Los resultados fueron consistentes en diferentes ejercicios y pueden definir un marco de evaluación para el seguimiento y evaluación de pacientes en programas de rehabilitación motora. Por otra parte, se encontró que las características asociadas con la distribución espacial de los MUAPs mejoran la exactitud en la identificación de la intención de movimiento. Lo que es más, las características extraídas de registros sEMG de alta densidad son más robustas que las extraídas de señales bipolares simples, no sólo por la redundancia de contacto implicada en HD-EMG, sino también porque permite monitorizar las regiones del músculo donde la amplitud de la señal es máxima y que varían con el tipo de ejercicio, permitiendo así una mejor estimación de la activación muscular mediante el análisis de los canales mas relevantes.Voluntary movements are achieved by the contraction of skeletal muscles controlled by the Central and Peripheral Nervous system. The contraction is initiated by the release of a neurotransmitter that promotes a reaction in the walls of the muscular fiber, producing a biopotential known as Motor Unit Action Potential (MUAP) that travels from the neuromuscular junction to the tendons. The surface electromyographic signal records the continuous activation of such potentials over the surface of the skin and constitutes a valuable tool for the diagnosis, monitoring and clinical research of muscular disorders as well as to infer motion intention not only regarding the direction of the movement but also its power. In the study of diseases of the neuromuscular system it is necessary to analyze the level of activity, the capacity of production of strength, the load-sharing between muscles and the probably predisposition to muscular fatigue, all of them associated with physiological factors determining the resultant muscular contraction. Moreover, the use of electrode arrays facilitate the investigation of the peripheral properties of the active Motor Units, the anatomical characteristics of the muscle and the spatial changes induced in their activation of as product of type of movement or power of the contraction.The main objective of this thesis was the design and implementation of experimental protocols, and algorithms to extract information from multichannel sEMG signals in 1 and 2 dimensions of the space. Such information was interpreted and related to pathological events associated to two upper-limb conditions: Lateral Epicondylitis and Repetitive Strain Injury. It was also used to identify the direction of movement and contraction strength which could be useful in applications concerning the use of biofeedback from EMG like in robotic- aided therapies and computer-based rehabilitation training.In summary, the most relevant contributions are:§The definition of experimental protocols intended to find optimal regions for the recording of sEMG signals. §The definition of indices associated to the co- activation of different muscles. §The detection of low-quality signals in multichannel sEMG recordings.§ The selection of the most relevant EMG channels for the analysis§The extraction of a set of features that led to high classification accuracy in the identification of tasks.The experimental protocols and the proposed indices allowed establishing that imbalances between extrinsic muscles of the forearm could play a key role in the pathophysiology of lateral epicondylalgia. Results were consistent in different types of motor task and may define an assessment framework for the monitoring and evaluation of patients during rehabilitation programs.On the other hand, it was found that features associated with the spatial distribution of the MUAPs improve the accuracy of the identification of motion intention. What is more, features extracted from high density EMG recordings are more robust not only because it implies contact redundancy but also because it allows the tracking of (task changing) skin surface areas where EMG amplitude is maximal and a better estimation of muscle activity by the proper selection of the most significant channels

El principio de la anualidad frente a la contratación estatal

El presente Ensayo se basa en El Estatuto Orgánico del Presupuesto General de la Nación, contiene los aspectos jurídicos que dan respaldo legal al Presupuesto y posibilitan su cumplimiento, dentro de conjunto de normatividade

How to diagnose a child? Atention deficit-hiperactivity disorder diagnostic strategies from a critical discursive perspective

Aquest treball examina des de la perspectiva de l'anàlisi crítica del discurs, el diagnòstic del Trastorn de Dèficit atencional amb hiperactivitat, tal com ho planteja el DSM-IV i CIE-10. Considera com a fonament les dificultats que la taxonomia mèdica planteja respecte de la infància com a categoria social diferent de l'adultesa, la utilització del signe de la hipercinèsia com a prova del trastorn, i l'ús d'instruments auxiliars aliens al "setting" clínic, com el "test de Conners ". El context d'anàlisi remet a les condicions presents a Xile. En específic, considera els usos del diagnòstic en l'espai institucional de l'escola. Com a aspectes finals, s'analitza el diagnòstic des dels seus usos i efectes en la regulació i autogovern dels individus i els seus cossos.This work examines from the perspective of critical discourse analysis, the Attention Deficit with Hyperactivity Disorder diagnosis as stated by the DSM–IV and ICD-10. It considers as basis the difficulties posed by medical taxonomy of childhood as a distinct social category from adulthood, the using the sign of hyperkinesia as an evidence of the disorder, and the utilization of auxiliary instruments, external to the clinical “setting”, as the “Test of Conners”. The context of analysis refers to conditions present in Chile. Specifically, taking into consideration the diagnostic applications in the institutional space of the school. Finally, the diagnosis is analyzed from the uses and effects in regulating and self-government of individuals and bodies.Este trabajo examina desde la perspectiva del análisis crítico del discurso, el diagnóstico del Trastorno de Déficit Atencional con Hiperactividad, tal como lo plantea el DSM–IV y CIE-10. Considera como fundamento las dificultades que la taxonomía médica plantea respecto de la infancia como categoría social distinta de la adultez, la utilización del signo de la hipercinesia como prueba del trastorno, y el uso de instrumentos auxiliares ajenos al “setting” clínico, como el “Test de Conners”. El contexto de análisis remite a las condiciones presentes en Chile. En específico, considera los usos del diagnóstico en el espacio institucional de la escuela. Como aspectos finales, se analiza el diagnóstico desde sus usos y efectos en la regulación y autogobierno de los individuos y sus cuerpos

Spatial distribution of HD-EMG improves identification of task and force in patients with incomplete spinal cord injury

Background: Recent studies show that spatial distribution of High Density surface EMG maps (HD-EMG) improves the identification of tasks and their corresponding contraction levels. However, in patients with incomplete spinal cord injury (iSCI), some nerves that control muscles are damaged, leaving some muscle parts without an innervation. Therefore, HD-EMG maps in patients with iSCI are affected by the injury and they can be different for every patient. The objective of this study is to investigate the spatial distribution of intensity in HD-EMG recordings to distinguish co-activation patterns for different tasks and effort levels in patients with iSCI. These patterns are evaluated to be used for extraction of motion intention.; Method: HD-EMG was recorded in patients during four isometric tasks of the forearm at three different effort levels. A linear discriminant classifier based on intensity and spatial features of HD-EMG maps of five upper-limb muscles was used to identify the attempted tasks. Task and force identification were evaluated for each patient individually, and the reliability of the identification was tested with respect to muscle fatigue and time interval between training and identification. Results: Three feature sets were analyzed in the identification: 1) intensity of the HD-EMG map, 2) intensity and center of gravity of HD-EMG maps and 3) intensity of a single differential EMG channel (gold standard).; Results show that the combination of intensity and spatial features in classification identifies tasks and effort levels properly (Acc = 98.8 %; S = 92.5 %; P = 93.2 %; SP = 99.4 %) and outperforms significantly the other two feature sets (p < 0.05).; Conclusion: In spite of the limited motor functionality, a specific co-activation pattern for each patient exists for both intensity, and spatial distribution of myoelectric activity. The spatial distribution is less sensitive than intensity to myoelectric changes that occur due to fatigue, and other time-dependent influences.Peer ReviewedPostprint (published version

Prediction of isometric motor tasks and effort levels based on high-density EMG in patients with incomplete spinal cord injury

Objective. The development of modern assistive and rehabilitation devices requires reliable and easy-to-use methods to extract neural information for control of devices. Group-specific pattern recognition identifiers are influenced by inter-subject variability. Based on high-density EMG (HD-EMG) maps, our research group has already shown that inter-subject muscle activation patterns exist in a population of healthy subjects. The aim of this paper is to analyze muscle activation patterns associated with four tasks (flexion/extension of the elbow, and supination/pronation of the forearm) at three different effort levels in a group of patients with incomplete Spinal Cord Injury (iSCI). Approach. Muscle activation patterns were evaluated by the automatic identification of these four isometric tasks along with the identification of levels of voluntary contractions. Two types of classifiers were considered in the identification: linear discriminant analysis and support vector machine. Main results. Results show that performance of classification increases when combining features extracted from intensity and spatial information of HD-EMG maps (accuracy = 97.5%). Moreover, when compared to a population with injuries at different levels, a lower variability between activation maps was obtained within a group of patients with similar injury suggesting stronger task-specific and effort-level-specific co-activation patterns, which enable better prediction results. Significance. Despite the challenge of identifying both the four tasks and the three effort levels in patients with iSCI, promising results were obtained which support the use of HD-EMG features for providing useful information regarding motion and force intentionPeer ReviewedPostprint (author's final draft

Agrimation 1.0: prototipo agrícola de germinados automatizado en el Centro San Marcelino Champagnat

Práctica SocialSe presenta como alternativa AGRIMATION 1.0 para la ayuda de optimización de procesos de agricultura urbana en la comunidad de Yomasa dado que se realiza un proceso de manera empírica, es decir, se cultiva a partir de experiencias anteriores o prácticas del pasado, lo cual hace que la planta crezca en buen estado apta para el consumo, crezca pero no sea viable su consumo por diversos factores o simplemente que no crezca lo cual trae consecuencias como pérdida de dinero, más gasto de agua.INTRODUCCIÓN 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. 2. JUSTIFICACIÓN. 3. OBJETIVOS. 4. METODOLOGÍA. 5. ANTECEDENTES. 6. MARCO DE REFERENCIA. 7. GERMINADOS Y VARIABLES DE INSTRUMENTACIÓN 8. IDENTIFICACIÓN DE INSTRUMENTACIÓN Y DISEÑO DEL SISTEMA DE CONTROL. 9. IMPLEMENTACIÓN DE LA PLATAFORMA DE PRODUCCIÓN AGRÍCOLA. 10. DIVULGACIÓN A LA COMUNIDAD. 11. ANÁLISIS DE RESULTADOS. 12. CONCLUSIONES. 13. TRABAJOS FUTUROS. 14. REFERENCIAS. ANEXOSPregradoIngeniero Electrónic

Vulnerability of andean wetlands to change processes: trends analysis

The Andean wetlands are fragile ecosystems that play a key role in hy­drological, cultural, ecological and socioeconomic dynamics of the Co­lombian Andean region; to continue to deteriorate for reasons associated with climate change and the pressure generated by human activities. Its preservation has aroused the interest of many actors who seek conceptual, assessment tools and management options that allow the management processes of these ecosystems through new insights and understandings about mitigation and adaptation to future changes. This paper seeks a review of some references about the degradation processes of the Andean wetlands, exhibit trends in vulnerability analysis and highlight the cur­rent challenge of developing the analysis through a vision that integrates social and biophysical, from a systemic approach of important natural systems. In order to introduce the vision of socio-ecological systems or socio-ecosystems as a known alternative, but that must be developed and appropriate for implementation and understanding of human communities.Los humedales de alta montaña son ecosistemas vulnerables que juegan un papel fundamental en la dinámica hidrológica, cultural, ecológica y socioeconómica de la región andina colombiana, que siguen deteriorán­dose por causas asociadas al cambio climático y a la presión generada por actividades antrópicas. Su conservación ha despertado el interés de múltiples actores que buscan elementos conceptuales, herramientas de evaluación y alternativas de gestión que permitan direccionar de mejor manera los procesos de manejo de estos ecosistemas a través de nuevas visiones y comprensiones en torno a la mitigación y adaptación a los di­reccionadores de cambio. En el presente documento se busca hacer una revisión de algunos referentes en torno a los procesos de degradación de los humedales altoandinos, exponer las tendencias de los análisis de la vulnerabilidad y resaltar el reto actual de desarrollar los análisis a través de una visión que integre lo social y lo biofísico, a partir de un enfoque sistémico de tan importantes sistemas naturales, con la finalidad de intro­ducir la visión de los sistemas socio-ecológicos o socio-ecosistemas como una alternativa ya conocida, pero que debe ser desarrollada y apropiada para su implantación y comprensión por las comunidades humanas

Caracterización de donantes voluntarios fidelizados de casa del donante de sangre Maule, período 2010-2013

41 p.La donación sanguínea es el acto de extraer sangre de un individuo con el fin de beneficiar a otros, a través de las transfusiones sanguíneas. El donante es el actor principal en este tipo de terapia, el cual después de ser sometido a un proceso de selección puede efectuar la donación. En este trabajo se realizó una caracterización sociodemográfica de los donantes de sangre voluntarios fidelizados de la Casa del Donante de Sangre del Maule, en el periodo 2010-2013. Primero se definió lo que se consideraría como donante fidelizado y luego utilizando la base de datos de ésta, se verificó el estado de las donaciones en el periodo 2010 al 2013. La muestra obtenida que cumplía con la definición de donantes fidelizados fue de 104 donantes, a los que se les hizo la caracterización. Se encontró fidelización en un 3,7% de las donaciones voluntarias. Los resultados de la caracterización señalan que el 60,6% corresponde a mujeres y 39,4% a hombres, la edad media fue de 28 años, el rango de escolaridad por niveles resultó ser de 6,7%, 12,5%, 63,5% y 17,3 % para los niveles de escolaridad básico, medio, técnico y superior,respectivamente. Para la variable residencia se encontró un 19,2% que corresponde a zona rural y un 80,3% a residencia en zona urbana. Finalmente para la actividad o profesión que ejercen se observó una amplia diversidad, destacándose que los estudiantes representan el 51% de los donantes fidelizados. Se concluye que los donantes fidelizados de la Casa del Donante de Sangre del Maule son principalmente mujeres jóvenes, estudiantes a nivel de estudios superiores y de residencia en la zona urbana de la Región del Maule

Análisis de encuestas de satisfacción en donantes de colectas móviles de sangre

49 p.Las colectas móviles de sangre están orientadas hacia el reclutamiento de donantes voluntarios, previa promoción e información a la comunidad respecto a este proceso tan necesario para los servicios de salud. Para atraer su atención hacia la donación se debe conocer en detalle las características que conforman la población de donantes. El análisis de encuestas de satisfacción, aporta con información relevante respecto a lo que motiva o desmotiva a la población a donar, además de sentar las bases para crear políticas y programas gubernamentales que incentiven la fidelización de donantes. Es por ello que en el presente informe se planteó realizar un análisis de encuestas de satisfacción en donantes de colectas móviles de sangre, efectuadas por la Casa del Donante de Sangre Del Maule (CDSM) a fin de evaluar la calidad de atención en colectas de sangre móviles. Para este estudio se evaluaron 211 encuestas realizadas por la CDSM en el año 2013, a través del uso del software Microsoft Excel. Los datos obtenidos de preguntas cerradas se agruparon de acuerdo a tres categorías interpretativas; bajo, regular, alto. Mientras que la pregunta abierta se analizó en base a seis categorías. La dimensión información fue la que obtuvo el grado de satisfacción más bajo, la pregunta peor evaluada se refiere a la forma de informarse sobre el desarrollo de la colecta con un 3.8%. En esta misma dimensión se presenta uno de los mayores porcentajes de satisfacción, en la consulta sobre la claridad de los folletos de autoexclusión con un 99.5 %, junto con la dimensión competencia profesional, en la pregunta “¿La persona que le hizo la extracción de sangre hizo el procedimiento sin inconvenientes para Ud.? Con un 99.5%. El promedio general de la atención recibida fue de un 6.8 y el 8.1% de los encuestados aporta sugerencias respecto al día de colecta, publicidad y difusión, infraestructura y horario. En conclusión, el análisis de los factores peores evaluados, influirán en la predisposición hacia la donación de sangr