Sistema de Simulación de la Iluminación Abdominal Basado en Mini Robots

Introduction: This document shows a system that simulates the illumination of the abdominal scene in laparoscopic operations using mini robots. The mini robots would be magnetically tied to the abdominal cavity and manipulated by an external robot arm. Two algorithms are tested in this system: one that moves the mini robot according to the movement of the endoscope, and another that moves from an analysis of the image captured by the scene.  Objective: To contribute to the illumination of the surgical scene by means of mini robots attached magnetically to the abdominal cavity. Methodology: A software tool was developed using Unity3D, which simulates the interior of the abdomen in laparoscopic operations, adding a new lighting: a mini light-type robot magnetically anchored to the abdominal wall. The mini robot has two different movements to illuminate the scene, one depends on the movement of the endoscope and the other on the image analysis performed. Results: Tests were performed with a representation of the real environment comparing it with the tests in the built tool, obtaining similar results and showing the potential of a mini robot to provide additional lighting to the surgeon if necessary. Conclusions: The designed algorithm allows a mini robot that is magnetically anchored in the abdominal wall to move to low-light areas following two options: a geometric relationship or movement as a result of image analysis.  Introducción: Este documento muestra un sistema que simula la iluminación de la escena abdominal en operaciones de laparoscopia utilizando mini robots. Los mini robots estarían atados magnéticamente a la cavidad abdominal y serían manipulados por un brazo robot externo. Dos algoritmos son probados en este sistema: uno que mueve al mini robot de acuerdo al movimiento del endoscopio, y otro que lo mueve a partir de un análisis de la imagen captada por la escena. Objetivo: Contribuir a la iluminación de la escena quirúrgica por medio de mini robots atados magnéticamente a la cavidad abdominal. Metodología: Se desarrolló una herramienta software por medio de Unity3D, la cual simula el interior del abdomen en operaciones de laparoscopia, agregándosele una nueva iluminación: un mini robot tipo luz anclado magnéticamente a la pared abdominal. El mini robot tiene dos movimientos diferentes para iluminar la escena, uno depende del movimiento del endoscopio y otro del análisis de imagen realizado.  Resultados: Se realizaron pruebas con una representación del entorno real comparándola con las pruebas en la herramienta construida, obteniéndose resultados similares y mostrando el potencial que tiene un mini robot para proporcionar una iluminación adicional al cirujano en caso de ser necesario.   Conclusiones: El algoritmo diseñado permite que un mini robot que estaría anclado magnéticamente a la pared abdominal, se mueva a zonas de baja iluminación siguiendo dos opciones: una relación geométrica o un movimiento como resultado de un análisis de imagen

Abdominal Lighting Simulation System Based On Mini Robots

Introduction: This document shows a system that simulates the illumination of the abdominal scene in laparoscopic operations using mini robots. The mini robots would be magnetically tied to the abdominal cavity and manipulated by an external robot arm. Two algorithms are tested in this system: one that moves the mini robot according to the movement of the endoscope, and another that moves from an analysis of the image captured by the scene.  Objective: To contribute to the illumination of the surgical scene by means of mini robots attached magnetically to the abdominal cavity. Methodology: A software tool was developed using Unity3D, which simulates the interior of the abdomen in laparoscopic operations, adding a new lighting: a mini light-type robot magnetically anchored to the abdominal wall. The mini robot has two different movements to illuminate the scene, one depends on the movement of the endoscope and the other on the image analysis performed. Results: Tests were performed with a representation of the real environment comparing it with the tests in the built tool, obtaining similar results and showing the potential of a mini robot to provide additional lighting to the surgeon if necessary. Conclusions: The designed algorithm allows a mini robot that is magnetically anchored in the abdominal wall to move to low-light areas following two options: a geometric relationship or movement as a result of image analysis

Qüestionaris d’autoavaluació a través del campus digital: una eina d’aprenentatge.

Amb l’objectiu de validar els qüestionaris d’autoavaluació com a eina d’aprenentatge s’ha incorporat aquesta activitat a un total de 10 assignatures diferents de matemàtiques de l’EUETIT i de l’EUOOT durant els dos quadrimestres del curs 2006/2007 mitjançant Atenea, l’entorn virtual d’aprenentatge basat en Moodle de la UPC. Els paràmetres de configuració dels qüestionaris d’autoavaluació de Moodle han permès planificar i organitzar aquesta activitat responent a l’especificitat de cada assignatura i als usos que se’ls hi volien donar (més orientats a teoria i problemes o a pràctiques) determinant també els valors més adequats de freqüència, dimensió, caràcter obligatori o voluntari, pes en la qualificació global i entorn en què els estudiants responien els qüestionaris. El seguiment d’aquesta activitat ha estat molt alta, fins i tot en els casos que no era obligatòria. Al final de cada quadrimestre s’ha enquestat els estudiants matriculats en aquestes assignatures, un total de 507. Amb una participació mitjana lleugerament superior al 73%, valoren de forma notablement positiva la incorporació de qüestionaris d’autoavaluació a les assignatures i manifesten clarament que els resulta profitosa en el seu procés d’aprenentatge en tots els casos, siguin quines siguin les característiques de planificació i organització de l’activitat

Marcadores cuadrados y deformación de objetos en navegación quirúrgica con realidad aumentada

[Resumen] Este artículo muestra el resultado de pruebas preliminares con librerías y entornos de desarrollo comerciales encaminados a la construcción de una aplicación para navegación quirúrgica en el campo de la laparoscopia, usando marcadores cuadrados, extensible a despliegue en dispositivos móviles y gafas de realidad virtual. Para la renderización de los objetos 3D se usó el Game Engine Unity junto a la librería Vuforia. Las pruebas preliminares muestran resultados satisfactorios en el seguimiento de marcadores y en la construcción de la información aumentada para ser usada por el cirujano con deformación física de objetos en tiempo real.Agencia Estatal de Investigación; DPI2013-47196-C3-2-

REALIDAD AUMENTADA CON MARCADORES CUADRADOS Y NATURALES PARA NAVEGACIÓN QUIRÚRGICA

ResumenEste artículo muestra el resultado de pruebas preliminares con librerías y entornos de desarrollo comerciales encaminados a la construcción de una aplicación para navegación quirúrgica en el área de laparoscopia, usando marcadores cuadrados y marcadores naturales extensibles a despliegues en dispositivos móviles y gafas de realidad virtual. Para la renderización de los objetos 3D se usó el Game Engine Unity junto a librerías especializadas para la visión por computador y realidad aumentada como OpenCV, Vuforia y Kudan. Las pruebas preliminares muestran resultados satisfactorios en el seguimiento de marcadores y en la construcción de la información aumentada útil para el cirujano.Palabras Claves: Aplicaciones móviles, cirugía laparoscópica, realidad aumentada. AUGMENTED REALITY WITH SQUARE AND NATURAL MARKERS FOR SURGICAL NAVIGATIONAbstractThis article shows preliminary tests with libraries and integrated development environments (IDE) aimed at building an application for laparoscopic surgical navigation using square markers and natural feature markers extensible to displays, mobile devices and virtual reality goggles. For the rendering of 3D objects, the Game Engine Unity was used together with specialized libraries for computer vision and augmented reality such as OpenCV, Vuforia and Kudan. Preliminary tests show satisfactory results in the tracking of markers and in the construction of augmented information useful to the surgeon.Keywords: Augmented reality, laparoscopic surgery, mobile applications

Análisis del espacio de trabajo de un robot paralelo de 3RRR

Comunicación presentada en las XXIX Jornadas de Automática, Tarragona, 3-5 Septiembre 2008.El objetivo de este artículo es realizar el análisis del espacio de trabajo de un robot paralelo esférico del tipo 3RRR mediante una herramienta matemática desarrollada en Matlab. Este 3RRR contiene una particularidad que lo diferencia con respecto a los robots esféricos comunes debido a las exigencias de su aplicación: su centro de rotación no se encuentra en el centro del robot. Basándonos en un parámetro que define la habilidad o destreza del robot (dexterity), calcularemos el valor de las variables que optimizan su espacio de trabajo

Pràctiques amb ordinador semipresencials: eina d'aprenentatge

El projecte d’innovació docent que es presenta té per objectiu incorporar pràctiques amb ordinador semipresencials en el procés d’aprenentatge. S’explora aquesta modalitat en la recerca de combinacions per al procés d’aprenentatge de l’estudiantet mitjançant tècniques d’aprenentatge mixt (blended learning). Les aplicacions informàtiques permeten fer moltes tasques en matemàtiques i estadística, potencial que s’incorpora en l’aprenentatge tant per a la resolució de problemes, com per a la millora de l’aprenentatge teòric; i també per contribuir a les competències transversals en TIC aplicades. La gran accessibilitat actual de l’alumnat a infraestructures informàtiques i a l’entorn d’aprenentatge virtual de la Universitat permet aquest plantejament. Les sessions habituals de pràctiques presencials no eren satisfactòries per la falta d’imbricació amb la teoria i aplicació, a causa de problemes de logística i de calendari. La semipresencialitat permet aconseguir la integració desitjada. L’adaptació del programari al nivell i objectius de les assignatures permet el seu ús de manera comprensible per a l’alumnat. En el marc de l'EEES s’ha realitzat una experiència a dues escoles del Campus de Terrassa per incorporar aquesta modalitat a assignatures impartides pel Departament de Matemàtica Aplicada III.Peer Reviewe

Apnea detection in newborns using an abdominal IMU

[Resumen] En los últimos años, ha habido un aumento en los casos de colapso postnatal repentino en lactantes aparentemente sanos durante las primeras 24 horas de vida. Actualmente, los sistemas de monitoreo existentes no son capaces de detectar situaciones de apnea. En este trabajo, se propone un sistema que incluye un dispositivo electrónico para monitorear el movimiento abdominal generado por la respiración en recién nacidos y, una interfaz de usuario para el seguimiento de información. Se llevaron a cabo pruebas experimentales para validar el funcionamiento del sistema, tanto en posición supina como prona, así como en situaciones que involucraron el contacto entre la madre y el recién nacido. En general, los resultados obtenidos respaldan la viabilidad de utilizar dispositivos electrónicos de contacto directo como una alternativa prometedora para mejorar la detección de la respiración y la identificación de situaciones de apnea.[Abstract] In recent years, there has been an increase in cases of sudden postnatal collapse in apparently healthy newborns within the first 24 hours of life. Currently, existing monitoring systems are unable to detect apnea situations. In this study, a system is proposed that includes an electronic device to monitor the abdominal movement generated by respiration in newborns, along with a user interface for information tracking. Experimental tests were conducted to validate the system’s performance in both supine and prone positions, as well as in situations involving mother-infant contact. Overall, the results support the feasibility of using direct contact electronic devices as a promising alternative to improve the detection of respiration and identify apnea situations.Ministerio de Ciencia e Innovación; PID2019-111023RB-C3

Non-Invasive Device for Blood Pressure Wave Acquisition by Means of Mechanical Transducer

Blood pressure wave monitoring provides interesting information about the patient’s cardiovascular function. For this reason, this article proposes a non-invasive device capable of capturing the vibrations (pressure waves) produced by the carotid artery by means of a pressure sensor encapsulated in a closed dome filled with air. When the device is placed onto the outer skin of the carotid area, the vibrations of the artery will exert a deformation in the dome, which, in turn, will lead to a pressure increase in its inner air. Then, the sensor inside the dome captures this pressure increase. By combining the blood pressure wave obtained with this device together with the ECG signal, it is possible to help the screening of the cardiovascular system, obtaining parameters such as heart rate variability (HRV) and pulse transit time (PTT). The results show how the pressure wave has been successfully obtained in the carotid artery area, discerning the characteristic points of this signal. The features of this device compare well with previous works by other authors. The main advantages of the proposed device are the reduced size, the cuffless condition, and the potential to be a continuous ambulatory device. These features could be exploited in ambulatory tests.D.Z.V. thanks the economic support of the ACIF (subsidies for the recruitment of predoctoral research staff) program with the scholarship ACIF/2019/058. The work of J.M.V.-S. was supported by Conselleria d’Educació, Investigació, Cultura i Esport (GVA) through FDGENT/2018/015 project. The work of C.G.J. was funded by the Spanish Ministry of Education, Culture, and Sport through the Research and Doctorate Supporting Program FPU, grant number FPU14/00401. This work was partially funded by Spanish Research State Agency and European Regional Development Fund through “Craneeal” Project (DPI2106-80391-C3-2-R)

Influencia de la visualización en terapias de rehabilitación virtual asistidas por robots

[Resumen] La neurorehabilitación post-ictus basada en terapias virtuales se realiza junto con dispositivos visuales. El tipo de visualización puede influenciar en la calidad de la percepción de la tarea afectando al rendimiento sensomotor del paciente. El propósito de este trabajo es evaluar si existe diferencias en los patrones de movimientos cinemáticos cuando pacientes post-ictus realizan una tarea de alcance, visualizando un juego terapéutico virtual con dos diferentes tipos de representación del entorno virtual: 2D y 3D. En este estudio han participado nueve pacientes post-ictus recibiendo una terapia virtual asistida por el robot de rehabilitación PUPArm. Los pacientes deb´ian realizar movimientos horizontales con el miembro superior para completar el objetivo principal de las tareas, el cuál consistía en alcanzar objetivos perif´ericos o perspectivos dependiendo del tipo de entorno virtual mostrado. Para realizar un análisis del rendimiento sensomotor de los pacientes se registran diferentes tipos de parámetros a partir de la adquisición de datos objetivos por parte del dispositivo robótico para evaluar la influencia de la visualización de la tarea.Este trabajo ha sido financiado por la Comisión Europea a través del proyecto HomeRehab: Echord++ (GA 601116) y por el Ministerio de Economía y Competitividad a través del proyecto DPI2015-70415-C2-2-Rhttps://doi.org/10.17979/spudc.978849749808