Neurosurgery and brain shift: review of the state of the art and main contributions of robotics

Este artículo presenta una revisión acerca de la neurocirugía, los asistentes robóticos en este tipo de procedimiento, y el tratamiento que se le da al problema del desplazamiento que sufre el tejido cerebral, incluyendo las técnicas para la obtención de imágenes médicas. Se abarca de manera especial el fenómeno del desplazamiento cerebral, comúnmente conocido como brain shift, el cual causa pérdida de referencia entre las imágenes preoperatorias y los volúmenes a tratar durante la cirugía guiada por imágenes médicas. Hipotéticamente, con la predicción y corrección del brain shift sobre el sistema de neuronavegación, se podrían planear y seguir trayectorias de mínima invasión, lo que conllevaría a minimizar el daño a los tejidos funcionales y posiblemente a reducir la morbilidad y mortalidad en estos delicados y exigentes procedimientos médicos, como por ejemplo, en la extirpación de un tumor cerebral. Se mencionan también otros inconvenientes asociados a la neurocirugía y se muestra cómo los sistemas robotizados han ayudado a solventar esta problemática. Finalmente se ponen en relieve las perspectivas futuras de esta rama de la medicina, la cual desde muchas disciplinas busca tratar las dolencias del principal órgano del ser humano.This paper presents a review about neurosurgery, robotic assistants in this type of procedure, and the approach to the problem of brain tissue displacement, including techniques for obtaining medical images. It is especially focused on the phenomenon of brain displacement, commonly known as brain shift, which causes a loss of reference between the preoperative images and the volumes to be treated during image-guided surgery. Hypothetically, with brain shift prediction and correction for the neuronavigation system, minimal invasion trajectories could be planned and shortened. This would reduce damage to functional tissues and possibly lower the morbidity and mortality in delicate and demanding medical procedures such as the removal of a brain tumor. This paper also mentions other issues associated with neurosurgery and shows the way robotized systems have helped solve these problems. Finally, it highlights the future perspectives of neurosurgery, a branch of medicine that seeks to treat the ailments of the main organ of the human body from the perspective of many disciplines

Plataforma basada en la integración de MATLAB® y ROS para la docencia de robótica de servicio

[Resumen] En este artículo se presenta una propuesta docente basada en una plataforma compuesta por Matlab® y ROS desarrollada en la asignatura “Robótica de Servicio” en la titulación de MásterUniversitario en Ingeniería Industrial de la Universidad Miguelpráctico en el que se introduce al alumno en el interacción con los sistemas sensoriales del robot y sus actuadores. La componente innovadora se encuentra en el uso de una herramienta previamente conocida por el alumno (Matlab®) integrada con una plataforma más compleja y realista (ROS) para poder ofrecer la formación práctica adecuada con los recursos habituales.Ministerio de Economía y Competitividad; DPI2013-47196-C3-

On the Selectivity of Planar Microwave Glucose Sensors with Multicomponent Solutions

The development of glucose concentration sensors by means of microwave planar resonant technology is an active field attracting considerable attention from the scientific community. Although showing promising results, the current experimental sensors are facing some fundamental challenges. Among them, the most critical one seems to be the selectivity of glucose concentration against the variations of the concentrations of other components or parameters. In this article, we investigate the selectivity of microwave planar resonant sensors when measuring multicomponent solutions. Three sensors are involved, two of them having been designed looking for a more simplified system with a reduced size, and the third one has been specially developed to improve the sensitivity. The performance of these sensors is thoroughly assessed with a large set of measurements involving multicomponent solutions composed of pure water, NaCl, albumin at different concentrations and glucose at different concentrations. The impact of the simultaneous variations of the concentrations of glucose and albumin on the final measurements is analyzed, and the effective selectivity of the sensors is discussed. The results show a clear influence of the albumin concentration on the measurements of the glucose concentration, thereby pointing to a lack of selectivity for all sensors. This influence has been modeled, and strategies to manage this selectivity challenge are inferredThis research was partially funded by AEI (Spanish Research State Agency) through the Race project (reference PID2019-111023RB-C32). The work of C.G.J. was funded by the Ministry of Universities in the Government of Spain, the European Union–NextGenerationEU and the Miguel Hernández University of Elche through the Margarita Salas postdoctoral program, and also by Conselleria d’Innovació, Universitats, Ciència i Societat Digital in Generalitat Valenciana (Government of Valencia Region) and European Social Fund through the APOSTD postdoctoral program, grant number CIAPOS/2021/267. Partial funding for open access charge: Universidad de Málaga

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

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

A Comparative Analysis of 2D and 3D Tasks for Virtual Reality Therapies Based on Robotic-Assisted Neurorehabilitation for Post-stroke Patients

Post-stroke neurorehabilitation based on virtual therapies are performed completing repetitive exercises shown in visual electronic devices, whose content represents imaginary or daily life tasks. Currently, there are two ways of visualization of these task. 3D virtual environments are used to get a three dimensional space that represents the real world with a high level of detail, whose realism is determinated by the resolucion and fidelity of the objects of the task. Furthermore, 2D virtual environments are used to represent the tasks with a low degree of realism using techniques of bidimensional graphics. However, the type of visualization can influence the quality of perception of the task, affecting the patient's sensorimotor performance. The purpose of this paper was to evaluate if there were differences in patterns of kinematic movements when post-stroke patients performed a reach task viewing a virtual therapeutic game with two different type of visualization of virtual environment: 2D and 3D. Nine post-stroke patients have participated in the study receiving a virtual therapy assisted by PUPArm rehabilitation robot. Horizontal movements of the upper limb were performed to complete the aim of the tasks, which consist in reaching peripheral or perspective targets depending on the virtual environment shown. Various parameter types such as the maximum speed, reaction time, path length, or initial movement are analyzed from the data acquired objectively by the robotic device to evaluate the influence of the task visualization. At the end of the study, a usability survey was provided to each patient to analysis his/her satisfaction level. For all patients, the movement trajectories were enhanced when they completed the therapy. This fact suggests that patient's motor recovery was increased. Despite of the similarity in majority of the kinematic parameters, differences in reaction time and path length were higher using the 3D task. Regarding the success rates were very similar. In conclusion, the using of 2D environments in virtual therapy may be a more appropriate and comfortable way to perform tasks for upper limb rehabilitation of post-stroke patients, in terms of accuracy in order to effectuate optimal kinematic trajectories

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

Arquitectura de control multimodal para robótica asistencial

[Resumen] Este documento presenta una arquitectura de control multimodal para robótica de asistencia, la cual trata de tener en cuenta las decisiones del usuario para mejorar en el desempeño de las tareas al mismo tiempo que se implementa un método para minimizar posibles errores en el manejo del robot mediante un control visual. A través de la información proporcionada por el sistema de eyetracking, el usuario será capaz de interactuar con el sistema para seleccionar el objeto deseado, indicar la intención de cogerlo o incluso abortar la ejecución. El sistema incorpora un sistema de tracking 3D para conocer la ubicación de los objetos con respecto al manipulador robótico. Este sistema nos sirve tanto para definir la posición que debe alcanzar el robot, como para corregir las posibles desviaciones durante la ejecución de la trayectoria.Este trabajo ha sido financiado por la Comisión Europea a través del proyecto AIDE: Adaptive Multimodal Interfaces to AssistDisabled People in Daily Activities (Grant agreementno: 645322) y por el Ministerio de Economía y Competitividad a través del proyecto DPI2015-70415-C2-2-Rhttps://doi.org/10.17979/spudc.978849749808

Gender differences in the plasma concentration of the GAS6-TAM system in COVID-19 patients

Resumen del trabajo presentado en el 4th European Congress on Thrombosis and Haemostasis, celebrado en Gante (Bélgica), los días 14 y 15 de octubre de 2021Background: SARS-CoV-2 induces an immune response with potentially harmful effects for the patient due to an uncontrolled release of inflammatory factors, specially at the capillary wall. The vitamin K-dependent plasma protein GAS6 and the TAM (TYRO3, AXL, and MERTK) receptors play a relevant role among restorative mechanisms that counterbalance pro-inflammatory responses at the endothelial interface. Aims: To study the influence of gender on the effects of SARS-CoV-2 infection in the GAS6/TAM system, as reflected by plasma concentration at patient admittance at the emergency ward. Methods: The plasma content of GAS6, AXL, and MERTK was analyzed in a first group of 132 patients, 68 females and 64 males consecutively admitted to the emergency ward during the first peak of COVID-19. A confirmatory group was studied from the second wave of contagions. An analysis of gender differences in relation to the GAS6/TAM concentrations in plasma was performed on this population. Results: In accordance with recently published GAS6 levels, significantly higher in the SARS-CoV-2 positive than in negative patients, increased progressively with the severity of the disease in SARS-CoV-2 positive individual irrespective of the gender of the patient. In contrast, while soluble AXL exhibited higher plasma concentration in deceased patients and no significant differences were observed in MERTK concentration, differential gender analysis suggest differences in soluble TAM receptors. While a COVID-19 related increase in sAXL was observed in men, this was not the case in women. Oppositely, MERTK differences due to COVID-19 infection were only significant in women. Summary/Conclusion: GAS6-TAM system of ligands and receptors is implicated in the immune response to SARS-CoV-2 in patients from both genders. Plasma GAS6 levels paralleled COVID-19 severity being an early marker of disease prognosis in both sexes. In contrast, soluble TAM receptors presented a gender-specific behavior. Sex-related differences in sAXL and sMERTK expression in COVID-19 patients could affect therapy efficacy deserving further investigation