Aportes en Ciencias Ingenieriles Biomédicas

En las últimas décadas, el ser humano se ha desenvuelto en un entorno de gran desarrollo tecnológico y científico que le ha permitido un mejoramiento en su calidad de vida. En el campo de la medicina, el desarrollo e implementación de las ciencias biomédicas y su integración con la ingeniería, ha permitido resolver problemas relacionados con los complejos procesos clínicos, facilitando y mejorando la atención de la salud.En este contexto, «Aportes en ciencias ingenieriles biomédicas» es un libro que recopila avances e investigaciones actuales en el área de las ciencias ingenieriles biomédicas a nivel nacional, en temas relacionados con la ingeniería clínica, biomecánica y rehabilitación, bioinstrumentación, modelación y simulación biomédica y procesamiento de bioseñales. Surge como respuesta a la necesidad de actualizar y divulgar el conocimiento y los avances en investigación en estas áreas, con el propósito de promover y difundir los resultados de investigación, lo que ha contribuido al desarrollo académico, científico y tecnológico de la región y del país.Extendemos nuestros agradecimiento en este proceso

Oportunidad para tener nuevas experiencias

La Ingeniera Catalina Tobón atendió una entrevista con el Doctor en Ingeniería Edison Valencia Díaz, miembro del Comité Editorial de la Revista Ingeniería Biomédica

Riesgo biomecánico en el sector económico de la construcción

Analizar la importancia de desarrollar programas de prevención del riesgo biomecánico en empresas del sector económico de la construcciónEl sector económico de la construcción es una de las principales actividades que se ejecutan a diario en el país, y de las más representativas al momento de hablar del riesgo biomecánico, ya que gracias a su expansión por todo el territorio nacional y a que es asequible a todas las personas con un nivel educativo desde el más bajo hasta el más profesional y especializado, es allí donde precisamente las personas con un nivel más bajo de educación se ven expuestos a realizar los trabajaos más forzosos afectando directamente el sistema musculo-esquelético. Ya identificados estos aspectos que generan gran impacto en la salud del trabajador es necesario implementar medidas que permitan reducir la exposición al riesgo biomecánico y que garanticen una seguridad completa para el trabajador como para el empleador en el momento que se estén realizando tareas rutinarias como lo son la manipulación manual de cargas, los movimientos repetitivos, causantes de las enfermedades de origen laboral

CO, Pb++ and SO2 effects on L-type calcium channel and action potential in human atrial myocytes. In silico study

La exposición a contaminantes atmosféricos, como el monóxido de carbono (CO), plomo (Pb++) y dióxido de azufre (SO2), promueve la aparición de enfermedades cardiovasculares. Estudios experimentales han demostrado que el CO, el Pb++ y el SO2 bloquean los canales de calcio tipo L, disminuyendo la corriente de calcio (ICaL) y la duración del potencial de acción (APD), favoreciendo el inicio de arritmias auriculares. El objetivo es estudiar los efectos del CO, Pb++ y SO2 a diferentes concentraciones, sobre ICaL y el potencial de acción auricular mediante simulación computacional. Para ello, se desarrollaron modelos matemáticos de los efectos de los contaminantes atmosféricos sobre el canal de calcio auricular tipo L y se incorporaron en un modelo matemático de células auriculares humanas. Los resultados sugieren que el CO, el Pb++ y el SO2, bloquean la corriente ICaL en una fracción que aumenta a medida que aumenta, la concentración, generando un acortamiento del APD. Estos resultados son consistentes con estudios experimentales. El efecto combinado de los tres contaminantes atmosféricos generó un acortamiento del APD, lo cual es considerado un efecto pro-arrítmico.Exposure to air pollutants like carbon monoxide (CO), lead (Pb++) and sulfur dioxide (SO2) promotes the occurrence of cardiovascular diseases. Experimental studies have shown that CO, Pb++ and SO2 block L-type calcium channels, reducing the calcium current (ICaL) and the action potential duration (APD), which favors the initiation of atrial arrhythmias. The goal is to study the effects of CO, Pb++ and SO2 at different concentrations on ICaL and action potential using computational simulation. For this purpose, models of the effects of the air pollutants on the atrial L-type calcium channel were developed and were incorporated into a mathematical model of a human atrial cell. The results suggest that CO, Pb++ and SO2 block the ICaL current in a fraction that increases along with the concentration, generating an APD shortening. These results are consistent with experimental studies. The combined effect of the three air pollutants produced an APD shortening, which is considered to be a pro-arrhythmic effect

The atrial resting potential distribution within a fibrotic zone and its effects on the conduction on non-fibrotic zones: A simulation study

Atrial fibrillation (AF) is a heart condition commonly diagnosed within the clinical praxis. During an AF episode, rapid and irregular heartbeats are present and they underly a complex electrical activity. It is known that the atrial structural alterations play a role in establishing the fibrillatory propagation patterns. However, the specific mechanisms are not fully understood. Fibrosis is a hallmark of AF and it represents structural abnormalities that disturbs the atrial electrical conduction. In this work, the behavior of the cardiomyocytes resting action potential in a fibrotic tissue, under distinct textures, is studied. A computational model of atrial electrophysiology is implemented. For the fibrosis model, spatial complex-order derivatives are used. Several values for the derivative order are tested in order to generate different degrees of structural complexity. The fibrosis model also includes cellular heterogeneity through the presence of fibroblasts coupled to cardiomyocytes. Diffuse, interstitial and compact fibrosis textures are implemented in a 2D domain and the amount of fibrosis is varied. The distribution of the resting potential is assessed using the Shannon entropy and the tissue is stimulated in order to evaluate the conduction velocity. The results indicate that, the distinct fibrosis structural conditions generate a wide range of resting potential distributions: from normal to heavy-tailed. The entropy values indicate the changes in the resting potential distribution when the structural complexity varies. Such analysis evinced that the amount of fibrosis generates specific entropy curves respect the derivative order. Moreover, the conduction velocity outside the fibrotic area is affected by the fibrotic configuration, which evinces the long-range effect of the fractional derivative operator and agrees with experimental observations. These results suggest that the proposed complex-order model can be useful for modeling fibrosis during atrial fibrillation and the entropy approach allows characterizing the wide range of fibrillatory scenarios under distinct fibrosis configurations.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Efecto de la frecuencia del ritmo sinusal en la generación de reentradas en un modelo 3D de aurícula humana remodelada

Las arritmias auriculares son las taquiarritmias más comunes en humanos. Recientemente, se ha demostrado que una actividad ectópica alrededor de las venas pulmonares puede generar mecanismos reentrantes en presencia de un sustrato vulnerable. En este estudio, examinamos el efecto de la frecuencia del ritmo sinusal para contribuir en la generación de mecanismos reentrantes iniciados por actividad ectópica. Los efectos del remodelado en las corrientes iónicas se incorporaron en un modelo 3D de aurícula humana, altamente realista. Sólo a altas frecuencias del ritmo sinusal (longitud del ciclo base ≤ 300 ms), la actividad ectópica provocó la generación de reentradas en figura de ocho en la aurícula derecha. Nuestro estudio sugiere que la interacción de actividad ectópica con un ritmo sinusal a alta frecuencia facilita la generación de mecanismos reentrantes en aurícula humana remodelada

Complexity of Atrial Fibrillation Electrograms Through Nonlinear Signal Analysis: In Silico Approach

Identification of atrial fibrillation (AF) mechanisms could improve the rate of ablation success. However, the incomplete understanding of those mechanisms makes difficult the decision of targeting sites for ablation. This work is focused on the importance of EGM analysis for detecting and modulating rotors to guide ablation procedures and improve its outcomes. Virtual atrial models are used to show how nonlinear measures can be used to generate electroanatomical maps to detect critical sites in AF. A description of the atrial cell mathematical models, and the procedure of coupling them within two‐dimensional and three‐dimensional virtual atrial models in order to simulate arrhythmogenic mechanisms, is given. Mathematical modeling of unipolar and bipolar electrogramas (EGM) is introduced. It follows a discussion of EGM signal processing. Nonlinear descriptors, such as approximate entropy and multifractal analysis, are used to study the dynamical behavior of EGM signals, which are not well described by a linear law. Our results evince that nonlinear analysis of EGM can provide information about the dynamics of rotors and other mechanisms of AF. Furthermore, these fibrillatory patterns can be simulated using virtual models. The combination of features using machine learning tools can be used for identifying arrhythmogenic sources of AF

Design and developed of a Search Satellite System for Location of Patients with Cognitive Disorder

Las personas que sufren de disfunción cognitiva presentan un alto riesgo de extravío, motivación por la cual se diseñó y desarrolló un sistema integral de búsqueda satelital para monitoreo y localización de estos pacientes. Para lo cual, fue necesario el estudio de la población objetivo, se realizaron encuestas, tanto a las instituciones como a familiares y profesionales del área que están a cargo de pacientes con disfunción cognitiva. El prototipo de pulsera telemática con tecnología GPS/GPRS/GSM desarrollado, permite enviar las coordenadas de localización del paciente asociado a un ID de una tarjeta SIM personalizada, a la nube de internet. Los familiares o personas a cargo del paciente pueden acceder a la información de localización, registro de desplazamientos, ubicación en Google Maps y establecer geocercas, a través de la página web desarrollada o mediante la instalación de la aplicación móvil en su teléfono celular, y accediendo mediante usuario y contraseña previo registro, asociado al ID específico del paciente. El desarrollo de este sistema en Colombia, permitirá favorecer las condiciones de búsqueda y la pronta ubicación de estos pacientes, disminuyendo de forma sustancial la probabilidad de que sufran efectos adversos tales como lesiones, accidentes, abusos y muerte prematura, ofreciéndoles mayor seguridad, mejor calidad de vida y una mayor tranquilidad a sus familiares y cuidadores.People who suffer cognitive disorders are at high risk of loss and to suffer adverse effects, this is the motivation whereby we designed and developed a comprehensive platform of satellite search for patients who have this disease. For that, the study of the target population was necessary, surveys were applied to institutions, relatives and professionals who are in charge of patients with cognitive disorders. The prototype bracelet telematics GPS/GPRS/GSM technology developed can send location coordinates patient associated with an ID of a custom SIM card, to the Internet cloud. Relatives or dependents patient can access to location information, shift register, location in Google Maps and establishing boundaries, through the website developed or by installing the mobile application on your cell phone, and accessing by username and password prior registration, associated with specific patient ID. The development of this system in Colombia will allow promoting the search conditions and the prompt location of these patients, decreasing substantially the probability of suffering adverse effects such as injuries, accidents, abuse and premature death, providing greater security, better quality of life and peace of mind to their relatives.Ingeniero Biomédicopregrad

Prevalence and Risk Factors of Mastitis among Dairy Buffaloes from the Departments of Antioquia and Córdoba, Colombia

Background: Mastitis is the most common disease among dairy buffaloes worldwide, and it significantly affects the economic profitability of buffalo farms as well as animal welfare and public health. Methods: This study was conducted between 2018 and 2019 at the Colombian departments of Antioquia and Córdoba, where 41% of the country’s total buffalo population is concentrated. Overall, 1,018 dairy buffaloes, including 603 in Antioquia and 415 in Córdoba, distributed among 11 farms, were assessed in the study. These animals were evaluated using the California mastitis test (CMT) and somatic cell count (SCC) to determine the presence of subclinical mastitis (SM). They were considered positive for SM when the results of CMT were higher than traces and SCC was >200,000 cells/mL. Results: The total prevalence of the disease was 7.9%, and microbiological culture was performed on the samples obtained from the SM-positive animals. The main isolated bacterium was coagulase-negative Staphylococcus. Furthermore, risk factors affecting milking routine, hygiene, and farm facilities were determined. Manual milking, milking in the barn, non-disinfection of milkers' hands, etc., were identified as risk factors for the disease. Conclusion: To the best of our knowledge, this is the first large-scale study of mastitis among buffaloes in Colombia