Wearable estimation of central aortic blood pressure.

Arterial hypertension affects a third of the world's population and is a significant risk factor for cardiovascular disease. Blood pressure (BP) is one of the most relevant parameters used for monitoring of possible hypertension states in patients at risk of cardiovascular disease. Hence, there exists a need for new monitoring solutions, which allow to increase the frequency between BP assessments, but also allow to reduce the level of occlusion in the attempts. Moens-Korteweg equation is among the main principles to estimate BP by dispensing of any inflatable cuff. This principle might lead to an indirect estimation of BP by measuring the time it takes the pressure pulse to propagate between two pre-established vascular points, accordingly the pulse transit time (PTT) method. This thesis proposes a wearable PTT-based method to estimate central aortic BP (CABP) and, the main milestones of this work included: proof of concept of the proposed method (pilot work), the development of a wearable device (including two stages of validation), the proposition of a miniaturized version (integrated circuit) of the analog front-end of the wearable hardware, and, the development of a novel PTT-based model (PTTBM, i.e., the mathematical relationship between measured variables and estimated BP) suitable for the proposed wearable methodology to estimate BP. The main contributions found at each milestone are presented. One of the contributions of this thesis is the use of the PTT-principle for estimating CABP instead of the peripheral BP (PBP) (as typically used in the literature). The pilot work showed the feasibility of CABP estimation from the PTT principle by using electrocardiogram (ECG) and ballistocardiogram (BCG) recordings from off-the-shelf equipment. Results showed that CABP was more correlated with the proposed methodology in comparison to all PBP variables assessed; confirming our hypothesis that the CABP is the most suitable parameter to collate through the time elapsed from ECG R-wave to the BCG J-wave. That is, considered featured time (RJ-interval) includes the time of a pulse pressure propagating at an aortic district. Bland-Altman plots showed an almost zero mean error (\u\ < 0.02mmHg) and bounded standard deviation o < 5mmHg for all systolic and mean central BP readings. Pilot work provided a landmark in order to develop a compact device that allows the integration of wireless blood pressure monitoring into a wearable system. Another contribution of this thesis is the proposition of a wearable device for PTT-computing by also including design considerations for the signal conditioning chains for ECG and BCG signals. The proposed design procedure takes care of minimizing the impact of spurious delays between physiological signals, which eventually degrade the PTT computation. Further, such a procedure could be suitable for any PTT-acquisition. Filtering with low and controlled delay is required for this biomedical application, and proposed conditioning chains provide less than 2ms group-delay, showing the effectiveness of the proposed approach. In order to provide the methodology with higher autonomy and integration, a highly miniaturized implementation of the filtering approach was also proposed. It includes the design of proposed architectures in CMOS technology to implement the particular low-delay filtering at reduced bandwidth featuring ultra-low-power characteristics. Results show that less than 2ms delay for the ECG QRS-complex can be achieved with a total current consumption of IDD = 2:1nA at VDD = 1:2V of power supply. Such development meant another significant contribution of this work in the conception of highly autonomous wearable devices for PTT acquisition. The first stage of validations on the wearable CABP estimation showed that, when considering data from one volunteer, results achieved with off-the-shelf equipment could be replicated by using a proposed wearable device, and the method could be further validated by using the wearable version. Additionally, CABP estimation from the proposed wearable device could be feasible by using three feature times (FTs) as CABP surrogates; that is, RI, RJ, and IJ intervals (from ECG and BCG wearable recordings). The first validation of the method also showed that CABP could be accurately predicted by the proposed methodology when in the order of daily calibrations are performed. The second stage of validations involved a study with a group of volunteers, and new alternatives were explored (twentyseven: nine PTTBMs along the three FTs) for the CABP estimation. We found that CABP could be accurately estimated (inside AAMI requirements) through the presented methodology by using four of the explored alternatives, whereas the RI interval, an FT lacking any PTT assessment, emerged as the best surrogate for the CABP estimation. Hence, a principle different from the traditional PTT-based method arises as a more advantageous method for the CABP estimation in the light of evidence reported in this validation, and, to our knowledge, this is the first time that CABP has been successfully estimated from a wearable device. The final significant contribution of this thesis meant the last chain-link in the process to achieve an utterly original method to estimate CABP. A novel PTTBM to estimate CABP is proposed, which uses a ow-driven two-element Windkesel network constructed from FTs extracted from the wearable recordings. When classic PTTBMs are applied, the fitting of parameters often leads to values without a physiological basis. Opposite to that in the proposed PTTBM, the parameters have a clear physiological meaning, and the parameter fitting led to values that are consistent with this meaning and more stable throughout calibrations. In conclusion, this thesis introduces a novel device that exploits an alternative and indirect method for CABP estimation. Variants of the principle used, accordingly, PTT method, have been previously explored to estimate PBP but not for central aortic BP. Additionally, the device was designed to be wearable; that is, it is attached to the clothes, causing low discomfort for the user during the measurement, thus, allowing continuous and ambulatory monitoring of aortic pressure. The developed wearable system, validated in a series of volunteers, showed promising results towards the continuous CABP monitoring.Se estima que casi un tercio de la población adulta mundial sufre de algún grado de hipertensión, siendo esto un factor de riesgo significativo para la enfermedad cardiovascular. La presión arterial (PA) es el parámetro utilizado para evaluar estos posibles estados de hipertensión; actualmente existe una necesidad de generación de nuevas tecnologías que permitan aumentar la frecuencia entre medidas de PA, pero al mismo tiempo de reducir el nivel de oclusión de éstas (técnicas aceptadas están mayoritariamente basadas en la oclusión y son de acceso limitado). El modelo Moens-Korteweg podría proveer los argumentos para la creación de nuevas técnicas para estimar la PA prescindiendo de cualquier brazalete inflable. Más específicamente, podría obtenerse una estimación indirecta de la PA a través de la medición del tiempo que tarda el pulso de presión en propagarse entre dos puntos vasculares predefinidos, método conocido como tiempo de tránsito del pulso (PTT). En la presente tesis se desarrolló un dispositivo vestible que explota este método alternativo e indirecto para la estimación de la PA pero a nivel central, es decir, busca estimar la PA en la aorta (CABP), la principal arteria de la red vascular. Para ello, los principales desarrollos de este trabajo incluyeron : prueba de concepto del método propuesto basado en PTT para estimar CABP, el desarrollo de un dispositivo vestible (incluyendo dos etapas de validaciones para la estimación de la PA), la propuesta de un circuito integrado para el hardware vestible y el desarrollo de un nuevo modelo para la estimación de la PA (PTTBM, es decir, la relación matemática que vincula las variables medidas con el hardware diseñado y la estimación de la PA). A continuación se presentan las principales contribuciones resultantes de cada frente de trabajo. Una de las contribuciones de esta tesis es el uso del principio PTT para estimar CABP en lugar de la BP periférica (PBP) (como se usa típicamente en la literatura). La prueba de concepto mostró la viabilidad de la estimación de CABP a partir del principio PTT mediante la adquisición de señales electrocardiograma (ECG) y balistocardiograma (BCG) utilizando equipos comerciales. Los resultados mostraron que CABP estaba más correlacionado con la metodología propuesta en comparación con todas las variables de PBP evaluadas; confirmando nuestra hipótesis de que la CABP sería la variable más adecuada para estimar a partir del tiempo transcurrido desde la onda R del ECG hasta la onda J del BCG. Es decir, el tiempo considerado (intervalo RJ) incluye un tiempo de propagación del pulso de presión a través de un segmento aórtico. Las gráficas de Bland-Altman mostraron un error medio casi nulo (\u\ < 0.02mmHg) y una precisión o < 5mmHg para las variables de presión sistólica y media centrales. La prueba de concepto proporcionó un hito para desarrollar un dispositivo vestible apuntando a la monitorización inalámbrica de la presión arterial en un sistema imperceptible para el usuario. Otra contribución de esta tesis es la propuesta de este dispositivo vestible para la adquisición de la PTT. El desarrollo incluye consideraciones de instrumentación necesarias para el correcto acondicionamiento de las señales ECG y BCG, de las cuales se obtiene la PTT. En particular, el procedimiento de diseño propuesto busca minimizar el impacto de los retrasos espurios entre las señales fisiológicas, que eventualmente degradan la computación de la PTT. Además, dicho procedimiento podría ser aprovechado por otros desarrolladores del método sin importar las definiciones de PTT que éstos usen. La limitación de banda con bajo retardo es necesario para esta aplicación biomédica, y el hardware de acondicionamiento propuesto proporciona menos de 2 ms de retraso en las se~nales (ECG y BCG) mientras consigue limitar sus bandas a decenas de Hz, lo que muestra la efectividad de la metodología propuesta. Adicionalmente, con el fin de proporcionar a la metodología de una mayor autonomía e integración, se propone una implementación altamente miniaturizada de la sección de filtrado con bajo retraso. Se incluye el diseño de nuevas topologías propuestas en tecnología CMOS para implementar el particular filtro de bajo retraso con reducido ancho de banda, y con características de ultra bajo consumo de potencia. El diseño integrado consigue obtener resultados similares al obtenido anteriormente (con componentes discretos) alcanzando un retraso de menos de 2 ms para el complejo QRS del ECG, pero con un consumo de IDD = 2:1 nA a un VDD = 1:2 V . Tal desarrollo significó otra contribución de este trabajo en el área de circuitos altamente autónomos para instrumentación biomédica. La primera etapa de validaciones en la estimación vestible de la CABP se basó en experimentaciones con un voluntario, mostrando que, la estimación vestible podría alcanzar los mismos resultados que los alcanzados utilizando equipos de investigación, permitiendo así avanzar en la validación del método propuesto utilizando el equipamiento vestible diseñado. Además de esto, se encontró que la estimación de CABP a partir del dispositivo vestible podría ser factible utilizando varios tiempos característicos (FT) extraídos de las señales vestibles ECG y BCG (intervalos RI, RJ e IJ) junto con un popular PTTBM. La primera validación del método también arrojó que la metodología propuesta podría estimar con precisión la CABP cuando el tiempo entre calibraciones es del orden de un día. La segunda etapa de validación implicó un estudio con un grupo de voluntarios, nuevas alternativas se exploraron esta vez (veintisiete: nueve PTTBM con tres FT) para la estimación de CABP. Descubrimos que CABP podría estimarse con precisión (dentro de los requisitos de AAMI) a través de la metodología presentada mediante el uso de cuatro de las alternativas exploradas, mientras que el intervalo RI, siendo un FT que a priori no tiene ninguna vinculación con un PTT, surge como el mejor estimador de la CABP. Se concluye entonces, que un principio diferente del método tradicional basado en PTT podría ser más ventajoso para la estimación de CABP a la luz de la evidencia encontrada en esta validación y, adicionalmente, a nuestro entender, esta es la primera vez que CABP se estima con éxito a partir de un dispositivo vestible. La contribución final de esta tesis significó el último eslabón de la cadena en el proceso de lograr un método completamente original para estimar CABP de punta a punta. Se propone un nuevo PTTBM para estimar CABP, éste es basado en una red Windkesel de dos elementos bajo una excitación de flujo. Estos elementos del PTTBM son construidos a partir de cantidades extraídas a través de procesamiento de las señales vestibles ECG y BCG. Cuando se aplican los PTTBM clásicos, el ajuste de sus parámetros (en calibración) a menudo conducen a valores sin base fisiológica, mostrando a su vez, una dispersión en sus valores a lo largo de distintas calibraciones que podrían ser inaceptables en la práctica. En contraposición, los parámetros del PTTBM propuesto convergen a cantidades con significado fisiologico claro y estable a lo largo de las calibraciones. En conclusión, esta tesis presenta un dispositivo novedoso que explota un método alternativo e indirecto para la estimación de CABP. El método propuesto es basado en la metodología de PTT, que si bien ha sido previamente explotado para estimar PBP, no se ha dirigido éste hacia el monitoreo vestible de la PA aórtica central. En este marco se desarrolla un dispositivo vestible, causando baja molestia en el usuario durante las mediciones, lo que permitiría un monitoreo continuo y ambulatorio real de la presión aórtica central. El sistema vestible desarrollado, validado en una serie de voluntarios, ha mostrado resultados prometedores hacia el monitoreo continuo de CABP

Wearable estimation of central aortic blood pressure : Feasibility study.

http://revistasabi.fi.mdp.edu.ar/index.php/revista/article/view/291Introduction: Central aortic blood pressure (CABP) estimation from electrocardiogram (ECG) and ballistocardiogram (BCG) acquisitions might be feasible, according to previous research. The result is based on acquisitions with off-the-shelf equipment and some custom electronics. This work aims to evaluate whether a proposed wearable device is capable of achieving similar feasibility results on CABP estimation, but also the study aims to situate the scope of this method to predict CABP readings. Methods: The study used data from one healthy subject involving three days of intermittent CABP observations, and waveforms from ECG and BCG signals. The methodology was evaluated in two levels, from a simple perspective to evaluate feasibility of the method for the CABP estimation ( Evaluation level-1: CABP human-model (HM) is constructed and tested using the same data-sets); to moderate-hard by evaluating the capability of the calibrated CABP-HM to predict unseen CABP data accurately (Evaluation level-2). CABP variables were assessed non-invasively by the use of the SphygmoCor XCEL system (AtCor Medical, Sydney, Australia) during hemodynamic maneuvers. Results: Level-1 evaluation presented strong correlations of r ? 0.9, and strong agreement (linear regression parameters) m ? 0.8 and y ? 20mmHg between CABP measurements and estimations. Root mean square error of RMSE ? 2.3mmHg. The level-2 evaluation showed significantly degraded performances when the same figures of merit were assessed. A three-day calibration interval was considered for the level-2 evaluation. Conclusions: Findings in this paper showed that results achieved with off-the-shelf equipment could be replicated by using a proposed wearable device. CABP estimation from the proposed wearable device could be feasible by using three feature times studied in this work (RI, RJ, and IJ intervals) as CABP surrogates. CABP could be accurately predicted by the proposed methodology when (in the order of) daily calibrations are performed.Introducción: Recientemente se ha mostrado que la estimación de la presión aóortica central (PAc) a partir de electrocardiograma (ECG) y el balistocardiograma (BCG) podría ser factible, el resultado es basado en adquisición con equipos convencionales y electrónica custom. Este trabajo tiene como objetivo evaluar si el dispositivo vestíble que se propone es capaz de lograr resultados de factibilidad similares para la estimación Pac, adicionalemente se busca situar el alcance de este método para predecir con precisión PAc. Métodos: El estudio utilizó 67 datos de un sujeto saludable que incluyó tres días de observaciones intermitentes de PAc y formas de onda de se ñales de ECG y BCG. La metodología se evaluó en dos niveles. Evaluación nivel-1 (para estudiar la factibilidad del método): el modelo humano(HM) de PAc se construyó y testeó utilizando el mismo conjuntos de datos. La evaluación nivel-2 evaluó la capacidad del PAc-MH calibrado para predecir datos nuevos de PAc. Las variables PAc se midieron de forma no-invasiva utilizando el equipo SphygmoCor XCEL durante maniobras hemodinámicas. Resultados: la evaluación de nivel-1 presentó fuertes correlaciones de r ≈ 0.9, y una fuerte concordancia (parámetros de regresión lineal) m≈ 0.8 e y ≈ 20mmHg entre las mediciones y estimaciones de PAc. La evaluación de nivel-2 mostró rendimientos significativamente degradados cuando se evaluaron las mismas cifras de mérito. Se consideró un intervalo de calibración de tres días para la evaluacón de nivel-2. Conclusiones: los resultados logrados en el trabajo anterior podrían replicarse mediante el uso del dispositivo vestíble propuesto; y, la estimación CABP podría ser factible utilizando tres tiempos de características estudiados en este trabajo (intervalos RI, RJ e IJ). Además, si se considera un intervalo de calibración dentro del día, la metodología propuesta podría lograr estimaciones precisas de la Pac

El desarrollo de la personalidad económica

El articulo destaca los diferentes aspectos de al sociedad económica, que influyen en el desarrollo del yo interior del individuo en su proceso de compra. Las variables económicas, las empresas y los límites morales del mercado condicionan al individuo a comportarse de determinadas maneras, que no necesariamente consultan a sus verdaderas necesidades y que se constituye en un proceso meramente mercantilista como parte de una sociedad de consumo muchas veces superfluo

Sustainable development and efficient markets: toward construction of a theoretical model

El mundo, en una acepción muy amplia, se debate entre dos corrientes ideológicas que han dado mucho de qué hablar y en la cuales existen más divergencias que acuerdos. Una de ellas es el avance de una economía capitalista avasalladora en la que, a pesar de los presagios de algunos científicos sociales, no se ven cambios significativos actualmente y tampoco se vislumbran en el mediano plazo. Por otra parte, se encuentra el concepto del desarrollo sostenible y su relación con la expresión clásica del capitalismo: los mercados eficientes. El presente artículo propone un modelo de desarrollo sostenible a partir de una revisión teórica de las facetas anteriormente descritas, con el objetivo de que se constituya en un punto de partida de este debate, permita continuar el enriquecimiento del mismo y se propenda por el cuidado del medioambiente desde una perspectiva sistémica donde todos los actores tomen parte activa. El manuscrito partió de la correspondiente revisión de literatura y permitió concluir la importancia del papel del Estado como regulador del medioambiente y la empresa como agente de cambio medioambiental en su compromiso con la producción limpia. The world is a very ample meaning, divided into two ideological trends, which has been discussed at a great extent, and where there are more divergences than agreements. One of them is the progress of a subduing capitalist economy in which, in spite of predictions of some social scientists, current meaningful changes are not seen, and in the middle term, either. In addition, there is the concept of sustainable development and its relationship with classic expression of capitalism; efficient markets. This article proposes a sustainable development model, parting from a theoretic review of the above mentioned facets, in order to become a starting point of this debate, allows its continued enrichment, and promotes environment care from a systemic perspective, where all actors actively participate. The handwriting started from the corresponding review of literature, and allowed to conclude the importance of the State role as regulator of environment, and the company as the agent of environmental change, in their commitment to clean production

Modelo a escala de un sistema de riego automatizado, alimentado con energía solar fotovoltaica: nueva perspectiva para el desarrollo agroindustrial colombiano

En este artículo se describe el procedimiento seguido del diseño e implementación de un modelo a escala del sistema de riego automatizado alimentado con energía solar foto-voltaica, diseñado para una finca ubicada en una zona cálida de Colombia. Este modelo fue instalado en la Facultad Tecnológica de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, con el propósito de comprobar su funcionamiento desde las condiciones climáticas de Bogotá. El sistema de control se plantea con base en la plataforma de programación y automatización Arduino, donde se miden, integran y procesan señales analógicas que conforman el sistema automatizado, y se responde a las necesidades de riego en la finca seleccionada, o de cualquier otra del sector agrícola, donde el abastecimiento de energía eléctrica es escaso, pero donde se dispone de recursos hídrico y solar suficientes para suplir las necesidades, tal como sucede en este caso. Es así como el sistema suple y regula necesidade

El informe de arbitraje según la recomendación de publicación y la productividad de los evaluadores

El informe de arbitraje de artículos de investigación es un género en el que se cristaliza una parte del proceso colectivo de construcción del conocimiento. Debido a su carácter confidencial, existen muy pocos trabajos que aborden empíricamente este género. A su vez, esos pocos estudios tienen una serie de limitantes, como la falta de definición de la unidad de análisis y la falta de integración de los datos discursivos con los datos sociales de quienes los producen. En este trabajo, presentamos un modelo que busca superar limitantes. Aplicamos este modelo para describir cómo varía el informe de arbitraje según dos atributos extralingüísticos, la recomendación de publicación (aceptar, condicionar o rechazar) y el número de artículos publicados por los evaluadores. Los resultados muestran que ambos atributos extralingüísticos se asocian a cambios específicos del discurso de este género, siendo la recomendación de publicación más determinante que la productividad de los evaluadores.The referee report of research articles is a discursive genre in which a part of the collective process of building knowledge is crystalized. Given its confidentiality, there is little empirical work on this genre. Among these few contributions, a series of limitations can be identified, such as the lack of definition of the unit of analysis or the lack of integration between discursive and sociometric data. In this article, we present a model that contributes to overcoming these limitations. The model was applied with the purpose of analyzing the variation of referee reports according to two extralinguistic variables, i.e., publication recommendation (accepted, conditioned, rejected) and referee's number of published articles. The results showed that both extralinguistic attributes were associated with specific discourse variations, of which publication recommendation was more decisive than referee's academic productivity

Las comunidades afrocolombianas y su realidad en el Estado Social de Derecho: ¿Hacia su reconocimiento jurídico en un mundo de discriminación social? Casos Neiva, Baraya y La Plata: aspectos laborales, afectivos y educativos

Con la Constitución Política de 1991, el pueblo Afrocolombiano  renace y adquiere la relevancia que se merece en un Estado Social de Derecho. La diversidad étnica y cultural de la Nación es reconocida como principio fundamental y así lo registran los artículos 7, 8, 9, 68, 70 y 72. Corresponde identificar si la sociedad se ha apropiado de estas posturas jurídicas permitiendo a los afrocolombianos hacer parte de su entorno no solo desde lo constitucional sino desde lo cotidiano. Con este texto se busca evaluar si aquel discurso, ha tenido o no aplicabilidad en los Municipios de  Neiva, Baraya y La Plata – Huila - en lo concerniente a la vida laboral, afectiva y educativa de estos grupos

Tratamiento temprano de alteraciones orofaciales con fisioterapia y placa palatina en niños con síndrome de Down

El Síndrome de Down (SD) o trisomía 21, es la anomalía congénita autosómica más frecuente cuya prevalencia mundial es de 10/10.000, en Chile de 2,5/1.000 nacidos vivos. Por trastornos de crecimiento, desarrollo e hipotonía muscular, las personas con SD presentan boca abierta con gran salivación, labio inferior evertido, elevación del labio superior en inactividad y descenso del ángulo de la boca. Objetivo: Evaluar la literatura sobre el tratamiento temprano de alteraciones orofaciales en niños con SD para prevenirlas o minimizarlas. Método: Búsqueda en base de datos PubMed y Scielo, sin discriminar año de publicación, idioma: inglés-español, seleccionando 26 artículos. Resultados: Existen cambios positivos en la función motora orofacial, observando mayores cambios en los casos más severos. Conclusiones: Un niño con SD se beneficia del tratamiento temprano, pero faltan estudios comparables en cuanto a duración, edad y tipo de terapia

Diseño y aplicación de estrategias para la enseñanza inicial de la programación

La enseñanza y el aprendizaje inicial de la programación presentan importantes desafíos para los docentes y los alumnos de las carreras que requieren incorporarlos. Lejos de disminuir, estos han ido aumentando, como consecuencia de la necesidad de incorporar, a los conceptos tradicionales de programación, los que requiere la programación concurrente y paralela. La problemática no reside en la incapacidad para resolver problemas propiamente dicha sino en el escaso desarrollo del pensamiento computacional y de los procesos de abstracción que ellos requieren. El objetivo de esta investigación es mejorar algunas estrategias ya utilizadas y promover nuevas propuestas didácticas, que permitan afrontar dichos desafíos, buscando mejorar el desempeño académico de los alumnos ingresantes a las carreras de sistemas de la UNTDF. Se prevé que la investigación propuesta habilite a encontrar nuevas dimensiones de análisis acerca de las prácticas docentes que aporten conocimiento significativo al campo de la didáctica de la programación. Además, podrían encontrarse propuestas adecuadas para la introducción de estos temas en los últimos años de la currícula en el nivel secundario, no con el objetivo de que todos los alumnos se conviertan en futuros informáticos, sino que desarrollen su capacidad para resolver problemas.Eje: Tecnología Informática Aplicada en Educación.Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

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