Informació
Ajuda per a la cerca:
1. Si escrius diverses paraules sense operadors, es farà una cerca per AND (totes les paraules han d'aparèixer), però pots posar AND explícitament si vols.
2. Pots usar OR per buscar qualsevol de les paraules.
3. Usa NOT per excloure paraules.
4. També pots utilitzar parèntesis per agrupar cerques i controlar l'ordre.
Lexa Digna Nescolarde Selva
Centre Docent
Departament
Correu electrònic
lexa.nescolardeupc.edu
Dades de contacte
Contingut docent
Treball Final de Grau
Farrés i Castany, Anna
Tutor/a - Director/a: Martínez García, Herminio; Nescolarde Selva, Lexa Digna; Pastor Romera, Francisco Javier
Data de publicació: 2024
Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)
Veure detall Accés al text complet
L'objectiu d'aquest projecte és el desenvolupament i validació d'un circuit capaç d'estimar la
impedància de contacte dels elèctrodes durant l'adquisició simultània del senyal
electroencefalogràfica (EEG). El projecte s'ha realitzat en col·laboració amb l'empresa
Neuroelectrics®, per la qual cosa gran part del desenvolupament s'ha centrat en garantir la
compatibilitat amb Enobio®, el seu dispositiu comercial dissenyat per a la realització d'EEG
clínics.
D'entre les solucions existents per a l'Impedance Check (circuit d'estimació de la impedància
dels elèctrodes), s'ha optat per un mètode innovador que presenta com a principal avantatge
l'eliminació de corrents actives. Això permet mantenir el procés de validació del dispositiu com
a Classe A, reduir el consum energètic de la circuiteria i evitar el risc d'abrasió cutània.
Aquest mètode, publicat originalment a la revista Nature, ha servit d'inspiració per dissenyar un
circuit totalment compatible amb el maquinari d'Enobio®. Les simulacions realitzades han
mostrat una millora significativa en precisió, repetibilitat i velocitat de càlcul en comparació amb
versions anteriors.
Per validar els resultats obtinguts en les simulacions, s'ha dissenyat i fabricat una PCB. Les
proves realitzades amb el prototip físic han demostrat que els resultats són consistents amb les
simulacions, assolint un error inferior al 10% en pràcticament tot el rang d'interès (100 - 50kΩ),
una velocitat d'estimació de la impedància de 36 ms, i una repetibilitat que garanteix que les
pertorbacions en el senyal EEG no alteraran el valor de la impedància estimada
El objetivo de este proyecto es el desarrollo y validación de un circuito capaz de estimar la
impedancia de contacto de los electrodos durante la adquisición simultánea de la señal
electroencefalográfica (EEG). El proyecto se ha realizado en colaboración con la empresa
Neuroelectrics®, por lo que gran parte del desarrollo se ha centrado en garantizar la
compatibilidad con Enobio®, su dispositivo comercial diseñado para la realización de EEG
clínicos.
De entre las soluciones existentes para el Impedance Check (circuito estimación de la
impedancia de los electrodos), se ha optado por un método innovador que presenta como
principal ventaja la eliminación de corrientes activas. Esto permite mantener el proceso de
validación del dispositivo como Clase A, reducir el consumo energético de la circuitería y evitar
el riesgo de abrasión cutánea.
Este método, publicado originalmente en la revista Nature, ha servido de inspiración para diseñar
un circuito totalmente compatible con el hardware de Enobio®. Las simulaciones realizadas han
mostrado una mejora significativa en precisión, repetibilidad y velocidad de cálculo en
comparación con versiones anteriores.
Para validar los resultados obtenidos en las simulaciones, se ha diseñado y fabricado una PCB.
Las pruebas realizadas con el prototipo físico han demostrado que los resultados son
consistentes con las simulaciones, logrando un error inferior al 10% en prácticamente todo el
rango de interés (100 - 50kΩ), una velocidad de estimación de impedancia de 36 ms, y una
repetibilidad que garantiza que las perturbaciones en la señal EEG no alteraran el valor de la
impedancia estimada.
The objective of this project is to develop and validate a circuit capable of estimating the contact
impedance of electrodes during the simultaneous acquisition of electroencephalographic (EEG)
signals. The project was conducted in collaboration with Neuroelectrics®, with a primary focus
on ensuring compatibility with Enobio®, their commercial device designed for clinical EEG
recordings.
Among the existing solutions for the Impedance Check (electrode impedance estimation circuit),
an innovative method was chosen, whose key advantage is the elimination of active currents. This
maintains the device's validation process under Class A, reduces power consumption, and
minimizes the risk of skin abrasion.
This method, originally published in Nature, served as the foundation for designing a circuit fully
compatible with Enobio® hardware. Simulations have demonstrated significant improvements in
precision, repeatability, and calculation speed compared to previous iterations.
To validate the simulation results, a PCB was designed and manufactured. Tests on the physical
prototype confirmed that the results aligned with the simulations, achieving an error below 10%
across nearly the entire range of interest (100 - 50kΩ), an impedance estimation speed of 36 ms,
and repeatability that ensures EEG signal disturbances will not alterto the estimated impedance
value
The objective of this project is to develop and validate a circuit capable of estimating the contact
impedance of electrodes during the simultaneous acquisition of electroencephalographic (EEG)
signals. The project was conducted in collaboration with Neuroelectrics®, with a primary focus
on ensuring compatibility with Enobio®, their commercial device designed for clinical EEG
recordings.
Among the existing solutions for the Impedance Check (electrode impedance estimation circuit),
an innovative method was chosen, whose key advantage is the elimination of active currents. This
maintains the device's validation process under Class A, reduces power consumption, and
minimizes the risk of skin abrasion.
This method, originally published in Nature, served as the foundation for designing a circuit fully
compatible with Enobio® hardware. Simulations have demonstrated significant improvements in
precision, repeatability, and calculation speed compared to previous iterations.
To validate the simulation results, a PCB was designed and manufactured. Tests on the physical
prototype confirmed that the results aligned with the simulations, achieving an error below 10%
across nearly the entire range of interest (100 - 50kΩ), an impedance estimation speed of 36 ms,
and repeatability that ensures EEG signal disturbances will not alterto the estimated impedance
value.
Treball Final de Grau
Castells Tortosa, Gerard
Tutor/a - Director/a: Nescolarde Selva, Lexa Digna
Data de publicació: 2024
Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)
Treball Final de Grau
Clariana Riera, Berta
Tutor/a - Director/a: Company Se, Georgina; Nescolarde Selva, Lexa Digna
Data de publicació: 2024
Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)
Veure detall Accés al text complet
El presente trabajo se enfoca en la aplicación de un sistema de clasificación e identificación
de períodos pre, durante y post ataque epiléptico en señales electroencefalográficas (EEG).
El objetivo principal es implementar un sistema que pueda ayudar en la detección temprana
y el seguimiento de episodios epilépticos. En primer lugar, se desarrollará una herramienta
de inspección visual que permita la identificación visual de los períodos epilépticos en los
registros EEG. Posteriormente, se llevará a cabo la extracción de características relevantes
de las señales EEG, con el fin de diferenciar entre los períodos pre, durante y post choque
epiléptico. Seguidamente, se investigarán y compararán diferentes algoritmos de clasificación
supervisados de Machine Learning para evaluar su eficacia en la clasificación de los períodos
de interés. Esto implicará la preparación de la base de datos, la optimización de los algoritmos mediante técnicas como la búsqueda en cuadrícula (”Grid Search”) y la evaluación
del rendimiento utilizando métodos de validación como ”k-fold validation” y ”hold-out validation”. La selección del algoritmo más adecuado se basará en criterios como la precisión,
la sensibilidad y la interpretabilidad del modelo. Este trabajo contribuye al avance en el
campo de la detección y seguimiento de la epilepsia mediante el desarrollo de un sistema
preciso y confiable que puede ser de gran utilidad en el ámbito clínico y de investigación.
This study focuses on the development of a classification and identification system for pre,
during, and post epileptic seizure periods in electroencephalographic (EEG) signals. The
main objective is to implement a system that can assist in the early detection and monitoring
of epileptic episodes. To achieve this goal, specific guidelines have been established to address
different aspects of the process. Firstly, a visual inspection tool will be developed to allow for
the visual identification of epileptic periods in EEG records. Subsequently, relevant features
will be extracted from the EEG signals to differentiate between pre, during, and post seizure
periods. Various supervised Machine Learning classification algorithms will be investigated
and compared to evaluate their effectiveness in classifying the periods of interest. This
will involve preparing the database, optimizing the algorithms using techniques such as
grid search, and evaluating performance using validation methods such as k-fold validation
and hold-out validation. The selection of the most suitable algorithm will be based on
criteria such as accuracy, sensitivity, and model interpretability. This work contributes to
the advancement in the field of epilepsy detection and monitoring by developing a precise
and reliable system that can be of great value in both clinical and research settings.
Treball Final de Grau
Abed Kharouni, Zakaria
Tutor/a - Director/a: Nescolarde Selva, Lexa Digna; Valle Mendoza, Luis Javier del
Data de publicació: 2024
Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)
Veure detall Accés al text complet
La prevenció d'infeccions en pròtesis articulars és crucial. El recobriment d'implants amb hidroxiapatita impregnada amb gentamicina es presenta com una estratègia prometedora per contrarestar aquest risc.
Es van sintetitzar nanopartícules i se'ls va afegir gentamicina, que por ser tant durant la seva síntesis com després de l'electrodeposició, per immersió. Es van tractar discs de titani grau II per millorar l'adherència de la Polidopamina (PDA) i es va utilitzar col·lagen tipus I per facilitar la deposició de les nanopartícules, proporcionant una càrrega positiva al disc (tenint en compte que les NP tenen una càrrega negativa). Les mostres es van caracteritzar mitjançant espectroscòpia infraroja (FTIR), microscòpia electrònica de rastreig (SEM), angle de contacte, potencial Z, dispersió dinàmica de llum (DLS) i difracció de raigs X (XRD).
Els resultats van confirmar la rellevància de la capa de Polidopamina en l'estabilització del disc i en l'obtenció d'un grau de cristal·linetat de l'ACP del 20%. Es va evidenciar una inhibició bacteriana significativa, amb diàmetres d'inhibició de 31,33 mm (ACP amb gentamicina), 32,16 mm (disc amb gentamicina sense ACP) i 32,35 mm (ACP sense PDA amb gentamicina). A més, l'electrodeposició de Polilisina (PLL) després de l'EDP de les NP en el disc va millorar l'estabilitat de la capa, resultant en una alliberació més controlada del fàrmac, amb halos d'inhibició similars a les 72 hores que a les 24 hores. L'eficiència òptima de l'electrodeposició es va assolir mitjançant un cicle de 50V, 15V, 50V i 15V, amb una durada de 5 minuts cadascun.
En conclusió, la hidroxiapatita carregada amb gentamicina, recobrint el disc amb PDA, col·lagen i electrodepositant PLL posteriorment, permet obtenir un recobriment del disc de titani grau II amb un gruix important, que inhibeix el creixement bacterià i que és estable durant la finestra de major infecció (72h).
La prevención de infecciones en prótesis articulares es crucial. El recubrimiento de implantes con hidroxiapatita impregnada con gentamicina se presenta como una estrategia prometedora para contrarrestar este riesgo.
Se sintetizaron nanopartículas y se les añadió la gentamicina, tanto durante su producción como tras la electrodeposición, por sumersión. Se trató discos de titanio grado II para mejorar la adherencia de la Polidopamina (PDA) y se empleó colágeno tipo I para facilitar la deposición de las nanopartículas, brindando una carga positiva al disco (teniendo en cuenta que las NP tienen una carga negativa). Las muestras se caracterizaron mediante espectroscopía infrarroja (FTIR), microscopía electrónica de barrido (SEM), ángulo de contacto, potencial Z, dispersión dinámica de luz(DLS) y difracción de rayos X (XRD).
Los resultados confirmaron la relevancia de la capa de Polidopamina en la estabilización del disco y en la obtención de un grado de cristalinidad del ACP del 20%. Se evidenció una significativa inhibición bacteriana, con diámetros de inhibición de 31.33 mm (ACP con gentamicina), 32.16 mm (disco con gentamicina sin ACP) y 32.35 mm (ACP sin PDA con gentamicina). Además, la electrodeposición de Polilisina (PLL) después de EDP las NP en el disco mejoró la estabilidad de la capa, resultando en una liberación más controlada del fármaco, con halos de inhibición similares a las 72 horas que a las 24 horas. La eficiencia óptima de electrodeposición se alcanzó mediante un ciclo de 50V, 15V, 50V y 15V, con una duración de 5 minutos cada uno.
En conclusión, la hidroxiapatita cargada con gentamicina, recubriendo el disco con PDA, colágeno y electrodepositando PLL posteriormente, permite obtener un recubrimiento del disco de titanio grado II con un grosor importante, que inhibe el crecimiento bacteriano y que es estable durante la ventana de mayor infección (72h).
The prevention of infections in joint prostheses is crucial. Coating implants with gentamicin-loaded hydroxyapatite appears as a promising strategy to counteract this risk.
Nanoparticles were synthesized and gentamicin was added to them, either during their synthesis or after electrodeposition, by immersion. Grade II titanium discs were treated to improve Polidopamine (PDA) adherence, and type I collagen was used to facilitate nanoparticle deposition, providing a positive charge to the disc (considering that NPs have a negative charge). Samples were characterized using infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), contact angle, Z potential, dynamic light scattering (DLS), and X-ray diffraction (XRD).
The results confirmed the relevance of the Polidopamine layer in stabilizing the disc and achieving a 20% degree of crystallinity of the ACP. Significant bacterial inhibition was evidenced, with inhibition diameters of 31.33 mm (ACP with gentamicin), 32.16 mm (disc with gentamicin without ACP), and 32.35 mm (ACP without PDA with gentamicin). Additionally, Polylisine (PLL) electrodeposition after NP EDP on the disc improved layer stability, resulting in a more controlled drug release, with inhibition halos similar at 72 hours as at 24 hours. The optimal electrodeposition efficiency was achieved through a cycle of 50V, 15V, 50V, and 15V, each lasting 5 minutes.
In conclusion, hydroxyapatite loaded with gentamicin, coating the disc with PDA, collagen, and subsequently electrodepositing PLL, allows obtaining a significant thickness coating of grade II titanium disc, inhibiting bacterial growth, and remaining stable during the highest infection window (72h).
Treball Final de Grau
Alguersuari Díaz, Covadonga
Tutor/a - Director/a: Company Se, Georgina; Nescolarde Selva, Lexa Digna
Data de publicació: 2024
Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)
Treball Final de Grau
Andreo Cedó, Gerard
Tutor/a - Director/a: Nescolarde Selva, Lexa Digna; Ibáñez Flores, Núria
Data de publicació: 2024
Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)
Treball Final de Grau
Magallón Trujillo, Bruno
Tutor/a - Director/a: Bogónez Franco, Francisco; Nescolarde Selva, Lexa Digna
Data de publicació: 2024
Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)
Veure detall Accés al text complet
El treball que es presenta a continuació se centra en l'exploració de solucions innovadores en el monitoratge de pacients fora de l'hospital, amb èmfasi en l'autonomia energètica dels dispositius mèdics portables. Es proposa un estudi teòric i pràctic per construir un prototip d'electrocardiògraf alimentat per l'energia de les ones de radiofreqüència. Es revisen tècniques de captació d'energia i s'analitzen les particularitats d'aquestes aplicades a la radiofreqüència. Es realitza un estudi sobre l'electrocardiograma com a diagnòstic mèdic i l'arquitectura d'un electrocardiògraf convencional. La part final aborda la construcció del prototip, incloent la comparació de components, la creació de la placa de circuit imprès i els primers passos en la programació del microcontrolador per verificar el seu funcionament. L'objectiu és desenvolupar una solució que aprofiti l'energia de l'entorn per a dispositius de monitoratge, millorant l'autonomia i la llibertat dels pacients en règim no hospitalari.
El trabajo que se presenta a continuación se centra en la exploración de soluciones innovadoras en la monitorización de pacientes fuera del hospital, con énfasis en la autonomía energética de los dispositivos médicos portátiles. Se propone un estudio teórico y práctico para construir un prototipo de electrocardiograma alimentado por la energía de las ondas de radiofrecuencia. Se revisan técnicas de captación de energía y se analizan las particularidades de estas aplicadas a la radiofrecuencia. Se realiza un estudio sobre el electrocardiograma como diagnóstico médico y la arquitectura de un electrocardiograma convencional. La parte final aborda la construcción del prototipo, incluyendo la comparación de componentes, la creación de la placa de circuito impreso y los primeros pasos en la programación del microcontrolador para verificar su funcionamiento. El objetivo es desarrollar una solución que aproveche la energía del entorno para dispositivos de monitorización, mejorando la autonomía y la libertad de los pacientes en régimen no hospitalario.
The work presented below focuses on exploring innovative solutions in monitoring patients outside the hospital, with an emphasis on the energy autonomy of portable medical devices. A theoretical and practical study is proposed to build a prototype electrocardiogram powered by the energy of radiofrequency waves. Energy harvesting techniques are reviewed, and the specificities of their application to radiofrequency are analysed. A study is conducted on the electrocardiogram as a medical diagnosis tool and the architecture of a conventional electrocardiogram. The final part addresses the construction of the prototype, including component comparisons, the creation of the printed circuit board, and the initial steps into programming the microcontroller to verify its operation. The objective is to develop a solution that harnesses environmental energy for monitoring devices, enhancing the autonomy and freedom of patients undergoing non-hospital care.
Treball Final de Grau
Magallón Trujillo, Bruno
Tutor/a - Director/a: Nescolarde Selva, Lexa Digna; Bogónez Franco, Francisco
Data de publicació: 2024
Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)
Veure detall Accés al text complet
El treball que es presenta a continuació se centra en l'exploració de solucions innovadores en el monitoratge de pacients fora de l'hospital, amb èmfasi en l'autonomia energètica dels dispositius mèdics portables. Es proposa un estudi teòric i pràctic per construir un prototip d'electrocardiògraf alimentat per l'energia de les ones de radiofreqüència. Es revisen tècniques de captació d'energia i s'analitzen les particularitats d'aquestes aplicades a la radiofreqüència. Es realitza un estudi sobre l'electrocardiograma com a diagnòstic mèdic i l'arquitectura d'un electrocardiògraf convencional. La part final aborda la construcció del prototip, incloent la comparació de components, la creació de la placa de circuit imprès i els primers passos en la programació del microcontrolador per verificar el seu funcionament. L'objectiu és desenvolupar una solució que aprofiti l'energia de l'entorn per a dispositius de monitoratge, millorant l'autonomia i la llibertat dels pacients en règim no hospitalari.
El trabajo que se presenta a continuación se centra en la exploración de soluciones innovadoras en la monitorización de pacientes fuera del hospital, con énfasis en la autonomía energética de los dispositivos médicos portátiles. Se propone un estudio teórico y práctico para construir un prototipo de electrocardiograma alimentado por la energía de las ondas de radiofrecuencia. Se revisan técnicas de captación de energía y se analizan las particularidades de estas aplicadas a la radiofrecuencia. Se realiza un estudio sobre el electrocardiograma como diagnóstico médico y la arquitectura de un electrocardiograma convencional. La parte final aborda la construcción del prototipo, incluyendo la comparación de componentes, la creación de la placa de circuito impreso y los primeros pasos en la programación del microcontrolador para verificar su funcionamiento. El objetivo es desarrollar una solución que aproveche la energía del entorno para dispositivos de monitorización, mejorando la autonomía y la libertad de los pacientes en régimen no hospitalario.
The work presented below focuses on exploring innovative solutions in monitoring patients outside the hospital, with an emphasis on the energy autonomy of portable medical devices. A theoretical and practical study is proposed to build a prototype electrocardiogram powered by the energy of radiofrequency waves. Energy harvesting techniques are reviewed, and the specificities of their application to radiofrequency are analysed. A study is conducted on the electrocardiogram as a medical diagnosis tool and the architecture of a conventional electrocardiogram. The final part addresses the construction of the prototype, including component comparisons, the creation of the printed circuit board, and the initial steps into programming the microcontroller to verify its operation. The objective is to develop a solution that harnesses environmental energy for monitoring devices, enhancing the autonomy and freedom of patients undergoing non-hospital care.
Treball Final de Grau
Solana Parera, Cristina
Tutor/a - Director/a: Bogónez Franco, Francisco; Nescolarde Selva, Lexa Digna
Data de publicació: 2023
Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)
Veure detall Accés al text complet
El projecte descriu el procés de disseny i fabricació d'un enregistrador de dades OBD-II que mesura un nombre finit de variables en temps real per mostrar-les a través d'un sistema d'interfície local constituït per una pantalla del tipus OLED (sigles en anglès dOrganic Light- Emitting Diode) i un teclat de funcionalitats mínimes que permet la tabulació entre variables. Les línia d'acció del treball s'escindeix en la part corresponent al maquinari i la part del al programari.
Per al primer bloc s'ha desenvolupat una placa de circuit imprès que permet la connexió des de l'ECU (Electronic Control Unit) del vehicle amb el microcontrolador des d'on s'estableix la comunicació amb el dispositiu de visualització que incorpora. Per al segon bloc s'ha definit un programa que defineix l'execució de les accions que ha de realitzar el microcontrolador per tal d'assolir els objectius marcats. Per fer-ho, s'ha requerit de l'ús del llenguatge de programació C que, en estar estandarditzat, permetria, mitjançant mínimes modificacions, la migració del programa en un altre microcontrolador de diferent arquitectura.
Per al desenvolupament del treball s'ha realitzat una investigació sobre el funcionament del bus CAN que utilitzen la majoria de vehicles d'avui dia i el funcionament del sistema estàndard OBD que integren tots els vehicles a Europa des de l'any 2005, inclosos vehicles pesants. A més, s'ha fet un estudi del tipus i l'estructura dels missatges del bus CAN, els diversos protocols d'enviament de dades i la corresponent organització en paquets, les característiques d'aquests missatges i la seva codificació, el seu processament i mètodes per descodificar-los.
El proyecto describe el proceso de diseño y fabricación de un grabador de datos OBD-II que mide un número finito de variables en tiempo real para mostrarlas a través de un sistema de interfaz local constituido por una pantalla del tipo OLED ( siglas en inglés de Organic Light-Emitting Diode) y un teclado de funcionalidades mínimas que permite la tabulación entre variables.
Las línea de acción del trabajo se escinde en la parte correspondiente al hardware y la parte del software.
Para el primer bloque se ha desarrollado una placa de circuito impreso que permite la conexión desde el ECU (Electronic Control Unit) del vehículo con el microcontrolador desde el que se establece la comunicación con el dispositivo de visualización que incorpora. Para el segundo bloque se ha definido un programa que define la ejecución de las acciones a realizar por el microcontrolador para alcanzar los objetivos marcados. Para ello, se ha requerido el uso del lenguaje de programación C que, al estar estandarizado, permitiría, mediante mínimas modificaciones, la migración del programa a otro microcontrolador de diferente arquitectura.
Para el desarrollo del trabajo se ha realizado una investigación sobre el funcionamiento del bus CAN que utilizan la mayoría de vehículos de hoy en día y el funcionamiento del sistema estándar OBD que integran todos los vehículos en Europa desde el año 2005, incluidos vehículos pesados. Además, se ha realizado un estudio del tipo y la estructura de los mensajes del bus CAN, los diversos protocolos de envío de datos y la correspondiente organización en paquetes, las características de estos mensajes y su codificación, su procesamiento y métodos para decodificarlos.
The project describes the process of designing and manufacturing an OBD-II data recorder that measures a finite number of variables in real time to display them through a local interface system constituted by an OLED type screen ( abbreviations in English for Organic Light-Emitting Diode) and a keyboard with minimal functionality that allows tabulation between variables.
The line of action of the work is divided into the part corresponding to the hardware and the part to the software.
For the first block, a printed circuit board has been developed that allows the connection from the ECU (Electronic Control Unit) of the vehicle to the microcontroller from where communication is established with the display device it incorporates. For the second block, a program has been defined that defines the execution of the actions that the microcontroller must perform in order to achieve the set objectives. To do this, the use of the C programming language has been required which, being standardized, would allow, through minimal modifications, the program to be migrated to another microcontroller of a different architecture.
For the development of the work, research has been carried out on the operation of the CAN bus used by most vehicles today and the operation of the OBD standard system that integrates all vehicles in Europe since 2005, including vehicles heavy In addition, a study has been made of the type and structure of CAN bus messages, the various protocols for sending data and the corresponding organization in packets, the characteristics of these messages and their coding, their processing and methods to decode them.
Treball Final de Grau
Yébenes Serra, Laia
Tutor/a - Director/a: Valle Mendoza, Luis Javier del; Nescolarde Selva, Lexa Digna
Data de publicació: 2023
Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)
Veure detall Accés al text complet
Les infeccions de pròtesis és una complicació del reemplaçament de genoll que posa en risc la vida del pacient. El recobriment de l'implant es un dels principals mètodes de prevenció de la infecció. La hidroxiapatita s'utilitza per millorar l'osteointegració de les pròtesis. A causa de la seva porositat, té potencial com a sistema alliberador d'antibiòtics. Per això, l'objectiu de l'estudi és obtenir un recobriment d'hidroxiapatita carregada amb gentamicina per evitar les infeccions de pròtesis articulars.
Es van sintetitzar morfologies amorfes (ACP), cristal·lines (UHAp) i cristal·lines amb substitucions de fluor (FUHAp). Aquestes es van carregar amb gentamicina (ACP-g, UHAp-g i FUHAp-g) a una proporció 0,11 (m/m). Es van tractar discs de titani grau II per afavorir l'adhesió de polidopamina (PDA). El recobriment d'hidroxiapatita es va realitzar mitjançant electrodeposició amb diferents condicions. En el estudi es van caracteritzar les mostres amb FTIR, SEM, difracció de raigs X, potencial Z, dispersió dinàmica de llum, angle de contacte, perfilometria i microscòpies òptiques. Es van realitzar estudis d'eficiència de càrrega, inhibició bacteriana i alliberament d'antibiòtic.
Els resultats van confirmar la morfologia de les partícules amb un grau de cristal·linitat del 19,73%, 54,9% i 80,44% de la ACP, UHAp i FUHAp, respectivament. L'ACP-g va mostrar una inhibició bacteriana a les 24 hores del 92,44% i la UHAp-g del 94,60%. El tractament escollit va ser NaOH 5 M i Tris-HCl 10 mM amb dopamina 2mg/mL, pel fet que la rugositat generada augmentava l'adhesió de PDA. La major eficàcia d'electrodeposició es va obtenir amb tres cicles de 50 V durant 30 minuts. Tots dos recobriments van generar inhibició bacteriana, encara que l'ACP-g va ser lleugerament més eficaç.
En conclusió, la hidroxiapatita carregada amb gentamicina en morfologia amorfa i cristal·lina permet obtenir un recobriment en discos de titani grau II que inhibeix el creixement bacterià.
Las infecciones de prótesis es una complicación del reemplazo de rodilla que pone en riesgo la vida del paciente. El recubrimiento del implante es uno de los principales métodos de prevención de la infección. La hidroxiapatita se utiliza para mejorar la osteointegración de las prótesis. Debido a su porosidad, tiene potencial como sistema liberador de antibióticos. Por esta razón, el objetivo del estudio es obtener un recubrimiento de hidroxiapatita cargada con gentamicina para evitar las infecciones de prótesis articulares.
Se sintetizaron morfologías amorfas (ACP), cristalinas (UHAp) y cristalinas con sustituciones de flúor (FUHAp). Estas se cargaron con gentamicina (ACP-g, UHAp-g y FUHAp-g) a una proporción 0,11 (m/m). Se trataron discos de titanio grado II para favorecer la adhesión de polidopamina (PDA). El recubrimiento de hidroxiapatita se realizó mediante electrodeposición con distintas condiciones. En el estudio se caracterizaron las muestras con FTIR, SEM, difracción de rayos X, potencial Z, dispersión dinámica de luz, ángulo de contacto, perfilometría y microscopía óptica. Se realizaron estudios de eficiencia de carga, inhibición bacteriana y liberación de antibiótico.
Los resultados confirmaron la morfología de las partículas con un grado de cristalinidad del 19,73%, 54,9% y 80,44% de la ACP, UHAp y FUHAp, respectivamente. La ACP-g mostró una inhibición bacteriana a las 24 horas del 92,44% y la UHAp-g del 94,60%. El tratamiento escogido fue NaOH 5 M y Tris-HCl 10 mM con dopamina 2mg/mL debido a que la rugosidad generada aumentaba la adhesión de PDA. La mayor eficacia de electrodeposición se obtuvo con tres ciclos de 50 V durante 30 minutos. Ambos recubrimientos generaron inhibición bacteriana, aunque la ACP-g fue ligeramente más eficaz.
En conclusión, la hidroxiapatita cargada con gentamicina en morfología amorfa y cristalina permite obtener un recubrimiento en discos de titanio grado II que inhibe el crecimiento bacteriano.
Prosthesis infections are a life-threatening complication of knee replacement. Implant coating is one of the main methods of preventing infection. Hydroxyapatite is used to improve osseointegration in prothesis. Due to its porosity, it has potential as an antibiotic-releasing system. For this reason, the aim of the study is to obtain a gentamicin-loaded hydroxyapatite coating to prevent prosthesis infections.
Amorphous (ACP), crystalline (UHAp) and crystalline with fluorine substitutions (FUHAp) morphologies were synthesized. These were loaded with gentamicin (ACP-g, UHAp-g and FUHAp-g) at a ratio of 0,11 (m/m). Grade II titanium discs were treated to improve the adhesion of polydopamine (PDA). The hydroxyapatite coating was performed by electrodeposition in different conditions. In the study the samples were characterized by FTIR, SEM, X-ray diffraction (XRD), Z potential, dynamic light scattering (DLS), contact angle, profilometry and optical microscopy images. In addition to studying their loading efficiency, bacterial inhibition and antibiotic release.
The results confirmed the particles' morphology with a degree of crystallinity of 19,73%, 54,9% 80,44% on ACP, UHAp and FUHAp, respectively. The ACP-g showed a bacterial inhibition at 24 hours of 92,44% and the UHAp-g of 94,60%. The chosen treatment for the titanium discs was NaOH 5M and Tris-HCl 10 mM with 2mg/mL dopamine, because the roughness generated increased PDA adhesion. The highest electrodeposition efficiency of ACP-g and UHAp-g was obtained with three cycles of 50 V for 30 minutes. Both coatings generated bacterial inhibition, although ACP-g was slightly more effective.
In conclusion, gentamicin-loaded hydroxyapatite in amorphous and crystalline morphology allows the creation of a coating on grade II titanium discs that inhibits bacterial growth.
Treball Final de Grau
Montero Carreras, Maxim
Tutor/a - Director/a: Bogónez Franco, Francisco; Nescolarde Selva, Lexa Digna
Data de publicació: 2022
Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)
Veure detall Accés al text complet
El propòsit d'aquest projecte és el disseny del hardware d'un dispositiu mèdic portàtil per a mesurar
senyals d'electromiografia (EMG) i bioimpedància localitzada (LBIA), que s'utilitzarà per avaluar la
progressió de dues pròtesis de genoll (Medial-Pivot i Ultra- Congruent) en pacients operats d'una
artroplàstia total de genoll per a l'hospital Germans Trias i Pujol de Badalona. Per això, s'ha realitzat un
estudi complet sobre els senyals d'EMG i LBIA, per tal de definir les característiques necessàries de
l'equip mèdic i poder optimitzar el disseny electrònic.
Per l'adquisició de senyals EMG, s'ha dissenyat i simulat un sistema compost per diferents fases, que
treballen independentment per adquirir, amplificar, filtrar i adaptar el senyal EMG pel seu futur
processament digital.
D'altra banda, per obtenir valors de la bioimpedància localitzada dels diferents músculs que conformen
el quàdriceps, s'ha dissenyat un sistema compost per dos grans blocs; el primer bloc és l'etapa
d'injecció, on es genera i s'injecta un senyal feble de corrent altern a la zona a mesurar, mentre que el
segon bloc, és l'etapa d'adquisició de senyals. Aquest últim s'encarrega d'adquirir la diferència de
voltatge produïda per la injecció de corrent al múscul (anteriorment mencionat) per després calcular
la bioimpedància a partir de la llei d'ohm.
Tots els senyals són digitalitzats mitjançant el microcontrolador STM32F407VG, que s'encarregarà de
processar i aconseguir les dades claus per determinar quina de les deus pròtesis desenvolupa una
millor funció mecànica i una millor adaptació biològica.
És important remarcar que tot el disseny, sigui per a EMG o LBIA s'ha dut a terme de manera discreta
sense fer servir Front-Ends comercials o integrats complexos més que l'amplificador d'instrumentació
o ADC.
En addició, el present treball inclou una primera estimació dels costos de producció i fabricació per a
una sola unitat, càlculs de consums i funcionament (sorolls, CMRR del sistema i amplada de banda) i
una simulació completa d'EMG i LBIA per observar com funciona i es du a terme cada etapa del circuit.
Finalment, en tractar-se d'un equip mèdic, també s'ha revisat la normativa aplicable i se n'ha analitzat
l'impacte ambiental, s'ha proposat i definit diferents punts per a futurs treballs, com podria ser la
validació i testatge de l'equip, càlculs més aproximats de consums i perfilar la bill of materials (BOM)
per a grans demandes de components.
The purpose of this project is the hardware design of a portable medical device to measure
electromyography (EMG) and localized bioimpedance (LBIA) signals, which will be used to evaluate the
adaptability and progression of two knee prostheses (medial-pivot and ultra-congruent) in patients
undergoing total knee arthroplasty at the Germans Trias i Pujol Hospital in Badalona. For this, the
present work undercovers the relevant properties of the EMG and LBIA signals in order to define the
characteristics of the medical equipment and thus optimize its electronic design.
For the EMG measurements, a system made up of different stages has been designed and simulated.
These phases work independently to acquire, amplify, filter, and adapt the EMG signal for its further
digital processing.
On the other hand, to obtain the bioimpedance values of different quadriceps muscles, a system
composed of two large blocks has been designed; the first is the injection block, where a weak
alternating current signal is generated and injected into the area to be measured, while the second
block is the signal acquisition stage. The purpose of the latter is to acquire the voltage difference
produced by the injection of current (mentioned above) and then obtain the bioimpedance from
Ohm's law.
All the signals are digitized from the STM32F407VG microcontroller, which will be in charge of
processing and obtaining the key data to determine which of the two prostheses performs a better
mechanical function and biological adaptation.
It is important to note that the entire design, whether for EMG or LBIA, has been developed discreetly
without using commercial Front-Ends or complex ICs other than the instrumentation amplifier or ADC.
In addition, the thesis includes a first estimation of the production and manufacturing costs for a single
unit, calculations of consumption and work operation (noise, CMRR of the system and bandwidth) and
a complete simulation of EMG and LBIA to observe how it works on each stage for both circuits.
Finally, as it is a medical device, the applicable regulations have also been reviewed and its
environmental impact has been analysed. Additionally, different points have been proposed and
defined for future work, such as the construction of the PCB and its respective validation, improving
both the consumption calculations and the list of materials (BOM) for large component demands.
El propósito de este proyecto es el diseño del Hardware de un dispositivo médico portátil para
mediciones de electromiografía (EMG) y bioimpedancia localizada (LBIA), que se utilizará para estudiar
la evolución de la adaptabilidad y funcionamiento de dos prótesis de rodilla (medial-pívot y ultracongruente) en pacientes operados de artroplastia total de rodilla en el Hospital Germans Trias i Pujol
de Badalona. Para ello, se ha realizado un estudio exhaustivo sobre las propiedades de las señales de
EMG y LBIA con la finalidad de definir las características del equipo médico y de esta forma, optimizar
el diseño electrónico del mismo.
Para la lectura de mediciones EMG, se ha diseñado y simulado un sistema constituido por distintas
etapas, que trabajan independientemente para adquirir, amplificar, filtrar, y adaptarla señal EMG para
su posterior procesado digital.
Por otro lado, para obtener los valores de bioimpedancia de distintos músculos del cuádriceps, se ha
diseñado un sistema compuesto por dos grandes bloques; el primero es el bloque de inyección, donde
se genera y se inyecta una señal débil de corriente alterna en la zona a medir, mientras que el segundo
bloque es la etapa de adquisición de señales. Esta última tiene como finalidad adquirir la diferencia de
voltaje producido por la inyección de corriente (anteriormente mencionada) para después obtener la
bioimpedancia a partir de la ley de ohm.
Todas las señales son digitalizadas a partir del microcontrolador STM32F407VG, que se encargará de
procesar y obtener los datos claves para determinar cuál de las dos prótesis desempeña una mejor
función mecánica y adaptación biológica.
Es importante remarcar que todo el diseño, ya sea para EMG o LBIA, se ha desarrollado de manera
discreta sin usar Front-Ends comerciales o integrados complejos más que el amplificador de
instrumentación o ADC.
En adición, la tesis incluye una primera estimación de los costes de producción y fabricación para una
sola unidad, cálculos de consumos y funcionamiento (ruidos, CMRR del sistema y ancho de banda) y
una simulación completa de EMG y LBIA para observar cómo funciona y se desarrolla cada etapa de
los distintos circuitos.
Finalmente, al tratarse de un equipo médico, también se ha revisado la normativa aplicable y se ha
analizado el impacto ambiental del mismo. Por último, se han propuesto y definido distintos puntos
para futuros trabajos, como es la construcción de la PCB y su respectiva validación, realizar cálculos
más aproximados de consumos y perfilar la lista de materiales (BOM) para grandes demandas de
componentes.
Treball Final de Grau
Grossmann Aybar, Christian
Tutor/a - Director/a: Bogónez Franco, Francisco; Nescolarde Selva, Lexa Digna
Data de publicació: 2022
Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)
Veure detall Accés al text complet
Aquest treball de final de grau consisteix en el disseny electrònic, la implementació i la programació en llenguatge C d'un Holter d'electrocardiograma (ECG) per a la monitorització de pacients amb arrítmies ventriculars. Els objectius establerts pretenen validar un primer prototip que permeti registrar les 12 derivacions d'ECG durant un màxim de 48 hores. El dispositiu ha de permetre l'emmagatzematge de dades en una memòria externa extraïble microSD, la transferència d'informació al PC mitjançant la connexió USB, i la recepció de dades per Bluetooth a una aplicació mòbil.
També, es dissenya una aplicació d'intel·ligència artificial (IA) per a la detecció d'arrítmies ventriculars de forma automàtica durant el registre. Aquest model es realitza a partir de la base de dades MIT-BIH Arrhythmia i les eines de TensorFlow i Keras, i s'implementa amb un microcontrolador del fabricant STMicroelectronics, per a poder utilitzar la seva interfície d'IA STM32Cube.AI. A més a més, en cas d'arrítmia s'activa un sistema d'alarma format per un motor de vibració, un so d'alarma i un avis per la pantalla de l'aplicació mòbil. Aquest sistema proporciona un 95,23% d'encert, que es considera adequat al tractar-se d'un primer prototip. De tota manera, s'hauria d'optimitzar el model per a detectar altres tipus de patologies i proporcionar major fiabilitat en el resultat.
Este trabajo de fin de grado consiste en el diseño electrónico, la implementación y la programación en lenguaje C de un Holter de electrocardiograma (ECG) para la monitorización de pacientes con arritmias ventriculares. Los objetivos establecidos pretenden validar un primer prototipo que permita registrar las 12 derivaciones de ECG durante un máximo de 48 horas. El dispositivo debe permitir el almacenamiento de datos en una memoria externa extraíble microSD, la transferencia de información al PC mediante la conexión USB, y la recepción de datos por Bluetooth a una aplicación móvil.
Asimismo, se diseña una aplicación de inteligencia artificial (IA) para la detección de arritmias ventriculares de forma automática durante el registro. Este modelo se realiza a partir de la base de datos MIT-BIH Arrhythmia y las herramientas de TensorFlow y Keras, y se implementa con un microcontrolador del fabricante STMicroelectronics, para poder utilizar su interfaz de IA STM32Cube.AI. Además, en caso de arritmias se activa un sistema de alarma formado por un motor de vibración, un sonido de alarma y un aviso por la pantalla de la aplicación móvil. Dicho sistema proporciona un 95,23% de acierto, que se considera adecuado al tratarse de un primer prototipo. De todos modos, se debería optimizar el modelo para detectar otro tipo de patologías y proporcionar mayor fiabilidad en el resultado.
This Bachelor thesis consists of the electronic design, the implementation and the coding in C language of an electrocardiogram (ECG) Holter device, whose aim is to monitor patients who suffer from ventricular arrythmias. The established objectives focus on validating a first prototype that allows the acquisition of 12 ECG leads during a maximum of 48 hours. The device must storage the data in a removable microSD external memory card, transfer the information to a PC via a USB connexion, and receive data in a mobile app via Bluetooth.
Moreover, an artificial intelligence (AI) application is designed to detect ventricular arrythmias automatically while logging data. This model is created by using the MIT-BIH Arrhythmia database and AI tools such as TensorFlow and Keras, and it is implemented by a STMicroelectronics' microcontroller, that allows the user to employ its AI interface, STM32Cube.AI. Besides, when an arrythmia is detected, the user will be warned by an alarm system formed by a vibration motor, an alarm sound and a notification in the mobile app. This system provides a hit rate of 95.23%, whose value is considered as satisfactory since it is a first prototype. However, the model should be optimized so it can detect other kind of pathologies and provide higher accuracy.
Treball Final de Grau
Diez Clos, Arnau
Tutor/a - Director/a: Nescolarde Selva, Lexa Digna; Bogónez Franco, Francisco
Data de publicació: 2022
Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)
Veure detall Accés al text complet
El objetivo de este proyecto es el diseño del firmware de un dispositivo médico portátil para
mediciones de EMG y LBIA, que se utilizará para la evaluación de pacientes de artroplastia total de
rodilla, para estudiar la progresión de diferentes prótesis de rodilla (Medial-Pivot y Ultra-Congruente).
En la tesis, se expone el conocimiento actual de los estudios y aplicaciones de EMG y LBIA, junto con
los dispositivos comerciales utilizados actualmente. Además, se han estudiado e implementado las
diferentes técnicas de filtrado y procesamiento digital para señales de EMG y LBIAs. Adicionalmente,
se ha realizado un estudio estadístico preliminar con datos LBIA de 12 pacientes de artroplastia total
de rodilla.
El diseño del firmware de esta tesis incluye: los procesos de adquisición de datos con el uso de
diferentes ADCs (Conversor Analógico a Digital) (de la propia placa y externos, utilizando la interfaz SPI)
y un DAC (Conversor Digital a Analógico), el correspondiente procesamiento de la señal y la extracción
de sus características, la comunicación con un dispositivo externo utilizando un módulo BLE externo
con interfaz UART, el proceso de encriptación de los datos médicos, la funcionalidad de manejo de
errores y la aproximación del nivel de batería.
En esta tesis, todos los flujos de trabajo de los procesos se exponen y explican mediante diagramas de
flujo, mientras que se justifica cada cálculo y configuración. Además, todo el código correspondiente
se ha programado en lenguaje C y se expone en los anexos. También se ha revisado la normativa
aplicable y se ha analizado tanto el impacto ambiental como el coste económico del producto. Por
último, se proponen mejoras para futuros trabajos.
The aim of this project is the firmware design for a portable medical device for EMG and LBIA
measurements which will be used for the assessment of total knee arthroplasty patients to study the
progression of different knee prostheses (Medial-Pivot and Ultra-Congruent). For its realization, the
state of the art of the EMG and LBIA studies and applications are exposed, along with the currently
used medical devices. In addition, the different digital filtering and processing techniques for these
studies have been studied and implemented. Furthermore, a preliminary statistical study has been
performed with LBIA data from 12 patients with total knee arthroplasty.
The firmware design of this thesis includes: the acquiring data processes with the use of different ADCs
(from the actual board and external, using the SPI interface) and a DAC, the corresponding signal
processing and feature abstraction, the communication with an external device using an external BLE
module with UART interface, the medical data encrypting process, the error handling functionality, and
the battery level approximation.
In this work, all the process workflows are exposed and explained using flowcharts, while every
calculation and configuration is justified. In addition, all the corresponding code has been programmed
using C language and exposed in the Annexes. Moreover, the applicable regulation has been reviewed,
and both the environmental impact and economic cost of the product have been analyzed. Finally,
improvements are proposed for future work.
L'objectiu d'aquest projecte és el disseny del microprogramari d'un dispositiu mèdic portàtil per a
mesures d'EMG i LBIA. L'aparell mèdic s'utilitzarà per a l'avaluació de pacients d'artroplàstia total de
genoll per estudiar la progressió de dues pròtesis de genoll (Medial-Pivot i Ultra- Congruent). En el
treball, s'exposa el coneixement actual dels estudis i aplicacions d'EMG i LBIA, juntament amb els
dispositius comercials utilitzats actualment. A més, s'han estudiat i implementat les diferents tècniques
de filtrat i processament digital dels senyals de EMG i LBIA. Addicionalment, s'ha fet un estudi estadístic
preliminar amb dades de LBIA de 12 pacients amb artroplàstia total de genoll.
El disseny del microprogramari d'aquesta tesi inclou: els processos d'adquisició de dades fent ús de
diferents ADCs (de la pròpia placa i externs, utilitzant la interfície SPI) i un DAC, el processament dels
senyals i l'abstracció de les seves característiques, la comunicació amb un dispositiu extern utilitzant
un mòdul BLE extern amb interfície UART, el procés d'encriptació de les dades mèdiques, la
funcionalitat de l'avaluació d'errors i l'aproximació del nivell de bateria.
En aquest treball, totes les funcionalitats del dispositiu s'exposen i s'expliquen mitjançant diagrames
de flux i es justifiquen els càlculs i configuracions corresponents. Tot el codi desenvolupat s'ha
programat en llenguatge C i s'exposa als annexos. A més, s'ha revisat la normativa aplicable i s'ha
analitzat tant l'impacte ambiental com el cost econòmic de l'aparell. Finalment, es proposen millores
per a futurs desenvolupaments.
Treball Final de Grau
Garcia Cobo, Minerva; Baqués Garcia, Nil
Tutor/a - Director/a: Nescolarde Selva, Lexa Digna
Data de publicació: 2020
Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)
Treball Final de Grau
Fernandez Asuncion, Victor
Tutor/a - Director/a: Nescolarde Selva, Lexa Digna
Data de publicació: 2020
Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)
Veure detall Accés al text complet
La estimulación eléctrica transcraneal (tES) es una técnica qué consiste en la colocación de diversos
electrodos en la cabeza y mediante la aplicación de corrientes de bajo amperaje se modula la
excitabilidad neuronal. En este trabajo revisaremos primero los documentos más importantes
relacionados con tES, para establecer el estado del arte de esta técnica. En esta revisión cubriremos
todos los aspectos; desde la instrumentación, los mecanismos de acción y las aplicaciones.
Principalmente nos enfocaremos en métodos numéricos para determinar la distribución del campo
eléctrico.
A continuación, presentaremos una revisión de los montajes utilizados en las aplicaciones de tES que
constan de más apoyo para un efecto clínico: fibromialgia, depresión y adicción, según (Lefaucheur et
al. 2017). De este estudio, obtendremos la información requerida para replicar las posiciones,
corriente, forma y tipo de electrodos típicamente empleados.
Finalmente, haremos uso de estos montajes para modular la distribución del campo eléctrico inducido
en un conjunto de modelos de cabeza computacional. Los modelos de cabeza computacional se
crearán utilizando diferentes softwares y recursos de modelado de Neuroelectrics. Para realizar dichos
modelos, utilizaremos imágenes de resonancia magnética de sujetos, obtenidas de una base de datos
pública, la base de datos IXI (IXI Dataset, 2020). Para cada montaje, se calcularán los valores promedio
del campo eléctrico en diferentes regiones de interés en el cerebro, el rango de estos valores y su
variación entre los sujetos. Para cada sujeto y cada área cortical objetivo (que depende de la aplicación
que se está estudiando), también presentaremos montajes optimizados multicanal alternativos.
Cuantificaremos la importancia de la personalización de los montajes y discutiremos las posibles
ventajas de usarlos.
En la sección de resultados, se ha cuantificado el rango de valores de campo eléctrico necesarios para
inducir una respuesta. Estos valores divergen dependiendo del área estudiada; sin embargo, la
variabilidad calculada permanece entre el 15-35% de la magnitud del campo eléctrico inducido para la
mayoría los casos. La ubicación de las zonas con más influencia de campo eléctrico también difiere
según el área estudiada y las diferencias anatómicas individuales.
Hemos demostrado la efectividad de los montajes multicanal para dar un mejor resultado en términos
de focalización. Además, estos montajes tienen la capacidad de obtener un mayor valor para el campo
eléctrico con las mismas corrientes de entrada que una distribución bipolar común.
L'estimulació elèctrica transcranial (tES) és una tècnica què consisteix en la col·locació de diversos
elèctrodes al cap i mitjançant l'aplicació de corrents de baix amperatge es modula l'excitabilitat
neuronal. En aquest treball revisarem primer els documents més importants relacionats amb tES, per
establir l'estat de l'art d'aquesta tècnica. En aquesta revisió cobrirem tots els aspectes; des de la
instrumentació, els mecanismes d'acció i les aplicacions. Principalment ens enfocarem en mètodes
numèrics per determinar la distribució de camp elèctric.
A continuació, presentarem una revisió dels muntatges utilitzats en les aplicacions de tES que consten
de més suport per a un efecte clínic: fibromiàlgia, depressió i addicció, segons (Lefaucheur et al. 2017).
D'aquest estudi, obtindrem la informació requerida per replicar les posicions, corrent, forma i tipus
d'elèctrodes típicament empleats.
Finalment, farem ús d'aquests muntatges per modular la distribució de camp elèctric induït en un
conjunt de models de cap computacional. Els models de cap computacional es crearan utilitzant
diferents programaris i recursos de modelatge de Neuroelectrics. Per realitzar aquests models,
utilitzarem imatges de ressonància magnètica de subjectes, obtingudes d'una base de dades pública,
la base de dades IXI (IXI Dataset, 2020). Per a cada muntatge, es calcularan els valors mitjans de camp
elèctric en diferents regions d'interès en el cervell, el rang d'aquests valors i la seva variació entre els
subjectes. Per a cada subjecte i cada àrea cortical objectiu (que depèn de l'aplicació que s'està
estudiant), també presentarem muntatges optimitzats multicanal alternatius. Quantificarem la
importància de la personalització dels muntatges i discutirem els possibles avantatges d'usar-los.
A la secció de resultats, s'ha quantificat el rang de valors de camp elèctric necessaris per induir una
resposta. Aquests valors divergeixen depenent de l'àrea estudiada; però, la variabilitat calculada roman
entre el 15-35% de la magnitud de el camp elèctric induït per a la majoria dels casos. La ubicació de les
zones amb més influència de camp elèctric també difereix segons l'àrea estudiada i les diferències
anatòmiques individuals.
Hem demostrat l'efectivitat dels muntatges multicanal per donar un millor resultat en termes de
focalització. A més, aquests muntatges tenen la capacitat d'obtenir un major valor per al camp elèctric
amb les mateixes corrents d'entrada que una distribució bipolar comú.
Transcranial electrical stimulation (tES) is a technique that consists of using electrodes placed on the
scalp to deliver weak currents and modulate neuronal excitability. In this work we will first review the
most important papers related to tES, in order to establish the state of the art of this technique. In this
review we will cover all aspects ranging from instrumentation, mechanisms of action and applications.
We will focus especially in numerical methods to determine the E-field distribution.
After this initial review, we will present a review of the montages used in the applications of tES that
show more evidence of a clinical effect (fibromyalgia, depression and addiction/craving, according to
(Lefaucheur et al. 2017)). From this review we will obtain the information required to replicate the
positions, current, shape and type of electrodestypically employed.
We will then model the (E-field) distribution induced in a set of computational head models by these
montages. The computational head models will be created using Neuroelectrics' segmentation and
modelling pipeline. As an input to this step we will use MRIs of subjects from a public database, the IXI
database (IXI Dataset, 2020). For each montage, the average E-field values in different regions of
interest in the brain, the range of these values and their variation across subjects will be calculated. For
each subject and each target cortical area (which depends on the application being studied), we will
also present alternative multichannel optimized montages. We will quantify the importance of
personalization of montages and discuss possible advantages of using them.
In the results section, the range of electric field values needed to induce a response has been
quantified. Those values diverge depending on the studied area; however, the computed variability
remains at 15-35% of the induced electric field magnitude for the majority of the cases. The location
of the E-field hotspots diverges also depending on the studied area and the individual anatomical
differences.
We have demonstrated the effectiveness of multichannel montages to give a better result in terms of
focality. Furthermore, these montages have the ability to obtain bigger valuesfor electric field with the
same input currents as a common bipolar distribution.
Treball Final de Grau
Beroiz Bilbao, Sara
Tutor/a - Director/a: Nescolarde Selva, Lexa Digna
Data de publicació: 2019
Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)
Veure detall Accés al text complet
Transcranial current stimulation (tCS) is a non-invasive brain stimulation technique based
on the application of weak electrical currents in the scalp (ă 4 mA) at low
frequencies (0-1 kHz). An essential first step to understand the long term effects of
this technique is to predict the spatial distribution of the electric field in the
brain. Nowadays, this distribution is best approached by numerical models that depend on
brain's electrical parameters, particularly on scalp and skull conductivities.
In this study, a new modeling approach is presented based on accurate electrical
impedance tomography (EIT) measurements. The main objective is to estimate scalp and skull
conductivities with the precision required to achieve a 5% error in the E-field distribution,
assuming that grey and white matter conductivities are known. An end- to-end system was
implemented, from especially calibrated hardware to model-based optimizer, ending with an
experimental campaign.
In order to achieve the 5% error target in the E-field distribution, simulations in-
dicated a maximum acceptable error of 10% in the conductivity calibration, while
requiring a calibration error of a 0.1% of the programmed current in the system and a 10% error
in scalp potential measurements. Subjects resulted in scalp and skull conductivity
estimations compatible with literature data.
The present study concludes that EIT can be used to accurately calibrate the scalp and skull
conductivities non invasively and in-vivo. Further improvements to the sys- tem will include the
use of MRI (magnetic resonance imaging) personalized models and estimation of other tissue
parameters.
Treball Final de Grau
Caldentey Aventín, Alejandro
Tutor/a - Director/a: Nescolarde Selva, Lexa Digna
Data de publicació: 2018
Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)
Veure detall Accés al text complet
Muscle injuries in professional football players cover a 31% of total injuries, 91% of which are located
in lower limbs. Although advanced diagnosis and follow-up techniques of muscle injury by imaging
(MRI 3T and US) are available, there is no consensus on a suitable classification system for muscle injury
(anatomical location, edema, GAP) to guarantee the shortest return-to-play (RTP) period. Localized
bioimpedance (L-BIA) has recently become a method to aid classic diagnosis techniques such as US and
MRI to quantify injury severity. L-BIA is a non-invasive method that analyses a muscle's electrical
components, resistance (R), reactance (Xc) and phase angle (PA) to quantify the disrupted soft tissue.
This project aims to assess L-BIA results through MRI to improve the clinical diagnosis until RTP. To do
so, three independent studies are carried out: 1) statistically analyze futsal and football players' L-BIA
values to study changes between a muscle in the right and left limb, and between several moments in
a season; 2) analyze the relationship between the GAP and percentage change in L-BIA values; 3)
differentiate intratendinous and myofascial injuries by L-BIA.
The results show no statistically significant differences in R, Xc and PA values when comparing the side
and the moment of the measurement. L-BIA is able to find a GAP and according to its size determine
the severity of the injury and to aid RTP period forecast. Moreover, L-BIA is able to differentiate
myotendinous junction (MTJ) and myofascial injuries, as well as distinguishing different injury MTJ
grades.
Treball Final de Grau
Marginet i Assens, Roger
Tutor/a - Director/a: Nescolarde Selva, Lexa Digna
Data de publicació: 2018
Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)
Veure detall Accés al text complet
The World Health Organization (WHO) estimates that over 35 million people go above 3,000m
every year for various reasons, which makes it necessary to have a better understanding of the
physiological reactions due to altitude. Furthermore, the number of climbers who go above the 3,000m
has been growing worldwide, and in the last two decades the number of successful Everest summits
has doubled [1]–[3].
This study quantifies the myocardial and skeletal cell injury caused by climbing mount Everest and
the conditions and biomarkers that must be analysed before attempting it. Therefore, the physiological
measurements of resistance and reactance of whole body measurements will be analysed, as well as
biochemical concentrations of muscular enzymes, electrolytes and cardiac biomarkers. The aim of this
study is to determine which biomarkers must be analysed before attempting the summit as well as to
understand how the body behaves while ascending to extreme altitude and how that changes with
race. This information could be useful to athletes who exercise at high altitude, travellers or to the
scientific community in general.
After the statistical analysis of marathon data before the Everest ascension it was seen that the
biomarkers that must be analysed are the following: concentrations of muscular enzymes (CK),
electrolytes (Mg, K) and cardiac biomarkers (Hs-cTnT, ST2, NT-proBNP). The Everest measurements of
bioimpedance have stated that there is a clear physiological change between basal measurements at
0m and the measurements at base camp, 5364m. However there doesn't seem to be a clear change
after reaching camp C4, 8000m, from base camp and back or between alpinist nor Sherpas, even if the
latter ones seem to fare better than alpinists.
Treball Final de Grau
Rodríguez Orihuela, Andreu Josep
Tutor/a - Director/a: Nescolarde Selva, Lexa Digna; Bogónez Franco, Francisco
Data de publicació: 2018
Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)
Veure detall Accés al text complet
El prototipo de aislador USB que se usa actualmente en Neuroelectrics Barcelona S.L.U. no cumple
con la última publicación de la normativa de equipos médicos debido a que en la última edición de
la norma UNE-EN 14385:2015 los valores de ensayo se han incrementado. Por esta razón, en el
presente proyecto se detalla el diseño de un nuevo aislador USB que cumpla, no solo con la
demanda de los usuarios, sino también con los requisitos internos de la empresa. Para ello, nos
centraremos tanto en los aspectos de diseño electrónico como mecánico, que tendrán que cumplir
con la normativa de equipos electromédicos.
Así pues, primero se presentan las necesidades de los usuarios y, seguidamente, se definen los
requerimientos del producto, de los que se extraen los parámetros de entrada de diseño, que
marcan el camino a seguir para conseguir un diseño más próximo a las necesidades y requisitos
deseados.
El diseño tiene tres pilares básicos: el diseño electrónico, que debe de cumplir con la normativa
como la de seguridad eléctrica y la de compatibilidad electromagnética, entre otras; el diseño
mecánico, que tiene que garantizar la seguridad ante golpes, vibraciones, desgaste, etcétera; y la
elección de componentes como los conectores y los cables.
El diseño electrónico se inicia con el esquema electrónico y, tras ser aprobado, se diseña la placa
de circuito impreso (PCB). Finalmente, se llevan a cabo las pruebas electrónicas para asegurar que
el diseño satisface los requisitos de la normativa.
El diseño mecánico se ocupa de dos piezas que conforman la carcasa externa a la PCB. Como en el
caso de la electrónica, debe superar los ensayos mecánicos que certifiquen su fiabilidad y seguridad.
Seguidamente, se incluye un estudio con distintas alternativas de componentes de las cuales se
han seleccionado las más apropiadas para el aislador.
Treball Final de Grau
Company Se, Georgina
Tutor/a - Director/a: Nescolarde Selva, Lexa Digna
Data de publicació: 2018
Escola d'Enginyeria de Barcelona Est (EEBE)
Veure detall Accés al text complet
Para comercializar un equipo médico por Europa es necesario disponer del marcado CE que indica que el producto cumple con la legislación y los requerimientos esenciales dictados por la Directiva 93/42CEE. Esta misma directiva requiere de la demostración de la eficacia del equipo médico. Por ello se realiza el estudio clínico donde se evaluará la eficacia del neuroestimulador Starstim 8en pacientes que sufrenobesidad mórbida.Se estudiará la relación entre la estimulación cerebral mediante la técnica tDCs, la mejora de las funciones cognitivas y las señales EEG.El estudio consta de dos partes: en la primera parte se analizanlos resultados cognitivos para ver posiblesdiferenciasentre aquellos pacientesque han sido estimulados y aquellos que no.En la segunda parte, mediante técnicas estadísticas (correlación, test Ranksum y corrección de Bonferroni)se relacionala potencia en cada una de las bandas del EEG con los resultados cognitivos.Los resultadosmuestran una relación entre el aumento depotencia en la zona frontalcon una mejora de la función cognitiva flexibilidad. No hay diferencias de potencia entre los sujetos estimulados y los placebos y tampoco hay diferencias en losresultados cognitivos entre las dos poblaciones.En conclusión, si bien se muestra una mejora de la flexibilidad, la estimulación cerebral no supondría ninguna ventaja en cuanto a la mejora de las funciones cognitivas.
- ...
- ...
Filtra els resultats
TipusInformació
Filtre que permet refinar la cerca pel tipus de continguts que es mostren actualment.
El llistat conté els diversos tipus de continguts, ordenats descendentment pel nombre de documents.
Al costat de cada tipus hi trobareu una indicació del nombre de continguts que obtindríeu si apliqueu el filtre per a aquest tipus.
Informació
Filtre que permet refinar la cerca pel tipus de continguts que es mostren actualment.
El llistat conté els diversos tipus de continguts, ordenats descendentment pel nombre de documents.
Al costat de cada tipus hi trobareu una indicació del nombre de continguts que obtindríeu si apliqueu el filtre per a aquest tipus.
+ DataInformació
Filtre que permet refinar la cerca pel tipus de continguts que es mostren actualment.
El llistat conté els diversos tipus de continguts, ordenats descendentment pel nombre de documents.
Al costat de cada tipus hi trobareu una indicació del nombre de continguts que obtindríeu si apliqueu el filtre per a aquest tipus.
Informació
Filtre que permet refinar la cerca pel tipus de continguts que es mostren actualment.
El llistat conté els diversos tipus de continguts, ordenats descendentment pel nombre de documents.
Al costat de cada tipus hi trobareu una indicació del nombre de continguts que obtindríeu si apliqueu el filtre per a aquest tipus.
Condicions d'accésInformació
Filtre que permet refinar la cerca per les condicions d’accés que tenen els continguts.
Es mostra un llistat amb els diferents nivells d’accés que tenen els continguts, ordenats descendentment pel nombre de continguts.
Al costat de cada condició d’accés hi trobareu una indicació del nombre de continguts que obtindríeu si apliqueu el filtre per a aquesta condició.
Informació
Filtre que permet refinar la cerca per les condicions d’accés que tenen els continguts.
Es mostra un llistat amb els diferents nivells d’accés que tenen els continguts, ordenats descendentment pel nombre de continguts.
Al costat de cada condició d’accés hi trobareu una indicació del nombre de continguts que obtindríeu si apliqueu el filtre per a aquesta condició.
IdiomesInformació
Filtre que permet refinar la cerca a partir de l’idioma del contingut.
Es mostra un llistat amb els diferents idiomes en què s’han elaborat els continguts, ordenats descendentment pel nombre de continguts.
Al costat de cada idioma hi trobareu una indicació del nombre de continguts que obtindríeu si apliqueu el filtre per a aquesta condició.
Informació
Filtre que permet refinar la cerca a partir de l’idioma del contingut.
Es mostra un llistat amb els diferents idiomes en què s’han elaborat els continguts, ordenats descendentment pel nombre de continguts.
Al costat de cada idioma hi trobareu una indicació del nombre de continguts que obtindríeu si apliqueu el filtre per a aquesta condició.
Àrees temàtiquesInformació
Filtre que permet refinar la cerca a partir dels àmbits de coneixement propis de la UPC.
Es mostra un llistat amb els diferents àmbits de coneixement assignats als continguts, ordenats descendentment pel nombre de continguts.
Al costat de cada àmbit hi trobareu una indicació del nombre de continguts que obtindríeu si apliqueu el filtre per a aquesta condició.
Informació
Filtre que permet refinar la cerca a partir dels àmbits de coneixement propis de la UPC.
Es mostra un llistat amb els diferents àmbits de coneixement assignats als continguts, ordenats descendentment pel nombre de continguts.
Al costat de cada àmbit hi trobareu una indicació del nombre de continguts que obtindríeu si apliqueu el filtre per a aquesta condició.
Marc acadèmic
+ ProfessoratInformació
Filtre que permet refinar la cerca pel professorat que ha participat en l’elaboració d’algun dels continguts que es mostren actualment.
Es mostra un llistat del professorat que ha participat més en l’elaboració dels continguts que es mostren actualment.
Al costat de cada professor o professora hi trobareu una indicació del nombre de continguts que obtindríeu si apliqueu el filtre i, en alguns casos, també hi trobareu una icona que us permetrà anar a la fitxa del professor o professora dins de l’Aprèn.
Informació
Filtre que permet refinar la cerca pel professorat que ha participat en l’elaboració d’algun dels continguts que es mostren actualment.
Es mostra un llistat del professorat que ha participat més en l’elaboració dels continguts que es mostren actualment.
Al costat de cada professor o professora hi trobareu una indicació del nombre de continguts que obtindríeu si apliqueu el filtre i, en alguns casos, també hi trobareu una icona que us permetrà anar a la fitxa del professor o professora dins de l’Aprèn.
Centre DocentInformació
Filtre que permet refinar la cerca pels centres docents relacionats amb algun dels continguts que es mostren actualment.
Es mostra un llistat dels centres docents que estan relacionats amb més dels continguts que es mostren actualment.
Al costat de cada centre docent hi trobareu una indicació del nombre de continguts que obtindríeu si apliqueu el filtre per a aquest centre docent i, en alguns casos, també hi trobareu una icona que us permetrà anar a la fitxa del centre docent dins de l’Aprèn.
Informació
Filtre que permet refinar la cerca pels centres docents relacionats amb algun dels continguts que es mostren actualment.
Es mostra un llistat dels centres docents que estan relacionats amb més dels continguts que es mostren actualment.
Al costat de cada centre docent hi trobareu una indicació del nombre de continguts que obtindríeu si apliqueu el filtre per a aquest centre docent i, en alguns casos, també hi trobareu una icona que us permetrà anar a la fitxa del centre docent dins de l’Aprèn.
DepartamentInformació
Filtre que permet refinar la cerca pels departaments relacionats amb algun dels continguts que es mostren actualment.
Al costat de cada departament hi trobareu una indicació del nombre de continguts que obtindríeu si apliqueu el filtre per a aquest departament i, en alguns casos, també hi trobareu una icona que us permetrà anar a la fitxa del departament dins de l’Aprèn.
Informació
Filtre que permet refinar la cerca pels departaments relacionats amb algun dels continguts que es mostren actualment.
Al costat de cada departament hi trobareu una indicació del nombre de continguts que obtindríeu si apliqueu el filtre per a aquest departament i, en alguns casos, també hi trobareu una icona que us permetrà anar a la fitxa del departament dins de l’Aprèn.
CampusInformació
Filtre que permet refinar la cerca pels campus relacionats amb alguns dels continguts que es mostren actualment.
Al costat de cada campus hi trobareu una indicació del nombre de continguts que obtindríeu si apliqueu el filtre i, en alguns casos, també hi trobareu una icona que us permetrà anar a la fitxa del campus dins de l’Aprèn.
Informació
Filtre que permet refinar la cerca pels campus relacionats amb alguns dels continguts que es mostren actualment.
Al costat de cada campus hi trobareu una indicació del nombre de continguts que obtindríeu si apliqueu el filtre i, en alguns casos, també hi trobareu una icona que us permetrà anar a la fitxa del campus dins de l’Aprèn.
AssignaturaInformació
Filtre que permet refinar la cerca per les assignatures relacionades amb alguns dels continguts que es mostren actualment.
Al costat de cada assignatura hi trobareu una indicació del nombre de continguts que obtindríeu si apliqueu el filtre i, en alguns casos, també hi trobareu una icona que us permetrà anar a la fitxa de l’assignatura dins de l’Aprèn.
Informació
Filtre que permet refinar la cerca per les assignatures relacionades amb alguns dels continguts que es mostren actualment.
Al costat de cada assignatura hi trobareu una indicació del nombre de continguts que obtindríeu si apliqueu el filtre i, en alguns casos, també hi trobareu una icona que us permetrà anar a la fitxa de l’assignatura dins de l’Aprèn.
TitulacióInformació
Filtre que permet refinar la cerca per les titulacions actives relacionades amb alguns dels continguts que es mostren actualment.
Al costat de cada titulació hi trobareu una indicació del nombre de continguts que obtindríeu si apliqueu el filtre i, en alguns casos, també hi trobareu una icona que us permetrà anar a la fitxa de la titulació dins de l’Aprèn.
Informació
Filtre que permet refinar la cerca per les titulacions actives relacionades amb alguns dels continguts que es mostren actualment.
Al costat de cada titulació hi trobareu una indicació del nombre de continguts que obtindríeu si apliqueu el filtre i, en alguns casos, també hi trobareu una icona que us permetrà anar a la fitxa de la titulació dins de l’Aprèn.
Titulació no activaInformació
Filtre que permet refinar la cerca per les titulacions no actives relacionades amb alguns dels continguts que es mostren actualment.
Al costat de cada titulació no activa hi trobareu una indicació del nombre de continguts que obtindríeu si apliqueu el filtre i, en alguns casos, també hi trobareu una icona que us permetrà anar a la fitxa de la titulació no activa dins de l’Aprèn.
Informació
Filtre que permet refinar la cerca per les titulacions no actives relacionades amb alguns dels continguts que es mostren actualment.
Al costat de cada titulació no activa hi trobareu una indicació del nombre de continguts que obtindríeu si apliqueu el filtre i, en alguns casos, també hi trobareu una icona que us permetrà anar a la fitxa de la titulació no activa dins de l’Aprèn.