Revista Ingeniería Biomédica

REFLEXIÓN: SOSTENIBILIDAD Y PROCESOS DE CALIDAD EN UNA REVISTA CIENTÍFICA LATINOAMERICANA

LA ASOCIACIÓN COLOMBIANA DE BIOINGENIERÍA Y ELECTRÓNICA MÉDICA

SIMULATION OF THE ARTERIAL ELASTICITY INFLUENCE ON THE AMBULATORY ARTERIAL STIFFNESS INDEX AASI

Recientemente se propuso un índice de rigidez arterial denominado AASI (Ambulatory Arterial Stiffness Index) derivado de mediciones ambulatorias de presión arterial durante 24 horas. Su asociación como índice de rigidez y la influencia estadística de la dispersión en los valores presivos continúa bajo discusión. Proponemos estudiar estas controversias en el contexto de un modelo estadístico. Se realizó una simulación con valores similares a los de pacientes de arterias normales, rígidas y compliantes, utilizando 3 curvas exponenciales presión-diámetro. Se generaron diámetros pulsátiles aleatorios siguiendo distribuciones normales y se obtuvieron presiones sistólicas y diastólicas en tiempos paramétricos equivalentes a 24 horas. Se calculó el AASI como uno menos la pendiente de la regresión de presión arterial sistólica y diastólica. El AASI del grupo normal resultó 0,42, aumentó a 0,50 en el rígido y disminuyó a 0,34 en el compliante (siempre con r²>0,9). Disminuir la dispersión del rango de presiones provocó una disminución de r² en la regresión de la nube de puntos de presión sistólica y diastólica, aumentando artificialmente el AASI. Por primera vez la elasticidad no-lineal de la pared arterial ayuda a explicar la asociación del AASI como índice de rigidez arterial. La simulación corrobora que la dispersión de los valores presivos condicionan el cálculo del AASI debido a su naturaleza estadística.

Recently, an arterial stiffness index called AASI (Ambulatory Arterial Stiffness Index) calculated from ambulatory blood pressure measurements during 24 hours was proposed. The associations with arterial stiffness and the pressure dispersion dependence remain under discussion. We propose to study these controversies in a statistical model framework. A simulation was performed including values similar to the ones in patients with normal, rigid and compliant arteries. Three exponential curves of pressure-diameter were simulated. Based on diameters randomly generated following normal distributions, systolic and diastolic pressures were calculated in a 24h parametric time. AASI was calculated as one minus the slope of the regression of systolic to diastolic pressure. The AASI for the normal group was 0,42, increased to 0,50 in the rigid group and decreased to 0,34 in the compliant case (always r²>0,9). A dispersion decrease in the pressure values was followed by an r² decrease in the diastolic vs systolic pressure regression, artificially increasing AASI. For the first time the non-linearity of the arterial wall helps to explain the association of AASI with a stiffness index. The simulation corroborates that 24 h pressure variability conditions AASI values due to its statistical nature.

"CGMED": DESIGN AND CONSTRUCTION OF A PLATFORM TO DETERMINE THE POSITION OF THE CENTER OF GRAVITY IN STANDING

La estabilometría comprende una serie de exámenes, mediante los cuales se conoce la ubicación o proyección del centro de gravedad de un paciente en posición de bipedestación. Es una técnica ampliamente usada por muchos profesionales en el área de la salud, ya que sirve para diagnosticar patologías del sistema osteo-muscular y para establecer rutinas de rehabilitación acordes con cada paciente. En este proyecto, se presenta el diseño de una plataforma con cuatro sensores y una estructura metálica en acero SAE 1010, diseñada para soportar grandes esfuerzos y deformaciones. La adquisición y el acondicionamiento de las señales, comienza con una etapa de amplificación y filtrado. Posteriormente, utilizando una tarjeta de adquisición de datos, estas señales se llevan a una interfaz gráfica en LabView, donde se les hace un acondicionamiento digital y se realizan cálculos importantes, como el test de Romberg. Se obtuvieron resultados satisfactorios tanto en el diseño, la modelación y la construcción del dispositivo, así como en las pruebas de estabilometría realizadas.

Stabilometry is a field that comprises a series of studies, from which the specialist can study the location and trajectory of the center of gravity of a patient in standing position. It is a widely used technique among health industry professionals. It is also used to diagnose musculoskeletal system diseases and to establish personalized training and rehabilitation sessions for each patient. This project, presents the design of a stabilometric platform with four sensors and a metal structure in SAE 1010 steel, designed to withstand large deformations and efforts. The acquisition and conditioning of the signals begins with an amplification and filtering stage. Then, using a data acquisition device, the data is uploaded to a graphic interface in LabView in order to calculate important variables and factors, such as the Romberg's coefficient. Satisfactory results were obtained both in the design, modeling and construction of the device, as well as in the performed stabilometry tests.

IMPLEMENTATION AND APPLICATION OF RETINEX ALGORITHMS TO THE PREPROCESSING OF RETINOGRAPHY COLOR IMAGES

La retinopatía diabética es una enfermedad causada por complicaciones de la retina, con evolución progresiva. Esta patología se detecta en las imágenes de fondo de ojo que, en la mayoría de los casos, presentan iluminación no uniforme. En este trabajo se implementaron y aplicaron cuatro algoritmos de la teoría Retinex a imágenes de fondo de ojo, con el fin de proporcionar una mejor iluminación, para una posterior visualización o procesamiento, buscando detectar con mayor exactitud la presencia o no de la enfermedad y poder hacer un seguimiento más acertado.

Diabetic retinopathy is a disease caused by complications of the retina, with progressive evolution. This pathology is detected on the fundus eye images, which in most cases have non-uniform illumination. In this paper four type of algorithms, based on the Retinex theory, were implemented and applied to fundus images in order to provide better illumination for later visualization or processing. The purpose was to find more accuracy to detect the presence or not of the disease and thus to get a more accurate approach of diagnosis.

MODELING DENDRITIC ARBORIZATION BASED ON 3D-RECONSTRUCTIONS OF ADULT RAT PHRENIC MOTONEURONS

Stereological techniques that rely on morphological assumptions and direct three-dimensional (3D) confocal measurements have been previously used to estimate the dendritic surface areas of phrenic motoneurons (PhrMNs). Given that 97% of a motoneuron's receptive area is provided by dendrites, dendritic branching and overall extension are physiologically important in determining the output of their synaptic receptive fields. However, limitations intrinsic to shape-based estimations and incomplete labeling of dendritic trees by retrograde techniques have hindered systematic approaches to examine dendritic morphology of PhrMNs. In this study, a novel method that improves dendritic filling of PhrMNs in lightly-fixed samples was used. Confocal microscopy allowed accurate 3D reconstruction of dendritic arbors from adult rat PhrMNs. Following pre-processing, segmentation was semi-automatically performed in 3D, and direct measurements of dendritic surface area were obtained. A quadratic model for estimating dendritic tree surface area based on measurements of primary dendrite diameter was derived (r² = 0.932; p<0.0001). This method may enhance interpretation of motoneuron plasticity in response to injury or disease by permitting estimations of dendritic arborization of PhrMNs since measurements of primary dendrite diameter can be reliably obtained from a number of retrograde labeling techniques.

El área superficial de las dendritas en motoneuronas frénicas (PhrMNs) ha sido estimada anteriormente mediante técnicas estereológicas basadas en suposiciones geométricas, y medida en tres dimensiones (3D) utilizando microscopía confocal. Dado que el 97% del área receptora de una motoneurona corresponde a sus dendritas, la ramificación y extensión dendrítica son fisiológicamente importantes para determinar la salida de sus campos receptivos. Sin embargo, limitaciones inherentes a las estimaciones basadas en morfología neuronal y la tinción incompleta de los árboles dendríticos mediante técnicas retrógradas han dificultado los estudios sistemáticos de la morfología dendrítica en PhrMNs. En este estudio, se utilizó una nueva técnica que mejora la tinción dendrítica de las PhrMNs en preparaciones fijadas ligeramente. La reconstrucción dendrítica en 3D se logró con gran precisión utilizando microscopía confocal en PhrMNs de ratas adultas. Luego de una etapa de pre-procesamiento, la segmentación de los árboles dendríticos se realizó semi-automáticamente en 3D y usando mediciones directas del área superficial, se derivó un modelo cuadrático para estimar dicha área partiendo del diámetro de la dendrita primaria (r² = 0.932; p<0.0001). Este método podría mejorar la evaluación de la plasticidad neuronal en respuesta a trauma u otras enfermedades permitiendo la estimación de la arborización dendrítica en PhrMNs, ya que el diámetro de la dendrita primaria puede obtenerse confiablemente de numerosas técnicas de tinción retrógrada.

DETECCIÓN, RASTREO Y RECONSTRUCCIÓN TRIDIMENSIONAL DE MARCADORES PASIVOS PARA ANÁLISIS DE MOVIMIENTO HUMANO. CINEMED II

Uno de los desafíos más importantes cuando se desarrolla un sistema de análisis de movimiento es la reconstrucción tridimensional, ya que este proceso involucra una serie de algoritmos que tienen que trabajar de forma sinérgica con el fin de reconstruir el movimiento correctamente y aminorando el número de intervenciones del usuario. Por esta razón en este artículo, se realiza una descripción detallada de un esquema para la reconstrucción tridimensional del movimiento humano mediante la integración de diferentes algoritmos que a su vez minimizan la intervención del usuario durante el proceso (Sistema de análisis de movimiento CineMED II). Para probar el desempeño del esquema propuesto se realizaron tres pruebas experimentales; un marcador estático, barra con dos marcadores en movimiento y dispositivo de medición de errores. Obteniendo finalmente que CineMED II posee un desempeño cercano al de los sistemas comerciales, mostrando en las pruebas realizadas con la barra un error absoluto medio menor respecto al sistema Vicon, pero mayor con respecto al sistema Elite y en las pruebas con el dispositivo un valor de RMS mayor respecto al sistema Ariel, pero un error máximo menor respecto a este ultimo sistema, sin embargo la aproximación propuesta presenta problemas cuando se ocluyen marcadores por largos periodos de tiempo y cuando se cruza la trayectoria de dos marcadores. Para resolver dichos problemas se propone adicionar algunas cámaras al sistema y así obtener información redundante de la captura del movimiento.

One of the most important challenges when a movement analysis system is been developed is the three-dimensional reconstruction. This process involves several algorithms that must work synergistically in order to reconstruct the movement correctly and decreasing the user interventions. For this reason this paper describes in detail a new methodology to carry out the three-dimensional reconstruction of the human movement through the join of different algorithms decreasing the user input during the process (movement analysis system CineMED II). To analyze and evaluate the performance achieved using the methodology proposed, three experimental tests were carried out; a static marker test, bar with two markers in motion and using an error measurement device. CineMED III finally has a performance close to that of commercial systems, showing in the tests performed with the bar a lower average absolute error for the Vicon system, but higher with respect to the Elite system and testing the device with a value of RMS more about the Ariel system, but a smaller maximum error on the latter system., However, the proposed approach presents problems when markers are occluded for long periods of time and when the paths of two markers intersect. To solve these problems, it is proposed to add some cameras into the system to obtain redundant information from the motion capture.

DESIGN AND CONSTRUCTION OF A MEASURER OF THE FORCE DURING THE STOKE IN FREE STYLE SWIMMING

La medición de la fuerza aplicada durante la brazada en estilo libre de natación puede constituirse como herramienta para prevenir las lesiones del hombro en deportistas, para corregir fallas en la rutina de entrenamiento y para mejorar el rendimiento físico del nadador. Sin embargo, la ausencia de investigaciones sobre biomecánica de la natación en Colombia hace difícil el acceso a dispositivos que permitan evaluar, de manera cuantitativa y cualitativa, el desempeño de un nadador. Este proyecto presenta un prototipo para medir la fuerza de la brazada en natación en la modalidad de estilo libre, mediante la implementación de sensores de fuerza localizados en la mano. El prototipo consta de un circuito electrónico para la adquisición de la señal y un software para el procesamiento de la señal. Las pruebas realizadas con el prototipo, en investigaciones preliminares, arrojaron resultados satisfactorios en cuanto al patrón de fuerza aplicado durante la brazada. Es importante resaltar que los sujetos de prueba utilizados en este proyecto fueron sujetos no entrenados, por lo que se espera obtener valores de fuerza más bajos respecto a valores de investigaciones preliminares realizadas por otros grupos de investigación en donde utilizaron sujetos entrenados. Los resultados mostraron patrones similares a los reportados por otros autores en los que se pueden apreciar los picos representativos de las fases de la brazada de la natación en estilo libre.

The force measurement during the stroke in freestyle swimming can be established as a tool to prevent shoulder injuries in swimmers, correcting faults in training routines and improving the physical performance of the swimmer. However, the lack of research on swimming biomechanics in Colombia makes it difficult to have access to devices that allow the performance evaluation of a swimmer, both quantitatively and qualitatively. This project involves the development of a prototype that measures the force of the freestyle stroke in swimming through force sensors located at the hand; the prototype consists of an electronic circuit for signal acquisition and a signal processing software. Preliminary research tests made with the prototype yielded satisfactory results regarding force patterns applied at the stroke. It should be noted that test subjects who participated in this project were not trained, so it is expected to obtain lower force values than those obtained by other groups where subjects were trained. The final results contain similar patterns to those reported by other authors in which the peaks represent the phases of the stroke of freestyle swimming.

ENGAGING IN QUALITY TECHNICAL PEER REVIEW AS AN INTERNATIONAL PROFESSIONAL RESPONSIBILITY: THOSE WHO PUBLISH CONFIDENTLY MUST ALSO REVIEW COMPETENTLY^*

Quality peer-review remains central to current international scientific and technical publishing and proposal assessment methods. As incompetent review and perceived bias remain the most cited problems with peer review processes commonly employed in scientific review of manuscript and proposals, the creation and maintenance of quality pools of engaged, responsive and qualified peer reviewers is essential to scientific publishing and dissemination. An important operational principle for the peer reviewing system is that all who utilize this publishing system should then also review a commensurate load on behalf of the system. This would also imply that those who compose and submit technical manuscripts are competent to assess and levy fair criticism of other's work in their field. Given the large and rapid expansion in numbers of submitted manuscripts from non-traditional sources, including many developing countries, expansion of the peer-reviewing pool to these sources is necessary both to accommodate their respective, newly imposed reviewing burdens on the already over-burdened system, and to engage new communities in the traditional process of vetting and validating scientific and technical works. Effective peer review must enforce the many elements of reviewer technical proficiency, professional conduct, bias and ethics considerations, and responsibility in this process and the competitive international system in which it sits. Reviewers require training, oversight, control, expectations, and continual guidance. Validation of peerreview's overall efficacy requires follow-on policing of published literature to assert its accuracy and content through consensus and experimental reproduction. As former developing countries now contribute increasing numbers of new manuscripts to the technical peer-review system, they should also actively seek to officially train such contributors to also be visible, effective peer-reviewers for international journals, editors and funding agencies. This is not a passive endeavor, requiring expectations, recruitment and training, and the associated resources to make accommodations as rapidly as their contributions are encumbered within the current publishing systems. Collective responsibilities as researchers, contributors, reviewers, readers and enforcers of the integrity and safekeeping of this essential quality control process traditionally rely on individual professional integrity and conscientious effort. Extension of this effort to continually recruit new pools of competent, trained and qualified reviewers in the current publishing era is essential.

La calidad del proceso de evaluación por pares académicos es fundamental en los métodos actuales de publicación científica y técnica, así como en la evaluación de propuestas de investigación. La incompetencia y falta de imparcialidad en la evaluación continúan siendo los problemas más citados sobre el proceso de evaluación por pares académicos. Debido a esto, crear y mantener un grupo de evaluadores comprometidos, responsables y calificados es fundamental para la publicación y diseminación científica. Un principio importante en la mecánica del sistema de evaluación por pares consiste en que aquellos que utilizan el sistema de publicación deberían luego revisar una carga equivalente a su rol como integrantes del mismo. Esto también implicaría que quienes escriben y envían artículos técnicos sean competentes para evaluar y criticar con justicia el trabajo de otros en sus áreas de estudio. Debido al rápido incremento en el número de artículos sometidos por parte de fuentes no tradicionales, incluyendo muchos países en vía de desarrollo, es necesario expandir el grupo de pares académicos al incluir miembros de estas comunidades de modo que sea posible dar respuesta a esta carga adicional impuesta a un sistema ya saturado; asimismo, comprometer nuevas comunidades en el tradicional proceso de evaluación y validación de los trabajos científicos y técnicos. Una evaluación efectiva por pares debe velar por varios elementos que incluyen la habilidad técnica del revisor, la conducta profesional, la imparcialidad, la ética y la responsabilidad por este proceso y por el sistema competitivo en el que éste se desarrolla a nivel internacional. Los pares evaluadores necesitan entrenamiento, supervisión, control, expectativas y guía continua. La validación de la efectividad general del proceso de revisión por pares requiere controles de seguimiento de la literatura publicada para confirmar su precisión y contenido a través de consenso y reproducción experimental. Como, en la actualidad, gran parte de los países en vías de desarrollo contribuyen al sistema de evaluación con un número significativo de artículos, estos países deben buscar activamente entrenar a sus contribuyentes, para que sean pares evaluadores efectivos y reconocidos por revistas internacionales, editores e instituciones financiadoras. Ésta no es una tarea pasiva, ya que requiere definir expectativas, políticas de reclutamiento, entrenamiento y demás elementos asociados, con miras a realizar los ajustes respectivos tan pronto como sus contribuciones sobrecarguen los sistemas de publicación actuales. La responsabilidad colectiva como investigadores, contribuyentes, evaluadores, lectores, y aseguradores de la integridad y protección de este esencial proceso de control de calidad tradicionalmente ha dependido de la integridad y consciencia profesional. La extensión de este esfuerzo por reclutar nuevos grupos de evaluadores competentes, entrenados y calificados, es esencial en la era actual de publicación científica.