Ingeniería Biomédica
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Item Identificación automática de ataque cerebrovascular (ACV) isquémico mediante la aplicación de técnicas de Deep Learning en imágenes de tomografía computarizada(Pontificia Universidad Javariana Cali, 2025) Hurtado Bustos, Sebastián; Valencia Amaya, Santiago; Vargas Cardona, Hernán DaríoEl ataque cerebrovascular isquémico (ACV) ocurre cuando un coágulo de sangrebloquea una arteria del cerebro, llevando a una interrupción del flujo sanguíneo y privando a las células cerebrales de oxígeno y nutrientes, siendo la segunda causa de muerte a nivel mundial según la OMS y es de las primeras causas de discapacidad a largo plazo. Por otro lado, la desinformación es un factor importante que agrava la problemática, dando prioridad a trabajar en la concientización de este. El proyecto tiene como objetivo principal entrenar modelos para apoyo al diagnóstico que puedan ayudar a los profesionales de la salud a detectar de manera más rápida y precisa el ACV isquémico, lo que podría tener un impacto significativo en el tratamiento y la recuperación de los pacientes, así como en la reducción de los costos asociados y el impacto socioeconómico de esta enfermedad. Los modelos implementan técnicas de aprendizaje profundo basadas en redes neuronales convolucionales en 3 dimensiones (CNN3D) las cuales se usaron como extractores de características sobre estudios de tomografía computacional (CT). Luego de procesar el conjunto de datos con todos los modelos de deep learning, se aplicaron clasificadores SVM con los kernels lineal, RBF y polinomial utilizando Grid Search para ajustar hiperparámetros, KNN evaluado con 3 y 5 vecinos; Perceptrón Multicapa (MLP) y XGBoost. Para cada clasificador se realizaron 10 repeticiones con partición 70-30 % (Hold-Out aleatorio), y se reportó el valor promedio ± desviación estándar de la exactitud, sensibilidad, especificidad, F1-Score, y AUCROC. El esquema experimental permitió demostrar que las CNN 3D funcionan muy bien comoextractores de información relevante en CT, para identificar automáticamente ACV.Item Diseño de un producto que simule las condiciones táctiles y vestibulares del útero para favorecer el desarrollo sensorial en bebés prematuros en la unidad de cuidado intensivo neonatal(Pontificia Universidad Javariana Cali, 2025) Monroy Lasso, Juan; Aguilar Zambrano, Jaime Alberto; Corchuelo Guzmán, ValentinaEl nacimiento prematuro representa un desafío global significativo, con más de 13 millones de bebés nacidos prematuros en 2020, lo que equivale a uno de cada diez nacimientos [1]. Estas condiciones pueden dar lugar a complicaciones graves, como deficiencias motoras o parálisis cerebral en un porcentaje considerable de estos neonatos [2]. Este proyecto tiene como objetivo desarrollar un dispositivo de estimulación táctil y vestibular que simule las condiciones táctiles y de contención del útero materno para apoyar el desarrollo neurosensorial de bebés prematuros en unidades de cuidado intensivo neonatal (UCIN). Para el diseño del producto se utilizó el método TRIZ y el Diseño Axiomático para los procesos de análisis del problema y para la síntesis del producto. En el proceso de análisis se realizó una revisión de literatura científica, el análisis de patentes y consultas con expertos en neonatología y fisioterapia. El prototipo incorpora un diseño biomimético inspirado en las propiedades mecánicas del útero, utilizando materiales como siliconas catalizadas con platino para emular la elasticidad y contención uterina [3]. Además, se realizaron simulaciones de elementos finitos (FEA) para evaluar la seguridad y la funcionalidad del diseño, comparando el comportamiento del material con las condiciones reales del útero [4]. El prototipo incluye un sistema electrónico con sensores y actuadores para proporcionar estímulos táctiles y vestibulares ajustables. Las pruebas de validación realizadas en un entorno simulado de UCIN mostraron una alta compatibilidad con los protocolos hospitalarios y una percepción positiva de su seguridad y efectividad por parte del personal médico. Este dispositivo no solo busca mejorar el desarrollo físico y neurosensorial de los bebés prematuros, sino también reducir el estrés de los padres, fomentando el vínculo familiar [2]. Las mejoras futuras incluyen explorar otros materiales, realizar simulaciones más avanzadas, y diseñar el producto personalizable para varios tamaños. Este proyecto constituye un paso innovador en la ingeniería biomédica, con potencial para transformar el cuidado neonatal en los bebes prematuros.Item Desarrollo de un aplicativo móvil para la identificación de arritmias cardíacas mediante procesamiento digital de señales ECG y aprendizaje automático(Pontificia Universidad Javariana Cali, 2025) Muñoz de la Torre, Jereminth; Otero Argel, Karolina María; Vargas Cardona, Hernán DaríoLas enfermedades cardiovasculares (ECV) representan una preocupación global, siendo una de las principales causas de mortalidad según la Organización Mundial de la Salud (OMS). En Colombia, estas enfermedades ocupan un lugar importante en las estadísticas de mortalidad, destacándolas arritmias cardíacas como un factor crítico debido a su potencial para desencadenar muerte súbita cardíaca (MSC). El objetivo de esta propuesta es desarrollar un aplicativo móvil basado en procesamiento digital de señales ECG y aprendizaje automático para identificar arritmias cardíacas y alertar sobre la posibilidad de MSC en pacientes con antecedentes cardiovasculares o enfermedades crónicas. La metodología del estudio se estructura en varias etapas, incluyendo la selección de la base de datos ECG adecuada, el procesamiento de señales, la extracción de características, el entrenamiento de modelos de aprendizaje automático, la validación y evaluación de los modelos, la implementación del aplicativo móvil y la validación del mismo mediante simuladores de ECG. Los resultados obtenidos incluyen un modelo de aprendizaje automático con una precisión del 96 %, lo que demuestra su eficacia en la clasificación de arritmias cardíacas. Además, se logró integrar exitosamente el modelo en el aplicativo móvil denominado KIBO, el cual ofrece tres salidas principales: el ritmo cardíaco, la identificación de arritmias potencialmente peligrosas capaces de desencadenar muerte súbita cardíaca (MSC), y el vector de ECG asociado. Esto permite lograr el fin último de activar de manera oportuna una ruta de atención en emergencias, mejorando la respuesta ante posibles complicaciones relacionadas con MSC y contribuyendo a la prevención de eventos fatales.Item Equipo biomédico para la medición de volumen inspiratorio y espiratorio con base en el incentivo respiratorio Ubicu(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2024) García Polanco, Juan José; González Mejía, Isabella; Aguilar Zambrano, Jaime Alberto; Valencia Díaz, Manuel Vicente19 en Colombia durante los últimos tres años ha llevado a una mayor implementación de terapias de reexpansión pulmonar, con el fin de tratar y prevenir la pérdida de volúmenes y capacidades pulmonares. Existen diferentes técnicas para tratar estos problemas, como la inspiración profunda y los incentivos respiratorios. La fisioterapia de incentivo es una de las técnicas para la recuperación de la capacidad pulmonar que proporciona retroalimentación al paciente sobre el volumen o flujo alcanzado. La Pontificia Universidad Javeriana Cali junto con la Universidad del Valle diseñaron el incentivo respiratorio Ubicu, que es un sistema orientado a la inspiración en terapias de reexpansión pulmonar junto con la ayuda de un software gamificado que mejora la adherencia del paciente. El objetivo del proyecto es diseñar y construir un equipo biomédico para medir el volumen inspiratorio y espiratorio mediante un sensor de flujo-volumen, determinando la capacidad vital de un adulto sano, buscando enriquecer las cualidades del incentivo respiratorio Ubicu actual. El proceso de diseño se realizó utilizando TRIZ, Design Thinking y Diseño Axiomático con un equipo interdisciplinario del proyecto. Para el producto diseñado, se utilizó un sensor primario de placa-orificio que permite medir con precisión el flujo en ambas direcciones, la medición y la comunicación Bluetooth se realizó con el microcontrolador ESP32, y la retroalimentación con la plataforma UNITY. Para la validación de la medición del flujo, se utilizó un sistema de referencia implementando el dispositivo estándar VT650 y el dispositivo CITREX H3, y la capacidad vital se validó mediante pruebas con doce personas sanas, con un espirómetro Baseline analógico. Se diseñó y construyó un prototipo funcional para el apoyo a la fisioterapia respiratoria de incentivo con un equipo biomédico tecnológico para monitorear la capacidad vital y otras variables espirométricas de un adulto sano.Item Desarrollo de una prueba de flujo lateral con nanopartículas de oro conjugadas para la detección selectiva de variantes de alto riesgo del Virus del Papiloma Humano (VPH)(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2024) López Abella, Juan José; Valencia Piedrahita, María Paula; Jaramillo Botero, Andrés; Navarro Chica, Carlos EnriqueEl cáncer cervicouterino (CCU) es una preocupación de salud global, especialmente en América Latina, donde sus tasas de mortalidad son elevadas. En Colombia, representa la principal causa de muerte para mujeres entre los 30 y 59 años de edad. El virus del papiloma humano (VPH), particularmente las variantes VPH16 y VPH18, son responsables de la gran mayoría de los casos de cáncer cervical, vulvar, vaginal anal y orofaríngeo en mujeres. A pesar de su importancia, solo el 23.2 % de las mujeres en Colombia se han sometido a pruebas de detección del VPH en los últimos cinco años, principalmente debido a la falta de acceso a las mismas, especialmente en áreas rurales y de bajos recursos económicos. Esto evidencia la necesidad de tecnologías de detección innovadoras y asequibles para mejorar el diagnóstico temprano y la prevención de este cáncer. En este documento se describe el desarrollo y la validación de una prueba de flujo lateral competitiva para la detección selectiva de las variantes de alto riesgo, VPH16 y VPH18, utilizando nanopartículas de oro (AuNPs) funcionalizadas con anticuerpos monoclonales para dichas variantes.Item Integración de interfaces hápticas en la rehabilitación de miembro superior(Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2024) Rubiano Giraldo, Andrea del Pilar; Vargas Cardona, Hernán Darío; Amador Rodríguez, Andrés FelipeLas actividades de la vida diaria (AVD) conllevan movimientos repetitivos, especialmente del miembro superior, siendo esencial para ejecutar diversas tareas cotidianas. La repetición de ciertos movimientos puede desencadenar Lesiones Musculoesqueléticas (LME), afectando la ejecución de tareas básicas de cuidado personal. Además, tras un Accidente Cerebrovascular (ACV), la funcionalidad del miembro superior puede verse afectada, generando secuelas sensoriales y motoras que comprometen la realización de tareas voluntarias. Para recuperar o mejorar la movilidad del miembro afectado, se recurre a terapias de rehabilitación de miembro superior, determinadas por profesionales de la salud según la condición del paciente. Sin embargo, las terapias convencionales ofrecidas por el sistema de salud presentan limitaciones: son ejercicios repetitivos, carecen de seguimiento y pueden resultar molestos. Esta falta de efectividad contribuye al abandono temprano de las terapias, reflejando una baja adherencia por parte de los pacientes. El abandono de las terapias no solo afecta la recuperación del movimiento, sino que también genera molestias y dolores, impactando en la realización de AVD. La dependencia resultante hacia familiares disminuye la autoestima del individuo. Este trabajo de grado tiene como objetivo implementar una herramienta que elabore una trayectoria a seguir empleando Curvas de Bézier, diseñar un escenario interactivo para realizar la ejecución de terapias de rehabilitación y finalmente evaluar los resultados obtenidos mediante encuestas a fisioterapeutas que prueben la herramienta. Como resultado se obtuvo una herramienta de software, compuesta por un escenario virtual interactivo en el que se pueden llevar a cabo ejercicios básicos de rehabilitación del miembro superior, gracias a la interacción que permiten la interfaz háptica Meta Quest 2. Adicionalmente, se obtuvieron resultados sobresalientes en la etapa de validación, realizada con fisioterapeutas y/o profesionales con conocimientos en el área de fisiología