2. Maestría

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A method of estimation of relevant trunk control parameters for cerebral palsy rehabilitation in children during independent walking based on inertial measurement unit data
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2025-01-15) Guzman Alfaro, Maria Alejandra; Elias Giordano, Dante Angel; Witte, Hartmut Friedrich
Resumen La parálisis cerebral (CP) es una discapacidad del desarrollo infantil que genera un impacto en la capacidad de moverse y caminar. Algunos estudios biomecánicos han desarrollado en el análisis de marcha de niños con CP que caminan de forma independiente, estimando parámetros que cuantifican el rendimiento del movimiento usando unidades de medición inercial (IMU). No obstante, solo una investigación ha proporcionado información acerca de la comparación antes y después del tratamiento fisioterapéutico en niños con CP. Un estudio de viabilidad se está llevando a cabo por la DRK-Kinderklinik en Siegen para dar prueba del concepto acerca de la mejora del control postural después de un bloque intensivo de terapia Vojta. Para este estudio, seis niños con CP y seis niños con desarrollo típico (TD) realizaron pruebas de marcha de 5 metros ida y vuelta, tres veces, usando sensores inerciales en el esternón, lumbar y en el dorso de los pies. El objetivo de esta investigación es identificar los cambios en el rendimiento del balance del tronco en la marcha de niños con CP mediante un análisis de los datos inerciales. Esta información fue analizada en los dominios de tiempo y frecuencia, y con ella, parámetros de control del tronco fueron identificados y cuantificados. El algoritmo de MATLAB desarrollado consiste en una detección automática de caminata y giros, una detección parcialmente automática de los ciclos de marcha, y la estimación de parámetros de la marcha en los dominios de tiempo y frecuencia. Cuatro grupos de parámetros fueron evaluados: espaciotemporal, suavidad, armonicidad y movimiento angular. Los parámetros espaciotemporales son la velocidad, cadencia, tiempo de paso y número de pasos. Los parámetros de suavidad son la media cuadrática (RMS) y el coeficiente de atenuación (AC) de las aceleraciones por cada eje. La relación armónica (HR) evalúa la armonicidad. El movimiento angular fue determinado por los ángulos absolutos del esternón y la columna lumbar por eje, así como los ángulos relativos entre ambas posiciones. Después de la terapia Vojta, el único parámetro de la marcha que varía para todos los niños con CP evaluados es el mediolateral (ML) AC. Asimismo, cinco de los seis niños presentaron una variación en el ángulo roll del esternón. Cuatro niños mostraron una variación en la ML RMS del esternón, ML HR del esternón y lumbar, anteroposterior (AP) RMS del lumbar, vertical (VT) AC, y el ángulo pitch relativo. Sin embargo, la evaluación de solo un parámetro provee información incompleta, por lo tanto, un grupo de parámetros debe ser analizado.
Diseño de un sistema de retroalimentación háptico palmo dactilar para prótesis de miembro superior modelo “PUCP-Hand”
(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-11-20) Romero Muñiz, Enzo Fernando; Elias Giordano, Dante Angel
Los brazos protésicos son diseñados con la finalidad de restaurar funciones para aquellos con amputación de miembro superior. En la actualidad, existen avances significativos en brazos robóticos motorizados capaces de un amplio rango de sujeciones. Sin embargo, dichas prótesis operan con una lógica de control que no se encuentra diseñada para retornar las sensaciones del tacto nuevamente; por lo tanto son incapaces de comunicar los estímulos externos sobre la prótesis al usuario. Esta ausencia de señales de retroalimentación impiden el uso eficiente de la prótesis. Así, la falta de retorno sensorial constituye una de las principales razones por la que los usuarios dejan de emplear su prótesis. En este marco, la presente tesis propone el diseño de un sistema de retroalimentación háptico de tipo palmo dactilar, orientado a captar las sensaciones vinculadas a la propiocepción de los dedos, la fuerza ejercida durante la prensión y la percepción de deslizamiento inminente de objetos, con el fin de redirigir estas señales de manera no invasiva hacia la sección amputada del usuario. Este sistema busca mejorar el control y destreza en el uso de la prótesis de mano, específicamente diseñado para integrarse en el modelo de prótesis “PUCP-Hand”. Este trabajo presenta en detalle el diseño del sistema mecatrónico propuesto, compuesto por un subsistema de sensado en la prótesis y un subsistema de actuación en el antebrazo del usuario. El subsistema de sensado registra el ángulo de flexión de los dedos, la fuerza ejercida durante la prensión de objetos y su deslizamiento; mientras que el subsistema de actuación comunica estas sensaciones de propiocepción, prensión y deslizamiento inminente a través de tres vibraciones de intensidad variable. Con el fin de validar el diseño planteado, se realizaron simulaciones electrónicas del funcionamiento general del sistema, así como una simulación por elementos finitos a la estructura del subsistema de actuación. Los resultados alcanzados permiten concluir que, mediante la aplicación de la metodología de diseño mecatrónico, se ha diseñado un sistema de retroalimentación háptico palmo dactilar para la prótesis de miembro superior modelo "PUCP-Hand". Un diseño que permite transmitir las sensaciones de propiocepción en los dedos, fuerza y deslizamiento de objetos al usuario. Un diseño con un costo de producción de S/ 3,481.16 y un costo de diseño de S/ 21,840.00.

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