informe final de proyecto - Departamento de Ingeniería Eléctrica
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1. CIRCUITOS IMPRESOS 2 300 00 CIRCUITERIA 764 57 303 47 27 09 2009 REEMB DR VERA COMPRA 418 99 DE MAT ELECTRONICO Total gasto corriente 62 162 92 4 634 03 1 000 00 Gasto inversi n 09 04 2008 REQ COMPUTADORA 27 932 21 TRANSDUCTOR ULTRA 1 560 00 Total gasto inversi n 27 932 21 1 560 00 13 30 mezi Total gasto corriente 90 095 13 6 194 03 1 000 00 gasto inversi n USD Euros 12 14 Pe Total gasto corriente 90 095 13 82 380 19 140 00 gasto inversi n PMX PMX PMX Total gasto corriente gasto inversi n PMX 191 615 73 PMX Cabe se alar que es obligatorio que el informe final cuente con todos los campos solicitados y que se entregue por triplicado de manera impresa y en medio electr nico Word Excel Acrobat etc mediante de una carta de terminaci n dirigida a la Dra Esther Orozco Directora General del ICyTDF con copia para la Dra Cecilia Ba uelos Barr n Directora de Investigaci n en Salud Biotecnolog a y Medio Ambiente del ICyTDF Se solicita remitir una copia del acuse de recibido del informe al correo dsbma icytgmail com con el fin de darle el seguimiento correspondiente ENTREGABLES Documentaci n que sustente la relaci n de los entregables informes t cnicos copia del registro de patente impresiones de art culos tesis cat logos planos prototipos o dispositivos bases de datos y software ANEXO 1 INFORME FINAL REPORTE TECNICO ANEXO 2 P2. Leija L Vera A Congreso Pan American Health Care Exchanges 2009 Lugar Mexico City Mexico Fecha 16 de marzo de 2009 Publicaci n en Congresos Nacionales T tulo Determinaci n y Evaluaci n del Campo Ac stico de Transductores Ultras nicos para Fisioterapia Autor Guti rrez M Leija L Vera A Congreso Simposio Nacional de Metrolog a 2008 CENAM Lugar Santiago de Quer taro M xico Fecha 22 24 octubre de 2008 Art culo de Revista T tulo Physiotherapy Ultrasonic Device with Amplitude Modulated Output to Control the Power Deposition Autor Guti rrez M I Vera A Leija L En revisi n Cap tulos de libros Cap tulo Methods for Characterization Physiotherapy Ultrasonic Transducers Libro Recent Advances in Biomedical Engineering Publica IN TECH Aceptado para publicaci n E ads AS DE Ciencia y TecnoLoc a DeL DistriTO FEDERAL pri oa rima FTE Ciencia y Tecnolog a bara empulsar tu Ciudad CINVESTAV IPN Departamento de Ingenier a El ctrica Secci n Bioelectr nica ANEXO 3 MANUAL DEL USUARIO Equipo Ultras nico para Fisioterapia Responsable s del proyecto Lorenzo Leija Salas y Arturo Vera Agosto del 2009
3. Mexico Fecha 16 de marzo de 2009 Publicaci n en Congresos Nacionales T tulo Determinaci n y Evaluaci n del Campo Ac stico de Transductores Ultras nicos para Fisioterapia Autor Guti rrez M Leija L Vera A Congreso Simposio Nacional de Metrolog a 2008 CENAM Lugar Santiago de Quer taro M xico Fecha 22 24 octubre de 2008 Art culo de Revista T tulo Physiotherapy Ultrasonic Device with Amplitude Modulated Output to Control the Power Deposition Autor Guti rrez M I Vera A Leija L En revisi n Cap tulos de libros Cap tulo Methods for Characterization Physiotherapy Ultrasonic Transducers Libro Recent Advances in Biomedical Engineering Publica IN TECH Aceptado para publicaci n IMPACTO DEL PROYECTO Aplicaciones pr cticas Este equipo tiene su aplicaci n m dica en terapia es usado en la reparaci n acelerada de fracturas de huesos en el tratamiento de problemas musculares en el tratamiento de lesiones en las articulaciones m s otras aplicaciones terap uticas que requieren elevaci n de temperatura y movimiento mec nico Problemas que resolvi este proyecto y beneficios para la ciudad El equipo resultante del proyecto es el primero que se hace en el pa s cubre una necesidad de disminuir costos contra los equipos importados por ser un desarrollo tecnol gico propio El beneficio es que se puede multiplicar en el n mero que se quiera Vinculaci n con dependencias de gobierno centros d
4. de 5 minutos antes de la aplicaci n de los otros medios terap uticos T Al final de los 5 minutos se realiz un an lisis f sico y visual de la regi n tratada en busca de los efectos f sicos sobre los tejidos como son el aumento de la temperatura cambios de coloraci n y percepci n de sensaciones como hormigueo y disminuci n del dolor 8 Los datos fueron recogidos mediante cuestionarios 9 Todas las aplicaciones del ultrasonido ser n proporcionadas por un fisioterapeuta calificado El ultrasonido se aplic en 22 ocasiones en pacientes que presentaron el s ndrome de t nel carpiano secundario a fractura de radio o del codo y traumatismo de tejidos blandos del antebrazo Las terapias se efectuaron de acuerdo a los protocolos ya establecidos se incrementa gradualmente la potencia hasta que el paciente comience a sentir una sensaci n de hormigueo o calor hasta llegar a un m ximo de 1 W cm La t cnica b sica para la aplicaci n de ultrasonido requiere de algunos sencillos pasos Utilizar entre el transductor y la piel del paciente un medio de transmisi n de ultrasonidos Realizar continuamente movimientos circulares sobre el rea a tratar de aproximadamente el doble del tama o del cabezal NO exceder el tiempo de aplicaci n recomendado para el padecimiento tratado Corroborar el adecuado funcionamiento del equipo mediante la aplicaci n de agua al transductor y observar las vibraciones en sta Se u
5. Ciudad is DE Pisa Y aaa DEL DistriTO FEDERAL Paid Mernimit or cuolog a para enfulsar tu Ciudad CINVESTAV IPN Departamento de Ingenier a El ctrica Secci n Bioelectr nica INFORME FINAL DEL PROYECTO T tulo del proyecto Desarrollo de un Equipo Ultras nico para Fisioterapia Responsable s del proyecto Lorenzo Leija Salas y Arturo Vera Agosto del 2009 INFORME FINAL DE PROYECTO 1 Resumen t cnico a T TULO DEL PROYECTO Desarrollo de un Equipo Ultras nico para Fisioterapia Instituci n e investigador responsable e Lorenzo Leija Salas y Arturo Vera ambos profesores del CINVESTAV IPN departamento de Ingenier a El ctrica Secci n de Bioelectr nica b OBJETIVOS DEL PROYECTO CONVENIO Se entrega un informe t cnico ampliado en ANEXO 1 Objetivo general del proyecto Desarrollar un equipo de terapia ultras nica para rehabilitaci n Tiene las caracter sticas t cnicas siguientes e intensidades ac sticas que no sobrepasen los 3 W cm Frecuencia de trabajo ajustable al transductor 1 MHz 20 1 Potencia ajustable independiente de las variaciones de carga M xima eficiencia Se al de salida senoidal de preferencia Opci n de se al pulsada con intervalos ajustables ciclo til Detecci n de falta de carga error en el acoplamiento Objetivos particulares del proyecto 1 Dise ar un circuito general que contenga los diferentes subcircuitos del sistema de fisioterapia El equipo de ultra
6. ado 3 Tener el primer modelo el ctrico de prueba del sistema de fisioterapia 100 ultras nica 4 Probar que el sistema cumpla la normativa internacional en este tipo 100 de equipos 5 Probar el sistema en hospital para conocer los problemas de uso del 100 m dico 6 Hacer las correcciones pertinentes al prototipo 30 7 Elaborar un manual de uso del equipo 100 e d Tesis de Mario lbrah n Guti rrez Velasco para obtener el grado de Doctorado en Ciencias en Ingenier a El ctrica T tulo Estudio de la radiaci n ultras nica de potencia media en equipos de fisioterapia Instrumentaci n modelado de la radiaci n y pruebas en phantom En proceso Publicaciones Congresos Internacionales e T tulo Ultrasound Physiotherapy Equipment for Research Autor Gutierrez M I Vera A Leija L Congreso Pan American Health Care Exchanges 2008 Lugar Long Beach Los Angeles California Fecha 2 de febrero de 2008 e T tulo Therapy Ultrasound Equipment Characterization Comparison of Three Techniques Autor Gutierrez M Leija L Vera A Congreso 30th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society Lugar Vancouver British Columbia Canada Fecha 20 24 de agosto de 2008 e T tulo Modulation of the Driven Signal Applied to an Ultrasound Therapy Transducer Autor Gutierrez M Leija L Vera A Congreso Pan American Health Care Exchanges 2009 Lugar Mexico City
7. as propiedades ac sticas medidas del phantom realizado se pueden ver en la Tabla 2 El phantom realizado fue una mezcla de varios componentes que en total ten a un volumen de 500 ml estaba compuesto de Agua bidestilada c b p 500 ml Grafito 5 25 g Glicerina 10 10 ml Agar Agar 2 5 13 5g Tabla 2 Propiedades ac sticas medidas del phantom de m sculo se muestran 2 valores los obtenidos con nuestro instrumento y el valor esperado normalizado Magnitud a 36 7 C Medida Esperada Atenuaci n dB cm 0 807 0 5 1 3 Velocidad de propagaci n m s 1537 51 1520 1580 5 Probar el sistema en hospital para conocer los problemas de uso del m dico El equipo de ultrasonido desarrollado fue probado en el Instituto Nacional de Rehabilitaci n por fisioterapeutas experimentados El protocolo que se llev a cabo fue el siguiente l Fueron tratados con este equipo pacientes del servicio de rehabilitaci n de miembro superior del INR Ze La patolog a tratada fue el S ndrome del T nel Carpiano ya que es muy frecuente su atenci n en el instituto 3 Se utiliz en todos los pacientes bajo consentimiento de ellos el equipo de ultrasonidos desarrollado 4 El n mero de pacientes considerado para el estudio fue de 22 5 Los pacientes fueron tratados en la etapa subaguda del padecimiento por lo tanto requieren adem s otros medios fisioterap uticos como calor y mesoterapia 6 El tiempo de aplicaci n de los ultrasonidos fue
8. e investigaci n y empresas La vinculaci n es la contribuci n del ICyTDF para su culminaci n La vinculaci n en las pruebas y validaci n de m dicos e investigadores del Instituto Nacional de Rehabilitaci n de la SSA No tenemos todav a quien lo multiplique Alcances a corto mediano y largo plazo El alcance mayor es que se multiplique y se use en los hospitales del DF es un proyecto que sigue desarroll ndose y se tendr un modelo m s desarrollado en 2 a os la idea del nuevo desarrollo es que sea capaz de competir con lo mejor que hay en el mercado Informe financiero En el mismo formato de los reportes parciales PROYECTO Desarrollo de un equipo ultras nico para terapia muscular Fecha Rubros a Financiar Monto Monto Monto PMX USD Euros Gasto corriente 10 04 2008 REQ MATERIAL 33 718 75 30 09 2008 OPR TRANSPORTE DR LEIJA 16 135 51 30 09 2008 OPR VI TICOS DR VERA 1 200 00 31 10 2008 OPR TRANSPORTE DR 1 000 00 GUILLEMIN Nancy Francia 12 08 2009 REQ MATERIAL PARA 1 250 99 PROTOTIPOS 10 08 2009 OPR PREMIER FARNELL 958 63 PROTOTITPOS 14 08 2009 REQ KIT Mat Diverso 1 115 00 14 09 2009 OPR DR ARTURO VERA 1 887 46 Material Diverso 14 09 2009 OPR DR ARTURO VERA mat 2 296 55 Diverso 14 09 2009 REO BIOXIDO Material 1 495 00 Diverso MATERIAL EL CTRICO 448 50 COMPILADOR 1 116 53 METALES D AZ Material 1 387 00 Diverso
9. on lo que indican en el panel de control 26 31 Se debe confiar en las mediciones con equipos de medici n calibrados y no con escalas subjetivas de apreciaci n sensitiva La calibraci n y ajuste se realiz posteriormente usando un C scan ya utilizado en el dise o y una balanza de radiaci n ac stica para medir la potencia del equipo Los resultados indicaron un ligero 20 dentro de las tolerancias indicadas por las normas La caracterizaci n se hizo tomando en cuenta las necesidades de las pruebas a que se someter a el equipo muy superiores a las pruebas de equipos convencionales En estos la energ a ultras nica se va a aplicar sobre un sustituto de tejido biol gico phantom para producir calor La acumulaci n de calor obtenida depende principalmente de la absorci n del ultrasonido en el medio y se relaciona directamente con la intensidad ac stica puntual Los datos t cnicos del transductor se muestran en la Tabla 1 Las secuencias de centrado sirven para determinar cuando el elemento piezoel ctrico no el aplicador est correctamente direccionado En la Figura 1 se muestran las gr ficas en los ejes X y Y del transductor en las que se puede observar que el punto de mayor tensi n el ctrica que equivale a presi n ac stica se encuentra exactamente al centro de la emisi n ultras nica Con m ltiples repeticiones es posible ubicar el centro antes de realizar la captura de datos en los planos de inter s Tabla 1 Caracter
10. sonido dise ado se compone de los bloques de la figura siguiente Se muestra el diagrama a bloques del sistema completo La fuente de voltaje continuo para el amplificador es obtenida de la rectificaci n del voltaje de alimentaci n alterno de l nea 120 Vac Diagrama a bloques del equipo completo 2 Dise ar y construir un chasis comparable a los que contienen los equipos que 5 4 Equipo ultras nico prototipo para fisioterapia 3 Tener el primer modelo el ctrico de prueba del sistema de fisioterapia ultras nica El equipo se muestra en la figura anterior Este equipo es el utilizado en las pruebas realizadas en el INR 4 Probar que el sistema cumpla la normativa internacional en este tipo de equipos El equipo no present problemas de funcionamiento en cuanto a su manejo Las pruebas indicaron que el equipo necesitaba un ajuste en intensidad para proporcionar un tratamiento similar a los comerciales ya que aparentemente entregaba m s energ a de la deseada Sin embargo la comparaci n con un equipo comercial no asegura un buen funcionamiento del equipo desarrollado debido a la carencia de normas adecuadas y de procedimientos de calibraci n y ajuste de los equipos utilizados en cl nica Hay una gran cantidad de referencias que indican que el 80 de los equipos de ultrasonido comerciales entregan unas intensidades inadecuadas que no est n de acuerdo c
11. sticas principales del transductor Fabricante Mettler Electronics USA Modelo MET7310 Frecuencia 1 MHz 10 ERA 10 cm 20 Potencia de salida 0 1 a 2 W cm 20 BNR lt 6 1 30 i he 7 E mel sa pe gt jo sa 10 a an Figura 1 Barridos en X y Y a diferentes distancias del transductor El pico m ximo se encuentra en el centro de la emisi n La mayor a de los par metros de inter s se pueden obtener a trav s del patr n de radiaci n del transductor Con el C scan se pueden obtener planos transversales a diferentes distancias del transductor o planos paralelos a la direcci n de propagaci n En la Figura 2 se muestra el plano XZ medido en el centro del transductor donde se puede observar la distancia focal real En base a los datos t cnicos y las tolerancias indicadas por el fabricante Si se considera el rea efectiva nominal de 10 cm el foco te rico es de 33 8 cm En la Figura 2 la regi n de mayor intensidad ac stica est a los 25 cm del transductor 8 Eje X mm 50 100 150 Eje Z mm Figura 2 Patr n de radiaci n del transductor US en dBmV obtenido con el C scan Direcci n de propagaci n eje Z posici n del transductor eje X 20 250 Efecto de la temperatura en Phantoms de m sculo Elaboraci n del Phantom Para las pruebas de calentamiento se realiz un phantom agar agar que simula el tejido biol gico de inter s el m sculo L
12. tiliz el siguiente cuestionario para la recolecci n de datos Datos generales Expediente Nombre del paciente Edad Sexo Diagn stico Tiempo de evoluci n Fecha de la sesi n de terapia N mero de sesi n Efecto Escala subjetiva Antes de la sesi n Despu s de la sesi n Percepci n de calor 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 Dolor 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 Sensaci n de hormigueo 0 1 2 3 4 5 0 1 2 3 4 5 Coloraci n Palidez rosa rojo 1 2 3 Arco de movimiento Reducidos limitados completos 1 2 3 Preguntar c mo se siente en general y a nivel local Otros medios fisioterap uticos proporcionados S Cu les No 6 Hacer las correcciones pertinentes al prototipo Estas correcciones son modificaciones de a adidos sobre el chasis por esta raz n no se han hecho Implica hacer otro equipo y eso nos cuesta dinero g Elaborar un manual de uso del equipo Anexo 3 c OBJETIVOS CUMPLIDOS Objetivos cumplidos Actividad Porcentaje de avance 1 Dise ar un circuito general que contenga los diferentes subcircuitos 100 ns o del sistema de fisioterapia al Desarrollo del sintetizador de frecuencia 100 a2 Desarrollo del amplificador a transformador 100 a3 Circuito del detector de contacto piel aplicador 100 a4 Pruebas al aplicador ultras nico 100 a5 Circuito del control del modo de operaci n 100 2 Dise ar y construir un chasis comparable a los que contienen los 100 equipos que hay en el merc
13. ublicaciones Acad micas ANEXO 3 MANUAL DEL USUARIO Equipo Ultras nico para Fisioterapia Ciudad diii DE Paisa y TecnoLoc a peL DistrIiTO FEDERAL A TS OE CERCA Y ODE e pa va Fm rlsar iu Ciudad CINVESTAV IPN Departamento de Ingenier a El ctrica Secci n Bioelectr nica ANEXO 1 INFORME FINAL REPORTE T CNICO T tulo del proyecto Desarrollo de un Equipo Ultras nico para Fisioterapia Responsable s del proyecto Lorenzo Leija Salas y Arturo Vera Agosto del 2009 ANEXO 2 RELACI N DE ENTREGABLES PRODUCTOS PATENTADOS O REGISTRADOS TESIS PROTOTIPOS CAT LOGOS BASES DE DATOS MAPAS DOCUMENTALES VIDEOS EVENTOS ART CULOS PUBLICADOS SOFTWARE ETC Instrumentaci n modelado de la radiaci n y pruebas en phantom n proceso Publicaciones Congresos Internacionales T tulo Ultrasound Physiotherapy Equipment for Research Autor Gutierrez M I Vera A Leija L Congreso Pan American Health Care Exchanges 2008 Lugar Long Beach Los Angeles California Fecha 2 de febrero de 2008 T tulo Therapy Ultrasound Equipment Characterization Comparison of Three Techniques Autor Gutierrez M Leija L Vera A Congreso 30th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society Lugar Vancouver British Columbia Canada Fecha 20 24 de agosto de 2008 T tulo Modulation of the Driven Signal Applied to an Ultrasound Therapy Transducer Autor Gutierrez M
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