Tecnologies mèdiques: Anàlisi de Biosenyals per a la Rehabilitació i la Teràpia

On som

Centre de Recerca en Enginyeria Biomèdica (CREB) UPC

Com arribar-hi

Perfils professionals a les xarxes

Webs relacionades

BIOART (BIOsignal Analysis for Rehabilitation and Therapy) és un grup de recerca multidisciplinar format per enginyers i mèdics de recerca. És un grup de recerca consolidat oficialment reconegut per la Generalitat de Catalunya (ref. 2017 SGR-1706) què pertany al Centre de Recerca en Enginyeria Biomèdica (CREB) de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC). El grup forma part també del CIBER en Bioenginyeria, Biomaterials i Nanomedicina (CIBER-BBN).

La recerca està enfocada en l'aplicació de tècniques d'enginyeria en les àrees mèdiques i de salut (enginyeria biomèdica, BME) amb l'objectiu de millorar els processos de rehabilitació i les teràpies clíniques. En aquests camps, els sistemes de suport computeritzats basats en paquets programats per l'avaluació de tractaments han demostrat la seva utilitat per la millora de la qualitat dels serveis mèdics.

Les tècniques utilitzades en els sistemes de processament i registres de senyals són molt innovadors, per exemple els mètodes d'enregistrament dels exercicis de rehabilitació motora mitjançants senyals EMG d'alta densitat.

Línies de recerca

  1. Aplicació de tècniques de modelatge i processament de sistemes i senyals biomèdics en les següents àrees:
  2. Neuromuscular: Desenvolupar eines quantitatives basades principalment en l'electromiografia d'alta densitat per monitoritzar l'activitat muscular i la tendència a la fatiga, així com l'avaluació de diferents estratègies per l'activació muscular durant exercicis de rehabilitació.
  3. Neurològic: Millorar la detecció i caracterització de l'activitat cerebral i la connectivitat mesurades per electroencefalografia per l'avaluació de malalties neurodegeneratives així com la interacció dels fàrmacs amb l'activitat cerebral i els seus efectes durant la vigília i el son.
  4. Respiratori: Proporcionar noves eines d'ajut als clínics per la ventilació assistida de pacients amb insuficiència respiratòria severa basats en el modelatge del sistema de control respiratori, malalties pulmonars i ventiladors mecànics i la monitorització dels desordres ventilatoris amb l'estudi dels músculs respiratoris.

Objectius científics

Neuromuscular: Creació de dispositius i mètodes de monitorització no intrusiva de paràmetres fisiològics.

  1. Desenvolupar nous sensors basats en tèxtils per mesurar els biopotencials mitjançant l'electromiografia d'alta densitat (HD-EMG).
  2. Desenvolupar dispositius mèdics per a la rehabilitació motora del braç superior basat en HD-EMG
  3. Desenvolupar un sistema de suport informàtic per a la predicció de la rehabilitació en pacients amb ictus basats en HD-EMG
  4. Desenvolupar algoritmes de descodificació de l'activació neuronal individual a partir de senyals HD-EMG.

Neurològic: Caracterització de les característiques elèctriques de les cèl·lules i els teixits neuronals.

  1. Proporcionar nous biomarcadors obtinguts de dades neurofisiològiques per ajudar a l'avaluació prequirúrgica de l'epilèpsia refractaria infantil i comprendre els mecanismes de la generació de les crisis epilèptiques.
  2. Avaluació de la funció cognitiva de pacients amb síndrome de Rett mitjançant l'anàlisi dels senyals d'electroencefalografia (EEG) obtingudes durant l'execució de funcions cognitives.
  3. Caracterització de la dinàmica cerebral associada a diferents malalties del camp de la salut mental (esquizofrènia, trastorn bipolar, autisme, etc.).
  4. Avaluació quantitativa del son mitjançant tècniques d'anàlisi espectral i connectivitat que permetin estudiar la importància de la qualitat del son i la seva interacció en diferents malalties neurològiques.

Respiratory: Anàlisi de la dinàmica del sistema cardiorespiratori i elaboració de models de simulació per ajudar en l'aprenentatge del personal clínic sobre la ventilació mecànica.

  1. Modelització de la dinàmica del sistema cardiorespiratori ajustat a pacients específics: modelització personalitzada
  2. Simulació de patologies respiratòries (obstructiva, restrictiva, ARDS)
  3. Desenvolupament d'un sistema computacional per gestionar la ventilació mecànica (MV) que simula un pacient específic connectat a un ventilador.
  4. Desenvolupament de laboratoris virtuals tant d'ensenyament com d'aprenentatge.
  5. Desenvolupament d'algorismes per a l'estimació del treball de respiració i mecànica respiratòria.

Àmbit/Camp d'especialització

El grup té una àmplia experiència en diferents projectes de recerca i transferència amb empreses i hospitals. El grup BIOART ha coordinat el projecte europeu WOMEN UP dins del marc del programa H2020 durant 2015-2019. El consorci estava compost de 8 partners (2 companyies, 3 hospitals, 2 universitats i 1 associació de malalts) de 6 països diferents. El projecte era finançat amb més de 3M€. Aquesta Acció de Recerca i Innovació cobria tot el procés de disseny i transferència d'un dispositiu mèdic basat en electromiografia: especificacions del sistema, desenvolupament electrònic i de software per al prototipus comercial, marca CE, assajos clínics en 3 hospitals europeus, i estratègia empresarial. S'han firmat uns acords de IPR i royalty pel consorci per la llicència d'explotació.

El grup és molt actiu, liderant molts projectes competitius tant recerca com innovació (entre d'altres, Tecnospring, MINECO, H2020, Fundació MAPFRE, Fundació BBVA, etc.). Cal destacar que BIOART ha aconseguit quatre projectes MINECO consecutius focalitzats en el desenvolupament de sistemes ICT innovatius dirigits a proporcionar ajuda en les decisions relatives a teràpies i rehabilitació en malalties neurològiques i neuromusculars. A més, el grup BIOART té una forta relació amb diferents grups nacional i internacionals en el camp de recerca biomèdic. Fruit d'aquestes col·laboracions han resultat diverses publicacions conjuntes. Alguns exemples: Center for Brain Health de la Universitat de Nova York (Estats Units), Montreal National Institute (MNI) de la Universitat McGill (Canadà), Lisin Bioengineering Center de la Universitat de Torino (Itàlia), Grup de Recerca en Enginyeria Clínica i Bioinstrumentació de la Universitat d'Antioquia (Colòmbia), Departament de Bioenginyeria del Imperial Collegue of London (Regne Unit), etc.

Membres del grup