Virtual Model Control of a Biped Walking Robot

The transformation from high level task specification to low level motion control is a fundamental issue in sensorimotor control in animals and robots. This thesis develops a control scheme called virtual model control which addresses this issue. Virtual model control is a motion control language which uses simulations of imagined mechanical components to create forces, which are applied through joint torques, thereby creating the illusion that the components are connected to the robot. Due to the intuitive nature of this technique, designing a virtual model controller requires the same skills as designing the mechanism itself. A high level control system can be cascaded with the low level virtual model controller to modulate the parameters of the virtual mechanisms. Discrete commands from the high level controller would then result in fluid motion. An extension of Gardner's Partitioned Actuator Set Control method is developed. This method allows for the specification of constraints on the generalized forces which each serial path of a parallel mechanism can apply. Virtual model control has been applied to a bipedal walking robot. A simple algorithm utilizing a simple set of virtual components has successfully compelled the robot to walk eight consecutive steps.

Virtual Model Control of a Hexapod Walking Robot

Since robots are typically designed with an individual actuator at each joint, the control of these systems is often difficult and non-intuitive. This thesis explains a more intuitive control scheme called Virtual Model Control. This thesis also demonstrates the simplicity and ease of this control method by using it to control a simulated walking hexapod. Virtual Model Control uses imagined mechanical components to create virtual forces, which are applied through the joint torques of real actuators. This method produces a straightforward means of controlling joint torques to produce a desired robot behavior. Due to the intuitive nature of this control scheme, the design of a virtual model controller is similar to the design of a controller with basic mechanical components. The ease of this control scheme facilitates the use of a high level control system which can be used above the low level virtual model controllers to modulate the parameters of the imaginary mechanical components. In order to apply Virtual Model Control to parallel mechanisms, a solution to the force distribution problem is required. This thesis uses an extension of Gardner`s Partitioned Force Control method which allows for the specification of constrained degrees of freedom. This virtual model control technique was applied to a simulated hexapod robot. Although the hexapod is a highly non-linear, parallel mechanism, the virtual models allowed text-book control solutions to be used while the robot was walking. Using a simple linear control law, the robot walked while simultaneously balancing a pendulum and tracking an object.

Peeling, healing and bursting in a lubricated elastic sheet

We consider the dynamics of an elastic sheet lubricated by the flow of a thin layer of fluid that separates it from a rigid wall. By considering long wavelength deformations of the sheet, we derive an evolution equation for its motion, accounting for the effects of elastic bending, viscous lubrication and body forces. We then analyze various steady and unsteady problems for the sheet such as peeling, healing, levitating and bursting using a combination of numerical simulation and dimensional analysis. On the macro-scale, we corroborate our theory with a simple experiment, and on the micro-scale, we analyze an oscillatory valve that can transform a continuous stream of fluid into a series of discrete pulses.

Caracterización de dimensiones anatómicas de la válvula mitral en diferentes patologías cardiacas mediante ecocardiografía transesofágica tridimensional

Describir mediciones 3D y hallazgos estructurales de válvula mitral, en pacientes sanos, y con insuficiencia mitral grado 3 o 4, con enfermedad coronaria, patologías degenerativas o cardiopatía dilatada no isquémica, mediante uso de ecocardiografia transesofágica 3D en tiempo real.

Es el reimplante valvular mejor que el bentall biológico modificado para tratar aneurismas de la raíz asociados a insuficiencia?

Es el reimplante valvular mejor que el Bentall Biológico Modificado para tratar aneurismas de la raíz asociados a insuficiencia? Obando CE; Gutiérrez HF; Santamaría G, Bresciani R; Camacho J; Sandoval N; Umaña J. Departamento de Cirugía Cardiovascular, Fundación Cardio Infantil, Bogotá, Colombia. Objetivo: comparar resultados funcionales, morbilidad y sobrevida a corto y mediano plazo, tras la realización de Bentall modificado con prótesis Freestyle vs reimplante valvular de Tirone David, en insuficiencia aortica secundaria a aneurisma de la raíz. Diseño: revisión de registros institucionales de 88 pacientes tratados entre enero de 2003 y agosto de 2009 con insuficiencia aortica secundaria a aneurisma de la raíz sin daño valvular, distribuidos en dos cohortes: Grupo 1 (Bentall modificado) y Grupo 2 (reimplante valvular). Se evaluaron complicaciones perioperatorias, transfusiones, estancias hospitalarias y en el seguimiento a mediano plazo insuficiencia valvular, clase funcional, función ventricular y sobrevida. Solidez de los resultados verificada mediante análisis de propensidad con balanceo de grupos. Resultados: Grupo (1) 51(57.9%) pacientes y grupo (2) 37(42.1%). Aunque el grupo 2 es mas joven, patrones similares de coomorbilidad, anatomía de la raíz, función y diámetros ventriculares hacen comparables los dos grupos. Seguimiento de 3.3 años (IQR 2.0-4.4). Mortalidad temprana 2(3.8%) vs 0 p =0.2 y tardía de 2(4.1%) vs 0 p=0.33. El análisis estratificado de covariables en bloques de distribución tampoco identifica diferencias en mortalidad. El análisis de sobrevida de mortalidad y sobrevida libre de eventos identifica desenlaces similares entre los grupos (Log-Rank chi2=0.9, p=0.3); incluyendo Insuficiencia aortica = II temprana (3.8% vs 0, p=0.2) y tardía (3.8%vs 0, p=0.1), transfusiones perioperatorias, reintervenciones por sangrado (2.3% vs 3.4%, p=0.4), arritmias (25.5% vs 13.5%, p=0.2) y disfunción neurológica (5.7% vs 2.9%, p=0.9). Finalmente la hospitalización total (6.5 {1-35} vs 4{3-16} p=0.001) y estancia en Cuidado intensivo (2.5 {1-21} vs 1{1-16} p=0.001) es superior en el grupo1. Conclusiones: el tratamiento de los aneurismas de la raíz aortica asociados a insuficiencia valvular sin daño estructural, mediante reimplante valvular o Bentall biológico modificado ofrece resultados similares a corto y mediano plazo. La preservación valvular se asocia a estancias mas cortas, pero no hay diferencia en complicaciones postoperatorias, estatus funcional, insuficiencia valvular, función ventricular, mortalidad y sobrevida libre de eventos adversos.

A mixed H2/H∞-based semiactive control for vibration mitigation in flexible structures

In this paper, we address this problem through the design of a semiactive controller based on the mixed H2/H∞ control theory. The vibrations caused by the seismic motions are mitigated by a semiactive damper installed in the bottom of the structure. It is meant by semiactive damper, a device that absorbs but cannot inject energy into the system. Sufficient conditions for the design of a desired control are given in terms of linear matrix inequalities (LMIs). A controller that guarantees asymptotic stability and a mixed H2/H∞ performance is then developed. An algorithm is proposed to handle the semiactive nature of the actuator. The performance of the controller is experimentally evaluated in a real-time hybrid testing facility that consists of a physical specimen (a small-scale magnetorheological damper) and a numerical model (a large-scale three-story building)

Tipificación de las válvulas mitrales normales y con insuficiencia por ecocardiografía tridimensional en adultos

La patología de la válvula mitral tiene gran prevalencia dentro de la enfermedad cardiaca. Con nuevas técnicas diagnósticas se perfecciona la caracterización de la válvula mitral y la ecocardiografía tridimensional tras esofágica, ha permitido obtener mejor información acerca de la patología valvular mitral. Objetivo principal : describir estructural y anatómicamente la válvula mitral, sus medidas y relaciones espaciales tridimensionales, en pacientes catalogados con válvula normal comparándolos con pacientes con insuficiencia mitral; en estudios realizados mediante ecocardiografía tras esofágica tridimensional. Materiales y métodos : estudio descriptivo, prospectivo con una serie de casos de válvulas mitrales normales comparadas con insuficientes : Obtención - Imagen tras esofágica 3D en tiempo real - Análisis y procesamiento de la imagen - Reconstrucción Tridimensional. Obtención de las diferentes medidas anatómicas estructurales que servirán para la tipificación de la válvula mitral en 3D. Análisis descriptivo : se utilizarán distribuciones de frecuencia y distribuciones porcentuales y en las variables de tipo cuantitativo medidas de tendencia central y medidas de variabilidad y dispersión. Resultados : se evaluaron durante el periodo de tiempo comprendido entre junio de 2008 y agosto de 2009 un total de 113 pacientes en total, encontrando claras diferencias en la estructura de las insuficiencias por prolapso. No hubo diferenciación en las cardiopatía isquémica vs dilatada. Conclusión : en el prolapso mitral aporta datos en la identificación etiológica ya sea degenerativa fibroelástica o enfermedad de Barlow. No hay diferencia significativa en la estructura que ayude caracterizar cardiopatía isquémica vs cardiopatía dilatada.

Caracterización de las alteraciones en la función renal, la presión arterial y las malformaciones anatómicas renales- urinarias y cardiovasculares en pacientes con Sindrome de Turner en la Fundación Cardioinfantil entre 1999 y 2009

Se caracterizan las malformaciones renales y urinarias (MRU), y cardiovasculares (CV), así como la función renal (FR) y la presión arterial (PA) en pacientes con Sindrome de Turner (ST) mediante un estudio retrospectivo entre 1999 y 2009 en Bogotá. Se encontró 10 pacientes con algún grado de insuficiencia renal crónica (IRC). Además 4 pacientes presentaron prehipertensión arterial, y 5 (HTA); en ellos se encontró hidronefrosis y riñón poliquístico. Las MRU más frecuentes fueron únicas; en ellas las mayores alteraciones cromosómicas son la monosomía y el mosaicismo. La mayor malformación CV fué la válvula aórtica bicúspide. El ST amerita seguimiento de FR y PA para prevenir complicaciones a largo plazo por IRC e HTA.

Riesgo asociado a la cirugía cardíaca mayor en pacientes octogenarios : una revisión sistemática de la literatura.

Introducción: La enfermedad cardiovascular es la principal causa de muerte a nivel mundial, afectando principalmente la salud pública de países pobres con economías emergentes. La transición epidemiológica en Colombia ha incrementado la proporción de pacientes ancianos con enfermedad cardiovascular y que requieren cirugía cardíaca. Sin embargo, no existe consenso sobre la conducta para la selección de pacientes añosos para este tipo de intervenciones. El objetivo de este estudio fue definir el riesgo mortalidad asociado a cirugía cardíaca en este grupo de pacientes, basados en una revisión sistemática de la literatura. Materiales y Métodos: Se diseñó una revisión sistemática empleando las plataformas PubMed (Medline), EBSCO Discovery Service, Ovid SP-EBMR, Sciverse y MDConsult. Los términos de búsqueda fueron “Aged”, “Cardiac surgery” and “Mortality”, conjugados de acuerdo con el lenguaje de cada buscador. Las publicaciones fueron seleccionadas por consenso. Los resultados se analizaron en un modelo de Mantel-Haenszel. Resultados: La búsqueda arrojó un total de 8.565 publicaciones. Los datos analizados en el modelo incluyeron 81.547 pacientes (7.855 octogenarios y 73.692 más jóvenes). El riesgo de mortalidad asociado a cirugía cardíaca en octogenarios fue de 125% (OR=2,35, IC 95% [2,15 - 2,57]). Discusión: El sometimiento de pacientes octogenarios a cirugías cardíacas mayores es una decisión que requiere un juicio clínico minucioso en el que es importante destacar que la probabilidad de un resultado francamente desfavorable es alta. Se necesitan más estudios diseñados que permitan aumentar la solidez de la evidencia actual en cuanto al riesgo aquí encontrado.

Mortalidad por trauma cardiaco penetrante en un hospital de Bogotá, Colombia : análisis de factores asociados

Objetivó: Caracterizar los pacientes con heridas cardiacas penetrantes grado II a VI, describir las características del trauma, tratamiento quirúrgico, evolución clínica e identificar los factores asociados a un desenlace. Metodología: Se diseñó un estudio de asociación en 308 pacientes que ingresaron a cirugía con diagnóstico de herida penetrante de corazón entre enero de 1999 y octubre de 2009. Se excluyeron 68 casos. La serie analizada incluyó 240 pacientes con heridas cardiacas. Se analizaron variables demográficas, clínicas, quirúrgicas y de evolución, tabulados en EXCEL® y analizados en SPSS 20®. Resultados: El promedio de edad fue 27.8 años, principalmente hombres (96%), lesiones por arma cortopunzante 93% y un 7% por proyectil arma de fuego. El estado hemodinámico al ingreso (según Ivatury) fue normal 44%; Shock profundo 34%; Agónicos 18% y 3% fatales. El 67% (n=161) presentaron taponamiento cardiaco. Los grados de lesión cardiaca según la clasificación OIS-AAST fueron: grado II 33%, grado III 13%, grado IV 29%, grado V 22% y grado VI 3%. La ventana pericárdica fue el método diagnóstico confirmatorio de lesión en 63% y las incisiones de abordaje quirúrgico fueron la esternotomía 63% y la toracotomía anterolateral 35%. La mortalidad fue 15% (n=36). Las diferencias en mortalidad entre el estado hemodinámico al inicio de cirugía, mecanismo de lesión y grado de herida, demostraron ser estadísticamente significativas (valor de p<0.001). Conclusiones: El estado hemodinámico y las heridas por arma de fuego son factores asociados a mortalidad. La ventana pericárdica subxifoidea favorece la preferencia y buenos resultados de la esternotomía como vía de abordaje quirúrgico.

Revisión y análisis de la estructura de costos del transporte terrestre de crudo en Colombia - Pacific Rubiales Energy 2012

Se espera que la producción de petróleo en Colombia supere para 2015 el millón de barriles por día. Sin embargo, a 2012, tres años antes de lo esperado, nos acercamos a la meta produciendo cerca de 900kbpd. Este progresivo crecimiento indica que es urgente fortalecer la infraestructura de transporte para crudo en el país, apoyándose en alternativas secundarias como el transporte de crudo por carrotanque para alivianar el sistema, siendo esta modalidad una “válvula de escape” para las petroleras. Consientes de los retos que esto implica, es necesario encontrar una estructura de costos óptima que permita fijar fletes razonables y competitivos en el mercado de transporte de crudo, sabiendo que un flete de estas características f ideliza y alinea a los proveedores (en este caso las empresas transportadoras prestadoras del servicio), a buscar el mismo objetivo: crecimiento. De esta forma Pacific Rubiales, la segunda petrolera con mayor presencia en el país podrá abrazar su operación, estableciendo no solo una sólida estrategia de evacuación del crudo por los oleoductos, sino a su vez un sistema efectivo de transporte por tierra, donde todos los involucrados en la cadena de valor se encuentren altamente fidelizados y satisfechos con las condiciones de operación que brinde la empresa; Traduciéndolo en pocas palabras, a un esquema con una operación segura, confiable, rentable y donde todos ganan. Es importante resaltar que la estructura actual para la definición de fletes, planteada por el gobierno a través del Software Sice, no se ajusta a la operación de petroleras como Pacific Rubiales, debido a las mismas características de la operación (ubicación de campos) y, a variables fijas en el sistema de información como: el real consumo y rendimiento del combustible en las rutas establecidas y, los costos de mantenimiento.

Valvuloplastia pulmonar con balón resultados a corto y largo plazo del complexo Hospitalario Universitario a Coruña

Evaluar los resultados a corto y largo plazo de la valvuloplastia pulmonar con balón en el Complexo Hospitalario Universitario A Coruña. Metodología: Revisión de las historias clínicas, datos hemodinámicos y seguimiento ecocardiográfico de los pacientes sometidos a valvuloplastia pulmonar en nuestra institución entre marzo de 1998 y marzo de 2011. Resultados: En 13 años, se han realizado 81 valvuloplastias pulmonares, de las cuales 67 fueron evaluadas. 56.7% fueron mujeres, con una mediana de edad de 2 meses y un peso de 4.7 kg. 25% de los casos tenían otras malformaciones cardiacas asociadas y en el 65% se encontró una válvula pulmonar en cúpula. El procedimiento fue exitoso en el 82% de los casos, con una morbilidad del 1.49% y sin mortalidad asociada en nuestra serie. Los resultados a largo plazo muestran una incidencia de reestenosis del 23%, la cual se asocio a un gradiente pico post valvuloplastia > 30 mmHg (p <0.001). La insuficiencia pulmonar fue observada en el 86.5% de los casos, siendo leve en la mayoría de ellos. La mortalidad global de nuestra seria fue del 4.5%. Discusión: La valvuloplastía pulmonar con balón, es para nuestra población, el tratamiento de elección en la estenosis pulmonar, con buenas tasas de éxito y baja morbilidad asociada al procedimiento. A largo plazo, la incidencia de lesiones residuales (estenosis y/o insuficiencia) así como los tiempos libres de reintervención, son comparables con los publicados en la literatura.

Dinámica del anillo mitral en pacientes con insuficiencia mitral isquemica

OBJETIVOS: Describir y comparar los cambios dinámicos de la geometría del anillo mitral durante todo el ciclo cardiaco en pacientes con insuficiencia mitral isquémica y pacientes con válvula mitral normal. MATERIALES Y MÉTODOS: Los estudios ecocardiográficos analizados fueron 37, 23 con insuficiencia mitral isquémica y 14 con válvula mitral normal. La reconstrucción del anillo se realizó en la estación de trabajo Xcelera (Philips Medial Systems) mediante la herramienta de análisis mitral (MVQ), en 5 momentos del ciclo cardiaco: Comienzo de Sístole, Mitad de Sístole, Final de Sístole, Mitad de Diástole y Final de Diástole. RESULTADOS: El anillo del grupo control, fue más dinámico, con sus menores dimensiones al final de la diástole, presentando incremento progresivo durante la sístole. Los cambios en el perímetro y el área, fueron significativos entre el comienzo y mitad de la sístole (p:0.087 y p: 0.055). En el grupo con insuficiencia mitral isquémica, el anillo fue más estático. Todas las dimensiones en este grupo, fueron mayores en los cinco momentos del ciclo cardiaco. (p < 0.1). El anillo también fue más plano, con un índice morfológico anular menor al del grupo control (p:0.087). DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES: En pacientes sin insuficiencia mitral, el anillo es una estructura dinámica. Durante la sístole, las menores dimensiones se produjeron al comienzo de este periodo y la conformación en silla de montar se mantuvo, protegiendo contra la insuficiencia mitral. El anillo del grupo con insuficiencia mitral fue más estático y plano, perdiendo los mecanismos protectores.

Enfoque del paciente con sospecha de neuroinfección en urgencias

Las infecciones del sistema nervioso son importantes fuentes de morbilidad y mortalidad en el mundo, debido a diferentes factores como son el amplio uso de antibióticos que aunque contribuyen con éxito al manejo de infecciones, pero el mal uso por automedicación o tratamientos incompletos favorecen la emergencia de organismos resistentes y la existencia de “mimos infecciosos” que incluyen el síndrome de reconstitución inflamatoria (IRIS). Adicionalmente el crecimiento de las poblaciones inmunocomprometidas por el síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA) y por tratamientos agresivos para trasplante sólido o hematopoyético han mejorado la sobrevida de diferentes tipos de malignidades y alteraciones reumatológicas pero son poblaciones que tienen más susceptibilidad a contraer infecciones y encefalitis mediadas inmunológicamente, como son la encefalomielitis diseminada aguda (ADEM) o la encefalitis contra el receptor de N-metil-D aspartato (NMDA).

Caracterización de los pacientes críticos ventilados en la Fundación Santa Fe de Bogotá 2009 a 2013

Objetivo: Caracterizar a los pacientes que recibieron ventilación mecánica en las unidades de cuidado intensivo (UCI) de la Fundación Santa Fe de Bogotá entre los años 2009 y 2013. Metodología: Se analizó una cohorte retrospectiva de los pacientes en UCI que requirieron soporte ventilatorio mecánico al ingreso a la unidad independientemente de la causa. Resultados: La media de edad de los pacientes fue 63,83 años; el diagnóstico más frecuente de ingreso fue revascularización miocárdica, seguido por neumonía y recambio valvular aórtico; en el 43% de los casos la causa de la falla fue el estado postoperatorio. Los modos ventilatorios más frecuentemente utilizados fueron SIMV (27,5%) y ventilación asistida controlada (26,12%). El 50% de los pacientes fueron ventilados con PEEP < 6 cmH2O. La mortalidad bruta fue del 15%. 22% de los pacientes tuvieron estancia prolongada en UCI. Se aplicó protocolo de retiro de ventilación mecánica en el 77% de los pacientes. La duración de la ventilación mecánica es mayor a medida que aumenta la edad del paciente entre los 60 y los 80 años. La mortalidad es cercana al 50% alrededor de los 50 años y mayor a 80% después de los 80 años. El soporte ventilatorio por cinco o más días aumentó la mortalidad a 80% o más. Discusión y Conclusiones: Estos resultados son comparables a los encontrados en estudios previos. Este estudio puede ser considerado como el primer paso para generar un registro adecuado de la ventilación de la mecánica de las unidades de cuidado intensivo del país.