Bioelectrónica

RESUMEN La tomografía por impedancia eléctrica (TIE) es un método de obtención de imágenes tomográficas que, a través de una inyección de corriente, determina una imagen representativa de la distribución de impedancia eléctrica de un cuerpo. Esto se lleva a cabo colocando un juego de electrodos en la superficie del cuerpo en donde se realiza la medición y midiendo las diferencias de potencial en dichos electrodos. El objetivo de esta investigación está basado en el diseño y elaboración de un equipo conjunto con un software de reconstrucción capaz de tomar datos del cuerpo bajo análisis para luego ser procesados en un computador y así obtener imágenes tomográficas en tiempo real utilizando TIE con un bajo costo operativo. ABSTRACT Electrical impedance tomography (EIT) is a tomographic image retrieval method which, through current injection, determines an image that represents the electrical impedance distribution of a body. This is done setting a set of electrodes on the surface of the body being measured and taking potential differences in said electrodes. The objective of this investigation is based on the design and elaboration of a device along with a reconstruction software capable of taking real time data from a body under analysis and be processed by a computer to retrieve real time tomographic images through EIT with a low operative cost. INTRODUCCIÓN La tomografía de impedancia eléctrica (TIE) es un método de obtención de imágenes relacionadas con la distribución de impedancias en el interior de un objeto. El principio básico de la TIE, es que la impedancia eléctrica varía según el tipo de tejido, luego su medición representa una medida indirecta del tejido explorado. En el proceso de TIE, se realizan diferentes mediciones representativas de la impedancia del tejido bajo ensayo por medio de una fuente eléctrica que hace circular una corriente a través del mismo. Se colocan electrodos directamente en la superficie alrededor de la zona a evaluar, y se mide el potencial en cada uno de los puntos, ya que se conoce la corriente que circula, se puede estimar la impedancia eléctrica de segmentos de tejido [1]. Midiendo los potenciales eléctricos sobre la superficie del cuerpo se pueden obtener diferentes tipos de imágenes en función del método de medida y los algoritmos de reconstrucción. Se habla así de tomografía absoluta, dinámica y diferencial. En tomografía absoluta se obtiene una distribución del verdadero valor de las impedancias en el interior del cuerpo, mientras que en la tomografía dinámica tan sólo quedan reflejadas las zonas que experimentan variaciones de la impedancia con el tiempo. Finalmente la tomografía diferencial nos permite distinguir los objetos por el diferente comportamiento frecuencial de sus impedancias a partir de medidas a distintas frecuencias [2].

— We have investigated the stability of key electro-optical properties (Conductivity, Work Function, Transmittance) of several commonly used electrode materials for organic optoelectronics (Indium-Tin Oxide, Gold, Silver, Aluminum) in different media (Air, DI water, Phosphate Buffered Saline and Dulbecco's Modified Eagle Medium). By comparing the electrode materials side by side, we aimed to identify their advantages and drawbacks for use in solid/liquid devices. Since many applications of such devices involve the direct contact with biological species, we also investigated their biocompatibility by evaluating cytotoxicity of HEK293 cells cultured on the candidate materials.

Abstract—
  Important components of the Extracellular Field (EF) can be caused by a sequential or moving depolarization generated by some cell-groups at specific sub-regions. These depolarizations can be sensed not only by man-made techniques -as electroencephalography (EEG) and electrocardiography (ECG) - but also by some physiological processes associated to ephaptic interactions.

  -METHODS:
  Based on principles of electromagnetism we implement two computer simulations where this can be studied:
  1. Bilateral waves, where subregions can have up to 3 mesoscopic states: activated, resting or sleeping (hyperpolarized) and
  2. Stochastic propagation without deactivation.

  -RESULTS:
  Biphasic, Gaussian and Mexican hat functions can be generated by these models.

  -CONCLUSIONS:
  (i) Mesoscopic minimalistic models can explain in a simple way some electrophysiological signals.
  (ii) We suggest an analogy between mechanisms used in animal and robots to detect visual motion and engineering techniques to detect moving depolarizations in the nervous system. Similarly, such mechanisms might exist in cell-groups.
  (iii) Distorted waves can cause pathologies and their modulation by electric or magnetic stimulation can be potentially beneficial.

  -Keywords— Electrophysiology, Models, Motion detection, Waves, Local and global states.
  ψ Dirección para correspondencia: gomezmoljfmedcol@gmail.com
DOI: http:/dx.doi.org/10.14508/rbme.2015.9.17.13-20
Note of authors: Available on line July 17 2015 at Revista Ingenieria Biomédica: http://repository.eia.edu.co/revistas/index.php/BME/issue/current/showToc
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Campos generados por ondas, activaciones secuenciales y movimiento aparente: efectos y patrones típicos

  Resumen—
  Componentes importantes de los campos extracelulares (CE) pueden ser causados por despolarización secuencial o en movimiento, generadas por algunos grupos celulares en subregiones específicas. Estas despolarizaciones pueden ser detectadas no solo con técnicas hechas por el hombre -como la electroencefalografía (EEG) o la electrocardiografía (ECG)- sino también por algunos procesos fisiológicos asociados con interacciones por efectos directos de campo eléctrico local.

  MÉTODOS:
  Basados en principios del electromagnetismo nosotros implementamos dos simulaciones de computador donde esto puede ser estudiado:
  1. Ondas bilaterales, donde las subregiones pueden tener hasta 3 estados mesoscópicos: activación, reposo o dormido (hiperpolarización) y
  2. Propagación estocástica sin desactivación.

  RESULTADOS:
  Funciones bifásicas, Gaussianas y tipo sombrero mexicano pueden ser generadas por estos modelos.

  CONCLUSIONES:
  (i) Modelos mesoscópicos minimalísticos pueden explicar de una manera simple algunas señales electrofisiológicas.
  (ii) Sugerimos una analogía entre mecanismos usados en animales y robots para detectar movimiento visual y técnicas de ingeniería para detectar despolarizaciones en movimiento en el sistema nervioso. Asimismo, tales mecanismos pueden existir en grupos celulares.
  (iii) Ondas distorsionadas pueden causar patologías y su modulación con estimulación eléctrica y magnética puede ser beneficiosa.

  Palabras claves— Detección de movimiento, Electrofisiología, Modelos, Ondas, Estados locales y globales
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  Campos ondas geradas, Ativações seqüenciais e movimento aparente :Efeitos e padrões típicos

  Resumo—
  Os principais componentes do campos extracelulares ( CE ) pode ser causada por movimentos despolarizações seqüenciais ou alguma célula adj Gerado em grupos sub-regiões específicas . Está despolarizações pode ser detectado não apenas as técnicas feita pelo homem , tais como a eletroencefalografia (EEG) e eletrocardiograma (ECG) - Sino também para algumas adj associados processos fisiológicos com interações epapticas.
 
  MÉTODOS :
  Com base em : princípios do eletromagnetismo Implementamos duas simulações de computador onde este pode ser estudada :
  1. ondas bilaterais , onde as sub-regiões podem ter até 3 ESTADOS mesoscópicos : ativação, descanso ou hiperpolarização e
  2. estocástico propagação pecado desativação.

  RESULTADOS:
  funções bifásicos, Gaussian e tipo chapéu mexicano pode ser gerada por esses modelos.

  CONCLUSÕES :
  (i) minimalisticos modelos mesoscópicos pode explicar de uma forma simples Alguns sinais eletrofisiológicos.
  (Ii) sugerir uma analogia entre -mecanismos de animais e robôs usados para detectar movimento visual e técnicas afins despolarizações Pará detectar movimento no sistema nervoso . Além disso, histórias de mecanismos podem existir em grupos de células.
  (Iii) as doenças podem causar ondas distorcidas e modulação estímulo elétrico e magnético pode ser benéfico.

  Palabras-chave— Detecção de movimento, Eletrofisiologia, Models, Waves, Estados locais e globais.

  Revista Ingeniería Biomédica ISSN 1909-9762 / Volumen 9 / Número 17 / Enero-junio de 2015 / pp.13-20
Escuela de Ingeniería de Antioquia-Universidad CES / Envigado, Colombia