Diseño de interfaz gráfica e implementación de un sistema de control en lazo cerrado para la estimulación eléctrica no invasiva del nervio frénico durante ventilación mecánica.
| dc.contributor.advisor | Aqueveque Navarro, Pablo Esteban | es |
| dc.contributor.advisor | Dubó Araya, Sebastián Antonio | es |
| dc.contributor.author | Vargas Urtubia, Natalia | es |
| dc.date.accessioned | 2026-09-07T13:51:10Z | |
| dc.date.available | 2026-09-07T13:51:10Z | |
| dc.date.issued | 2025 | |
| dc.description | Tesis presentada para optar al título de Ingeniero/a Civil Biomédica. | es |
| dc.description.abstract | Este trabajo aborda el desarrollo de un sistema de estimulación eléctrica no invasiva del nervio frénico sincronizado con el inicio de la inspiración durante ventilación mecánica. La motivación surge de la necesidad de prevenir la disfunción diafragmática inducida por el ventilador (VIDD), condición asociada al desuso muscular en pacientes bajo ventilación controlada. Para ello, se integró un esquema de control en lazo cerrado basado en la detección del esfuerzo inspiratorio mediante señales de presión (Paw) y flujo respiratorio (Flow), adquiridas desde un prototipo de estimulador previamente desarrollado en el marco del proyecto FONDEF IDeA I+D 2025. El trabajo consistió en rediseñar la interfaz gráfica del sistema, implementada en PyQt6, reorganizando sus funciones en modos operativos equivalentes a los presentes en ventiladores clínicos: Location Mode, Controlled Ventilation, Spontaneous Breathing y Twitch Mode. La nueva interfaz incorpora visualización continua de señales, marcadores automáticos de inspiración, cursor en pantalla congelada, y un panel centralizado de configuración, mejorando significativamente la claridad operativa y la supervisión del proceso. Paralelamente, se modificó el firmware del microcontrolador para habilitar la activación del estímulo mediante eventos externos, separando comandos de configuración y activación, integrando parámetros como límite temporal y corrigiendo la polaridad de las señales enviadas al software. El sistema fue evaluado en un entorno controlado utilizando un ventilador mecánico y un pulmón de prueba. Los resultados demostraron que el sistema de detección identifica de manera estable el inicio de la inspiración, marcando los cruces de umbral en tiempo real y mandando instrucción para la activación de estimulación inmediatamente después del evento detectado. Los modos de operación se ejecutaron según lo esperado, y el flujo de información entre interfaz, algoritmo y firmware se mantuvo estable durante todas las pruebas. En conjunto, el trabajo permitió consolidar una plataforma experimental capaz de adquirir señales respiratorias, visualizarlas, detectar el inicio de la inspiración y activar la estimulación frénica de forma sincronizada. | es |
| dc.description.abstract | This work presents the development of a non-invasive phrenic nerve electrical stimulation system synchronized with the onset of inspiration during mechanical ventilation. The motivation arises from the need to prevent ventilator-induced diaphragmatic dysfunction (VIDD), a condition associated with muscle disuse in patients under controlled ventilation. To address this, a closed-loop control scheme was implemented based on detecting inspiratory effort through airway pressure (Paw) and respiratory flow (Flow) signals, acquired from a previously developed stimulator prototype within the FONDEF IDeA I+D 2025 project. The main contribution of this work was the redesign of the system’s graphical interface, implemented in PyQt6, reorganizing its functions into operational modes analogous to those used in clinical ventilators: Location Mode, Controlled Ventilation, Spontaneous Breathing, and Twitch Mode. The new interface incorporates continuous signal visualization, automatic inspiration markers, a freeze-mode inspection cursor, and a centralized configuration panel, significantly improving operational clarity and system supervision. In parallel, the microcontroller firmware was modified to enable event-based stimulation activation, separating configuration and activation commands, integrating temporal-limit parameters, and correcting the polarity of the signals transmitted to the software. The system was evaluated in a controlled setup using a mechanical ventilator and a test lung. The results showed that the detection algorithm reliably identifies the onset of inspiration, marking threshold crossings in real time and sending the stimulation activation command immediately after the detected event. All operational modes performed as expected, and communication between the interface, detection algorithm, and firmware remained stable throughout testing. Overall, this work consolidated an experimental platform capable of acquiring respiratory signals, visualizing them, detecting the onset of inspiration, and activating phrenic nerve stimulation in synchrony. | en |
| dc.description.campus | Concepción | es |
| dc.description.departamento | Departamento de Ingeniería Eléctrica | es |
| dc.description.facultad | Facultad de Ingeniería | es |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.udec.cl/handle/11594/14500 | |
| dc.language.iso | es | es |
| dc.publisher | Universidad de Concepción | es |
| dc.rights | CC BY-NC-ND 4.0 DEED Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 International | en |
| dc.rights.uri | https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.subject | Estimulación eléctrica | es |
| dc.subject | Nervio frénico | es |
| dc.subject | Ventiladores mecánicos | es |
| dc.title | Diseño de interfaz gráfica e implementación de un sistema de control en lazo cerrado para la estimulación eléctrica no invasiva del nervio frénico durante ventilación mecánica. | es |
| dc.type | Thesis | en |