Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica




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Bioingeniería


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Universidad Autónoma de Nuevo León

Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Tecnologías de la Información

Actividad 1

Mecatronica guiada a la Biomedicina
1665564 José Armando Avalos Obregón

1641898 Eli Daniel Marrufo Zamarripa

1659493 José Roberto Eguía Reyna

1688831 Carlos Alberto Herrera Aguilar
Maestra: M.C Mónica Míreles Cano
Ciudad Universitaria, San Nicolás de los Garza, Nuevo León a de 17 febrero del 2016

INDICE
Introduccion……………………………………………………………………………...………3
¿Qué es la bioingeniería?...................................................................................................................4




El Mundo del I. B………………………………………………………………………………...5
La Edad de las Mediciones…………………………………………………………………….7
Computadoras en la Medicina…………………………………………………………………………………………..9
Los Hospitales hoy en dia……………………………………………………………………10
Biomecánica Biomecánica Aplicada Análisis de la Marcha…………………………...11
Definiciones y áreas de investigación de la Bio-ingeniería……………………………14
Conclusión………………………………………………………………………………………16
Referencias……………………………………………………………………………………..17
Bibliografias……………………………………………………………………………………18


Introducción:
La bioingeniería puede definirse como:

La inclusión de pastos, arbustos, árboles y otros tipos de vegetación en el diseño de ingeniería para mejorar y proteger laderas, terraplenes y estructuras de los problemas relacionados con la erosión y otros tipos de derrumbes superficiales en laderas. La bioingeniería proporciona soluciones eficaces en términos de costo a muchas de las preocupaciones medioambientales conexas al desarrollo de la infraestructura y a la creciente erosión del suelo. Debe pensarse como una habilidad que los ingenieros pueden emplear para aumentar la efectividad de su trabajo. La bioingeniería es una de las disciplinas más jóvenes de la ingeniería en la que los principios y herramientas de la ingeniería, ciencia y tecnología se aplican a los problemas presentados por la biología y la medicina.

La formación del bioingeniero comprende una sólida base en ingeniería conjugada con los conocimientos fundamentales de medicina y biología, complementados con materias específicas de aplicación de tecnología: electrónica, informática, robótica, óptica, etc., para satisfacer las demandas de la medicina y la biología. Esta carrera fue creada con el objetivo de dar soluciones a la problemática del ámbito de la salud mediante la aplicación de modernos métodos tecnológicos. La bioingeniería hoy, en nuestro país, está creciendo y estableciéndose como uno de los polos de mayor desarrollo, tanto en el mercado médico-tecnológico como en el área de la investigación. La fabricación, la importación y la exportación de nueva y compleja tecnología médica, y la necesidad de normativas que rijan en todos los aspectos de la misma, hacen que la demanda de bioingenieros se haga cada vez más relevante y que diferentes ámbitos prestadores de salud requieran de sus servicios.

Entre los más importantes campos que nuclea la Bioingeniería a nivel mundial se pueden mencionar: Biomateriales; Ingeniería Biomédica; Ingeniería Hospitalaria; Biomecánica; Bioóptica; Biosensores; Ingeniería Clínica y de Rehabilitación; Imágenes Médicas; Informatica Médica; Órganos Artificiales; Procesamiento de Señales Biológicas; Telemedicina; y todo lo que concierne a la Tecnología Médica.

La biotecnología se perfila como una de las tecnologías dominantes para el siglo XXI y como una de las ramas del conocimiento con mayor crecimiento a nivel mundial. En México la biotecnología se ha identificado como un nicho de oportunidades, por la calidad de las investigaciones realizadas en diversas instituciones del país, y por los recursos humanos de alta calidad que se generan en este campo.

¿Que es la Biomedicina?

La ingeniería biomédica es el resultado de la aplicación de los principios y técnicas de la ingeniería al campo de la medicina. Se dedica fundamentalmente al diseño y construcción de productos sanitarios y tecnologías sanitarias tales como los equipos médicos, las prótesis, dispositivos médicos, dispositivos de diagnóstico (imagenología médica) y de terapia.

También interviene en la gestión o administración de los recursos técnicos ligados a un sistema de hospitales. Combina la experiencia de la ingeniería con las necesidades médicas para obtener beneficios en el cuidado de la salud. El cultivo de tejidos, lo mismo que la producción de determinados fármacos, suelen considerarse parte de la bioingeniería.

Lo más llamativo de esta disciplina es que hay un gran para experimentar y el poder ayudar a las personas, imagínense lo que es poder ser jugar baloncesto cuando no tienes brazos, esta es lo que busca la biomedicina poder darles nuevas oportunidades a las personas que ni siquiera imaginaban que las tendrían La biomédica es la rama de la ingeniería que aplica los principios de las tecnologías en el campo de la medicina.

Se dedica fundamentalmente al diseño y construcción de productos sanitarios y tecnologías sanitarias tales como los equipos médicos, las prótesis, dispositivos médicos, dispositivos de diagnóstico (imagenología médica) y de terapia. También interviene en la gestión o administración de los recursos técnicos ligados a un sistema de hospitales. Combina la experiencia de la ingeniería con las necesidades médicas para obtener beneficios en el cuidado de la salud. No obstante, el término de bioingeniero se suele aplicar al investigador relacionado con los campos de biotecnología e ingeniería genética. Podemos definir al ingeniero biomédico de manera más específica como el ingeniero encargado de la aplicación de principios eléctricos, mecánicos, químicos, ópticos, etc., para comprender, modificar o controlar sistemas biológicos (es decir, humanos y animales), y de diseñar y producir dispositivos que puedan monitorizar funciones fisiológicas y asistir en el diagnóstico y tratamiento de los pacientes.

Una Cuestión Semántica BIOINGENIERÍA: la definición más amplia abarca todas las posibles interacciones entre las Ciencias Naturales y la Ingeniería. ING. BIOMÉDICA: Centrada en el ser humano y en el cuidado de su salud. ING. CLÍNICA: Centrada en el paciente (excluye el desarrollo de tecnologías). ING. HOSPITALARIA: Centrada en la infraestructura soporte. ELECTROMEDICINA: Exclusivamente equipamiento electrónico de uso en Medicina. BIOTECNOLOGÍA: Generalmente asociada a la Genética y relacionada con aplicaciones agropecuarias y en medicamentos.

Ingeniero Biomédico

Son profesionales de la ingeniería que aplican conceptos, conocimientos y aproximaciones de prácticamente todas las disciplinas de la ingeniería con la finalidad de solucionar problemas específicos del área de la salud.

El Mundo del I. B.

Biomecánica

Análisis Médicos Prótesis/Órganos Artificialesresultado de imagen para ingeniero biomedico

Biosensores Imágenes Médicos

Ingeniería Clínica Biomateriales

Informática Médica Instrumentación Biomédica

Ingeniería de rehabilitación

Modelación Fisiológica Biotecnología

Ingeniería de Tejidos Ingeniería Neural

Evolución del Sistemas para el cuidado de la Salud

En los inicios de la historia de la humanidad, las enfermedades se consideraban como “visitas” de los malos espíritus

La medicina era practicada por el “curandero”, el medico brujo

Doctores yerberos

Arregladores de huesos

Conocimiento generacional (herencia)

Desde estos inicios, la práctica de la medicina ha sido un componente infaltable en cualquier cultura.

Medicina Preventiva






Hipócrates, nacido en la isla de Cos en Grecia, donde había estos templos de curación, contribuyó con un ingrediente esencial a la medicina: el espíritu científico, para él, el diagnóstico basado en la observación y el tratamiento clínico fueron remplazando la superstición.

Maestro de mucho que llevaron sus teorías por todo el Mediterráneo
Edad Obscura

Después de la caída del imperio romano, la Iglesia se convirtió en el repositorio del conocimiento médico y fue dispersado entre los monasterios de las diferentes órdenes de la Iglesia

Nuevamente existe una mezcla de la curación con la “misericordia divina” y el uso de la fe como elemento principal de la curación

El exorcismo

El desarrollo de la medicina pasó por un periodo de estagnación de mil años
Resurgimiento del Sistema de la Salud

Constantino I (335 D.C.), emperador romano que abrazó el cristianismo, cerró todo los templos paganos que se usaban para curaciones y mandó que todos los monasterios funcionen como hospitales

Nace el concepto de hospital.

Los primeros hospitales era especialmente para viajeros y enfermos, donde encontraban comida, hospedaje y atención de enfermería. La iglesia controlaba los hospitales, los monjes y monjas practicaban el arte de la curación.

La medicina tomó un carácter más humanitario
La Edad de las Mediciones

También durante el renacimiento, la necesidad de hacer exanimaciones con mayor precisión da paso al era de las mediciones.

En 1592, Galileo visita Padua y enseña matemáticas a una audiencia de estudiantes de medicina.

Debido a esto inician varios estudios de fenómenos biológicos con fundamentos científicos (temperatura, el pulso, circulación de la sangre, etc.).

Desarrollo de dispositivos (microscopios, termómetros y otros)

Infelizmente este desarrollo solo se limitó a las universidades.
El Sistema Moderno de la Salud

Tiene sus inicios en los 1900

Con base en los adelantos de las ciencias como la: química, la fisiología, farmacología, y otros.

Una era de colaboración interdisciplinaria

Por ejemplo, en 1903 William Einthoven, ideo el primer electrocardiógrafo y midió los cambios eléctricos que ocurren en el corazón.
Electrocardiógrafo


Rx- uno de los Inventos más Significativos

W. K. Roentgen (1895)

El ser humano es “abierto” para la exploración médica.

Para el año 1930, era posible ver la mayoría de los órganos del cuerpo humano mediante el uso de sustancias radio-opacas (contraste).

1940, uso de la penicilina, evitando la mortandad por infecciones.
Florecimiento de la Tecnología en la Medicina

Después de la II Guerra Mundial (1945 – 1973) científicos de Estados Unidos de Norte América se destacaron por sus avances tecnológicos e investigaciones en el campo de la medicina, convirtiendo este país en una potencia mundial en este sentido.

La tecnología juega un rol de suma importancia para este avance

Ejemplos (1900s)

1955, bypass corazó-pulmón para cirugías de pecho abierto






Drinker 1927, respirador artificial
Evolución


Computadoras en la Medicina



Influencia de la Computación

Desde 1970, los sistemas computacionales han afectado positivamente los procedimientos clínicos y médicos.

Los dispositivos de telemetría permitieron monitorear el corazón de una paciente sin tener que estar ambos en un mismo cuarto de hospital.

Las computadoras hacen cálculos complejos, mantienen los expedientes médicos actualizados, e incluso controlan y mantiene la vida de pacientes.

Las técnicas de imágenes médicas como la tomografía computadorizada (CT) y la imagen por resonancia magnética (MRI), dependen totalmente de la tecnología computacional.
Aplicaciones



Diagnóstico por Imágenes

Visualización en Tiempo Real
Los Hospitales hoy en día

Mediante este proceso de evolución, los hospitales han llegado a ser las instituciones centrales donde se provee la atención médica.

Debido a la alta complejidad y el costo de la tecnología y añadiendo la especialización de los médicos que trabajan en los hospitales, ambos pacientes y médicos han tenido un mayor acercamiento a estos grandes centros de salud.
Otros avances

Nanotecnología

Ingeniería de los tejidos

Órganos artificiales

Cibernética y otros

Son un claro ejemplo de que la ciencia ficción continuará convirtiéndose en realidad.
Gran Potencial

Si pudiéramos ver a través de la “bola de cristal” veríamos que la tecnología todavía tiene mucho que contribuir con la salud y la medicina, alguna de ellas es:

•Proveer atención de salud en las áreas más remotas

•Dispositivos para la gente de la tercera edad

•Cubrir una mayor cantidad de pacientes directamente en sus hogares

•Automatización de los expediente clínicos

•Reparación e implantación de tejidos usando biomateriales

•Está son solo algunas de las posibilidades.

MINI Robot Medico

Se trata de un pequeño robot capaz de ser introducido a un paciente por medio de una pequeña incisión. Guiándose a través de un mapa creado con resonancia magnética nuclear el robot puede tomar fotografías, recoger muestras de tejido, diseminar medicina e incluso realizar procedimientos quirúrgicos sencillos

Biomecánica Biomecánica Aplicada Análisis de la Marcha


Fisiologia

Física

Biomecánica
Biomecánica


Matemáticas


¿Donde encontramos la Biomecánica?






Análisis de la Marcha


Ciclo de Marcha
Marcha: Serie de movimientos cíclicos, sincronizados de las extremidades y del tronco que generan un desplazamiento hacia adelante del centro de gravedad.


Fase de Balanceo

Fase de Apoyo


Sistema de Medición


Ángulos de Ataque y Reconstrucción


Fuerzas actuantes
Fuerzas actuantes durante la marcha normal sobre el pie y el tobillo Contacto Talón-Suelo Apoyo Plantar Elevación Talón Balanceo


Ortesis Pasivas



Ankle Contracture Boot Posterior Leaf Splint

Swede-O Arch Lok

Single Swedish Ankle Foot Orthotic

Ortesis Dynamics



Ferris-Czerniecki-Hannaford,2005 May Blaya-Herr, March 2004.
Definiciones y áreas de investigación de la Bio-ingeniería

La IB es una rama interdisciplinar de la ingeniería que parte de conocimientos teóricos para obtener aplicaciones, incluyendo investigación, desarrollo, implementación y operación de los sistemas desarrollados. Según la clasificación propuesta por Pacela en Pacela’s Bioingeneering Education Directory, Bioingeniería es la disciplina genérica en la cual estaría incluida la IB. No obstante, el término de bioingeniero se suele aplicar al investigador relacionado con los campos de biotecnología e ingeniería genética. Podemos definir al ingeniero biomédico de manera más específica como el ingeniero encargado de la aplicación de principios eléctricos, mecánicos, químicos, ópticos, etc., para comprender, modificar o controlar sistemas biológicos (es decir, humanos y animales), y de diseñar y producir dispositivos que puedan monitorizar funciones fisiológicas y asistir en el diagnóstico y tratamiento de los pacientes. Cuando los ingenieros biomédicos trabajan en el marco hospitalario o clínico, se denominan más apropiadamente ingenieros clínicos. Sus funciones serían las de proporcionar un soporte a tecnologías médicas, responsabilizándose de la instrumentación biomédica y de los sistemas utilizados en los hospitales, así como del entrenamiento del personal médico en la utilización de equipos y normas de seguridad.

También sería competencia suya el diseño y uso de la tecnología actual para aumentar la seguridad y efectividad de los sistemas utilizados.
Entre los objetivos actuales en el campo de la IB, podemos destacar:

• Investigación y desarrollo de nuevos materiales.

• Desarrollo de nuevos instrumentos de diagnóstico.

• Modelización por computador de sistemas fisiológicos del cuerpo humano.

• Desarrollo de programas para el análisis de datos médicos.

• Análisis de riesgos en dispositivos médicos para incrementar su seguridad y eficacia.

• Desarrollo de nuevos sistemas de diagnóstico por imagen.

• Diseño de sensores biomédicos para la medida de variables fisiológicas humanas.

• Desarrollo de sistemas expertos para el diagnóstico de enfermedades.

• Diseño de instrumentación para medicina deportiva.

• Diseño de ayudas a la comunicación para minusválidos.

• Estudio de la biomecánica del cuerpo humano.
A la vista del amplio espectro de objetivos comentados, y al igual que ocurre en la práctica médica, es necesaria una especialización del ingeniero biomédico debido a la imposibilidad de cubrir todas las áreas de interés. Por otra parte, el carácter interdisciplinario de la IB hace imprescindible una colaboración estrecha con el personal médico, permitiendo así una mejor identificación de problemas y búsqueda de soluciones en el campo de la salud.
Contenido

Conceptos fundamentales

Evolución del sistema moderno de salud

El sistema moderno del cuidado de la salud

El papel del Ingeniero Biomédico (I.B.)

Aplicaciones

Conclusión

Al principio cuando uno de nuestros integrantes de equipo sugirió hacer el tema sobre la biomecánica pensamos que era un poco absurdo y que podíamos hablar sobre otro tema, pero nuestro compañero se negaba así que empezó a platicarnos sobre la biomecánica y vaya que nos hizo cambiar de parecer, puesto que no es un simple tema nada más como creíamos sino al contrario se puede hablar demasiado de la biomecánica. Un ingeniero biomecánico es aquel que aplica conceptos, conocimientos de la ingeniería para poder solucionar problemas al área de la salud eso es algo muy impresionante, hace muchos años se podría decir que eso era solo imaginación de un hombre pasaron muchos años y la ingeniería y la medicina crecieron demasiado, en la medicina mucho antes se creía que cualquier malestar era por causa de un espíritu maligno y que solo podría ser tratado por ciertos tipos de personas hoy en día eso es algo que queda descartado perfectamente, claro esas personas utilizaban yerbas o medicamentos que ellos mismos preparaban. La medicina ha estado en varios lugares e inclusive en la iglesia, se utilizaban para viajeros que necesitaban atención médica, hospedaje o comida, pasando el tiempo se fue necesitando más precisión en la medicina y se empezaron a introducir las matemáticas, la ciencia y no solo eso se crearon instrumentos como por ejemplo microscopios, termómetros y mucho más. La invención del electrocardiógrafo sirve para medir los cambios los cambios eléctricos que ocurren en el corazón es un gran invento de la biomecánica, también están los rayos-x que se podría decir que es de los inventos más significativos de la biomecánica, en estados unidos después de la II guerra mundial se inventaron el bypass corazón-pulmón para cirugías de pecho abierto, y también está el respirador artificial hay muchos más inventos pero estos podrían ser los más significativos. Por parte de la ingeniería también se han podido alcanzar grandes logros he inventado demasiados aparatos útiles que hoy en día se utilizan en muchos lugares, la computadora en la medicina es muy fundamental ayuda en demasiadas cosas una de ellas podría ser en el monitoreo que cirugías también se usa para poder archivar los documentos del hospital o a los pacientes y poder tener un orden y claro tampoco se podría dejar pasar que las computadoras pueden mantener vivo a un paciente ya que estaría monitoreando su pulso y no es solo eso también las computadoras ayudan a la tomografía computarizada o a la resonancia magnética. Otro de los grandes avances que se podría mencionar sobre la biomecánica es sobre la nanotecnología tan solo al escuchar esa palabra abre la mente de una persona a un sinfín de pensamientos, la nanotecnología es todo lo minúsculo se puede implementar en tejidos u órganos artificiales, y también en la cibernética aún falta demasiado por hacer en la nanotecnología. Un gran ejemplo que se dio fue sobre un pequeño robot médico que se puede introducir a través de un paciente por una pequeña incisión lo que puede hacer este pequeño robot medico es que al estar dentro del paciente puede tomar fotografías, recoger muestras de tejido y hasta puede hacer procedimientos quirúrgicos sencillos. La ingeniería también ha inventado las prótesis son un gran invento para la medicina.
Referencias

Jose Leonardo Simancas Garcia . (2015). Definiciones y áreas de investigación de la bioingenierìa . martes, 18 de agosto de 2015, de bioingenieriapca Sitio web: http://bioingenieriapca.blogspot.mx/2015/08/definiciones-y-areas-de-investigacion.html

DIEGO L. MANCHINI P.2005 "Trabajo de Investigación Bioingeniería" httpwww.iuma.ulpgc.es~jrsendraDocenciaBioingenieriaPDFApuntesBioIng_ULPGC_2001.pdf

RICARDO SILVA BUSTILLOS, PhD., C.C.E "Bioingeniería" http://acading.org.ve/info/comunicacion/pubdocs/CIV/ambiente_y_salud/1-Bioingenieria.pdf

M. EN C. MARÍA GUADALUPE ORDORICA MORALES "Introducción a la Bioingeniería" http://www.biotecnologia.upibi.ipn.mx/recursos/pdfs/Problemario_Introduccion_BioingII.pdf

BERNARDO GONZALES "Bioingeniería" http://www.uai.cl/images/sitio/facultades_carreras/fac_ing_ciencias/master/mci/MCI_bioingenieria.pdf

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE BAJA CALIFORNIA "Bioingeniería" http://ingenieria.mxl.uabc.mx/carreras/bioingenieria/programa.pdf

NUBIA RINCON MOSQUERA "Bioingeniería" http://bioingenieria.net78.net/bioingenieria.pdf

Blbliografias
http://www.biotecnologia.upibi.ipn.mx/recursos/pdfs/Problemario_Introduccion_BioingII.pdf
http://acading.org.ve/info/comunicacion/pubdocs/CIV/ambiente_y_salud/1-Bioingenieria.pdf
http://www.isa.uma.es/C17/Clases%20en%20formato%20pdf/Document%20Library/Tema%201%20Sistemas%20de%20Control%20en%20Bioingenieria.pdf
http://www.cuentayrazon.org/revista/pdf/113/Num113_025.pdf
https://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADa_biol%C3%B3gica
http://www.sabermas.umich.mx/archivo/secciones-anteriores/la-ciencia-en-pocas-palabras/5-numero-1/16-bioingenieria.html


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