Enxeñaría biomédica

A enxeñaría biomédica ou bioenxeñaría é a disciplina resultado da aplicación dos principios e técnicas da enxeñaría ao campo da medicina e a bioloxía.

Bomba para a inxección subcutánea continua de insulina, un exemplo de bioenxeñaría

Dedícase principalmente ao deseño e construción de produtos sanitarios e tecnoloxías sanitarias, tales como os equipos médicos, as próteses, dispositivos médicos, dispositivos de diagnóstico e dispositivos de terapia.

Tamén intervén na xestión ou na administración dos recursos técnicos ligados a un sistema de hospitais. Combina a experiencia da enxeñaría coas necesidades médicas para obter beneficios no coidado da saúde. O cultivo de tecidos, o mesmo que a produción de determinados fármacos, adoitan considerarse parte da bioenxeñaría. Aínda que a maior parte dos enxenñeiros biomédicos traballa no campo da saúde humana, algúns tamén traballan no desenvolvemento de solucións tecnolóxicas para o uso en medicina veterinaria, e a bioloxía en xeral.

Instrumentación biomédica

Por instrumentación biomédica enténdese que é o conxunto de aparatos de medición ou mapeo de calquera variábel ou variábeis de interese no campo da bioloxía ou das ciencias da saúde. Os instrumentos biomédicos desenvólvense para satisfacer unha necesidad ou, noturas palabras, para resolver un problema. Este problema debe ser definido polo usuario ou usuarios do instrumento, trátense dun problema clínico, de investigación ou industrial.

Instrumentos Biomédicos

• Raios X - Mapa bidimensional de densidade
• Resonancia magnética - Mapa bi - e tridimensional de concentración atómica
• Termómetro- Temperatura
• Electrofisiógrafos - Biopotenciais (EEG - cerebrales, ECG - cardiacos, EMG - musculares)
• Básculas - Peso
• Dosímetro - Doses de radiación
• Tonómetro Tonómetro - Presión relativa
• Manómetro Manómetros- Presión relativa

Robótica en medicina

A enxeñaría biomédica posúe un gran campo de acción no uso da robótica orientada á bioloxía (humana e animal) e á medicina, entre elas, as próteses e orteses cuxo uso enfócase en persoas con dificultades motoras, así como tamén no uso militar. Outro uso importante está no campo da cirurxía minimamente invasiva, onde os robots poden potenciar as capacidades e habilidades do cirurxián, así como de ofrecer unha opción minimamente invasiva en procedementos de maior complexidade cirúrxica.

Áreas de coñecemento

Esquema dun amplificador de instrumentación usado en biomedicina para controlar os sinais biolóxicos de pequena voltaxe.

A enxeñaría biomédica está amplamente recoñecida como un campo multidisciplinar, resultado dun longo espectro de disciplinas que a inflúen desde diversos campos e fontes de información. Debido á súa gran diversidade, non é estraño que a bioenxeñaría se centre nun aspecto en particular. Existen moi diversos desgloses de disciplinas para esta enxeñaría, que comprende:

• Bioelectromagnetismo e técnicas cerebrais
• Biomateriais
• Biomecánica e biotransporte
• Rexistro de imaxes e óptica biomédicas
• Bioloxía de sistemas
• Instrumentación biomédica
• Enxeñaría molecular e enxeñaría celular
• Produto sanitario
• Lexislación regulatoria
• Bioética

Implantes de peito de silicona, exemplo de aplicación de material biocompatíbel en cirurxía estética.

Noutros casos, as disciplinas dentro da bioenxeñaría divídense na proximidade con outros campos da enxeñaría máis arraigados, que adoitan incluír:

• Enxeñaría química - a miúdo asociada coa enxeñaría bioquímica, celular, molecular, novos materiais e texidos etc.
• Enxeñaría clínica- a miúdo asociada coa enxeñaría médica ou a enxeñaría hospitalaria, administración e mantenmento de equipos médicos nunha clínica ou hospital.
• Enxeñaría electrónica - a miúdo asociada coa bioelectricidade, a bioinstrumentación, creación de imaxes e instrumentación médica.
• Enxeñaría mecánica - a miúdo asociada coa biomecánica, biotransporte e coa modelaxe de sistemas biolóxicos.
• Óptica e enxeñaría óptica - óptica médica, imaxe e instrumentación.

Campos de acción

Nos seus inicios, esta disciplina estivo ligada fundamentalmente á aplicación de técnicas de enxeñaría eléctrica e electrónica para a construción de equipos médicos, así como ao deseño de próteses e orteses. Posteriormente, unha parte moi importante das aplicacións da enxeñaía á medicina foi a instrumentación para a adquisición de imaxes do corpo humano. A partir do desenvolvemento dos ordenadores, a importancia da instrumentación foi diminuíndo, mentres que o procesamento dos sinais adquiridas acadou maior ímpeto debido a que foi posíbel obter información adicional a partir dos sinais que a instrumentación subministraba, e que non era visíbel directamente a partir dos trazos puros. Na actualidade a disciplina está ligada tamén a outras, como a xenómica e a proteómica (bioloxía computacional). Existen as especialidades en enxeñaría clínica.

Historia

Hai autores que indican que existe a enxeñaría biomédica desde que se aplicaron remedios a problemas particulares do individuo, como unha prótese do dedo gordo do pé que se descubriu nunha tumba do Antigo Exipto, cunha antigüidade de máis de 3 000 anos.

Outros autores mencionan os debuxos anatómicos de Leonardo Da Vinci e as súas aproximacións a brazos de panca ou os traballos de Luigi Galvani e de lord Kelvin sobre a condución eléctrica nos seres vivos.

Porén, o desenvolvemento da instrumentación eléctrica e electrónica produciu unha explosión de resultados, e pode considerarse como unha das orixes máis próximas da enxeñaría biomédica. Isto proiduciuse principalmente entre os anos de 1890 e 1930.

Exemplos disto son os deseños para o rexistro de sinais electrofisiolóxicas, comenzando polos rexistros de A. D. Waller en corazóns humanos (1887), o refinamento desta técnica por parte de W. Einthoven ao desenvolver un galvanómetro de corda (1901) e a aplicación deste ao rexistro de sinais electroencefalográficos en humanos por parte de Hans Berger (1924). A instrumentación electrónica a partir de tubos de baleiro empregouse por E. Lovett Garceau para amplificar estes sinais eléctricos e o primeiro sistema de electroencefalógrafo comercial de tres canais foi construído por Albert Grass en 1935.

Outro exemplo é o desenvolvemento da instrumentación en imaxenoloxía. Desde o descubrimento dos raios X por Wilhelm Conrad Röntgen, en 1895, até a súa primeira aplicación en biomedicina pasou tan só unha semana. Desde 1896, Siemens e General Electric xa vendían estes sistemas. Na actualidade, os novos desenvolvementos en imaxenoloxía levaron moito máis tempo en lograr a súa aplicación clínica. O principio da resonancia magnética descubriuse en 1946, pero non foi até 30 anos despois cando se puido desenvolver un sistema para uso en humanos.

Véxase tamén

Bibliografía

• Azpiroz Leehan, Joaquín (2010). "Ingeniería Biomédica". En Óscar González Cuevas. Cosmos: Enciclopedia de las ciencias y la ingeniería. Tomo 1: Ingeniería. Universidad Autónoma Metropolitana. pp. 51–71. ISBN 978-60-7477-162-6. 
• Bronzino, Joseph D. Biomedical Engineering Handbook (2000 ed.). CRC Press. ISBN 0-8493-0461-X. 
• Canals-Riera, X.; Murphy, C.; Riu, P.; Silva, F. (1997): La directiva 93/42/CEE: marcado CE de equipos de electromedicina. Mundo Electrónico.
• Dyro, Joseph F. (2004). Elsevier, ed. Clinical Engineering Handbook. ISBN 0-1222-6570-X. 
• Mompín Poblet, José (1988). Introducción a la bioingeniería. Barcelona: Marcombo. ISBN 84-2670-680-0. 
• Villafañe, Carlos (2008). Biomédica: Desde la Perspectiva del Estudiante (1 ed.). Techniciansfriend.com/Lulu.com. ISBN 978-0-6152-4158-6. 
• Webster, John G., ed. (2006). Encyclopedia of Medical Devices and Instrumentation. Wiley-Interscience. ISBN 978-0-4712-6358-6. 
• Yadin, David. Clinical Engineering (2003 ed.). CRC Press. ISBN 0-8493-1813-0. 

Outros artigos

• Biomedicina
• Biotecnoloxía
• Instrumentación médica
• Medicina
• Órgano artificial
• Videoconferencia