Resumen
En el siguiente documento trataremos acerca de la Bioingeniería revisando sus conceptos y campos de aplicación. Nos enfocaremos en este ensayo sobre las prótesis de partes del cuerpo humano, específicamente la prótesis de cadera.
Introducción
La bioingeniería en 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.
Esta carrera fue creada para un objetivo de dar soluciones a la problemática del ámbito de salud mediante la aplicación de modernos métodos tecnológicos.
La bioingeniería comprende una serie de técnicas que utilizan material vegetal vivo como elemento de construcción, solo o combinado con materiales inertes, dentro del campo de la restauración ambiental. [3][4][14]
2.1Bioingenieria
La Bioingeniería o Ingeniería Biomédica es la disciplina científica y tecnológica que aplica los principios y los métodos de la ingeniería, ciencia y tecnología para la comprensión, definición y resolución de problemas biológicos y médicos. [1]
La bioingeniería puede definirse como la inclusión de varios de tipos de vegetación para proteger laderas en la estructura de ingeniería y todos relacionados con la erosión en el suelo. [2]
La bioingeniería también proporciona excelentes soluciones en relación con economía para problemas medioambientales y todo lo relacionado con la estructura de la ingeniería y la construcción de la erosión del suelo. [3].
La IEEE define a la bioingeniería como "la ciencia que estudia y busca la aplicación de principios y métodos de las ciencias exactas, en general, y de la ingeniería, en particular, a la solución de problemas de las ciencias biológicas y médicas" Esto quiere decir es la aplicación de dos ciencias muy importante como son la ingeniería y la medicina para dar soluciones a problemas de salud. [21]2.2Campos de aplicación de la bioingeniería
La bioingeniería contiene una amplia gama en cuanto a campos de aplicación, detallaremos los más importantes como son Terapéutica, sistemas asistenciales, gestión de hospitales, servicios de urgencia, prevención sanitaria higiene, deporte, alimentación, discapacitados, veterinaria, agricultura y zootecnia y medioambiente, estudio de viabilidad del ritmo cardiaco, análisis de complejidad del nivel respiratorio, entre otros[5][6][7][15]
Una vez visto una breve explicación de la defunción y algunos campos de aplicación de la bioingeniería procedemos a explicar uno de las aplicaciones como la prótesis de cadera.
2.3Prótesis
La sustitución por perdida de miembros humanos por artefactos distintos a los naturales es una realidad desde hace muchos años, con el tiempo y ayuda de la robótica y biónica han permitido al ser humano extremidades complementarias
El avance en el diseño las de prótesis ha estado ligado directamente con el avance en el manejo de los materiales empleados por el hombre, así como el desarrollo tecnológico y el entendimiento de la biomecánica del cuerpo humano.
Una prótesis es un elemento desarrollado con el fin de mejorar o reemplazar una función, una parte o un miembro completo afectado.
En la búsqueda de mejoras en el año de 1400 se fabricó la mano de Alt-Ruppin construida también en hierro, constaba de un pulgar rígido en oposición y dedos flexibles, los cuales eran flexionados pasivamente, éstos se podían fijar mediante un mecanismo de trinquete y además tenía una muñeca movible. El empleo del hierro para la fabricación de manos era tan recurrente, que hasta Goethe da nombre a una de sus obras inspirado en el caballero germano Götz von Berlichingen, por su mano de hierro. [8][14].
Figura1. Mano de Alt-Ruppin construida con hierro [8]
2.2 Prótesis de cadera
La artrosis de la cadera afecta habitualmente a personas de mediana edad y a los mayores. Los síntomas van desde unas leves molestias hasta un dolor severo incapacitante. El tratamiento de la artrosis de cadera persigue la disminución del dolor y la mejora de la movilidad de la articulación. Cuando los tratamientos conservadores no consiguen el alivio esperado, se puede considerar la posibilidad de colocar una prótesis de cadera.
La sustitución protésica de la cadera se ha desarrollado hasta el punto de ser uno de los procedimientos quirúrgicos más seguros y reproducible en sus resultados. La sustitución de esta articulación ha transformado la vida de muchos pacientes, dándoles la oportunidad de ser nuevamente activos con menos dolor. [9][15]
La sustitución protésica de la cadera es una operación diseñada para reemplazar una cadera que se encuentra dañada normalmente por la artrosis. La cadera es una articulación constituida por una esfera dentro de una cavidad. La esfera está formada por la cabeza del hueso de la cadera (fémur) y se ajusta perfectamente a la cavidad, el acetábulo. Como se muestra en el diagrama de la izquierda "Cadera Normal". [9]
Figura2. Cadera normal y cadera con artrosis [9]
Las prótesis utilizadas se componen, así pues, al igual que el fémur, de una cabeza (bola) y un cuello, que sustituirán, respectivamente a la cabeza y el cuello del fémur. El cuello de la prótesis se prolonga mediante una cola que se inserta en el interior del fémur.
Por otro lado, la cavidad acetabular se refuerza mediante la parte acetabular de la prótesis (cúpula).[11]
Figura3.Partes para sustitución de cadera [11]
2.3 Colocación de la prótesis de cadera
Es una técnica quirúrgica. Con el paciente bajo anestesia el cirujano sustituye la articulación dañada por unos componentes realizados con materiales artificiales. El extremo superior del fémur, que es como una esfera, es sustituido por una esfera metálica unida a un vástago que se inserta dentro del hueso. Se implanta una cúpula de plástico en la cavidad esférica de la pelvis que está dañada. Una prótesis también puede implantarse en otras articulaciones aunque las que se protetizan más a menudo son la cadera y la rodilla. [10]
Figura4.Colocacion de prótesis de cadera[10]
Prótesis con una bola de metal, o cerámica, que se introduce en una cúpula de poliuretano.
Prótesis de metal con una cúpula de metal colocada en un bloque de poliuretano. [11]
Figura5.Tipos de Prótesis [11]
Existen varios tipos de prótesis de la cadera para cada caso dependerá de muchos factores que su cirujano tome en consideración. Varían en función de los materiales utilizados
Se Clasifican en:
1. En base al tipo de cirugía
2. En Base al par de fricción
3. En base al tamaño de los componentes
4. En base al tipo de anclaje
5. Prótesis en base la cantidad de articulación que se reemplaza.
6. En base al tipo de montaje. [12]
2.4 Ventajas y Desventajas
Las principales ventajas de la cirugía de cadera con prótesis de superficie (resurfacing) son: la preservación ósea, una transmisión de cargas de una forma más fisiológica, facilitar la implantación en caso de deformidades femorales o en casos en los que existe un material previamente implantado. [15][16]
Los inconvenientes de la prótesis de superficie son que no permite corregir la diferencia de longitud de las piernas y que no es apropiada en pacientes con baja densidad ósea en cabeza y cuello femorales, ni en caderas que tengan quistes femorales superiores a 1cm. En estos pacientes, el resurfacing podría producir fracturas de cuello femoral.
En términos generales, el riesgo de fractura del cuello femoral en prótesis de superficie se ha cifrado con una incidencia entre el 0 y el 4%.
La prótesis de superficie habitualmente necesita de una incisión mayor que la prótesis convencional. [17][18][19][20]
Conclusiones y recomendaciones
La bioingeniería es una de las carreras más jóvenes por lo cual su desarrollo está en progreso en gran avance gracias a la implantación de ingeniería con la biológica.
Las prótesis realizadas en la actualidad permiten volver a sus actividades a las personas con discapacidad de alguna parte de su cuerpo y la sustitución de una parte de su cuerpo por desgaste o artrosis permitiendo a cada paciente mejorar y tener un mejor estilo de vida.
En la actualidad existen muchas personas que usan prótesis de alguna parte de su cuerpo sin demostrar ningún inconveniente como por ejemplo en los deportes, muchos atletas poseen prótesis y los resultados son excelentes.
[1] PAOLA SANGALLI, Asociación Española de Ingeniería del Paisaje.
http://www.forestales.net/archivos/jornadas/apuntes_resumen-bioingenieria.pdf
[2] Ardila A. M., Física experimental, Segunda edición, Departamento de Física, Universidad Nacional de Colombia, 2007.
[3] JONATHAN OSWALDO LARA GARCÍA "Bioingeniería"
http://jolg27.files.wordpress.com/2009/11/tecua cionesdif.pdf.
[4] Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Entre Ríos.
http://www.bioingenieria.edu.ar/extension/la_facultad/carreras/qesbioing.htm
[5] P. Caminal. La ingeniería de sistemas y automática en la Bioingeniería.
UPC Universidad Politécnica de Cataluña. España[Links], 2004.
[6] L. Cromwell, F. J. Weibell, E. A. Pfeier, and L. B. Usselman. Biomedical instrumentation and measurements. Prentice-Hall, 1973.
[7] P. A. C. de Bioingeniería. La asociación colombiana de bioingeniería y
Electrónica médica. Revista Ingeniería Biomédica, 3(6):13 17, 2009.
[8] Robótica y prótesis inteligentes
Jesús Manuel Dorador González
Jefe del Departamento de Ingeniería Mecatrónica, Facultad de Ingeniería
UNAM
http://www.revista.unam.mx/vol.6/num1/art01/int01.htm
[9] STRIKER prótesis de cadera
http://www.stryker.es/st-index/st_pag_patients-home/st_pag_patients-hip/st_pag_patients-hip-replacement.htm.
[10] Medicina y fisioterapia avanzada en prótesis de cadera.
http://www.protesisdecadera.net/links.html
[11] Arthrolink.com Sitio dedicado a la osteoartritis.
http://www.arthrolink.com/es/tratamientos/la-cirugia/las-prótesis-de-cadera
[12] Autores: Francisca García Melgar; Nuria López palacio; María Victoria Costa Martínez Prótesis de cadera
http://www.fatedocencia.info/pdf/P_1089_PROTESIS%20DE%20CADERAS.pdf
[13] D Diego L. Manchini P. 2005. "Trabajo de Investigación Bioingeniería" http://www.jeuazarru.com/docs/Bioingenieria.pdf
[14] Lisandro Puglisi ; Héctor Moreno; Universidad Politécnica de Madrid –Departamento de Automática, Ingeniería electrónica e Informática industrial Prótesis Robóticas.
http://www.disam.upm.es/~barrientos/Curso_Robots_Servicio/R_servicio/Protesis_files/Protesis%20roboticas.pdf
[15] Sonnia M. López Silva, José Ramón Sendra Sendra "Apuntes de Bioingeniería" http://www.iuma.ulpgc.es/~jrsendra/Docencia/Bioingenieria/PDF/Apuntes/BioIng_ULPGC_2001.pdf
[16] Dr. Fernández- Valencia-Prótesis de cadera. Resurfacing. Ventajas y desventajas.
CirugíadeCadera.com
[17] Nuevas tecnologías en cirugía de reemplazo articular de cadera y rodilla.
Dr. Isacc E. Cervantes & Dr. Stefan P. Martinez van Gils.
http://reemplazoarticular.com/movil/pdf/Nuevas%20tecnologias%20en%20cirugia%20de%20reemplazo%20articular%20de%20cadera%20y%20rodilla.pdf
[18] L.imonta Bandera L, Dávila Fernández MC, Castillo CL, Pérez Barrero BR, Rodríguez
Medianeja G. Ventajas de la prótesis inmediata [artículo en línea]. MEDISAN 2006;10(esp). [consulta: fecha de acceso].
[19] Consejos al paciente portador de prótesis inmediata [biblioteca virtual en línea].
[20] Briggs A, Sculpher M, Britton A, Murray D, Fitzpatrick R. The cost and benefits of primary total hip replacement. International J Technology Assessment Health Care
1998;14:743-61
[21] Portal "Bioingeniería" ingenieria.udea.edu.co/portal/ingeniemos/versionimpresa/200806/pag4.pdf.
Autor:
Christian Cajamarca
Estudiante de la U.P.S