La Bioingeniería en la Argentina Año 2017

172 Pages·2008·6.07 MB·Spanish

La Bioingeniería
en la Argentina

EDITORES
Ricardo S. Sánchez Peña y Marta Rosen
Sánchez Peña, Ricardo
La bioingeniería en la Argentina / Ricardo Sánchez Peña ; Marta Rosen. - 1a edición especial -
Ciudad Autónoma de Buenos Aires : ANCEFN - Academia Nacional de Ciencias Exactas, Físicas

y Naturales, 2017.

Libro digital, PDF - (Publicaciones científicas ; 13)

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Edición para Academia Nacional de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales

ISBN 978-987-4111-13-5

1. Bioingeniería. I. Rosen, Marta II. Título
CDD 660.6

Fecha de catalogación: diciembre 2017

Esta publicación es propiedad de la Academia Nacional de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales

ISBN 978-987-4111-13-5

Primera edición, Buenos Aires,

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de la Academia.
II
La Bioingeniería en la Argentina
Ricardo S. Sánchez Peña y Marta Rosen
Editores
Contribuciones de los siguientes autores (por orden alfabético):
Gustavo A. Abraham
Ricardo Armentano
Pablo C. Caracciolo
Santiago Collavini
Patricio Colmegna
Hernán De Battista
Mariano Fernández Corazza
Fabricio Garelli
Fernán González Bernaldo de Quirós
Sergio E. Lew
Camilo J. Mininni
Florencia Montini-Ballarin
Carlos Muravchik
Marcelo Risk
Ricardo S. Sánchez Peña
Eduardo San Román
B. Silvano Zanutto
15 de Diciembre, 2017
- III -
ÍNDICE
ÍNDICE IV
Prólogo 1
Prefacio 2
1. EnseñanzadelaBioingeniería 5
1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2. Antecedentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3. Propuesta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
4. Discusión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
5. Conclusión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
REFERENCIAS 20
2. NuevasEstrategiasparaelDesarrollodeInjertosVasculares 22
1. AntecedentesClínicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2. La Ingeniería de Tejidos como una solución alternativa para el diseño de
InjertosVasculares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3. TécnicasdeFabricación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4. UtilizacióndePolímerossintéticosy/oNaturales . . . . . . . . . . . . . . 28
5. Estructurasc/comportamientomecánicobiomimético . . . . . . . . . . . . 29
- IV -
ÍNDICE
6. Incorporacióndeagentesterapéuticosymodificaciónsuperficialdeinjertos
vasculares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
7. PerspectivasFuturasyDesafíos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
REFERENCIAS 37
3. Elcódigoneuronal 44
1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
1.1. Laneurona . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
2. Neuronasvisuales:HubelyWiesel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
3. Neuronasdopaminérgicasyelerrorenlapredicción . . . . . . . . . . . . . 49
4. Neuronasdelacortezafrontal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
5. LaneuronadeJenifferAniston . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
6. Poblacionesneuronales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
7. ElestudiodelcódigoneuronalenelInstitutodeIngenieríaBiomédica . . . 56
REFERENCIAS 60
4. Procesamientodeseñales 62
1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
1.1. ModelizaciónySensores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
2. Problemadirecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
2.1. Soluciónalproblemadirecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
2.2. Segmentaciónymallado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
2.3. Estimacióndelaconductividadeléctrica . . . . . . . . . . . . . . . 70
2.4. Fuentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
3. Problemainverso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
3.1. Modelodeseñalyruidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
- V -
LaBioingenieríaenlaArgentina
3.2. Algoritmosderesolucióndelproblemainverso . . . . . . . . . . . 74
3.3. Calidaddedesempeño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
4. ConectividadenEEG,MEGysEEG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
5. Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
REFERENCIAS 82
5. ProyectoPáncreasArtificialenArgentina 89
1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
2. OrígenesyDesarrollodelProyecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
3. DelaTerapiaConvencionalalControlAutomático . . . . . . . . . . . . . 93
4. AlgoritmoARG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
4.1. ReguladorLQGConmutado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
4.2. CapadeSeguridadSAFE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
5. Simulaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
6. PruebasClínicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
6.1. Seleccióndelospacientes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
6.2. Hardwareysoftware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
6.3. Procedimientosclínicos/Comidas . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
6.4. Resultadospreliminares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
REFERENCIAS 111
6. ModelizaciónySimulacióndelSistemaCardiovascular 115
1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
2. Simulaciónymedicióndelafrecuenciacardiaca . . . . . . . . . . . . . . . 118
2.1. Simulacióndelafrecuenciacardiaca . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
2.2. Medicióndelafrecuenciacardiaca . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
- VI -
ÍNDICE
3. Métodosdeinterpolación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
3.1. Métododesplinescúbicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
3.2. MétodoconfiltrosFIR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
4. Resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
4.1. Resultadosconlasimulación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
4.2. Resultadosconlabasededatos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
5. Discusión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
REFERENCIAS 132
7. IngenieríaCardiovascular 135
1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
1.1. Unlargoyfascinanteperiplo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
1.2. AlaIngenieríaCardiovascularlatrajouncisnenegro(nolacigüeña) 140
2. Dinámicadelaparedarterial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
2.1. Animalescrónicamenteinstrumentados . . . . . . . . . . . . . . . 143
2.2. Estudiosinvitro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
2.3. Biorreactor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
2.4. Instrumentaciónquirúrgica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
2.5. EcuaciónConstitutivadelaParedArterial . . . . . . . . . . . . . . 146
2.6. Arreglomuscularesderesortes-amortiguadoresinteligentes . . . . 147
2.7. Mapeoviscoelásticodelaparedarterialymodelosinsilico . . . . . 148
2.8. EstudiosdeCriopreservación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
3. DinámicaEndotelial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
4. DinámicaNolinealAplicada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
4.1. AplicacióndeModelosFraccionales . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
- VII -
LaBioingenieríaenlaArgentina
4.2. Complejidad del arbol arterial: Analisis de las formas de onda de
presion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
4.3. Modelandolapresiónarterialpormediodesolitones . . . . . . . . 152
5. DesdelamesadelLaboratorioalacabeceradelacamadelpaciente.Estado
delArte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
5.1. Laboratoriovascularnoinvasivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
5.2. EdadVascular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
6. ComentariosFinales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
REFERENCIAS 158
- VIII -
PRÓLOGO
Pocas áreas interdisciplinarias han resultado tan fértiles como la Bioingeniería. Esto se evi-
dencia en el impacto mutuo que han tenido tanto en el avance del conocimiento como en
las aplicaciones prácticas derivadas del mismo. Las estructuras biológicas han servido para
plantearinnovacionestantoenelcampodelaingenieríaylaarquitecturacomoeneldesarro-
llo de nuevos materiales.Recíprocamente el modelado de procesos biológicos hapermitido
lacomprensióndelosmecanismosfundamentalesquelosregulan.Estainteracciónvirtuosa
ha llevado simultáneamente a aplicaciones médicas responsables de mejoras sustantivas en
la extensión y calidad de vida de millones de individuos. Finalmente, y como se demuestra
en el presente volumen, nuestro país cuenta con recursos humanos de excelencia que per-
miten apostar a la bioingeniería como una de las áreas de desarrollos competitivos a nivel
internacional.
BuenosAires,Argentina Dr.LinoS.Barañao,
Diciembre,2017 MinistrodeCiencia,Tecnología
eInnovaciónProductiva
- 1 -