Abstract— Every year in the world there are million
persons that their members have lost are to say they have lost a
hand, an arm, a foot, a finger, etc. For this reason of it that
the engineers wanted that our life is easier they started
creating the bioingeniería it is like that to somebody
that to suffered an accident this person have more possibilities
to obtain any type of transplants artificial since these are to
the scope of any person though it is true the transplants
artifices in many of the cases they take high costs as his
construction but these transplants are very necessary since they
realize the same work that the part transplanted human since they
are designed and elaborated to realize movements as if they were
muscles, joints and bones indeed.
Resumen— Cada año en el mundo hay millones de
personas que han perdido sus miembros es decir han perdido una
mano, un brazo, un pie, un dedo, etc. Es por eso y porque los
ingenieros quisieron que nuestra vida sea más fácil
empezaron a crear la bioingeniería es así que a una
persona que a sufrido un accidente le es mas fácil obtener
cualquier tipo de trasplante artificial ya que éstos se
encuentran al alcance de cualquier persona aunque si bien es
cierto los trasplantes artificiales en muchos de los casos tienen
altos costos por su construcción pero estos trasplantes
son muy necesarios ya que realizan el mismo trabajo que la parte
trasplantada humana ya que están diseñados y
elaborados para realizar movimientos como si fueran
músculos, articulaciones y huesos de verdad.
Palabras Claves— Bioingeniería,
Robótica, Mano, Trasplante, Artificial,
Prótesis
MARCO
TEÓRICO
1.1 BIOINGENIERÍA:
Es una rama de la ingeniería la cual estudia
medicina, electrónica, biología, robótica.
Ésta carrera comenzó a darse por la necesidad de
curar enfermedades mediante la ayuda electrónica y de la
tecnología es así que esta cada día va
avanzando y mejorando a medida que avanza la tecnología en
el mundo. Los bioingenieros cada día serán
más necesitados en cada país ya que nos ayudan
tanto en la tecnología como en la medicina, existiendo
así muchas especializaciones en esta carrera es así
que tenemos: Ingeniería Biomédica, Biooptica,
Biónica, Telemedicina entre algunas de las más
importantes.
1.2 TRASPLANTE ARTIFICIAL:
Definición 1. Trasplante: "Injerto
de tejido humando o animal".
1 Artificial: "Hecho por la mano del
hombre".
1 Injertar: "Cambiar un tejido lesionado
por un nuevo, produciendo así una unión
orgánica".
Como se puede analizar a través de las
definiciones de las palabras trasplante y artificial podemos
decir que un trasplante artificial es injerto o se pone una parte
perdida por una que es hecha por el hombre.
Se ha ido elaborando para el tratamiento de una
pérdida irreversible de alguna parte de un cuerpo y que
muchas de las veces en el mundo no son tan fáciles de
encontrar de cuerpos humanos por eso requiere de este tipo de
intervenciones.
Existen muchos tipos de trasplantes:
1. Alo Trasplante.- Cuando el trasplante es entre
humanos sin importar cuantos sean.
2. Auto Trasplante.- Cuando se realiza de las misma
persona es decir se saca una parte de una persona para ponerla en
otra parte de la misma persona.
3. Isotrasplante.- Cuando el donador y el receptor
tienen los mismos genes es decir son familiares muy
cercanos.
1.3 MANO ARTIFICIAL
1.3.1 RESEÑA HISTORICA
En el siglo XVI Le Petit Loraine fue el primero en hace
una mano artificial la cual no fue tan sofisticada ya que los
dedos solo se abrían y se cerraban y esto se realizaba
gracias a una palanca
Y a partir de este prototipo de mano artificial sea ido
mejorando cada vez como ha ido avanzando la tecnología es
así que se han ido haciendo que este tipo de mano puede
realizar los movimientos como si fueran los movimientos naturales
de una mano humana real. Luego se utilizó madera, cuero,
etc. Diseñada por el alemán Peter Beil esta mano
abre y cierra los de dedos con la ayuda del movimiento de tronco
y del codo. Luego apareció un Conde Beafort quien hizo un
brazo artificial el cual funcionaba mediante un pulsante. En el
siglo XX apareció un francés Gripoulleaun quien
hizo muchas aplicaciones que pudieron ser usadas como
trasplantes. Es así que se fue desarrollando cada vez mas
el diseño hasta que un día apareció un
alemán llamado Sauerbruch el cual logra conectar los
músculos del antebrazo a la mano artificial lo que
permitió la movilidad de la mano. En 1946 se empezó
a usar las prótesis eléctricas
1.3.2 MANO (FUNCIONAMIENTO).
La mano se puede decir que es el miembro mas importante
que poseemos los humanos ya que es gracias a la mano que podemos
agarrar cualquier objeto, podemos escribir, podemos comer,
podemos acariciar a alguien por el tacto que tiene, además
se puede hacer labores diarias en el hogar, podemos pintar,
podemos saludar a las demás personas es decir se pude
hacer cualquier cosa e imaginarnos que se podría hacer sin
alguno de ellos debe ser completamente horrible ya que es nuestro
mejor medio para vivir en cualquier ámbito.
Es así que todos los miembros
superiores trabajan para que la mano se encuentre bien y pueda
realizar sus movimientos y contracciones para lo cual esta
destinado.
Cuando tenemos molestias o demasiados dolores o cuando
ya no sentimos este miembro debemos ir a un médico
especialista en el tema; en esta zona el médico primero
deberá analizar y hacer estudios de las articulaciones
como el codo, el hombre y la muñeca de todos los
músculos, de los tejidos y de los huesos de los que
están compuestos tomando en cuenta que cada dedo
está formado por tres huesos con sus respectivos nombres
lo que les permiten su gran movilidad. Y después de
realizar todos estos estudios el médico deberá ver
que tan grave es el problema y en el peor de los casos cuando ya
nuestra mano ya no tiene ningún funcionamiento se
deberá recurrir a la utilización de una mano
artificial.
Otra manera para recurrir a un trasplante de mano es
cuando se tiene alguna enfermedad congénita como la
enfermedad de Dupuytren (Cuando los tejidos de la pile de la
palma y la mano comienzan a engrosar y a contractarse pero sin
ningún dolor.), la enfermedad de Marfan (Afecta a los
tejidos conectivos del cuerpo debe ser atendido a tiempo),
Acromegalia (Enfermedad que afecta los tejidos de cualquier parte
del cuerpo y segrega demasiada hormona de crecimiento haciendo
así que todos los tejidos afectados se
agranden).
Es así que una mano artificial debe estar bien
elaborada para que pueda realizar todos los movimientos que
realiza una mano humana. Para que esto suceda la mano se
encuentra formada por algunos tipos de sensores que se encargan
de llevar la información para que la mano pueda abrir o
cerrar sus dedos, también se encuentran sensores de tacto
para que tenga sentir lo que esta tocando, también esta
formado de microprocesadores es así que todos los
ingenieros que realizan este trabajo buscan los mejores
dispositivos que se encuentran en el mercado y sobre todo los mas
eficientes y no tan costosos para poder construir esta mano o
cualquier otro tipo de miembro artificial.
1.3.3 PRÓTESIS
1 "Pieza o aparato que remplaza un órgano o una
parte del cuerpo". Guiándonos en nuestra definición
de prótesis se puede decir que si tenemos una parte del
cuerpo que hemos perdido o tenemos alguna enfermedad y ya no
podemos hacer uso de nuestros miembros propios por lo que van a
ser amputados, y si estos son adecuados para que se puedan
remplazar por prótesis artificiales es decir son partes
del cuerpo que si son aptos para recibir prótesis
artificiales.
Hoy en día existen algunos tipos de
prótesis las cuales se van utilizando de acuerdo a
nuestros requerimientos y a nuestras necesidades es así
que tenemos: Prótesis Eléctricas, Mecánicas,
Neumáticas, Mioelétricas,
Híbridas.
• Prótesis Eléctricas.- Éstas
prótesis tiene muchas formas de ser controladas, es
así que se pueden controlar mediante la utilización
de una batería recargable, mediante de un pulsante, y en
el caso de una mano artificial se controlará en los
finales del codo.
• Prótesis Mecánicas.- Este tipo de
prótesis son las que nos ayudan a realizar los movimientos
naturales de la mano como abrirla y cerrarla esto sucede porque
se realiza una conexión con un arnés que se puede
conectar desde el hombro. Este tipo de prótesis no tienen
un modelo tan estético por lo que para usarlos no se
vería tan bien usarla a simple vista por eso se recurre a
un guante.
• Prótesis Neumáticas.- Este tipo de
prótesis en la actualidad ya no son usadas por su
funcionamiento se basa en la utilización del ácido
carbónico ya que este nos da una gran cantidad de
energía.
• Prótesis Mioeléctricas.- En la
actualidad son las prótesis mas utilizadas ya que nos
ayudan con la rehabilitación, presentan un buen
diseño estético, son muy rápidos y fuertes.
Se encuentran controladas por un sistema del mismo nombre el cual
se basa en que cada vez que la mano hace un movimiento
inmediatamente se producen señales eléctricas que
se da por química propia del cuerpo. La señal se
puede recibir mediante la utilización de un electrodo el
cual la transmite hacia los motores que prenderán y
apagarán la mano, la muñeca y el codo. Este tipo de
prótesis no necesita de otro tipo para ser controlados
solo necesita de flexiones de la mano.
• Prótesis Híbridas.- Combinan la
señal auténtica con la eléctrica y asi
tenemos la junta de las dos, las cuales se utilizan para
pacientes con amputaciones en el brazo, para lo cual necesitamos
de un codo que se encuentra controlado por el mismo cuerpo, y por
una señal controlado por la señal
Mioeléctrica.
PARTES DE LA
MANO
Como podemos apreciar en esta imagen la mano está
compuesta por 27 huesos que son el Carpo, Metacarpo y las
falanges y se mueven por la acción de mas de 40
músculos, el carpo a su vez se encuentra formado por los
huesos escafoides, piramidal, huesos semilunares y huesos
pisiformes, estos dedos tienen las formas de cubos.
El cerebro juega un papel muy importante que controlan
las manos es así que cada persona tenemos nuestra mano
dominante es decir la que usamos con mas frecuencia y mejor es
así que existimos personas diestros, zurdos y
ambidiestros.
En la imagen se puede apreciar a la mano izquierda como
es la construcción de una mano artificial, con sus
diferentes motores, y sensores. Y en la parte derecha podemos ver
las actividades que se pueden hacer con ésta mano
artificial
CONCLUSIONES
Con este informe aprendí que la tecnología
avanza día a día y es aso que es capaz de realizar
prótesis artificiales para diferentes partes del cuerpo
humano.
Aprendí también que la
bioingeniería es una ciencia que hoy en día
está teniendo muchas importancia esto se debe porque es
gracias a ella que puede conjugar a la medicina con la
electrónica y robótica y es así que ayudan
con cualquier tipo de trasplante cuando sea necesario para
cualquier persona.
Existen algunos tipos de prótesis de los cuales
los mas utilizados los mioeléctricos porque no existan de
factores externos para que puedan ser usados y
controlados.
Para realizar este tipo de trasplantes se necesita saber
cual es el peso, tamaño, edad de la persona a quien se va
a trasplantar su nueva mano, también debemos tener en
cuenta de los precios, del peso de la cantidad de los
dispositivos que se van a utilizar al momento de armar la mano
artificial.
Para poder realizar este tipo de
procedimiento después de saber lo que la persona a quien
se le va a realizar el trasplante debemos saber cuales son los
riesgos que pueden pasar en la operación porque si bien es
cierto es muy riesgosa es por ello que un ingeniero en
bioingeniería debe saber de robótica y
electrónica para saber como armar y diseñar el
trasplante, y de anatomía, biología,
fisiología, etc. Para saber cuales son las articulaciones,
huesos, tejidos y las demás que se deben tener en cuenta
al momento de realizar este tipo de cirugía.
REFERENCIAS
RAMÓN GARCÍA Pelayo y
Gross "Pequeño Larousse Ilustrado", Ediciones
Larousse, 1981D.D Wilkinson , M.V Weghe, Y. Matsuoka, "An extensor
Mechanism for an Anatomic Robotic Hand", Robotics Institute
and Mechanical Engineering, Carnegie Mellon University,
Proceedings of the 2003 IEEE International Conference on
Robics & Automation, Taipei, Taiwan, September,
14-19,2003.http://robotha.com/mioelectrica.htm
http://www.revista.unam.mx/vol.6/num1/art01/art01_enero.pdf
http://www.arcesw.com/pms1.htm
http://robott-bionica.blogspot.com/2012_11_01_archive.html
http://www.bioingenieria.edu.ar/extension/la_facultad/carreras/qesbioing.htm
http://www.solociencia.com/ingenieria/06020737.htm
http://www.bioingenieros.com/historia.asp
Dunlop, G.R."A distributed controller
for the Canterbury hand", ICOM2003. International Conference
on Mechatronics: Professional Engineering Publishing, London,
UK, 2003.Flores, Juárez, Castillo,
Dorador. 2004. Actualidad y tendencias en el diseño de
prótesis de mienbro superior. Memorias del X Congreso
Anual de la Sociedad Mexicana de Ingeniería
Mecánica, Querétaro, México.Gilbertson R.2000."Muscle Wires:
Project Book", Tercera edición, Editorial Mondo
Tronics, CaliforniaNetter, Sección I, Lámina
67 (F.H. Netter. Sistema Musculoesquelético. Tomo.
8.1)Flores, Juárez, Castillo,
Dorador. "Diseño de prótesis inteligentes ".
Departamento de Ingeniería Mecatrónica,
Querétaro, México. 2004.Harris, M., P.Kyberd "Desing and
development of a dextrous manipulator", ICOM2003.
International Conference on Mechatronics. Professional
Engineering Publishing, London, UK, 2003Kutz.2003."Standard handbook of
Biomedial Engineering and Desing", McGraw-Hill, New
York.Rios, Louth, Dorador. 2004. Uso de
materiales con memoria de forma para actuar los dedos de una
prótesis de miembro superior. Memorias del X Congreso
Anual de la Sociedad Mexicana de Ingeniería
Mecánica, Querétaro, México.H. Rouviere, A. Delmas.,
"Anatomía Humana y descriptiva, topográfica y
funcional", Elsevier, Onceava EdiciónG.L.Taylor, R.J, Schwart, "The Anatomy
and Mechanics of the human hand", Artificial Limbs, 1995, Vol
2.J. Dorador, P. Ríos, R. Flores,
A. Juarez, "Diseño de Protesis Inteligentes",
Departamento de Ingeniería
Electrónica.D. Smith, "Prótesis de
extremidad superior. Segunda parte", InMotion volumen
17.M. T. Masón and J.K. Salysbury,
"Robot Hands and The Mechanics of Manipulation", IEEE
Transactions on Automatic Control, Volumen 31. No
9.C.S. Lovchik and M..A. Diftler. "The
Robonaut hand: A 83ulio83ous robot hand for space", IEEE
International Conference on Robotics &
Automation.G.A. bekey, R.Tomovic, and I.
Zeljkovic. Control Architecture for the Belgrade/USC Hand.
Dextrous Robot Hands.http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/spanish/ency/article/001233.htm
BIOGRAFIA
Ana María Parra Astudillo. Nació en
Cañar, realizó sus estudios primarios en la Escuela
Fiscal de Niñas "Dr. Luis Roberto Chacón", sus
estudios secundarios los realizó en el Instituto
Tecnológico Superior "José Peralta" donde obtuvo su
bachillerato en "Ciencias Especialidad Físico
Matemáticas", ahora se encuentra realizando sus estudios
universitarios en la Universidad Politécnica
Sales
Autora:
Ana Maria Parra Astudillo
aparraa@est.ups.edu.ec