Revista Ingeniería Biomédica

EXPERIENCIAS Y VIVENCIAS EN LA INGENIERÍA CLÍNICA

TRENDS IN CLINICAL ENGINEERING PRACTICES

Appropriate deployment of technological tools contributes to improvement in the quality of healthcare delivered, the containment of cost, and better access to healthcare systems. Hospitals have been allocating significant portion of their resources to procuring and managing capital assets; they are continuously faced with demands for new biomedical technology while asked to manage existing inventory for which they are not well prepared. To effectively manage their investments, hospitals are developing medical technology management programs that need expertise and planning methodology for safe and efficient deployment of healthcare technological tools. Clinical engineers are practitioners that can lead such programs and deliver technological solutions based on carefully determined needs and specified set of organization objectives and abilities. The successful practice of clinical engineering is dependent on the ability of these practitioners to transfer knowledge from the engineering and life sciences to the support of clinical applications. As rapid changes in the complexity and variety of technological tools and in the measurement of patient care outcomes taking place, it is best to facilitate transfer of such knowledge having well defined body of knowledge. This can be accomplished only when the goals of the profession are clearly described and uniformly accepted accommodating profession vision and commitment. Such a commitment must include the promotion of safe and effective application of science and technology in patient care and on the acceptance of professional accountability demonstratable by the achievement of competency recognition by national professional certification program. To be ready, clinical engineers must participate in continuing education activities and maintain wide level of expertise, demonstrate ability for leading and effectively executing complex projects and functions, and be accountable for maintaining safe technological tools/systems used in the patient environment. As systems complexity and integration continues to increase, now is the time to demonstrate that the required competencies do contribute to desired outcomes.

La adecuada implementación y aplicación de herramientas tecnológicas contribuye al mejoramiento de la calidad en la prestación de los servicios de salud, la minimización de los costos de dichos servicios, y el aumento de la accesibilidad al sistema hospitalario. En las últimas décadas los hospitales han venido asignando una considerable porción de sus recursos al cuidado y administración de sus bienes de capital; enfrentan continuamente la necesidad de adquirir nuevas tecnologías biomédicas al tiempo que deben administrar la existente, situación para la que no están bien preparados. Con el fin de orientar eficientemente sus inversiones, los hospitales han venido desarrollando programas de administración de tecnología médica que requieren expertos en el tema y la aplicación de metodologías específicas para un aprovechamiento seguro y eficiente de estas herramientas en el sector salud. Los ingenieros clínicos son quienes pueden liderar estos programas al proveer soluciones tecnológicas basadas en las necesidades prioritarias, cuidadosamente establecidas, y en los objetivos organizacionales específicos. El éxito en la práctica de la ingeniería clínica radica en la habilidad de estos profesionales de transferir los conocimientos del campo de la ingeniería y de las ciencias de la salud al entorno hospitalario para servir de soporte en las aplicaciones médicas. A medida que se dan grandes y rápidos cambios en la complejidad y variedad de las herramientas tecnológicas disponibles y en las formas de evaluar el cuidado que se le brinda a los pacientes, la mejor forma de transferir dichos desarrollos es mediante un completo conocimiento del tema. Esto se puede lograr sólo cuando los objetivos de la profesión han sido claramente definidos y son coherentes con el compromiso y la visión profesional. Tal compromiso debe incluir la promoción del uso seguro y eficaz de la ciencia y la tecnología al servicio del cuidado de los pacientes y la aceptación de la necesidad de demostrar sus capacidades como ingeniero clínico al adquirir el reconocimiento de sus competencias profesionales mediante el programa de certificación profesional nacional. Para estar preparados para estos desafíos los ingenieros clínicos deben participar en actividades de educación continua, mantener su pericia y habilidades profesionales, demostrar capacidad para liderar y ejecutar eficientemente proyectos y funciones complejas, y velar por el seguro mantenimiento de las herramientas y sistemas tecnológicos utilizados en el sector salud. A medida que aumenta la integración y la complejidad de los sistemas, es el momento de demostrar que las competencias de los ingenieros clínicos realmente contribuyen al cumplimiento de las metas establecidas.

DESARROLLO DE LA LÍNEA DE INGENIERÍA CLÍNICA EN EL PROGRAMA DE INGENIERÍA BIOMÉDICA DE LA EIA-CES: PASADO, PRESENTE Y FUTURO

INTERFAZ CEREBRO COMPUTADORA (ICC) BASADA EN EL POTENCIAL RELACIONADO CON EVENTOS P300: ANÁLISIS DEL EFECTO DE LA DIMENSIÓN DE LA MATRIZ DE ESTIMULACIÓN SOBRE SU DESEMPEÑO

Una interfaz cerebro computadora (ICC) es un dispositivo que ayuda a personas con deficiencias motoras severas, al permitir la realización de una comunicación externa a partir de la actividad eléctrica del cerebro sin la asistencia de los nervios periféricos o de la actividad muscular, prometiendo además una mejora en la calidad de vida de los pacientes. En este proyecto se utilizó un sistema ICC basado en el paradigma P300, desarrollado en la Universidad Nacional de Entre Ríos. El sistema cuenta con un sistema no invasivo de adquisición de electroencefalograma, un amplificador Grass, el software BCI2000 y el paquete de simulación robótica Marilou. Adicionalmente, el sistema permite evaluar la aplicación de dicha ICC en el control de una silla de ruedas autopropulsada e inteligente. La presentación de estímulos para la generación del P300 se llevó a cabo con matrices de íconos que codifican las instrucciones de comandos o direcciones para la silla de ruedas. En el presente trabajo se probaron dos matrices con diferentes dimensiones y distribuciones, la primera de 4x5 y la segunda de 4x3. Se analizaron los porcentajes de clasificación que éstas arrojaron con el método de regresión SWLDA, donde se concluyó que la matriz de 4x3 presentaba mayores porcentajes de clasificación que la matriz 4x5. Las implicaciones con respecto al control de la silla se vislumbran como mayor confort y exactitud en el sistema inteligente.

A brain computer interface BCI is a device that helps people with severs motor disabilities. It allows an external communication through the electrical activity of the brain without the assistance of the peripheral nerves or muscle activity. This project used a BCI system, based on P300 paradigm which was developed at Universidad Nacional de Entre Ríos. The system includes an EEG signal acquisition system that use external electrodes, a Grass amplifier, the BCI2000 software, and the Marilou robotic simulation tool. Additionally, the system allows the evaluation of the BCI application to control the movement of an intelligent and self-propelled wheelchair. The presentation of icons, which codified the instructions to command the wheelchair movements, was developed, in order to generate the stimulus for P300 generation. Two matrix with different size and distribution (4x5 and 4x3, row x column) were tested. We analyzed the percentage of classification obtained after the application of the regression method SWLDA, and we found that the major classification percentage was achieved with the 4x3 matrix. This study reveals that this process could be faster and more confortable for the user. And finally the subject decisions will have more correlation between the results of the system and his real desire.

EVALUACIÓN TÉCNICA Y CLÍNICA DE TECNOLOGÍA BIOMÉDICA EN PROCESOS DE ADQUISICIÓN: UN ENFOQUE EN EVALUACIÓN DE TECNOLOGÍAS EN SALUD

La adquisición de tecnologías en salud es un proceso complejo enfocado al mejoramiento en la calidad y la eficiencia en la prestación de los servicios de salud a través de la adquisición de tecnología efectiva. Dentro de los procesos de adquisición de tecnologías en salud se destacan la evaluación técnica y clínica. El objetivo de la evaluación de tecnologías en salud es recolectar, analizar y sintetizar información y conocimiento para contribuir a mejorar la toma de decisiones en la práctica médica y en las políticas de salud. Este artículo ofrece un procedimiento de adquisición de tecnología biomédica con énfasis en la evaluación técnica y clínica basado en metodologías de evaluación de tecnologías en salud. También ofrece una estructura detallada sobre los conceptos técnicos y clínicos que servirán de base para la toma de decisiones en procesos de adquisición dentro del ambiente prestador de salud. De igual manera, pretende impulsar en los departamentos de ingeniería clínica la implementación de procesos metodológicos de amplia aceptación y efectividad que tienen como objetivo primordial la adquisición de tecnologías en salud basados en la evidencia. Asimismo, se promueve la participación activa del personal asistencial y técnico con el fin de enfocar el proceso a un ambiente multidisciplinario y obtener retroalimentación específica sobre las tecnologías en salud en áreas de uso a través de usuarios representativos.

The acquisition of healthcare technologies is a complex process focused in the improvement of quality and efficiency in delivering health services through the acquisition of technology in an effective manner. Within the acquisition processes of healthcare technologies, the technical and clinical evaluation highlights. The objective of the health technology assessment is to collect, analyze and synthesize information and knowledge to help improve decision-making in medical practice and health policies. This article provides a procedure for healthcare technologies acquisition with emphasis in technical and clinical evaluation based on health technology assessment methodologies. This presents a detailed structure on technical and clinical concepts that serve as a basis for decision-making procurement processes within healthcare environment. Likewise, it is expected to motivate in clinical engineering departments, the implementation of broad acceptance and effective methodological process that have as its primary objective the acquisition of healthcare technologies based on evidence. It also promotes the active participation of clinical and technical staff in order to approach the process to a multidisciplinary environment and obtain feedback on specific areas of the healthcare technologies trough representative users.

EFECTO DEL REMODELADO ELÉCTRICO AURICULAR EN UN MODELO TRIDIMENSIONAL DE AURÍCULA HUMANA

Las arritmias cardíacas más frecuentes en humanos tienen origen auricular. El modelado de la actividad auricular se ha convertido en una importante herramienta en el análisis de arritmias como la fibrilación auricular. Estudios experimentales han demostrado que la fibrilación auricular tiende a perpetuarse, generando cambios electrofisiológicos denominados remodelado auricular. En este trabajo se presenta un modelo tridimensional geométricamente realista de la aurícula humana, al cual se le incorporan: anisotropía, dirección de las fibras y heterogeneidad en la conductividad. En un modelo del potencial de acción acoplado al modelo tridimensional, se estudió el efecto del remodelado auricular sobre el potencial de acción y su propagación teniendo en cuenta sus efectos sobre las corrientes iónicas. El modelo reprodujo el comportamiento de la actividad eléctrica en toda la superficie auricular. El remodelado redujo la duración del potencial de acción, el periodo refractario efectivo y la velocidad de conducción. Los resultados sugieren que en el modelo tridimensional desarrollado, es posible simular la actividad eléctrica auricular en condiciones fisiológicas y con remodelado eléctrico auricular.

The most common cardiac arrhythmias in humans originate in the atrium. Modelling of the atrial activity has become an important tool to analyze arrhythmias such as atrial fibrillation. Experimental studies have shown that atrial fibrillation tends to be perpetual, generating electrophysiological changes called atrial remodeling. In this study we present a geometrically realistic three-dimensional (3D) model of human atrium, which incorporates anisotropy, direction of the fibers and conductive heterogeneity. The effects of remodeling on the ionic currents were applied to an action potential model coupled to the 3D model. The effects of remodeling on the action potential and its propagation were studied the model reproduced the electrical activity behavior across the atrial surface. Remodelling induced a reduction in the action potential duration, the effective refractory period and the conduction velocity. Our results suggest that in the developed 3D model of human atrium is possible to simulate the atrial electrical activity under physiological conditions and with atrial electrical remodeling.

TOMOGRAFÍA COMPUTARIZADA POR RAYOS X: FUNDAMENTOS Y ACTUALIDAD

Este artículo presenta una revisión de los fundamentos de la tomografía computarizada, empezando por un recuento de los inicios y progresos de esta técnica a través del tiempo, y continuando con una descripción de los principios físicos que rigen la producción de los rayos X. El artículo también discute las bases matemáticas para la reconstrucción de las imágenes a partir de proyecciones utilizando métodos analíticos o iterativos. En una sección independiente, se revisan los conceptos más importantes relacionados con los riesgos de la radiación ionizante y se discuten investigaciones recientes, algunas polémicas, acerca de los beneficios y riesgos asociados con la tomografía computarizada y cómo estos afectan los protocolos de adquisición de las imágenes. Finalmente, con base en los avances científicos y tendencias más recientes, el artículo propone las áreas que, presumiblemente, continuarán siendo el centro de atención de la tomografía computarizada de rayos X en los próximos años.

This paper reviews the fundamentals of x-ray computed tomography. It starts by summarizing the early days of the technique and its evolution through time, as well as the physical principles of x-ray production. Subsequently, the mathematical principles of image reconstruction are discussed with emphasis in both analytical and iterative reconstruction methods. A complete section is dedicated to review the main concepts related with the risks of ionizing radiation, and discuss some of the most recent controversies about CT radiation and how those risks affect scanning protocols. Finally, based on the most recent advances and trends in CT, the paper discuss about those areas, which, presumably, will be the research focus of CT in the near future.

ESTUDIO COMPUTACIONAL DE LAS MICROGRIETAS, LA APOPTOSIS Y EL ENVEJECIMIENTO EN EL REMODELAMIENTO ÓSEO

El proceso biológico de remodelamiento óseo ocurre naturalmente todos los días como un proceso de optimización. El algoritmo de autómatas celulares híbridos fue desarrollado para simular ese proceso funcional adaptativo en el hueso a nivel de tejido. En el algoritmo de autómatas celulares híbridos, los osteocitos se representan por un autómata que detecta estímulo mecánico. Esta metodología se ha utilizado para predecir la adaptación de hueso trabecular a los cambios en su ambiente físico. Adicionalmente a este algoritmo se incorporaron factores a los que se encuentra sometido el hueso, como las microgrietas, apoptosis y envejecimiento celular. Para incorporar estos últimos factores se toman estudios preliminares de otros autores donde las microgrietas se analizan con las leyes de la mecánica de fractura, así como también un análisis del esfuerzo cortante en cada autómata se usó para obtener la simulación de la apoptosis, y para el envejecimiento se empleó una función escalonada de la variación de la densidad promedio. En los resultados obtenidos se encuentran incrementos en la energía de deformación y decrementos en la masa, que son consecuencia directa de la concentración de esfuerzos. Igualmente, se observa que la estructura puede reponerse a los factores mencionados, lo que concuerda con estudios experimentales de algunos autores.

A biological process of bone remodeling happens everyday naturally like an optimization process. Hybrid cellular automaton algorithm was developed to simulate this adaptative functional process at tissue level. In the hybrid cellular automaton algorithm, osteocytes are represented by an automaton that senses the mechanical stimulus. This methodology has been used to predict trabecular bone adaptation according to changes in the physic environment. Natural factors like microcracks, apoptosis, and cell aging are incorporated to the algorithm. To incorporate these last factors, preliminary studies of other authors are taken where microcracks are analyzed by fracture mechanics laws, also shear stress analysis to get apoptosis simulation and for the ageing is used a step function of the media density variation. Results show increments in strain energy and decrements in mass that is direct consequence of the stress concentration. In the same way, is observed that the structure can recover to the effects described, that agrees with the experimental studies of some authors.

HEALTHCARE FACILITY MANAGEMENT IN THE UNITED STATES

In the United States there is a close association between medical technology management (clinical engineering) and healthcare facility management (facility engineering). It is useful for clinical engineers to understand the work of facility engineers because both professions represent the application of engineering expertise to support safe and effective patient care. This article provides an overview of healthcare facility management practice in the United States.