La importancia histórica de la Ingeniería Electrónica en los avances médicos

La Ingeniería Electrónica ha logrado grandes desarrollos en la instrumentación para aplicaciones en fisiología; estos desarrollos conllevan a lo que se conoce como equipos médicos. La relevancia clínica por los resultados obtenidos con esos equipos, permite a la medicina dar grandes pasos en el avance científico para el diagnóstico, la prevención y el tratamiento de patologías asociadas al ser humano. Para desarrollar esa instrumentación se deben tener en cuenta dos fases claves, a saber: en la primera, todos los requerimientos que exige la Fisiología para que los instrumentos a desarrollar se adapten a las necesidades médicas. En la segunda, que incluye el diseño, la implementación y las pruebas del instrumento desarrollado, se debe utilizar tecnología electrónica de punta para obtener registros fisiológicos confiables y de fácil procesamiento digital.

En este sentido hay que tener en cuenta los siguientes antecedentes. El primero tiene que ver con la fisiología moderna, que se inicia en 1846 con el desarrollo del kymografion por parte de Carl Ludwing. Este instrumento permite que los fenómenos biofísicos se representen en un registro que pueda ser analizado por profesionales de la salud. El segundo viene con el surgimiento de la Ingeniería Electrónica, que nace en 1904 con la creación del diodo al vacío por John Ambrose Fleming, lo que a la postre permite en 1947 a Walter H. Brattain y John Barden, demostrar el efecto amplificador del primer transistor semiconductor en los Bell Telephone Laboratories. Los desarrollos continuaron y hacia 1960 fueron populares los polígrafos electromecánicos para realizar registros fisiológicos que se imprimían en una grilla de papel y cuya lectura se realizaba por observación sobre la grilla. Los datos así obtenidos dependían en gran medida del observador, pues había un alto contenido subjetivo en los resultados finales.

Hoy en día el desarrollo tecnológico de la ingeniería aplicado a los instrumentos para registros fisiológicos, permite realizar comparaciones confiables de resultados robustos para diferentes registros en diferentes individuos, dando inicio a la investigación científica en medicina y fisiología, así como al surgimiento de equipos médicos de amplio uso en clínica e investigación.

Actualmente, debido al COVID19, se ha evidenciado la importancia de la Ingeniería Electrónica en el diseño, implementación y pruebas de ventiladores que hacen parte de las camas UCI, acorde a requerimientos fisiológicos. Así, evidencia la capacidad que tiene la Ingeniería colombiana en fabricación de equipos médicos como apoyo a la ciencia médica.

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Por otra parte, el aporte de la Ingeniería Electrónica en los avances médicos tiene dos frentes de acción. El primero corresponde al desarrollo de equipos especializados para investigación científica en medicina, y el segundo corresponde al desarrollo de equipos médicos de amplio uso en clínica. De esta forma, los equipos de uso en investigación científica cuentan con altos estándares de seguridad y permiten configuraciones y ajustes por parte del investigador, para obtener los requerimientos de cada investigación en particular. Los equipos médicos de uso en clínica, cuentan con altos estándares de bioseguridad y no permiten intervenciones ni configuraciones por parte de personal no autorizado.

Ante la contingencia por el COVID 19, la Ingeniería Electrónica ha sido clave en el diseño, implementación y pruebas del equipo médico conocido como ventilador para cama UCI, estos equipos deben cumplir con requerimientos que permitan apoyar el proceso de ventilación pulmonar. Solamente, teniendo en cuenta algunos requerimientos fisiológicos, la Ingeniería Electrónica puede cumplir con el control de los siguientes requerimientos fisiológicos, que pueden ser configurados por el médico tratante: porcentaje de oxígeno que respira el paciente, presión de insuflación, frecuencia respiratoria y volumen de aire.

A futuro, se presenta la posibilidad de que la Ingeniería Electrónica en Colombia, inicie sus propios desarrollos, implementaciones y pruebas de equipos médicos y equipos de investigación científica.

Por: Juan Carlos Lizarazo, profesor asociado de la Facultad de Ingeniería de la Universidad El Bosque