El invento de la Bioingeniería

Bioingeniería, aplicación de principios de ingeniería y de procedimientos de diseño para resolver problemas médicos. Dentro de sus especialidades se incluyen la biomecánica, la ingeniería bioquímica y la bioelectricidad.

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INGENIERÍA BIOMECÁNICA

La biomecánica estudia el sistema osteoarticular y muscular como estructuras mecánicas sometidas a movimientos y fuerzas. Esto incluye el análisis del modo de andar humano y la investigación de las fuerzas deformantes que sufre el cuerpo en un accidente. La biomecánica también estudia otros sistemas y órganos corporales, como el comportamiento de la sangre como fluido en movimiento, la mecánica de la respiración, o el intercambio de energía en el cuerpo humano.

Las aplicaciones de la biomecánica van, por tanto, desde el diseño de cinturones de seguridad para automóviles hasta el diseño y utilización de máquinas de circulación extracorpórea (utilizadas durante la cirugía cardíaca para sustituir las funciones cardíacas y pulmonares). Un desarrollo importante fue el pulmón de acero, primer dispositivo de respiración artificial que salvó la vida a algunos enfermos de poliomielitis. La biomecánica interviene en el desarrollo de implantes y órganos artificiales. Se han desarrollado prótesis mioeléctricas para extremidades de enfermos amputados. Están movidas por pequeños motores eléctricos estimulados por sistemas electrónicos que recogen las señales musculares (no todos los pacientes son capaces de utilizarlas de forma apropiada). Uno de los avances más importantes de la medicina de las últimas décadas son las prótesis articulares, que permiten sustituir articulaciones destruidas por diferentes enfermedades reumáticas mejorando, de forma radical, la calidad de vida de los pacientes; han obtenido gran éxito clínico las de cadera y rodilla, y algo menos las de hombro. El desarrollo de implantes artificiales para tratar fracturas ha revolucionado el mundo de la traumatología: su enorme variedad incluye tornillos, agujas, placas atornilladas, clavos intramedulares y sistemas de fijación externa; todos requieren un estudio biomecánico pormenorizado previo a su ensayo y aplicación clínica. También se están desarrollando corazones artificiales; desde 1982 muchos pacientes han sido tratados con tales dispositivos con éxito.

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INGENIERÍA BIOQUÍMICA

Estudia las interacciones químicas entre el organismo y los materiales artificiales. Éstos nunca son inertes, siempre provocan un cierto grado de reacción o rechazo. La especialidad más implicada en este fenómeno es la cirugía ortopédica: se trata de obtener prótesis articulares que generen el menor rechazo posible en el organismo y sean capaces de integrarse o adherirse de la manera más firme al hueso adyacente, consiguiendo duraciones superiores a las actuales. Se han desarrollado asimismo implantes para sustituir arterias fabricados en tejido acrílico que evita la formación de coágulos. Para proteger los implantes electrónicos se encapsulan en silicona, lo que facilita la integración tisular. El logro más importante es el desarrollo de las máquinas de diálisis, que permiten vivir a millones de pacientes que sufren insuficiencia renal en todo el mundo.

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BIOELECTRICIDAD

Estudia la actividad bioeléctrica, base fundamental del sistema nervioso y de la mayoría de los procesos vitales. El ingeniero bioeléctrico investiga estos procesos y utiliza las señales bioeléctricas para fines diagnósticos. Los desarrollos de esta especialidad han conducido a la invención del marcapasos, el desfibrilador y el electrocardiógrafo. El marcapasos controla y restaura el ritmo normal de la contracción cardíaca mediante electroestimulación. El desfibrilador sirve para aplicar una descarga eléctrica potente pero controlada sobre el tórax de un paciente cuyo corazón se ha parado, e intentar conseguir que reanude sus contracciones. El electrocardiógrafo registra, a través de electrodos sobre la piel, las ondas eléctricas cardíacas. Hoy en día se analizan los electrocardiogramas con ayuda de la informática y se transmiten vía telefónica a centros diagnósticos. La monitorización de muchas otras funciones bioeléctricas juega un papel fundamental en las salas modernas de reanimación quirúrgicas y unidades de cuidados intensivos.