Según la ABET acrónimno de Accreditation Board for Engineering and Technology, que desde el 2005 solamente se usa la sigla para hacer referencia a la organización, el diseño en ingeniería es el proceso de crear o idear un sistema, componente o proceso para satisfacer determinadas necesidades. Estos sistemas o procesos, pueden estar enfocados solamente a máquinas y sus elementos o con una visión más generalizada, a sistemas y componentes biológicos, lo que se podría describir como bioingeniería.

En el caso de la ingeniería mecánica, y como lo menciona la Sociedad de Ingeniería Biomédica BMES por sus siglas en inglés, se trata de aplicar la mecánica clásica que incluye, entre otras áreas, la estática, dinámica, mecánica de fluidos, termodinámica, tribología, entre otras; a problemas médicos o biológicos. Sin duda, incluye el estudio de movimientos, materiales y su comportamiento, transporte, etc. Esto ha llevado al desarrollo de corazones artificiales, prótesis, dispositivos de suministro de medicamentos, para mantener las vías de admisión de aire a los pulmones, y muchos otros tipos de dispositivos.

Innovación médica y tecnológica para traqueostomía

El proceso de respirar es aparentemente automático para todos, pero para un paciente en estado crítico esto no es tan simple y se requiere el uso de tuberías de acceso por la nariz, boca o tráquea a través de cirugía. Esta última se aplica cuando las estancias son mayores a 7 días. Estas tuberías llevan un globo que permite que ésta se sostenga dentro de la tráquea y se garantice que el aire no se pierda por un mal sello, como se puede ver en la figura 1.

La principal de las complicaciones del daño de la tráquea depende de la duración de la cánula traqueal por la presión ejercida del globo. Las lesiones ocurren incluso de una intubación breve y son causadas por la presión del globo, sobre las paredes de la vía aérea. Algunas veces se resuelven de forma espontánea, pero en otras progresan a ser granulomas faríngeos o ulceras, e iclusive estenosis por cicatrización; en conclusión, el tejido y las zonas donde hace contacto el globo, se dañan y pueden morir. Para resolver este problema, se requiere conocer el diseño natural de la tráquea.

Como se puede observar de la figura 2 (página siguiente), en la tráquea se aprecian al menos 4 tipos de tejido, con propiedades mecánicas particulares, y en su conjunto como un material compuesto. Además, se tiene cilios, que son como vellosidades que se encargan de transportar el moco hacia el exterior. Cuando el globo hace presión en los cilios, mucosa y submucosa se cierran vasos, dejando sin alimentación a los tejidos y que en residencias prolongadas, generarían la muerte de los mismos. Para evitar esto se requiere realizar una modificación a la geometría del globo y distribuir la carga uniformemente para evitar las deformaciones del tejido. Para ello se recurre a la mecánica de sólidos, tribología, análisis y modelación numérica, y diseño de elementos de máquina, entre otras áreas de la ingeniería mecánica.

Una vez realizado el diseño, se genera un modelo funcional a través de impresiones en tres dimensiones y se realizan pruebas experimentales para demostrar la interacción del mismo con la tráquea, como puede se puede ver de la figura 3. Con los resultados teóricos y experimentales conocidos se puede avanzar a la producción del dispositivo médico.

Equipos Médicos Vizcarra, el Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico (Cenidet) y el Centro de Investigación en Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad Autónoma del Estado de Morelos (Ciicap), han formado un equipo de trabajo donde se lleva a cabo investigación para el desarrollo de nuevos dispositivos médicos a través de la aplicación de diferentes áreas de la ingeniería mecánica y con enfoques relacionados con la reducción de la sensación de dolor y de la formación de bacterias, optimización geométrica, reducción de fricción, diseño bioinspirados, entre otros. De esta manera se busca prolongar la vida útil de los dispositivos, reducir el daño en los tejidos y en consecuencia incrementa la probabilidad de vida de los enfermos.

Pie de foto 1: Figura 1. Tubo endotraqueal con balón
Pie de foto 2: Figura 2. Fisiología de la tráquea
Pie de foto 3: Figura 3. Pruebas por fotoelasticidad de la distribución de cargas


Dr. José María Rodríguez Lelis / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico
Dr. José Antonio Arellano Cabrera / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
Mtra. María Teresa Lucas Jiménez / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
Equipos Médicos Vizcarra S.A.
Dra. Laura Lilia Castro Gómez/ Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
Dr. José Alfredo Rodríguez Ramírez/ Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
Dr. Juan Carlos García Catrejón/ Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
Centro de Investigación en Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad Autónoma del Estado de Morelos.