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M. Cerrolaza
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| Desarrollo de un pletismógrafo de impedancia para evaluar la hiperemia reactiva en el antebrazo |
Fernando Mora ; Guillermo Villegas ; Juan Enrique Parra
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Español
La pletismografía de impedancia se basa en medición del cambio de voltaje que ocurre por las variaciones de volumen que suceden en una sección de tejido. La corriente aplicada es del tipo alterna, débil y de alta frecuencia para evitar la estimulación de tejidos eléctricamente excitables como músculo y nervio. Los cambios de flujo sanguíneo son susceptibles de medición por este método y el mismo se ha aplicado en el diagnóstico de la oclusión venosa de los miembros. Se diseñó y construyó un medidor de impedancia para aplicarlo al antebrazo, el cual consta de un regulador de voltaje TPS76150 con registro simultaneo de la derivación DII del ECG. La señal de inyección generada fue de 50 KHz (puente de Wien) y registrada con dos amplificadores operacionales de transconductancia LM 3080 (1mA). La señal fue demodulada y reamplificada. Se usaron electrodos de banda de plata aplicados sobre la piel del antebrazo con gel de conducción eléctrica y sujetados con bandas de goma. El circuito y el software de adquisición fueron desarrollados en el centro de Bioingeniería de la USB. Se hicieron registros en 15 sujetos sanos de 18-30 años de edad con protocolos de oclusión de la arteria braquial y registro de flujo sanguíneo en el antebrazo. Se hicieron oclusiones con un brazalete a presiones subdiastólica (oclusión venosa), supradiastólica y suprasistólica; durante 60 y 90 segundos con liberación brusca de la oclusión. El gráfico se observó y registró en una computadora portátil (laptop). Durante la oclusión suprasistólica se halló un aumento inicial de impedancia progresivo hasta su estabilización y la aparición de un pico correspondiente a la hiperemia reactiva del antebrazo al momento de liberar la oclusión, el cual se ha relacionado con la liberación de sustancias vasodilatadores de origen endotelial. En conclusión, el aparato diseñado es de aplicación clínica sencilla, permite evaluar las variables hemodinámicas típicas de la hiperemia reactiva y es potencialmente utilizable en el diagnóstico de oclusiones venosas.
Inglés
Impedance pletismography is based on the evaluation of the voltage change that occur as a consequence of blood flow variations in a particular tissue section. Current applied for the procedure should be alternating, weak and of high frequency to avoid electrically excitable cells stimulation, such as muscles and nerves. Blood volume changes can be measured by this method and has been applied in the diagnosis of deep venous thrombosis of limbs. An impedance meter was designed and built to be used in the forearm of patients. It consists of a voltage stabilizer TPS 76150 with simultaneous ECG recording (DII lead). Injected signal had 50 KHz (Wien’s bridge) and registered through two operational amplifiers LM 3080 (1 mA). Signal was demodulated and amplified. Electrodes used were made of silver strips with conductance improved by conductivity gel, fixed by elastic rubber strips. Circuit wiring and equisition software was developed at the Bioengineering Department of Simón Bolívar University. Fifteen healthy subjects, age range 18-30 years old, were submitted to noninvasive forearm blood flow evaluation with the already described electronic device. Brachial artery occlusions were made with a cuff at subdiastolic, supradiastolic and suprasystolic blood pressures, for 60 and 90 seconds and then this occlusion was abruptly released. The curve was displayed and recorded in a portable PC (laptop). During suprasystolic occlusion the impedance observed curve showed a progressive increased until stabilization. When occlusion was released a sudden peak appeared which corresponds to reactive hyperemia of the forearm. This peak has been associated to the secretion of endothelial vasodilatory substances. In conclusion, this device is suitable to be used in clinical settings for the evaluation of reactive hyperemia and potentially useful in diagnosis of deep veins occlusions.
Una aproximación a la tecnología cardiovascular a través de la interdisciplinariedad: una necesidad latinoamericana |
John Bustamante
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Español
Los progresos logrados en la medicina cardiovascular durante los últimos años vienen a transformar el contenido y la práctica de la profesión médica. Dichos adelantos se deben en mucho a la contribución de disciplinas básicas como la física, la química y las ciencias de la información. Gracias a esas disciplinas, las cuales establecen entre sí estrechos vínculos, aparecen en el ámbito científico las ciencias transdisciplinares como la biofísica y la bioquímica, referenciando un acercamiento entre lo biológico y lo inorgánico; así como también las técnicas interdisciplinares de la ingeniería biomédica, cuyo campo de trabajo se traza en el entorno médico empleando herramientas de la ingeniería, como la bioinstrumentación, la biomecánica, la bioelectrónica y los biomateriales. Con estas herramientas en conjunto se han podido ampliar los medios diagnósticos así como los terapéuticos en el área cardiológica, mejorando sustancialmente la calidad de vida de los pacientes. Producto de ello, se hace imperante el encuentro médico-ingeniero, acrecentando el diálogo entre ambas disciplinas; en el que deben discurrir profesionales de diversas áreas: médicos cardiólogos, cirujanos cardiovasculares, ingenieros mecánicos, ingenieros electrónicos, ingenieros de sistemas, físicos, diseñadores industriales, entre otros; aportando cada uno en su campo del saber, pero confluyendo hacia un mismo eje de acción.
Inglés
The progresses obtained in the cardiovascular medicine during the last years come to transform the content and the practice of the profession. These advances are consequence of the contribution of basic disciplines like the physics, the chemistry and sciences of the information. Thanks to those disciplines, which establish narrow bonds to each other, appear in the language the transdisciplinary sciences like the biophysics and the biochemistry, an approach between biological and the inorganic thing; as well as the interdisciplinary techniques of the biomedical engineering, whose work move in the medical surroundings using tools of engineering, like the bioinstrumentation, the biomechanics, the bioelectronic and the biomaterials. With these set of tools, it has been possible to extend the diagnoses methods as well as the therapeutic ones in the cardiovascular area, improving substantially the quality of life of the patients. As a result of it, the doctorengineer encounter becomes transcendent, increasing the dialogue between both disciplines; in what must take part professionals of wide diversity of areas: cardiologists, cardiovascular surgeons, mechanical engineers, electronics engineers, industrial systems engineers, physicists, designers, among others; contributing each one in its field of the knowledge, but coming together towards a same axis of action.
Estudio de la degradación hidrolítica de un copolímero biodegradable |
Dayanara Morales ; Gladys Ronca ; Marco A. Sabino
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Español
Se estudió la degradación hidrolítica in vitro de suturas de Poliglactin 910 utilizando un buffer de fosfato , pH= 7,4, a 37 °C. La degradación fue evaluada a través de la perdida en peso, cambio en las propiedades térmicas, morfología y propiedades mecánicas de las suturas sometidas a hidrólisis. Después de 10 semanas, los resultados obtenidos de la pérdida en peso y pH sugieren la difusión de especies de bajo peso molecular al medio de reacción como consecuencia del ataque hidrolítico a los grupos éster en el polímero. La disminución de las propiedades mecánicas, tanto el esfuerzo de ruptura como el modulo, junto con los resultados anteriores sugieren que el proceso de escisión de cadenas procede en dos etapas: la primera ocurre en las zonas amorfas y la segunda en las zonas cristalinas. El estudio de la morfología correspondiente a la superf icie de las sutura revela un mecanismo de degradación heterogéneo por capas.
Inglés
The hydrolytic degradation of bioabsorbable Poliglactin 910 was studied in a phosphate buffer solution, pH= 7,4, at 37 °C. The degradation was evaluated by analyzing the changes in weight loss, pH, DSC, mechanical properties and morphological changes. After 10 weeks, the weight loss and pH changes suggested diffusion of low molecular weight chain segments into the reaction medium as a consequence of the breaking of ester bonds in the material. Breaking stress and Young Modulus decrease, indicating that chain scission proceeded in two steps: the first ocurring in the amorphous regions within the intermicrofibrillar space; the second in the crystalline regions. Surface morphological changes suggest a heterogeneous degradation mechanism by layers.
Proyecto mótrico: el problema del mallado de la bifurcación principal del árbol coronario izquierdo |
Jorge del Pico ; Elsa García ; Francisco J. Serón
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El proyecto MOTRICO consiste en la construcción y validación de un sistema informático, que permite a un equipo médico, modelar de manera realista la anatomía de partes del sistema vascular humano y simular el flujo de la sangre para obtener magnitudes biofísicas. En este escrito se presenta el trabajo inicial realizado para obtener un modelo sintético, basado en datos anatómicos reales, de parte del árbol coronario izquierdo, en concreto, de su bifurcación principal. También se describen las técnicas empleadas en la construcción del modelo geométrico así como las mallas generadas para realizar las simulaciones mediante el método de los elementos finitos.
Inglés
The MOTRICO project plans the development of an advanced environment that will offer computer assistance for cardiac therapy and diagnosis, which would be useful in the hemodynamics units of those hospitals that have access to the instrumental techniques of Angiography and Intravascular Ultrasounds. The initial work presented in this paper will describe modeling and finite element mesh generation of an idealized model of the human left coronary artery bifurcation. The computational geometric model has been developed on the basis of real anatomical information.
Simulación mediante el método de los elementos finitos del alendronato en un modelo de remodelado óseo basado en mecánica de daño |
J. M. García ; Manuel Doblaré ; María Elvira Zeman
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El hueso, como tejido vivo, es capaz de adaptarse a las alteraciones de cargas a las que se le somete en nuestra vida cotidiana; sin embargo, este fenómeno de remodelación ósea es afectado igualmente por cambios hormonales o por ciertos medicamentos. Al estudiar los reemplazos articulares es fundamental el estudio del remodelado óseo, y debe considerarse además que gran parte de la población a la que se le colocan implantes son personas mayores con un estado osteopenico o inclusive con osteoporosis. El alendronato es un medicamento ampliamente utilizado hoy en día para incrementar la cantidad de mineral óseo en pacientes con las condiciones antes mencionadas. Este trabajo utiliza un modelo de remodelado óseo que se basa en la Mecánica de Daño y que considera a la porosidad ósea como la variable de daño. El planteamiento biológico se acopla al mecánico simulando tanto los cambios en el grado de mineralización del tejido óseo, como la disminución de la frecuencia de activación de las BMUs (unidades estructurales óseas - bone multicellular units) inducidos por el alendronato. Los efectos de estos cambios biológicos se representan directamente en la ley de evolución temporal del daño. Los resultados obtenidos en simulaciones de uno y dos años de tratamiento muestran una buena correlación respecto a los datos clínicos obtenidos en la literatura.
Inglés
Mechanical loads are one of the main factors that affect bone remodelling process. This phenomenon is widely applied to the study of prosthetic replacement, for example hip prosthesis. Elderly people are the most common patient to receive a hip replacement surgery. Alendronate is a drug that is being used to increase bone mineral content in patients with poor bone quality. This work uses a mechanical model based on damage mechanics, which considers bone’s porosity as the damage variable, a mechanical stimulus associated thermodynamically to this variable, a damage criterion and an evolution damage law. Our approach simulates the degree of mineralization changes as well as the decrease of BMU activation frequency due to Alendronate doses. The biological changes generated by the drug directly affect the damage’s evolution law. As a first approach the two biological parameters to be modeled are the surface of remodelling as well as the degree of mineralization (ash fraction) of the bone. Results show a good correlation with experimental data from alendronate´s treatments for short term simulations (1-2 years).
Flow dynamics in anatomical models of abdominal aortic aneurysms: computational analysis of pulsatile flow |
Cristina H. Amon ; Ender A. Finol
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El flujo sanguíneo en el sistema cardiovascular humano está dominado por fenómenos de transporte dependientes del tiempo. Bajo condiciones promedio de descanso del paciente, la sangre en el segmento abdominal de la arteria aorta experimenta patrones de flujo laminar, siendo influenciada la dinámica de vórtices por flujos secundarios generados en curvaturas y arterias adyacentes. Esta dinámica de flujo es más compleja cuando el paciente presenta una condición patológica que causa un cambio en la composición estructural normal de la arteria, por ejemplo, en presencia de un aneurisma. En términos generales, un aneurisma representa una dilatación irreversible causada por el debilitamiento de la pared del vaso sanguíneo. Este trabajo examina la importancia de la hemodinámica en la caracterización de patrones de flujo pulsátil sanguíneo en modelos anatómicamente realistas de aneurismas del segmento infrarenal de la arteria aorta abdominal. Estos modelos computacionales son utilizados para la simulación numérica de las ecuaciones de transporte empleando el método de los elementos finitos para la discretización en espacio y tiempo. Hemos caracterizado la dinámica de flujo pulsátil en aneurismas abdominales para condiciones promedio de descanso por medio de la identificación de regiones de flujo perturbado. La quantificación de este tipo de flujo se basa en la evaluación de la presión y los esfuerzos de corte en la pared interna del aneurisma.
Inglés
Blood flow in human arteries is dominated by time-dependent transport phenomena. In particular, in the abdominal segment of the aorta under a patient’s average resting conditions, blood exhibits laminar flow patterns that are influenced by secondary flows induced by adjacent branches and in irregular vessel geometries. The flow dynamics becomes more complex when there is a pathological condition that causes changes in the normal structural composition of the vessel wall, for example, in the presence of an aneurysm. An aneurysm is an irreversible dilation of a blood vessel accompanied by weakening of the vessel wall. This work examines the importance of hemodynamics in the characterization of pulsatile blood flow patterns in individual Abdominal Aortic Aneurysm (AAA) models. These patientspecific computational models have been developed for the numerical simulation of the momentum transport equations utilizing the Finite Element Method (FEM) for the spatial and temporal discretization. We characterize pulsatile flow dynamics in AAAs for average resting conditions by means of identifying regions of disturbed flow and quantifying the disturbance by evaluating wall pressure and wall shear stresses at the aneurysm wall.
Experiencias de Telemedicina en el Instituto Docente de Urología |
Guillermo Montilla ; Hyxia Villegas ; Egilda Pérez
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En este trabajo se presenta la experiencia del Centro de Procesamiento de Imágenes (CPI) en la enseñanza de la telemedicina. Específicamente se muestra con una visión amplia todos los aspectos de este proyecto médico-tecnológico. El objetivo del curso fue dar una formación teórico-práctica a los estudiantes en el área de telemedicina, demostrando la versatilidad de esta práctica médica a través de variadas experiencias y diversas actividades médicas. La fase experimental del curso de telemedicina se realizó dentro del Postgrado de Urología de la Universidad de Carabobo coordinado por el Instituto Docente de Urología (IDU). Este artículo describe esta experiencia en todos sus matices, la configuración de los equipos de videoconferencia, una descripción de los periféricos médicos adaptados a la práctica de la telemedicina, la instalación de las telecomunicaciones, los espacios médicos adaptados a la telemedicina, y el contenido mismo del curso. El curso tuvo una duración de doce semanas, se describen: los tutoriales para nivelar el grado de conocimiento de los médicos en las áreas de tecnologías de la información, las prácticas de manejo de los equipos de videoconferencia y los equipos médicos periféricos como: ecógrafos, electrocardiógrafos y estetoscopios digitales. Esta es la primera experiencia formal de telemedicina que se ha realizado en Venezuela con fines didácticos . Este curso nos permitió observar el comportamiento de los médicos frente a los equipos y en colaboración con los estudiantes de la especialidad realizaron numerosas prácticas de telemedicina en las áreas de: teleradiología (RX y Ultrasonido) y telecistología.
Inglés
The Telemedicine (TM) it is a viable alternative to improve the quality of the attention to the patient; in order to obtain the suitable efficiency is convenient that specialists must handle with naturalness the technical concepts related to the installation and operation of the equipment required in a TM session. In this work results on telemedicine teaching at the Center of Image Processing, are presented, showing the development of this medical-technology project. The objective of the course was to upgrade the academic formation of the students in the area of the TM, showing its versatility through varied experiences and medical practice. The experimental phase of telemedicine course was made for the Master Degree Program in Urology of Carabobo University. This activity was carried out at the Urology Teaching Institute (IDU). This article describes the experience and explains details of the videoconference equipment’s configuration, the medical peripherals used in TM, the telecommunications services installation, the medical ambient in TM and the course programming. The course was twelve (12) weeks long. Some tutorials were given to make level the doctor’s knowledge and soon teleconsulting were made which are explained later. Courses of this category have been made in several countries. This it is the first formal experience in TM in Venezuela having didactic goals. This course allowed us to observe the interaction between doctors and TM equipment’s, related to teleradiology (RX and ultrasound) and telecitoscopy.
On the modelling bone tissue fracture and healing of the bone tissue |
José Manuel García ; Manuel Doblaré
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La fractura de todo tipo en los órganos óseos es una de las causas indirectas más importantes de mortalidad en personas de avanzada edad y uno de los factores de mayor incidencia social y económica dentro del ámbito sanitario en las sociedades desarrolladas. Es por tanto importante disponer de una mejor comprensión de los mecanismos de fractura ósea y de los modelos necesarios que tratan de predecir su fallo como consecuencia de diferentes condiciones de carga. Sin embargo, a diferencia de lo que ocurre en materiales inertes, el hueso, como tejido vivo, tiene la capacidad de autorepararse. De hecho el mejor conocimiento de estos comportamientos, junto a la posibilidad de simulaciones suficientemente precisas, permitiría un mejor diseño de prótesis e implantes, siendo éste un campo de investigación de gran actualidad. Los objetivos principales de este trabajo son comprender las diferencias y similitudes entre el comportamiento a fractura entre el tejido óseo y los materiales ingenieriles habituales desde un punto de vista estructural, así como realizar una revisión de la bibliografía disponible sobre el modelado computacional en estas dos áreas de la Biomecánica ósea: fractura y conformación del callo óseo, con objeto de enfatizar la importancia de la simulación en esta disciplina,, debido a la enorme dificultad, e incluso imposibilidad en muchos casos, de obtener resultados experimentales precisos y personalizados.
Inglés
This paper reviews the available literature on computational modelling in two areas of bone biomechanics: fracture and healing. Bone fracture analysis attempts to predict the failure of musculoskeletal structures by several possible mechanisms under different loading conditions. However, as opposed to structurally inert materials, bone is a living tissue that can repair its elf. An exciting new field of research is being developed to better comprehend these mechanisms and the mechanical behaviour of bone tissue. One of the main goals of this work is to demonstrate, after a review of computational models, the main similarities and differences between normal engineering materials and bone tissue from a structural point of view. We also underline the importance of computational simulations in biomechanics due to the difficulty of obtaining experimental or clinical results.
Remodelado óseo utilizando el método de los elementos de contorno |
Miguel Cerrolaza ; Gabriela Martínez
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Se propone un algoritmo para la simulación matemática del proceso remodelado óseo externo a nivel trabecular. Para ello se realizó el cálculo estructural con el método de los elementos de contorno y se integró con el modelo de remodelación ósea propuesto por Fridez9. Se incluyen varios ejemplos numéricos que muestran la validez y versatilidad del método propuesto. La velocidad en la obtención de la solución es una de las principales ventajas de este método.
Inglés
An algorithm for the mathematical representation of external bone remodeling is proposed. The Boundary element method is used for the numerical analysis of trabecular bone, together whit the remodeling algorithm presented by Fridez9. The versatility and power of the algorithm discussed herein are shown by some numerical examples. As well, the method converges very fast to the solution, which is one of the main advantages of the proposed numerical scheme.
Información General
Información básica
ACTA CIENTÍFICA VENEZOLANA es una revista multidisciplinaria que considera para su publicación trabajos originales en cualquier área de la ciencia. Un Artículo describe un estudio completo y definitivo. Una Nota un proyecto completo, pero más corto, que se refiere a hallazgos originales o importantes modificaciones de técnicas ya descritas. Un Ensayo trata aspectos relacionados con la ciencia pero no está basado en resultados originales. Una Revisión es un artículo solicitado por invitación de la comisión editora y comenta la literatura más reciente sobre un tema especializado. Avances de Investigación da cabida a comunicaciones sobre investigaciones en marcha que ameritan una rápida difusión. Las secciones Editorial y Opinión están abiertas a toda la comunidad científica. Instrucciones precisas para la presentación definitiva del texto, aparecen en el primer número de cada volumen
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32. Tibblin, S., Keck, N.G. and Schenk, W.G.J. Central and peripheral circulatory responses to glucagon in hypovolemic dogs. Acta Chir. Scand. 137: 603-611, 1971.
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56. Kroon, A.M. and Saccone, C. Biogenesis of Mitochondria Academic Press, New York, 1974, pp. 165-169.
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