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Avances en 2013

NEUROTECNOLOGÍAS

ESCALA BIOMÉDICA Asesoría en Ingeniería Clínica Volumen 1, Número 4

Foto: Erika Ramírez López


ESCALA BIOMÉDICA Asesoría en Ingeniería Clínica Escala Biomédica S.C. es una empresa constituida en 2008 con la finalidad

de cubrir el mercado exigente de servicios de consultoría en equipo médico, innovaciones tecnológicas y su respectiva infraestructura. Comprometida con la búsqueda del bienestar de la población a través de la mejora continua de la tecnología e instalaciones médicas. Somos una empresa conformada por un equipo de trabajo con el expertis necesario, con una metodología de trabajo basada en la actualización e innovación, para brindar soluciones y servicios a las necesidades cambiantes del sector salud. Misión Mejorar los servicios de salud mediante soluciones integrales de consultoría en infraestructura hospitalaria y gestión de tecnologías médicas brindando servicios personalizados, experiencia, y profesionalismo a nuestros socios de negocios. Visión La visión a 2018 es mejorar la calidad de los servicios de salud y la seguridad del paciente en establecimientos de atención a la salud de México y Latinoamérica a través de consolidar unidades de servicios innovadoras de ingeniería clínica. Prol. Río SanÁngel No. 35 Desp. 4 Col. Atlamaya., Deleg. Álvaro Obregón, México, D.F. C.P. 01760. Tel. (52) 55 5683-31130 Fax. (52) 55 5668-7440 www.escalabiomedica.com contacto@escalabiomedica.com


CONTENIDO

en Medicina

Transmisión de la Información

por Guadalupe Gutiérrez Sánchez y Paola Salgado Rodríguez

9 Un paso más al entendimiento del lenguaje neuronal

Investigación en neurociencias por Jun I. Nishimura Tanikawa

TECNOLOGÍAS Septiembre 2013

Foto: Erika Ramírez López

4 Tecnologías de la Información

NEURO

SEPTIEMBRE 2013 | VOL. 1, N° 4

6

Iniciativa BRAIN Beneficio a largo plazo

15 muy económica

Una forma identificar daño cerebral

por Erika Ramírez López

de

Investigación en neurociencias por Jun I. Nishimura Tanikawa

18 Sistema para seguir en tiempo real la actividad neuronal

Y cuantificar la enfermedad de Parkinson por Guillermo Montes Valverde

10 Ultrasonido

Abriendo fronteras en la estimulación cerebral no invasiva por Elizabeth Esquivel Salgado

16 Elección de la Tecnología Médica Neurociencias

por Gabriela Jiménez Moyao

20 Relación entre las Neurociencias y la Ingeniería Biomédica Estudio de caso

por Luis A. Trujillo Arrellano y Valeria Y. Zumpano Romero

19 ¿Sabías qué?

Antecedentes históricos

por Guillermo Montes Valverde


NEURO L

Tecnologías

de la Información en Medicina Ing. Guadalupe Gutiérrez Sánchez

a ciencia médica no sería nada sin modernos métodos de tratamiento y procedimientos tecnológicos altamente desarrollados que permiten el perfeccionamiento de cualquier técnica o método orientado a ampliar las capacidades de cualquier ser humano. El ser humano ha desarrollado herramientas y métodos empleados para distribuir información médica, las Tecnologías de Información Médica (TIM). En la actualidad el aporte de las TIM es fundamental ya que el ser humano es el único ser vivo capaz de propiciar cambios asombrosos, utilizando tecnologías incomparables. Con el paso del tiempo se ha registrado un crecimiento exponencial tanto en el número de usuarios, como el de instituciones que se han incorporado a la búsqueda de diferentes medios que permitan un mejor nivel.1 La búsqueda de nuevas TIM ha orillado a diferentes disciplinas

guadalupe.gutierrez@escalabiomedica.com

Ing. Paola Salgado Rodríguez paola.salgado@escalabiomedica.com

a desarrollar mejores procesos o aparatos que permitan ampliar las capacidades de cualquiera, como es el caso de la neurociencia que combinada con la tecnología surge el termino NEUROTECNOLOGÍA que es un conjunto de herramientas que sirven para analizar e influir sobre el sistema nervioso del humano, especialmente sobre el cerebro como las tecnologías que incluyen simulaciones de modelos neurales, computadores biológicos, aparatos para interconectar el cerebro con sistemas electrónicos y aparatos para medir y analizar la actividad cerebral.2 La transmisión de información del cerebro a cualquier tecnología puede ser llevada a cabo por medio de programas informáticos, herramienta fundamental en el estudio de un órgano tan complejo como el cerebro. Hoy en día la neurociencia computacional es uno de los


Referencias: 1. Las aportaciones de la neurociencia al mundo [En línea] Disponible en: http://www.prnoticias.com/ index.php/marketing/1101-festivales-y-premios/20109033las-aportaciones-de-la-neurociencia-al-mundo-delmarketing-y-la-comunicacion [Consultado el 5 agosto]. 2. Neurociencia [En línea] Disponible en: http:// neurocienciaeia.blogspot.mx [Consultado el 5 agosto]. 3. Software rosarino que permite controlar con la mente una silla de ruedas [En línea] Disponible en: http:// www.puntobiz.com.ar/noticia/articulo/83708/Software_ rosarino_que_permite_controlar_con_la_mente_una_ silla_de_ruedas.html, [Consultado el 14 de agosto 2013].

www.neurocienciaeia.blogspot.mx/2008_03_01_archive.html

campos de la ciencia teórica más efervescente, ya que hace posible la transmisión y comunicación de información por ejemplo, un software que hace posible el control de una silla de ruedas. “Una silla de ruedas que puede ser controlada y manejada por el cerebro, mediante una interfaz cerebro-computadora, es decir un “casco” que, colocado en la cabeza de los pacientes permite transmitir, de manera inalámbrica, las señales que emite el cerebro a una computadora equipada con un software que fue desarrollado localmente y que es capaz de decodificar y transformar dichas señales en comandos que permiten mover la silla de ruedas. La misma fue pensada especialmente para ser utilizada en la rehabilitación de pacientes con patologías 3 neurológicas”. En concreto la transmisión de información ha ido creciendo a pasos agigantados lo cual hace que el ser humano sea capaz de procesar información nunca antes pensada, obteniendo información que antes desconocíamos.

Transmisión de la Información


Iniciativa BRAIN,

beneficio a largo plazo Dra. Erika Ramírez López erika.ramirez@escalabiomedica.com

E

l 2 de Abril del presente año, el Presidente Barack Obama anunció la iniciativa, que en español podría traducirse como, “Investigación del Cerebro a través del Avance de Neurotecnologías Innovadoras” (Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies, BRAIN por sus siglas en inglés).1 Este proyecto buscará crear un mapa del cerebro humano que permita descubrir la forma en que las millones de células del cerebro interactúan entre sí, produciendo conocimiento sobre trastornos cerebrales que conduzcan a un mejor diagnóstico, prevención y tratamiento. Esta iniciativa contará con un fondo inicial de $100 millones de dólares en financiamiento en 2014, que vendrá de los Institutos Nacionales de Salud, la Agencia de Proyectos Avanzados de Defensa y la Fundación Nacional de Ciencias.2 De hecho, otros proyectos a nivel mundial se han desarrollado, tal es el caso de la Unión Europea con “Human Brain Project”3 y China con “Brainnetome”.4 El primero Foto: Erika Ramírez López


con una inversión de $1,500 millones de dólares, mientras que el segundo tiene 10 años trabajándose. De acuerdo a un estudio de la Corporación RAND (Research and Development), se encontró que el costo de cuidar a los pacientes con demencia, está en igualdad con el costo de tratar el cáncer o las enfermedades cardíacas; y los costos del cuidado de la demencia, aumentarán al doble antes de 2040.5 Además, El Instituto para la Métrica y Evaluación Sanitaria de Estados Unidos, estima que los trastornos cerebrales (neurológicos, por abuso de sustancias y los trastornos mentales y del comportamiento) son la fuente número uno de discapacidad a nivel mundial, con un 22% de los años de vida potencialmente perdidos por

discapacidad, entre todas las causas médicas en los grupos de edad de los 15 a 49 años. Así mismo, el Foro Económico Mundial predice que estos mismos trastornos tendrán los mayores costos de enfermedades crónicas no transmisibles a nivel mundial durante los próximos 20 años.2 Aun y cuando el proyecto ha recibido numerosas críticas por los vacíos legales sobre temas sociales y éticos asociados a los resultados que pueda generar, debe destacarse que la correcta aplicación de los resultados de BRAIN, generará un impacto altamente beneficioso para la economía del sector salud y en la sociedad, no solo de Estados Unidos, sino a nivel mundial. Es por ello que se deberá aumentar

BRAIN busca crear un mapa cerebral que permita prevenir, diagnosticar y tratar los trastornos cerebrales. el financiamiento y mejorar los objetivos del mismo, buscando además la regulación de los resultados que eviten la posible manipulación mental, sobre todo con fines bélicos.

Foto: Erika Ramírez López

Iniciativa

BRAIN

Referencias: : 1. National Institutes of Health, Turning Discovery Into Health, Brain Initiative. Recuperado de http://brainfeedback.nih.gov/ 2. Insel, T. R., Landis, S. C. & Collins, F. S. (2013). The NIH BRAIN Initiative. Science, 340, 687-688. Recuperado de http:// www.sciencemag.org/content/340/6133/687.full.pdf 3. The Human Brain Project. Recuperado de http://www.humanbrainproject.eu/ 4. Project Brainnetome. Recuperado de http://www.brainnetome.org/en/ 5. Belluck, P. (2013, 3 de abril). Dementia Care Cost Is Projected to Double by 2040. The New York Times. Recuperado de http://www.nytimes.com/2013/04/04/health/ dementia-care-costs-are-soaring-study-finds.html?_r=0


The 6th International IEEE EMBS Neural Engineering Conference Hotel Sheraton San Diego, California 6 - 8 Noviembre 2013

Foto: http://www.fotosimagenes.org/san-diego-california

www.neuro.embs.org/2013

EL CENTRO NACIONAL DE EXCELENCIA TECNOLÓGICA EN SALUD, A través de la:

DIRECCIÓN DE TELESALUD, Y EN COLABORACIÓN CON LOS SERVICIOS DE SALUD DE ZACATECAS Invita al:

“CONGRESO NACIONAL DE TELESALUD, ZACATECAS ” Del 25 al 27 de Septiembre de 2013 www.cenetec.salud.gob.mx/interior/congreso_nacional_telesalud.html


Un paso más al entendimiento del lenguaje neuronal. Ing. Jun I. Nishimura Tanikawa jun.nishimurat@escalabiomedica.com

investigación en neurociencias puede vivir un momento de apogeo dado que en los últimos años se ha aportado con varias iniciativas y proyectos, tal es el caso del mapa tridimensional digital del cerebro humano y la iniciativa del presidente Obama “BRAIN”. Una de las grandes zonas de investigación es el estudio de la comunicación neuronal, la idea de obtener señales eléctricas directamente de las neuronas puede ser una forma de comprender la comunicación neuronal y entender los mensajes fisiológicos del sistema nervioso. Investigadores de la Universidad de Duke han usado nanotubos de carbón para capturar señales eléctricas en neuronas individuales. La captación de señales es más precisa con nanotubos de carbón que con los electrodos metálicos convencionales y según la opinión de los expertos puede ser un precursor de las interfaces cerebro-computadoras. La técnica de elaboración de dicha sonda tiene un proceso especial; acumularon nanotubos de carbón en la punta de un cable de tungsteno hasta que los tubos tomaron la forma de una sonda tipo aguja, recubrieron la sonda con un material aislante y después la removieron con un haz de iones. Este proceso de colocar y remover el material aislante le dio a la sonda una punta extremadamente fina. Los recientes avances en el mapeo del cerebro y herramientas como la sonda de nanotubos son un eslabón más para la conjunción y la interfaz entre sistemas fisiológicos y sistemas computarizados. Referencia: Yoon I, Hamaguchi K, Borzenets IV, Finkelstein G, Mooney R, et al. (2013) Intracellular Neural Recording with Pure Carbon Nanotube Probes. PLoS ONE 8(6): e65715. doi:10.1371/journal.pone.0065715

Foto: http://nanotubosdecarbono.com

La


Ultrasonido, Abriendo fronteras Ing. Elizabeth Esquivel Salgado ib.elizabeth.esquivel@gmail.com

E

l ultrasonido es una onda acústica en el rango de frecuencia por encima de los 20,000 Hz, no perceptibles por el ser humano, y cuyo uso en equipos médicos de diagnóstico ha sido ampliamente desarrollado. En medicina es común su uso, principalmente en aplicaciones ginecológicas, gastroenterológicas y cardiovasculares. En el campo de las neurociencias es habitual su aplicación en sistemas de neuronavegación, para la verificación dentro del quirófano de las estructuras cerebrales intervenidas y en a aplicación del ultrasonido transcraneal para la confirmación de muerte cerebral o la monitorización de los cateterismos realizados por algún problema cerebrovascular. Sin embargo, el desarrollo de nuevas aplicaciones de esta tecnología en el área de las neurociencias se va incrementando poco a poco, buscando explotar su potencial como tecnología de tratamiento. Los métodos de estimulación de la actividad cerebral requieren en general de técnicas invasivas, por lo que son limitadas por el daño colateral que pueden causar al paciente. La técnica más común

es la estimulación profunda por colocación de electrodos, que requiere la exacta y precisa colocación de los mismos dentro del cerebro; esta técnica ha mostrado su eficacia para el tratamiento de condiciones neurológicas y psiquiátricas como el mal de Parkinson, la epilepsia, dolores crónicos, depresión profunda y migrañas. Otras técnicas son, la estimulación transcraneal magnética, que no requiere de una intervención quirúrgica, pero tiene una pobre resolución espacial y los tratamientos genéticos utilizados para corregir el comportamiento neuronal patológico, pero cuyos efectos secundarios aún no están bien definidos. Buscando disminuir los riesgos y limitaciones de éstos métodos de estimulación cerebral, se iniciaron estudios sobre la influencia del ultrasonido en la actividad neuronal. Algunos estudios han demostrado que con el ultrasonido transcraneal pulsado se logran alteraciones en el comportamiento motriz al estimular el córtex cerebral. Por otro lado, se desarrollan estudios que permitirán desarrollar un protocolo terapéutico adecuado y tener un mejor entendimiento del


Foto de Virginia Tech (Virginia Polytechnic Institute and State University); 2012.

s en la estimulación cerebral no invasiva

Figura 1. Imagen de Resonancia Magnética que muestra los efectos de la estimulación cerebral por ultrasonido

El tratamiento de problemas neuroendovasculares con ultrasonido, es otras de las aplicaciones que se estudia. efecto de las ondas de ultrasonido con diferentes frecuencias sobre la actividad funcional neuronal. Un ejemplo es el estudio realizado por el Virginia Tech Carilion Research Institude, en donde con las imágenes de Resonancia Magnética Funcional (Fig.1) se han ido mapeando las secciones del cerebro estimuladas por ondas de ultrasonido que generan una reacción motriz (verde), una sensación térmica (rojo) o ambos (amarillo). En la figura 1 se muestran etiquetadas la región de la ínsula posterior (pIN), ínsula anterior (aIN), el giro inferior frontal (IFg) y el opérculo (Op).

Buscando reemplazar la colocación quirúrgica de electrodos para la estimulación profunda del cerebro, se está desarrollando la técnica para la aplicación de ultrasonido mediante el rastreo por imágenes de Resonancia Magnética en el tratamiento del mal de Parkinson. De hecho, la FDA ya aprobó la primera fase del estudio clínico desarrollado por la Escuela de Medicina de la Universidad de Virginia, en la que se está investigando la eficacia del ultrasonido como tratamiento del Parkinson. En paralelo, en el Massachusetts Institute of Technology experimentó con


Otras interesantes aplicaciones que se están estudiando para la aplicación del ultrasonido en el campo de las neurociencias son: • El uso del ultrasonido para el tratamiento de problemas neuroendovasculares, que muestra beneficios sobre el tratamiento

convencional: una mayor rapidez de tratamiento, es más económico y no presenta complicaciones de sangrado (patente propiedad de la UCLA). • El desarrollo de interfaces cerebrales no invasivas. Considerando que el ultrasonido transcraneal focalizado (FUS) es capaz de modular la actividad cerebral de regiones específicas, se estudia su aplicación potencial como interfaz no invasiva cerebrocomputadora (CBI), para establecer una conexión funcional no invasiva entre los cerebros de diferentes especies. En un estudio realizado, se logró que una persona moviera la cola de una rata anestesiada a través de una interface cerebrocomputadora (BCI) en la cual se monitoriza el EEG de la persona y su intención de mover la cola de la rata se transmite hasta estimular mediante el FUS la acción motriz del roedor (Figura 2). Aunque estos estudios aún se

Figura 2. Esquema de la Interface Cerebro-Cerebro implementada (BBI)

Foto de Yoo S-S, Kim H., Filandrianos E., Taghados S.J., Park S. 2013.

ultrasonido de baja frecuencia y baja intensidad como alternativa a las técnicas de estimulación profunda o estimulación del nervio vago, pero a causa de los problemas que tenían para superar la barrera craneal, ahora están trabajando en instrumentos de ultrasonido de alta frecuencia que permitan superar esta barrera y focalizar mejor el ultrasonido a su objetivo, buscan desarrollar mejores transductores para la aplicación del ultrasonido que permita al cirujano tratar regiones más específicas del cerebro, con mayor exactitud y precisión, utilizando la Resonancia Magnética para rastrear el área a tratar.


encuentran en fase experimental abren la oportunidad a nuevas técnicas de tratamiento para una amplia gama de patologías neurológicas y psiquiátricas cumpliendo la tendencia de prácticas no invasivas y de menor riesgo para la integridad del paciente. Y en el caso del las interfaces cerebrales no invasivas se abre un campo de estudio cuyas aplicaciones e implicaciones aún deben definirse a fondo. Referencias: * Carr J.J., Brown J.M. (2001). Introduction to Boimedical Equipment Technology. Medical Ultrasonography. Capítulo 17. Pags. 458-487. Ed. 4. Prentice Hall Inc. Upper Saddle River, New Jersey Columbus, Ohio. * Tufail Y. , Matyushov A. , Baldwin N., Tauchmann M.L., Georges J., Helms S. I., y Tyler W. J. (2010). Transcranial Pulsed Ultrasound Stimulates Intact Brain Circuits.. Neuron (66). Pags. 681-694, June 10, 2010. Elsverier Inc. Recuperado de: http://www.public.asu.

edu/~wtyler/lab/Curriculum%20Vitae_files/Tufailetal061010. pdf * Virginia Tech (Virginia Polytechnic Institute and State University) (2012, Diciembre 6). Fingers on the pulse: Neuroscientist show ultrasound can be tweaked to stimulate different sensations. ScienceDaily. Recuperado de : http://www. sciencedaily.com/releases/2012/12/121206131558.htm?utm_ source=feedburner&utm_medium=feed&utm_campaign=Fee d%3A+sciencedaily+%28ScienceDaily%3A+Latest+Science+Ne ws%29 * Varieur J. (2009). Ultrasound treatment studied for neurological disorders. Clinical Innovation+Technology. 8 de Junio, 2009. Recuperado de: http://www.clinical-innovation.com/topics/ practice -management/ultrasound-treatment-studiedneurological-disorders?page=0%2C0 * University of Virginia, School of Medicine (2012). UVA to Test Focused Ultrasound for Treating Parkinson’s Disease. New Follows Promising Results With Essential Tremor. Recuperado de: http://www.medicine.virginia.edu/administration/officeof-the-dean/school-news/2012-jan-jun/focused-ultrasoundparkinsons-trial. * University of California System: University of California (UCLA) (2012). Neuro-Endovascular Ultrasound Thrombolysis. Tech ID: 20117 / UC Case 1995-593-0. Recuperado de: http://www. ibridgenetwork.org/ucla/neuro-endovascular-ultrasoundthrombolysis#Licensing * Yoo S-S, Kim H., Filandrianos E., Taghados S.J., Park S. (2013). NonInvasive Brain-to-Brain Interface (BBI): Establishing Functional Links between Two Brains. PLos ONE 8(4). Recuperado de: http:// www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal. pone.0060410

Segundo Foro Mundial de la OMS sobre dispositivos médicos

“Dispositivos Médicos Prioritarios para la Cobertura Universal de Salud” 22-24 Noviembre 2013 Ginebra, Suiza www.who.int/medical_devices/2nd_gfmd/en/index.html


Certificación Hospitalaria 2013

En Escala Biomédica estamos comprometidos con la mejora de los sistemas de salud, es por eso que integramos un modelo innovador de asesoría en calidad que permite alinear los estándares de calidad nacionales e internacionales a su institución sin importar su tamaño y complejidad. Nuestro equipo profesional y multidisciplinario lo acompañará durante toda la vida del proyecto, optimizando los recursos y generando resultados medibles a corto plazo. El éxito de nuestro sistema está garantizado porque nos esforzamos en generar el cambio cultural que requiere el recurso humano para trabajar bajo procesos de seguridad y mejora continua.

Más información:

Ing. Aldo Garrido Prol. Río SanÁngel No. 35 Desp. 4 Col. Atlamaya. Deleg. Álvaro Obregón, México, D.F. C.P. 01760. Tel. (52) 55 5683-31130 Fax. (52) 55 5668-7440 www.escalabiomedica.com aldo.garrido@escalabiomedica.com


Foto: www.me.berkeley.edu/faculty/rubinsky/

Ing. Boris Rubinsky

Una forma muy económica de identificar daño cerebral

Una vertiente en el desarrollo

de investigación biomédica, es la creación de tecnología enfocada en países subdesarrollados, hay comunidades en donde un hospital con equipos de imagen se encuentran a muchos kilómetros de distancia. El profesor de ingeniería mecánica, Boris Rubinsky, de la Universidad de California Berkeley y el profesor de la Escuela de Medicina del Politécnico Nacional, César González, han desarrollando un casco muy económico, que escanea el cerebro con señales de radio frecuencia, las cuales revelan si existe daño en el cerebro. El casco está basado en la idea de que el tejido neuronal sano y el anormal conducen corriente de diferente forma. El dispositivo tiene dos bobinas colocadas en los lados de la cabeza. Una bobina emite señales de radio frecuencia a 1 – 200 MHz, estas señales viajan a través del cerebro para recibirse en la otra bobina. La impedancia de los cambios entre diferentes tejidos cambia notoriamente en un estrecho rango de

The First International Aizu Conference on Biomedical Informatics and Technology Aizu-Wakamtsu, Japón 16 y 17 de Septiembre del 2013 web-ext.u-aizu.ac.jp/conference/acbit/

Ing. Jun I. Nishimura Tanikawa jun.nishimurat@escalabiomedica.com

frecuencias. En un cerebro normal, el cambio de impedancia se muestra en ciertas frecuencias y en un cerebro con hemorragia ocurre en otro rango de frecuencias. Todavía faltan varias pruebas para que el dispositivo pueda salir al mercado. Sin embargo, con algunas adecuaciones al casco de Rubinsky se podría detectar tumores, infecciones, hemorragias y fluido excesivo. Aunque el camino sea todavía largo para esta invención, cabe resaltar que la investigación y desarrollo de tecnología también debe de estar enfocado a las personas con menos recursos y más afectadas social y geográficamente. Referencia: 1. Gonzalez CA, Valencia JA, Mora A, Gonzalez F, Velasco B, et al. (2013) Volumetric Electromagnetic Phase-Shift Spectroscopy of Brain Edema and Hematoma. PLoS ONE 8(5): e63223. DOI:10.1371/journal.pone.0063223


Foto:: www.elarpamagica.blogspot.mx/p/el-viaje-del-alma.html

Neurociencias

y elección de la Tecnología Médica

Ing. Gabriela Jiménez Moyao gabriela.jimenez@escalabiomedica.com

R

ecientemente la neurociencia ha tomado un papel relevante en las decisiones de proyectos de inversión, Estados Unidos creó en abril la iniciativa BRAIN (Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies) y la Comisión Europea por su parte inició el proyecto “Human Brain Project. Aunque los dos programas tienen objetivos distintos los dos centran sus esfuerzos en conocer cómo funcionan los trillones de conexiones neuronales o sinapsis y cómo se organizan en circuitos neuronales que nos permiten enamorarnos, resolver acertijos matemáticos, resolver teoremas o escribir poesía.1 Pero ¿qué tecnologías médicas existen hoy en día para realizar este mapeo y para entrar, ya sea de forma terapéutica, diagnóstica o de investigación al tan solicitado cerebro humano?

El Gamma knife, es un sistema no invasivo utilizado para realizar radiocirugía estero táctica craneal (stereotactic radiosurgery, SRS). Este sistema entrega irradiación de alta dosis a una masa intracraneal pequeña y críticamente localizada. Las ventajas de adquirir este tipo de equipos son la precisión, eficiencia y respuesta terapéutica adecuada. El precio de este equipo oscila entre los 4.5 y 5 millones de dólares.2 Existen también sistemas de neurocirugía estereostática intracraneal que sirven para realizar neurocirugías de mínima invasión y biopsias muy precisas, flexibles, rápidas y costo-efectivas. El Magnetoencefalógrafo (MEG) utilizado para estudios de mapeo cerebral funcional en investigación y uso clínico promueve la medición directa de la actividad cerebral a un nivel neuronal y se utiliza para la localización


de epilepsia, evaluación pre quirúrgica, trauma craneal, estrés post traumático, evaluación de funciones motoras y sensoriales , diagnóstico de desordenes psiquiátricos, entre otros. El precio del equipo aproximado de este equipo es de 4 millones de dólares. El Electroencefalógrafo mide, amplifica, filtra y graba las señales eléctricas generadas por el cerebro (Electroencefalograma EEG) e imprime el informe para los procedimientos diagnósticos. La electroencefalografía es útil para observar y diagnosticar condiciones neurológicas incluyendo epilepsia, desordenes convulsivos, muerte cerebral, trastornos psiquiátricos, etc. El precio de estos sistemas varía entre los 1850 dlls y 139 000 dlls.3

Referencias: 1. Abbott, A. (17 de Julio de 2013). Neuroscience: Solving the brain. Recuperado el 14 de Agosto de 2013, de Nature International Weekly Journal of Science: http://www. nature.com/news/neuroscience-solving-the-brain-1.13382 2. Elekta, A. (2013). Gamma Knife® Surgery - Stereotactic Radiosurgery. Recuperado el 14 de Agosto de 2013, de Elekta: http://www.elekta.com/healthcare-professionals/products/elektaneuroscience/gamma-knife-surgery.html?utm_source=gammaknife&utm_medium=redirect&utm_campaign=redirects 3. ECRI. (2013). EEG Monitors; Electroencephalographs. Recuperado el 14 de Agosto de 2013, de Emergency Care Research Institute: https://members2.ecri.org/Components/ HPCS/Pages/HPCSReportOverview.aspx?Key=157 4. ECRI. (2013). Microscopes, Operating. Recuperado el 14 de Agosto de 2013, de Emergency Care Research Institute: https://members2.ecri. org/Components/HPCS/Pages/HPCSReportOverview.aspx?Key=157

Diferentes tecnologías ayudan en el diagnóstico, tratamiento e investigación del cerebro. Los Microscopios Quirúrgicos son utilizados para magnificar las estructuras cerebrales, tienen iluminación especial, funcionan a distancias largas de trabajo, el largo focal típico de los objetivos utilizados con 12.5x es de 250 a 375 mm para neurocirugías, es importante considerar en su compra los accesorios correctos, controles a pie y seguros que

Foto: www.leica-microsystems.com

Foto: www.withfriendship.com/user/sathvi/gamma-knife.php

Gamma Knife

procedimiento del dispositivo. El precio de este equipo varía entre los 380 000 y 422 000 dlls. 4 Además de las tecnologías mencionadas la Resonancia Magnética, el Tomógrafo Computarizado, los equipos de Potenciales Evocados, los Ultrasonidos Doppler Transcraneales son tecnologías médicas utilizadas en el diagnóstico, tratamiento e investigación de las conexiones y estructuras cerebrales, su morfología y su funcionalidad. La adquisición de estos equipos debe ser planeada y evaluada con el fin de responder correctamente a las necesidades clínicas y de investigación de cada uno de los centros de o establecimientos de atención a la salud del país.

Microscopio Quirúrgico


Sistema para seguir en tiempo real la actividad neuronal y cuantificar la enfermedad del Parkinson neurodegenerativo, caracterizado por síntomas como temblor en reposo rigidez y alteraciones durante la marcha, a los que llamamos síntomas motores y los síntomas no motores que para su identificación, existen cuestionarios para detectarlos. En Cataluña, investigadores y científicos han desarrollado un nuevo sistema para la monitorización que permite identificar el estado motor, de los pacientes con parkinson, el centro de estudios tecnológicos para la atención a la dependencia y la vida autónoma, lo llaman Rempark, consta de dos partes, un sensor que mide el temblor de los pacientes y un dispositivo inercial, que se coloca en la cintura del paciente, este detecta los fenómenos por los que pasa el paciente en cada momento, ya sean fenómenos ON, bajo efectos del medicamento, o en fases OFF con nivel bajo de medicamento. Tiempo después en Chile, se realizó una sistema capaz de medir el avance de enfermedades neurodegenerativas, que permite observar la actividad cerebral en tiempo real Parksys (por la agencia de promoción del emprendimiento Corfo), este equipo dimensiona de manera precisa y objetiva los síntomas de afecciones como el temblor esencial, el mal de Parkinson y la enfermedad de Huntington, que con anterioridad sólo eran evaluados de forma visual y ahora se ha conseguido medir grados de absorción de drogas según las edades de las personas y el nivel de avance de las enfermedades.

guillermo.montes@escalabiomedica.com

Foto: www.estimulacion-cognitiva.com

La enfermedad del parkinson es un trastorno

Ing. Guillermo Montes Valverde

Estos dispositivos se encuentran en fases de prueba o piloto para poder ser lanzados al mercado. Es importante mencionar que la información obtenida por estos nuevos sistemas es de gran utilidad para valorar los diferentes tratamientos ya sean farmacológicos o quirúrgicos. Referencias: 1. IMAGEN DE CHILE (2013, Agosto) Desarrollan en Chile aplicaciones de vanguardia en neurociencia, Revisado el 26 de agosto de 2013 desde Internet: http://www.imagendechile.cl/ desarrollan-en-chile-aplicaciones-de-vanguardia-en-neurociencia/ 2. BIOCAT (2012, Agosto) Diseñan el primer sistema portátil para monitorizar pacientes de Parkinson, Revisado el 26 de agosto de 2013 desde Internet: http://www.biocat.cat/es/noticias/disenan-elprimer-sistema-portatil-para-monitorizar-pacientes-de-parkinson

www.icmbs.org/


Invita al:

“XXXVI CONGRESO NACIONAL DE INGENIERÍA BIOMÉDICA 2013” Universidad Autónoma de Aguascalientes Del 24 al 26 de Octubre de 2013

www.cnib.somib.org.mx

The 15th International Conference on Biomedical Engineering (ICBME 2013)

Del 4 al 7 de Diciembre 2013 Singapur www.icbme.org

¿ qué

Sabías

?

Ing. Guillermo Montes Valverde guillermo.montes@escalabiomedica.com

En el Siglo V a. de C., Alcmeón de

Crotona, propuso que el cerebro era el asiento del pensamiento y las sensaciones. Y gracias a las múltiples disecciones que llevo a

cabo, describió los nervios ópticos. Fue hasta 1859, que en la ciudad de Londres, se abre la institución más antigua dedicada a la neurología, The National Hospital fon Nervous Diseases, en el cual se desarrolló la neurología anglosajona, también sobresalieron en esta área, la neurología clínica, neurocirugía y neuropatología, y en los años 40, fue cuando la neurorradiologÍa adquirió gran importancia. A mediados del siglo XIX, se comenzó a considerar la implementación de diferentes institutos alrededor del mundo, para el estudio de las múltiples especialidades. Por la necesidad de contar con los medios para atender a las personar con problemas en el sistema nervioso. En 1962, en la ciudad de México, se

inaugura el IInstituto Nacional de Neurología y Neurocirugía MVS, y cuatro años más tarde aparece el primer número de la revista de este instituto, dedicada para favorecer la producción científica, con el fin de la publicación de los trabajos de investigación realizados dentro del Instituto, que en el la actualidad se trabaja con el nombre de archivos de Neurociencias. Referencias: 1. J. Solé-Llenas (2000, Enero) Reseña histórica de las instituciones neurológicas más destacadas. Revisado el 26 de agosto de 2013 desde Internet: http://www.ineuro. sld.cu/contenidos/home/instituciones_neurologicas.pdf 2. Carmen Cavada ()Historia de La Neurociencia, Revisado el 26 de agosto de 2013 desde Internet: http://www. senc.es/docs/1_Historia_de_La_Neurociencia_CC.pdf 3. Gabriela Castañeda López (marzo, 2005) The national neurological institute and forty years of publishing magazine, Revisado el 26 de agosto de 2013 desde Internet: http:// www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S018747052005000100009&script=sci_arttext


Estudio de caso Ing. Luis Alberto Trujillo Arellano luis.trujillo@escalabiomedica.com

Ing. Valeria Yolanda Zumpano Romero

El campo de las neurociencias es un área de investigación con especialización en las bases biológicas de la conducta, ya que para tener un conocimiento amplio sobre el funcionamiento y organización del cerebro, es necesario conocer sus principios funcionales a partir de la interacción bioquímica de sus componentes. La medicina, al igual que las neurociencias, ha tenido un auge en las últimas décadas debido al crecimiento exponencial en la tecnología biomédica y a la investigación. Tal es el caso de las modalidades de imagenología no invasiva como lo es la Resonancia Magnética (R.M.) y la implementación de sus diferentes aplicaciones para el estudio del cerebro humano. La Universidad Autónoma Metropolitana (U.A.M.) Unidad Iztapalapa cuenta con un equipo de obtención de imágenes por R.M. de 3 Teslas, dedicado especialmente para el apoyo de proyectos involucrados en el desarrollo de nuevas teorías del funcionamiento cerebral.

valeria.zumpano@escalabiomedica.com

Actualmente, los investigadores de la U.A.M. el Dr. Gustavo Pacheco López y el M. en C. Mario G. Báez Yáñez, se encuentran estudiando la relación que existe entre la activación cerebral al realizar una tarea cognitiva y como se ve afectada ésta con la ingesta de una de las especias más consumidas en México y América Latina, el chile. Sus hipótesis se basan en el reconocimiento de la comunicación Foto: Báez Yáñez, Mario (2013). Tesis de Maestría: Efecto de la capsaicina en el eje intestino-cerebro y la toma de decisiones en humanos; un estudio de neuroeconomía. Ciudad de México: Universidad Autónoma Metropolitana (UAM).

Toma de decisiones

Relación entre las Neurociencias y la Ingeniería Biomédica.

Imagen estructural del cerebro obtenida por R. M.


Foto: Báez Yáñez, Mario (2013). Tesis de Maestría: Efecto de la capsaicina en el eje intestino-cerebro y la toma de decisiones en humanos; un estudio de neuroeconomía. Ciudad de México: Universidad Autónoma Metropolitana (UAM).

Imágenes funcionales del cerebro humano durante la tarea cognitiva. Imagen izquierda (voluntario con cápsula placebo), imagen derecha (voluntario con cápsula de chile).

que entablan el cerebro y el intestino, mejor conocido como eje intestinocerebro, mediante diferentes vías de comunicación como lo son los sistemas nerviosos centrales y periféricos, el sistema inmune y el endocrino. Utilizando R. M. funcional, se puede inferir que región o corteza cerebral se activa durante la ejecución de una tarea cognitiva, de esta manera, los científicos pueden tener una referencia aproximada de la respuesta al estímulo. Este estudio se basa en la teoría de que la región involucrada directamente durante el estímulo es la corteza insular, la cual se encarga de generar las sensaciones de frío, hambre, enojo, entre otras. Una de las funciones importantes de esta región es ser la responsable de calcular la predicción de los errores en la toma de decisiones. Para el experimento se observó cómo el chile afecta directamente a ésta corteza vía eje intestino-cerebro. En los resultados preliminares, la investigación demostró que la respuesta de la corteza cerebral, al momento de proporcionar cápsulas de chile a los

voluntarios durante el desarrollo de la tarea cognitiva, presentó una reducción en la activación de la corteza insular en comparación con la línea base. Los resultados de esta investigación apoyan el papel relevante que juega la información visceral en la toma de decisiones. Así mismo, se puede concluir que la activación de la corteza insular se reduce por efecto de la capsaicina (componente activo de los pimientos picantes), indicando una posible interacción entre la ingesta del chile, la valoración del riesgo y la toma de decisiones, abriendo así una nueva brecha de investigación en el estudio de la evolución de la conducta humana y la dieta. Referencias: 1. Bravo, J. A., Julio-Pieper, M., Forsythe, P., Kunze, W., Dinan, T. G., Bienenstock, J., Cryan, J. F. (2012). Communication between gastrointestinal bacteria and the nervous system, Current opinion in pharmacology, 12(6), pp. 667-672. 2. Tobler, P.N., Fiorillo C.D., Schultz, W. (2005). Adaptive coding of reward value by dopamine neurons, Science, 307(5715), pp. 1642-1645. doi: 10.1126/s.1105370. 3. Báez Yáñez, Mario (2013). Tesis de Maestría: Efecto de la capsaicina en el eje intestino-cerebro y la toma de decisiones en humanos; un estudio de neuroeconomía. Ciudad de México: Universidad Autónoma Metropolitana (UAM).


ESCALA BIOMÉDICA, S.C. Prol. Río SanÁngel No. 35 Desp. 4 Col. Atlamaya, Deleg. Álvaro Obregón, México, D.F. C.P. 01760. Tel. (52) 55 5683-31130 Fax. (52) 55 5668-7440 www.escalabiomedica.com contacto@escalabiomedica.com Síguenos en:

Foto: Erika Ramírez López

Boletín Escala Biomédica, Vol. 1 N° 4  

"NEUROTECNOLOGÍAS" | Avances en 2013

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