Prefacio

El presente libro es el resultado de más de veinte años de trabajo del autor como desarrollador de equipos médicos y como profesor de diferentes asignaturas vinculadas con la Ingeniería Biomédica tanto en pregrado como en postgrado, en los cuales le ha sido imprescindible el estudio de diversos aspectos de la Biofísica para su aplicación en el diseño y desarrollo de equipos y sistemas de apoyo al diagnóstico y la terapéutica tanto en seres humanos como para animales.
La Biofísica es una herramienta esencial para consolidar el conocimiento sobre como funcionan los diversos tipos de equipos existentes para ayuda al diagnóstico y la terapia en las actuales Ciencias de la Salud. Hoy en día no se concibe una alternativa de tratamiento médico humano ó veterinario que no implique algún tipo de dispositivo ó sistema basado en la medición física de los parámetros de funcionamiento del paciente. Es en esta dirección donde el conocimiento sobre Biofísica juega un papel fundamental para contribuir a la solución de los problemas que se le plantean al ingeniero, sea Biomédico, Clínico, Electrónico, Industrial, Mecánico ó de Rehabilitación, vinculado al sistema de salud.
Sin embargo, una de las dificultades que enfrentan los ingenieros al abordar problemas relacionados con las Ciencias de la Salud es la carencia de un texto didáctico que presente los fundamentos físicos de los fenómenos biológicos desde la perspectiva técnica y tecnológica.
Existe una relativa abundancia de textos sobre Biofísica escritos para médicos y biólogos, por lo que su enfoque está orientado a personas que poseen un conocimiento mínimo de Cálculo, Álgebra, Probabilidades y Estadística, y Programación de computadoras.
Por el contrario, al momento de escribir este prefacio, aún no se ha encontrado ningún texto –ni siquiera en idioma inglés- que explique Biofísica como sería de mayor utilidad para el ingeniero: a través de un enfoque que asuma una sólida base teórica en los tópicos anteriormente expresados, lo que permite introducir al lector elementos de Modelación de Sistemas y Simulación, Análisis y Proceso de Señales Biomédicas, Proceso de Imágenes Biomédicas y Teoría de Control – Sistemas Retroalimentados-, que son muy útiles para comprender el funcionamiento de los equipos médicos.
A través del texto, el capítulo 1, con una visión de carácter introductoria general, comienza con una explicación acerca de qué se entenderá por Biofísica, su objeto de estudio y el alcance de este texto. A continuación se muestran las características del proceso de medición y se explica que los procesos de transducción y de sensado son los que permiten obtener los valores actuales de las variables en estudio. Siempre que se habla de medida de magnitudes físicas, debe analizarse la precisión y exactitud de la misma, así como las diferentes fuentes de errores de medición y las maneras existentes para mejorar los resultados. El capítulo incluye un resumen de las unidades del Sistema Internacional (SI) de Medidas que se utilizan ampliamente en las aplicaciones biomédicas.
El capítulo 2 está dedicado a la Biomecánica. A partir del análisis del equilibro en la postura, se analizan las diferentes fuerzas involucradas en la posición bípeda. El siguiente tópico es caracterizar la resistencia de los materiales, principalmente huesos, tendones y músculos, que componen el cuerpo humano; mostrando como la estructura y morfología de cada elemento con su rigidez y flexibilidad propia contribuye a facilitar la postura y el movimiento corporal. En este momento es posible analizar el desplazamiento humano: caminar, correr, saltar, escalar pendientes, nadar, etc.; calcular las mejores posibilidades de acción y comprender los modelos que se emplean en los procesos de rehabilitación y de entrenamiento deportivo de alto rendimiento. El capítulo concluye con un análisis de los procesos a escala, lo que permite responder aspectos tales como: ¿Por qué no pueden un ser humano saltar proporcionalmente igual a como lo puede hacer una rana? ó ¿Por qué no puede cargar proporcionalmente el peso que lleva una hormiga?
El capítulo 3, Termodinámica, explica los fundamentos físicos de los procesos energéticos que ocurren en el cuerpo humano. Se muestra porque los seres vivos no contradicen la 2da Ley. Mediante el análisis de procesos termodinámicos irreversibles y de procesos que ocurren en condiciones muy alejadas del equilibrio termodinámico, se explica una posible manera en que la vida pudo constituirse y florecer en nuestro planeta: las estructuras disipativas.
Los capítulos 4, 5 y 6 están dedicados a la Mecánica de Fluidos y sus aplicaciones en el estudio de la Respiración y la Circulación Corporal.
El capítulo 7, Biopotenciales y Biomagnetismo, se ocupa de estudiar el origen de la actividad electro – magnética en el organismo, cómo y por qué se produce, así como las posibilidades de estudiar estos elementos en relación con los cuidados de salud. También se fundamenta físicamente la obtención de imágenes médicas por Resonancia Magnética.
El capítulo 8 se ocupa de la Biofísica de los sentidos, principalmente la Visión y la Audición. También se analizan los principios físicos que sustentan diversos equipos de apoyo al diagnóstico y la terapia.
El capítulo 9, Radiaciones, muestra los diversos tipos de radiaciones a los que estamos sometidos los seres humanos, sus efectos, la manera de medirlos y de reducir los riesgos relacionados con el trabajo correspondiente.
Como las ciencias están en constante desarrollo, el capítulo 10 analiza algunas perspectivas futuras que, por su interés, han sido objeto de atención en fechas recientes.
Además, este libro presenta un amplio conjunto de ejemplos desarrollados utilizando MATLAB® y Simulink®, poderosas herramientas bien conocidas y de amplio manejo por los ingenieros, que han sido desarrolladas por la empresa The MathWorks.