Curso de Ingeniería Biomédica

Lección 1 • Revisión de anatomía y fisiología humana

Cubre los sistemas de órganos, la estructura celular y los mecanismos homeostáticos pertinentes al diseño de dispositivos. Une los prerrequisitos de ciencias de la vida con la resolución de problemas de ingeniería.

Lección 2 • Alcance e historia del campo

Traza la evolución de la ingeniería biomédica desde las prótesis tempranas hasta los implantes modernos. Proporciona el contexto histórico que motiva la profundidad técnica cubierta a lo largo del curso.

Lección 3 • Marco regulatorio y ético

Introduce la clasificación de dispositivos, los estándares de seguridad y las obligaciones éticas en la práctica biomédica. Fundamenta a los estudiantes en el pensamiento de cumplimiento antes de que enfrenten las tareas de diseño.

Lección 1 • Propiedades mecánicas de los biomateriales

Analiza el comportamiento esfuerzo-deformación, la fatiga y la mecánica de fractura en entornos biológicos. Proporciona herramientas cuantitativas para predecir la longevidad del dispositivo bajo cargas cíclicas.

Lección 2 • Selección de materiales y estándares de ensayo

Aplica matrices de selección estructuradas y protocolos estandarizados de pruebas de biocompatibilidad. Conecta la ciencia de los materiales con los requisitos de presentación regulatoria.

Lección 3 • Clases de biomateriales

Examina metales, polímeros, cerámicas y compuestos utilizados en aplicaciones médicas. Conecta la clase de material con los requisitos de desempeño mecánico y químico.

Lección 4 • Biocompatibilidad y respuesta del huésped

Explica la adsorción de proteínas, las cascadas de inflamación y las reacciones de cuerpo extraño desencadenadas por los implantes. Vincula la respuesta biológica con la química de la superficie y la elección del material.

Lección 1 • Mecánica de fluidos en fisiología

Aplica las ecuaciones de Navier-Stokes y modelos de flujo no newtoniano a la circulación sanguínea y linfática. Sustenta el diseño de dispositivos cardiovasculares y el análisis hemodinámico.

Lección 2 • Mecanobiología y adaptación tisular

Examina cómo los estímulos mecánicos regulan la señalización celular, la expresión génica y la remodelación tisular. Conecta la biomecánica con la ingeniería de tejidos y las estrategias regenerativas.

Lección 3 • Mecánica de tejidos duros

Caracteriza el hueso y el cartílago como materiales compuestos bajo cargas compresivas, de tracción y cortantes. Proporciona los datos necesarios para el diseño de fijación de implantes y fijación de fracturas.

Lección 4 • Estática y dinámica del cuerpo humano

Modela el sistema musculoesquelético utilizando diagramas de cuerpo libre y las leyes de Newton. Establece los cálculos de carga esenciales para el diseño de dispositivos ortopédicos y de rehabilitación.

Lección 1 • Principios de sensores y transducción

Cubre los mecanismos de transducción resistivos, capacitivos, piezoeléctricos y ópticos utilizados en sensores biomédicos. Establece la base física para convertir variables fisiológicas en señales eléctricas.

Lección 2 • Electrodos de biopotencial y amplificadores

Analiza las interfaces electrodo-electrolito y el diseño de amplificadores diferenciales para ECG, EEG y EMG. Permite directamente la adquisición de bioseñales eléctricas clínicamente pertinentes.

Lección 3 • Adquisición de datos y digitalización

Cubre la selección de ADC, la teoría de muestreo y la transmisión de datos en tiempo real para sistemas fisiológicos. Vincula el diseño del front-end analógico con los flujos de procesamiento digital.

Lección 4 • Sistemas de sensores portátiles e implantables

Aborda la miniaturización, la captación de energía y la telemetría inalámbrica para dispositivos corporales e implantados. Integra el diseño de sensores, circuitos y comunicaciones en sistemas completos.

Lección 1 • Análisis de bioseñales en el dominio del tiempo

Aplica descriptores estadísticos, detección de picos y coincidencia de plantillas a señales de ECG, EEG y EMG. Construye habilidades fundamentales de análisis antes de introducir los métodos en el dominio de la frecuencia.

Lección 2 • Métodos espectrales y en el dominio de la frecuencia

Utiliza transformadas de Fourier y wavelet para caracterizar el contenido espectral de las señales fisiológicas. Permite la detección de patologías rítmicas y características específicas de frecuencia.

Lección 3 • Extracción de características y clasificación

Extrae características morfológicas y de textura de señales e imágenes para el diagnóstico automatizado. Introduce clasificadores supervisados y métricas de evaluación del desempeño.

Lección 4 • Mejora y segmentación de imágenes

Aplica filtrado espacial, ecualización de histograma y segmentación basada en regiones a imágenes médicas. Prepara a los estudiantes para el análisis morfológico cuantitativo de estructuras anatómicas.

Lección 1 • Verificación y validación del diseño

Distingue la verificación de la validación y planifica protocolos de prueba para ambas actividades. Asegura que el dispositivo cumpla con las entradas de diseño y satisfaga el uso previsto en condiciones clínicas simuladas.

Lección 2 • Generación y selección de conceptos

Aplica lluvia de ideas, cuadros morfológicos y matrices de Pugh para generar y seleccionar conceptos de dispositivos. Produce una elección de concepto justificada y lista para el diseño detallado.

Lección 3 • Necesidades del usuario y requisitos de diseño

Traduce las necesidades clínicas del usuario en entradas de diseño medibles utilizando métodos de elicitación estructurados. Establece la línea base de requisitos que impulsa todas las decisiones de diseño posteriores.

Lección 4 • Gestión de calidad en el desarrollo de dispositivos

Implementa archivos de historial de diseño, control de cambios y procesos CAPA dentro de un sistema de calidad. Prepara a los estudiantes para operar dentro de entornos de desarrollo regulados.

Lección 1 • Integración del flujo de trabajo clínico

Analiza las vías clínicas y los protocolos de atención para identificar los puntos óptimos de integración de dispositivos. Asegura que el diseño del dispositivo se alinee con la práctica clínica real y los flujos de trabajo del personal.

Lección 2 • Interoperabilidad y estándares de datos

Implementa protocolos de mensajería y estándares de terminología para una comunicación fluida de dispositivo a sistema. Permite el intercambio de datos entre dispositivos, EHR y plataformas de análisis.

Lección 3 • Factores humanos e ingeniería de usabilidad

Aplica análisis de errores de uso, análisis de tareas y pruebas formativas para reducir los eventos adversos relacionados con el dispositivo. Apoya directamente las presentaciones de usabilidad regulatoria y la implementación clínica segura.

Lección 4 • Vigilancia posmercado y farmacovigilancia

Establece los procesos de manejo de quejas, notificación de eventos adversos y acciones correctivas de seguridad en campo. Cierra el ciclo de desarrollo retroalimentando los datos de desempeño del mundo real al diseño.

Lección 1 • Hidrogeles y análogos de la matriz extracelular

Formula hidrogeles naturales y sintéticos que imitan la mecánica y bioquímica de la matriz extracelular. Apoya la encapsulación de células y la entrega controlada de factores de crecimiento.

Lección 2 • Caracterización de constructos y traducción

Evalúa tejidos diseñados mediante histología, pruebas mecánicas y modelos de implantación in vivo. Aborda los desafíos regulatorios y de escalado para la traducción clínica.

Lección 3 • Diseño y fabricación de andamios

Diseña andamios porosos mediante electrohilado, liofilización y bioimpresión para igualar la arquitectura del tejido. Vincula la geometría y química del andamio con la adhesión celular y el crecimiento interno del tejido.

Lección 4 • Fuentes celulares y técnicas de cultivo

Compara células primarias, células madre y fuentes pluripotentes inducidas para aplicaciones de ingeniería de tejidos. Establece las competencias de manejo celular requeridas para la siembra de andamios y la fabricación de constructos.