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Medición de vibración en la biología y medicina

¿Por qué deberíamos medir vibraciones y topografía de superficies? 

Tal vez la razón más importante es entender la estructura biológica y psicológica, como también los mecanismos que interactúan con ellos. 

Los vibrómetros láser y metrologías ópticas de superficies de Polytec ayudan a mejorar nuestro conocimiento de objetos vivos y dispositivos médicos.

¿Qué es la vibración láser?

La vibrometría láser es una tecnología sin contacto basada en el efecto Doppler, que mide el cambio de frecuencia de la luz láser que regresa dispersada por una superficie en movimiento. 

Los vibrómetros láser Doppler pueden medir de manera exacta las vibraciones sin contacto a frecuencias mayores a 1.2 GHz.

Este tipo de medición es preferible a otros métodos de medición de vibración alternativos, que regularmente no pueden ser usados en ciertas aplicaciones; porque cargan o interactúan con el sistema, tienen un ancho de banda y resolución espacial limitados o no pueden explorarse a través de una superficie.

¿Qué es metrología de superficies? 

La exploración de Interferómetros Polytec de luz blanca está basada en el principio del interferómetro Twyman-Green. 

Estos instrumentos ópticos sin contacto pueden medir alturas de superficies en estructuras 3D con perfiles que varían entre pocos micrómetros a algunos centímetros. 

Todas las características que van desde pendientes graduales hasta pasos verticales, con acabados lisos o rugosos, pueden estar caracterizados con excelente exactitud.

Aplicaciones en la biología y medicina.

Los vibrómetros láser han demostrado ser instrumentos indispensables en investigaciones y diagnósticos de audición, que permiten entender la relación entre la estructura fundamental y funcional del oído. 

También, han sido usados para mediciones en implantes médicos, supervisión de procedimientos quirúrgicos, mediciones psicológicas y otras investigaciones biométricas.

Además los vibrómetros o interferómetros de luz blanca de Polytec, incluyen aplicaciones desarrolladas en tecnología médica para probar y evaluar la calidad de los dispositivos como instrumentos médicos dentales, quirúrgicos, nebulizadores y sistemas de imagen, así como muchos dispositivos de seguridad y cuidado de la salud.

La vibrometría láser es una técnica establecida usada en la investigación de audición

En biología los vibrómetros destacan en estudios de bio-imitación y comunicación de los insectos. 

Otras aplicaciones incluyen medición de la vibración de las abejas en un panal, comunicación y orientación de mamíferos, evaluación de la calidad de la fruta y muchas más.

Para mayor información puedes visitar la siguiente página www.polytec.com/biomedical

La vibrometría láser es indispensable para quienes están involucrados en el diseño, desarrollo, control de calidad, calibración y certificación de implantes de oído medio. 

Los vibrómetros permiten un fácil uso, resolución y exactitud sin igual, para nuestro entendimiento de mecanismos de audición.

Las mediciones dinámicas permiten hacer huesos temporales, estructuras cocleares, modelos de oído, aparatos auditivos, prótesis de oído medio, implantes y dispositivos, así como la supervisión de la cirugía de implante de oído.

Las mediciones realizadas en el tímpano nos permiten investigar la función electromecánica del oído interno. 

La amplificación activa dentro de la cóclea, puede ser evaluada sin ser invadida usando un vibrómetro de alta sensibilidad. Podemos ver qué tan bien o mal escucha el paciente. Esto puede tener aplicaciones importantes en niños para detectar audición disfuncional.

Biomecánica del oído medio del ser humano.

Una razón para mejorar el entendimiento, ha sido el uso de vibrómetros láser sin contacto para medir el movimiento del oído medio. 

Las mediciones pueden ser usadas para diagnosticar patologías como luxaciones de los huesecillos, osteoesclerosis o disfunciones de implantes en el oído medio y prótesis.

Los estudios dan resultados en modelos mejorados en biocomputación del oído medio y la transmisión de sonido relacionada.

Timpanometría láser.

Es usada para adquirir información de respuesta de vibración en la membrana timpánica en caso de algún cambio patológico en el oído medio. 

La tecnología da acceso detallado al campo completo de vibraciones microscópicas y representa un estándar en la investigación de la dinámica del oído medio e interno.

Aplicaciones en biomecánica.

La biomecánica incluye bioingeniería, investigación, análisis de la mecánica de organismos vivos y la aplicación de los principios de ingeniería hasta y desde los sistemas biológicos. 

Los vibrómetros son una herramienta invaluable usada para aplicaciones diversas como diagnósticos psicológicos, mediciones de vibración en válvulas mecánicas del corazón, propiedades mecánicas de tendones, análisis de vibraciones mientras se perfora el hueso o ablación médica láser, detección de la propagación de grietas de hueso, respuesta biodinámica por la vibración de la herramienta, para la generación de modelos FE de huesos y mucho más.

Mediciones psicológicas y biométricas a distancia

Los vibrómetros Laser-Doopler son ampliamente utilizados en la industria y en aplicaciones de ingeniería, pero su uso para sistemas de medición a nivel fisiología es bastante reciente. 

Sin embargo, una gran variedad de sonidos internos, pulsos y vibraciones pueden ser detectados simplemente direccionando el láser en el cuerpo. 

Múltiples investigadores en la escuela universitaria de medicina y de ingeniería de Washington han contribuido al desarrollo de un instrumento especializado que soporta la adquisición de datos de vibrómetros de manera autónoma, con orientación, seguimiento y enfoque del instrumento usado utilizando métodos de visión por computadora. 

Análisis dinámico y modelado de huesos.

Recientemente, los Métodos de Elementos Finitos (FEM), han sido usados en la biomecánica para investigar y modelar componentes para aplicaciones médicas. Por ejemplo, ayudar con cirugías de los huesos, diversos enfoques para generar modelos reales de huesos por datos topográficos computarizados que están siendo evaluados.

El vibrómetro de supervisión 3-D fue usado por primera vez para determinar los parámetros modales de un hueso pélvico y proporcionó modelos de vibración espacial con una exactitud y resolución que no había estado disponible hasta ahora. Martin Quicker, Michael Werner, Sandra Scherer; Instituto Fraunhofer de máquinas, herramientas y formación de tecnología IWU, Dresden, Alemania.

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