JOURNAL BOLIVIANO DE CIENCIAS – Vol. 20 – Número 55
ISSN Digital: 2075-8944 ISSN Impreso: 2075-8936
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Editor en Jefe
Pablo Arce Maldonado, PhD
Universidad Privada del Valle, Bolivia
Editor de sección: Ingeniería Civil
MSc. María Elena Sahonero Saravia
Universidad Privada del Valle, Bolivia
MSc Joaquín Humberto Aquino Rocha
Universidade Federal de Rio de Janeiro, Brasil
Editor de sección: Industrias
Ing. Daysi Lidia Iñiguez Calveti,
Universidad Privada del Valle, Bolivia
Editor de sección: Electromecánica
Ing. Edson Gastón Montaño Bautista
Universidad Privada del Valle, Bolivia
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Universidad Privada del Valle, Bolivia
Ing. Ivailo Peña Treneva,
Servicios Integrales de Ingeniería SIE S.A.,
Bolivia
Editor de sección: Sistemas, Electrónica y
Biomédica
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Universidad Privada del Valle, Bolivia
Editor de sección: Ingeniería de alimentos
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Universidad Privada del Valle, Bolivia
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Organización Panamericana de la Salud, Bolivia
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Comité de revisores
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Universidade Federal de Lavras, Brasil
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Universidad Privada del Valle, Bolivia
MSc. Gerber Nina Chuquimia,
Universidad Privada del Valle, Bolivia
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Universidad Católica Boliviana "San Pablo",
Bolivia
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Universidad Privada del Valle, Bolivia
Ing. Nahúm Gamalier Cayo Chileno,
Universidade Federal de Lavras, Brasil
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Universidad Privada del Valle, Bolivia
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Universidad Privada del Valle, Bolivia
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Universidad Mayor de San Simón, Bolivia
MSc. Gonzalo Guzmán Orellana,
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Bolivia, Bolivia
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Autoridades Universitarias
MSc. Gonzalo Ruiz Ostria
Rector
Diego Villegas Zamora, PhD
Vicerrector Académico
MSc. Sandra Ruíz Ostria
Vicerrectora de Interacción Social
Lic. Daniela Zambrana Grandy
Secretaria General
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Vicerrector Académico Subsede La Paz
MSc. Ana Cárdenas Angulo
Vicerrector Académico Subsede Santa Cruz
MBA. Carlos Torricos Mérida
Vicerrector Académico Subsede Sucre
MSc. Miguel Añez Saneshima
Vicerrector Académico Subsede Trinidad
MSc. Jorge Ruíz de la Quintana
Director Nacional de Investigación
Equipo técnico
MSc. Esther Ivonne Rojas Cáceres
Coordinadora de Publicaciones y Difusión
Cientíca
Lic. Luis Marco Fernández Sandoval
Coordinador de Producción Audiovisual
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Es parte de:
Universidad Privada del Valle
Telf: (591) 4-4318800 / Fax: (591) 4-4318886.
Campus Universitario Tiquipaya.
Calle Guillermina Martínez, s/n, Tiquipaya.
Casilla Postal 4742.
Cochabamba – Bolivia.
Depósito Legal Nº 2-3-66-09
La reproducción parcial o total de los
artículos está permitida en tanto las
fuentes sean citadas.
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Páginas
Editorial
Editorial
Ing. Elias Choque Maidana.........................................................................................................................5
Modelado del comportamiento de un amplicador de
potencia para 5G utilizando Machine Learning
Modeling the Behavior of a Power Amplier for 5G Using Machine Learning
Miguel Angel Chiri, Hugo Orlando Condori Quispe.....................................................................................6-14
Diseño e implementación de un sistema de comunicación, archivo y visualización
de imágenes médicas para la integración de la Red de salud Cercado
Design and implementation of a communication, archiving and visualization system for medical
images for the integration of the Cercado health network
Eylen Jhuliana Mercado Ontiveros, Rodrigo Martinez Severich...............................................................15-45
Software para la determinación de propiedades pVT
aplicado al sector Upstream – Midstream
Software for determining pVT properties applied to the Upstream – Midstream area
Dennis Luque Veliz...................................................................................................................................46-68
Aplicaciones de implantes cerebrales y su trascendencia en la actualidad
Applications of brain implants and their importance today
Sierra Martínez Natalia, Angulo Noelia.....................................................................................................69-87
Bitcoin: Un Análisis Histórico antes del Cuarto Halving
“Bitcoin: A Historical Analysis before the Fourth Halving”
Juan Crespo Vargas, Richard Brandon Ramos Pacheco, Alfredo Carrillo Mendoza.................................88-101
Dispositivos para control de glucosa a través del sudor en diabéticos
Device for glucose control through sweat in diabetics
Keila Cusi Machaca..............................................................................................................................102-119
ÍNDICE
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5
NOTA EDITORIAL
Apreciada comunidad académica:
En el Journal Boliviano de Ciencias, nos complace presentar la edición del Volumen 20 Número 55, la
cual se distingue por una rica colección de trabajos de investigación que abarcan diversos ámbitos de la
ingeniería. En esta ocasión, destacamos la sinergia lograda entre la revista y el Instituto de Ingenieros
Eléctricos y Electrónicos (IEEE) Bolivia a través de su evento insignia Bolivian Engineering and Technology
Congress (BETCON XII), evento que ha sido fundamental para impulsar la participación de investigadores
nacionales e internacionales, enriqueciendo el contenido de esta edición.
en el campo de la ingeniería en Bolivia y la región. Desde estudios de caso que analizan el sistema de
comunicación de la red de salud Cercado, hasta la aplicación de implantes cerebrales, dispositivos para
control de glucosa en diabéticos, y el tema de Bitcoin.
La sinergia entre el Journal Boliviano de Ciencias y el IEEE Bolivia a través de BETCON XII ha sido
fundamental para fortalecer la investigación en ingeniería en Bolivia. El evento ha servido como plataforma
para que investigadores de universidades, centros de investigación y empresas presenten sus trabajos más
recientes, generando un espacio de intercambio de conocimientos y colaboración entre pares.
Como presidente del IEEE Bolivia, espero que este tipo de cooperaciones con la Univalle y su revista JBC
sean continuas para impulsar el desarrollo de la investigación en Bolivia y en la región.
Ing. Elias Choque Maidana
Presidente IEEE – Sección Bolivia
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Citar como: Chiri Yupanqui,
M. A., & Condori Quispe, H. O.
Modelado del comportamiento
para 5G utilizando Machine
Learning. Journal Boliviano De
Ciencias, 20(55) 6-14. https://
doi.org/10.52428/20758944.
v20i55.1101
Revisado: 18/03/2024
Aceptado: 14/06/2024
Publicado: 20/12/2023
Declaración: Derechos de
autor 2024 Miguel Angel Chiri,
Hugo Orlando Condori
Quispe, Esta obra está bajo una
licencia internacional Creative
Commons Atribución 4.0.
Los autores/as declaran no tener
en la publicación de este
documento.
Tipo de artículo: Investigación
Modelado del comportamiento de un amplicador de
potencia para 5G utilizando Machine Learning
Miguel Angel Chiri Hugo Orlando Condori Quispe
1. Estudiante. Universidad Mayor de San Andrés. La Paz. Bolivia. ma.chiriyp@gmail.com
2. Ingeniero de Hardware RF, Docente. Universidad Mayor de San Andrés. La Paz. Bolivia.hugo.
condori@fulbrightmail.org
RESUMEN
El propósito principal de esta investigación es modelar el comportamiento de
Para lograr este objetivo, se utiliza el software Advanced Design System (ADS)
transforman en datos tabulares. Estos datos son esenciales para el entrenamiento
del modelo. Se emplea el intérprete de Python de ADS, para este propósito. Los
resultados obtenidos muestran una notable concordancia con el comportamiento
propuesto. Este hallazgo no sólo
sino que también sugiere la aplicabilidad de estas técnicas en el modelado de
Palabras clave:
ABSTRACT
The main purpose of this research is to model the behavior of a radio frequency
use Keysight’s ADS software. First, relevant data from graphs is obtained and
transformed into tabular data. This data is essential for training the model. The
obtained results show a remarkable agreement with the expected behavior of
also suggests the applicability of these techniques in the modeling of diverse
electronic systems with a high degree of accuracy and reliability.
Keywords:
1. INTRODUCCIÓN
1.1. Contexto Tecnológico
Las tecnologías de comunicación inalámbrica están evolucionando a un ritmo
acelerado hacia la quinta generación (5G) (Huo,2017). Esta nueva generación
promete avances sin precedentes en velocidad de datos, latencia y capacidad de
conexión, con el potencial de revolucionar la forma en que nos comunicamos e
interactuamos con el mundo que nos rodea (Yang,2018; Xiom,2021 ).
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Para alcanzar estos objetivos, se requiere un desarrollo tecnológico integral que
abarca diversos aspectos, incluyendo el diseño y optimización de los subsistemas de
señales de radiofrecuencia (RF) para su transmisión efectiva (Colzani,2022; Ji,
2023;Mounir,2022 ).
1.2. Relevancia del Modelado
desempeñan un papel crucial al permitir simular y analizar el comportamiento del
lo que es esencial para garantizar un funcionamiento óptimo en entornos de
comunicación de alta velocidad como el 5G.
y los costos de desarrollo. Al permitir pruebas virtuales exhaustivas antes de la
construcción de prototipos físicos, los modelos agilizan el proceso de desarrollo
al eliminar la necesidad de iteraciones costosas y prolongadas (Xiaom, 2021; Huo,
2017). Esto no sólo acelera la llegada al mercado de productos 5G, sino que también
reduce los costos asociados con la fabricación y prueba de prototipos físicos, lo
tecnología.
1.3. Enfoque Basado en Machine Learning
El Machine Learning (ML) ha emergido como una herramienta poderosa en el
modelado de sistemas complejos (Ma,2018). En el contexto del modelado de
2019). Una de ellas radica en su capacidad de aprendizaje a partir de datos. Los
algoritmos de ML tienen la capacidad de aprender de grandes conjuntos de datos,
datos de los PA comerciales (Liu, 2012).
2. METODOLOGÍA
varias etapas clave.
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Figura N° 1. Etapas del modelado del PA usando ANNs. Fuente: Elaboración
propia, 2024.
En primer lugar, el modelo propuesto puede ser visualizado como un sistema de
entrada y salida. Las señales de entrada comprenden los datos experimentales
ganancia, la respuesta AM/AM y la respuesta AM/PM en diversas condiciones
operativas. Estos datos son esenciales para entrenar y validar la red neuronal
El modelo de machine learning se diseñó considerando las siguientes variables:
Entrada: Voltaje de entrada.
Salida: Voltaje de salida y fase.
Figura N° 2.
experimentales) y salidas (voltaje y fase predichos). Fuente: Elaboración propia,
2024.
la información de entrada y genere predicciones precisas del voltaje de salida y la
fase correspondiente. Esencialmente, la red neuronal actúa como un componente
central que interpreta los datos experimentales y los transforma en salidas útiles, lo
que proporciona un marco sólido para entender y modelar el comportamiento del
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2.1. Obtención de los datos
TGA4548, operando en la banda de frecuencia de 17 a 20 GHz, con énfasis en la
frecuencia central de 17.7 GHz. Se seleccionaron las respuestas de ganancia (dB) y
AM-PM (grados) como las variables principales para el modelado.
Figura N° 3.
se consideraron solo los datos en esta región
de salida, las cuales varían para una potencia de entrada desde aproximadamente
-7 hasta 11 dBm.
los voltajes de entrada y salida utilizando ecuaciones matemáticas derivadas de los
datos tabulares:
Para calcular el voltaje de entrada:
Para calcular el voltaje de salida:
La fase se convierte a radianes:
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2.2. Entrenamiento del Modelo
Figura N° 4. Flujograma del script usado para crear el modelo. Fuente:
Elaboración propia, 2024.
El entrenamiento del modelo se realizó utilizando un archivo de texto generado
previamente, el cual contiene los datos de voltaje de entrada, voltaje de salida y
con 5 nodos. Durante este proceso, se generaron dos archivos: uno que contiene los
datos de salida del modelo, y el otro presenta el modelo en forma de ecuación, que
se describe a continuación:
Donde:
Y donde:
Las constantes son generadas en el entrenamiento.
2.3. Implementación en ADS
Las ecuaciones del modelo se implementaron en un esquemático de ADS utilizando
variables, permitiendo su integración en el entorno de simulación de ADS. Se
utilizó un controlador de equilibrio armónico HB, con la potencia de entrada como
parámetro, variando desde -7 dBm hasta 11 dBm. Para conectar el modelo con la
entrada y salida del circuito, se empleó el componente FDD (Frequency Domain
eléctrica en cualquier puerto y convertirla en parte de una función, permitiendo un
control preciso de la entrada y salida del circuito.
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3. RESULTADOS
diversas variables de interés. Entre estas variables se incluyeron la potencia de
entrada y salida, la fase, la ganancia.
Figura N° 5. Resultados obtenidos de la simulación. Fuente: Elaboración propia,
2024.
4. DISCUSIÓN, DESARROLLO Y ANÁLISIS
4.1 Discusión
- El voltaje de entrada del FDD es _sv(1,1), entonces para emular una
resistencia de entrada de 50 ohms se estableció la corriente de entrada en
I[1,1]=_sv(1,1)/50 (I=V/R)
- El voltaje de salida del FDD es V[2,1], presentado de manera polar como:
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Para validar el modelo, se presenta a continuación una tabla que compara los datos
originales con los generados por el modelo. Adicionalmente, se calcula porcentaje
de error para las dos variables estimadas: el voltaje de salida y la fase.
DATASHEET MODELO
vin vout fase vout fase
0,14125375 6,30957344 -0,00785398 6,27018834 -0,00783111
0,17782794 7,76247117 0,003490659 7,74928015 0,00429459
0,19952623 8,51138038 0,007853982 8,56274395 0,00863299
0,22387211 9,44060876 0,013613568 9,46581474 0,01323755
0,25118864 10,4712855 0,018849556 10,4655031 0,01805527
0,28183829 11,6144861 0,023212879 11,5675636 0,02300346
0,31622777 12,7350308 0,027401669 12,7759207 0,02793755
0,35481339 14,1253754 0,031241394 14,1089305 0,03122337
0,39810717 15,4881662 0,03281219 15,4468009 0,03281915
0,44668359 16,9824365 0,040491639 16,9324399 0,03994675
0,50118723 18,6208714 0,039793507 18,6599488 0,04062058
0,56234133 20,4173794 0,040491639 20,4419864 0,04077219
0,63095734 22,1309471 0,040666172 22,2535082 0,04030093
0,70794578 23,9883292 0,039793507 24,0730245 0,03903895
0,79432823 26,0015956 0,036302848 25,8860102 0,03683531
0,89125094 27,8612117 0,033161256 27,6906702 0,03356849
1 29,5120923 0,029670597 29,5036296 0,02915535
1,12201845 31,2607937 0,023387412 31,3650408 0,02355591
porcentaje de error vout 0,32104739
porcentaje de error fase 3,06759033
Como se puede observar, los valores del porcentaje de error para ambas variables, el
voltaje de salida y la fase, se encuentran dentro de un rango considerado aceptable
para la precisión del modelo. Este resultado sugiere una adecuada concordancia
entre los datos originales y los generados, lo cual valida la capacidad predictiva
del modelo bajo las condiciones evaluadas. Existe la posibilidad de mejorar la
precisión incrementando el número de nodos en la capa de entrada y en las capas
ocultas, o bien, aumentando el número de capas ocultas. Sin embargo, esto también
incrementaría la complejidad del modelo.
Para mejor visualización de los resultados se convierten los resultados a sus
equivalentes en potencia de entrada, potencia de salida, y fase, y se comparan estos
datasheet para mejor visualización:
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Figura N° 6. Comparación de las respuestas de ganancia y potencia de salida.
Fuente: Elaboración propia, 2024.
Figura N° 7. Comparación de las respuestas de fase. Fuente: Elaboración propia,
2024.
salida y fase del modelo exhiben una tendencia similar a las del datasheet, aunque
se observan pequeñas diferencias que podrían atribuirse a la naturaleza del proceso
de modelado.
5. CONCLUSIONES
El presente trabajo ha alcanzado un modelado exitoso del comportamiento de un
La validación del modelo se llevó a cabo mediante su comparación con el
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en sistemas de comunicación 5G y otras aplicaciones de relevancia tecnológica.
Las implicaciones y aplicaciones de este trabajo son amplias y prometedoras y
abre un abanico de posibilidades para el desarrollo de modelos más precisos de
componentes y sistemas electrónicos en diferentes áreas de la ingeniería, como la
electrónica de potencia, la electrónica de control y la electrónica automotriz, entre
otras.
7. REFERENCIAS
Colzani, A., Fumagalli, M., Fonte, A., Traversa, A., & Ture, E. (2022, September).
Long-Reach E-band HPA for 5G Radio Link. In 2022 52nd European Microwave
Conference (EuMC) (pp. 760-763). IEEE.
Dikmese, S., Anttila, L., Campo, P. P., Valkama, M., & Renfors, M. (2019, August).
In 2019 IEEE MTT-S International Microwave Conference on Hardware and
Systems for 5G and Beyond (IMC-5G) (pp. 1-3). IEEE.
Huo, Y., Dong, X., & Xu, W. (2017). 5G cellular user equipment: From theory to
practical hardware design. IEEE Access, 5, 13992-14010.
Ji, H. G., Jeong, J. H., & Kang, D. M. (2023). Balanced GaN HPA MMIC for
5G FR2 Band Base Station. The Journal of Korean Institute of Electromagnetic
Engineering and Science, 34(6), 444-449.
computation and machine learning techniques. IEEE Transactions on Computer-
Aided Design of Integrated Circuits and Systems, 31(7), 981-993.
Ma, R., Benosman, M., Manjunatha, K. A., Komatsuzaki, Y., Shinjo, S., Teo, K.
H., & Orlik, P. V. (2018, August). Machine-learning based digital Doherty power
Technology (RFIT) (pp. 1-3). IEEE.
Mounir, M., El Mashade, M. B., Aboshosha, A. M., & Youssef, M. I. (2022).
Impact of HPA nonlinearity on the performance of power domain OFDM-NOMA
system. Engineering Research Express, 4(2), 025004.
Xiao, K., & Zhang, W. (2021, April). Systematic study on hardware optimization
of 5G communication. In 2021 5th International Conference on Computing
Methodologies and Communication (ICCMC) (pp. 92-96). IEEE.
Yang, Y., Xu, J., Shi, G., & Wang, C. X. (2018). 5G wireless systems. Springer
International Publishing.
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Citar como: Mercado
Ontiveros, E. J., & Martinez
Severich, R. Diseño e
implementación de un sistema
de comunicación, archivo y
visualización de imágenes
médicas para la integración
de la red de salud Cercado .
Journal Boliviano De Ciencias,
20(55). 15-45 https://doi.
org/10.52428/20758944.
v20i55.1029
Revisado: 18/12/2023
Aceptado: 16/01/2024
Publicado: 30/06/2024
Declaración: Derechos de
autor 2023 Mercado Ontiveros,
E. J., & Martinez Severich,
R., Esta obra está bajo una
licencia internacional Creative
Commons Atribución 4.0.
Los autores/as declaran no tener
en la publicación de este
documento.
Proyecto de ingeniería aplicada
Diseño e implementación de un sistema de comunicación,
archivo y visualización de imágenes médicas para la
integración de la Red de salud Cercado
Design and implementation of a communication, archiving and visualization system for medical
images for the integration of the Cercado health network
Eylen Jhuliana Mercado Ontiveros1 Rodrigo Martinez Severich2
1. Estudiante de la carrera de Ingeniería Biomédica, Universidad Privada del
Valle, Cochabamba, Bolivia. Correo electrónico corporativo. moe0027325@
est.univalle.edu
2. Docente del departamento de Ingeniería Biomédica, Universidad Privada
del Valle, Cochabamba, Bolivia. Correo electrónico corporativo. rmartinezs@
univalle.edu
RESUMEN
El presente proyecto aborda el diseño e implementación de un sistema de
comunicación, archivo y visualización de imágenes médicas para la Red de
salud Cercado que está constituida por 33 establecimientos de salud. El objetivo
el manejo de imágenes médicas.
El sistema desarrollado integra un PACS que permite el almacenamiento y acceso
centralizado de imágenes médicas, un visualizador web DICOM que facilita la
visualización de imágenes médicas, desde cualquier dispositivo con conexión
a Internet; y un sistema de reportes que agiliza el proceso de generación de
informes médicos.
colaboración entre los establecimientos de salud. Los médicos pueden acceder
rápidamente a las imágenes médicas y reportes, lo que facilita la toma de
decisiones clínicas y mejora la continuidad de atención. Además, se ha logrado
optimizar la gestión de imágenes, disminuyendo la necesidad de almacenamiento
físico, facilitando la búsqueda y recuperación de estudios anteriores. Esto ha
permitido a los profesionales de salud, acceder de manera rápida y segura a la
información necesaria para realizar un diagnóstico y tratamiento de los pacientes.
Los resultados obtenidos respaldan la adopción de tecnologías digitales en
comunicación, colaboración, gestión de datos y seguridad de la información
médica.
Palabras clave: DICOM, PACS, Teleradiología, Imagen médica.
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16
ABSTRACT
This project deals with the design and implementation of a communication,
archiving and visualization system of medical images for the Cercado Health
Network, which is made up of 33 Health Establishments. The main objective is
and quality, through the adoption of digital technologies in the management of
medical images.
The developed system integrates a PACS which allows the storage and centralized
access of medical images, a DICOM web viewer that facilitates the visualization
of medical images, from any device with an Internet connection; and an automated
reporting system which streamlines the medical report generation process.
collaboration between health facilities. Physicians can quickly access medical
images and reports, facilitating clinical decision-making and improving continuity
of care. In addition, image management has been optimized, eliminating the
need for physical storage, and facilitating the search and recovery of previous
studies. This has allowed health professionals to quickly and securely access the
information necessary to diagnose and treat patients.
The results obtained support the adoption of digital technologies in the management
data management, and security of medical information.
Keywords: DICOM, PACS, Teleradiology, Medical imaging
1. INTRODUCCIÓN
Un establecimiento de salud es una infraestructura pública o privada que presta
servicios de salud como ser: consulta externa, imagenología, emergencia,
laboratorio, UTI, entre otros. El servicio de imagenología está conformado por
sistemas que generan imágenes médicas; para el apoyo de diagnóstico por
imagen, denominados modalidades tales como: Radiografía Computarizada (CR),
Radiografía Digital Directa (DR), Resonancia Magnética (MRI), Tomografía Axial
Computarizada (TC), Ultrasonido (US), etc. Siendo las imágenes médicas las
del cuerpo humano.
Una Red de salud está conformada por diferentes establecimientos de salud
públicos, los cuales tienen como objetivo, realizar la prestación de servicios de
salud integral a la población que no se encuentre cubierta por el Seguro Social
de Corto Plazo; de forma gratuita, según establece la Ley 1152, emitida el 20 de
febrero de 2019. Buscando la atención de salud como un conjunto articulado y
continuo de acciones en promoción de la salud, prevención de la enfermedad,
curación y rehabilitación.
En los últimos años con el crecimiento exponencial de la población, los sistemas
de información clínica generan y almacenan grandes cantidades de información
asociados al diagnóstico. Lo que llevó a la adaptación de nuevas tecnologías y
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la búsqueda de herramientas y soluciones necesarias para contribuir a un mejor
desarrollo en la adquisición, almacenamiento y transmisión de imágenes médicas.
Un PACS (Picture Archiving and Communication System) es un sistema que
permite el archivo y comunicación de imágenes médicas, el cual es alimentado
por las modalidades. El protocolo de comunicación que utilizan los sistemas PACS
es el DICOM (Digital Imaging and Communication in Medicine) que permite
la interacción entre las modalidades de imagenología, estaciones de trabajo y
visualizadores.
DICOM es un estándar internacional que se encarga de la comunicación,
almacenamiento y transmisión de imágenes digitales en radiología. Se formó
debido a la necesidad de establecer una plataforma en la que todas las especialidades
de rayos X pudieran compartir información; y adoptar un lenguaje uniforme que
permitiera a todas las modalidades, intercambiar imágenes médicas entre ellas.
Este estándar permite establecer un formato que permita intercambiar datos con la
calidad necesaria para su uso clínico.
La implementación de estos sistemas radica en la eliminación de la placa
imágenes médicas desde los diferentes servicios de salud que lo requieran; dentro
de un establecimiento de salud, mediante una transmisión segura de datos de los
pacientes.
Hoy por hoy, es posible realizar la implementación de un PACS en una Red de
salud, para la administración de la comunicación, archivo y visualización de
las imágenes médicas de manera interhospitalaria, con el objetivo de integrar la
información clínica generada, optimizar recursos y realizar un diagnóstico por
2. METODOLOGÍA
2.1 Enfoque de investigación
El enfoque de investigación que se llevó a cabo es cuantitativo debido a que se
del Hospital del Norte, DR del Hospital Cochabamba y DR del Hospital del Sud
de la Red de Salud Cercado, para establecer la comunicación DICOM y envío
de información al PACS; y se tuvo acceso a la visualización de las imágenes
médicas almacenadas en la Base de Datos a través de la APP WEB, desde los 22
Centros de salud de Primer nivel ambulatorios que corresponden al 69.7% de los
establecimientos de salud de la Red de Salud Cercado.
2.2 Tipo de investigación
El tipo de investigación que se realizó fue de tipo descriptivo debido a que se
mencionó las características más importantes del PACS; además, es de tipo
explicativo y exploratorio porque se implementó un sistema de archivo y
comunicación de imágenes médicas, en el que se indicó el desarrollo y las
condiciones bajo las que se implementó. Se trabajó en el desarrollo de una solución
mediante la investigación de estos temas poco tratados.
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2.3 Métodos
El método que se llevó a cabo fue de tipo teórico, el proyecto se basó en la
investigación documental, para conocer todos los parámetros más importantes que
se requieren para desarrollar el sistema.
Por otro lado, se siguió un método analítico debido a que se realizó una investigación
de todas las partes integrantes, para descubrir los elementos esenciales que lo
conforman y las características que debe tener el sistema para que sea funcional,
2.4 Metodología del software
Se siguió la metodología ágil Kanban; este método permite una mejor organización
mejores resultados.
2.5 Técnicas
La técnica que se implementó fue mediante la revisión documental y trabajo de
campo, esta información nos aportó conocimiento, y nos ayudó al momento de
realizar la implementación del sistema en los Establecimientos de Salud de la Red
de Salud Cercado.
2.6 Población
atendidos en los establecimientos de salud de la Red de salud Cercado, para recibir
a la información selectiva, una arquitectura escalable, tecnología web integrada y
una interfaz de usuario consistente.
2.7 Fuentes
Las fuentes tomadas en cuenta fueron primarias debido a que se recopiló información
de los establecimientos de salud de la Red de salud Cercado, la Secretaría Municipal
de Salud del Gobierno Autónomo Municipal de Cochabamba, documentos, libros
y fuentes secundarias, debido a que gran información se encuentran en diferentes
sitios web.
2.8 Ingeniería del proyecto
El proyecto integra un sistema de comunicación, archivo y visualización de imágenes
médicas para la integración de la Red de salud de Cercado. Para la realización
del proyecto de investigación, se llevó a cabo una serie de procedimientos que
de los hospitales de segundo nivel que conforman la Red de salud de Cercado,
con el objetivo de que las modalidades puedan establecer comunicación con
de datos entre varios dispositivos a través de la red DICOM, otorgando la
capacidad de mandar las imágenes médicas y datos relacionados para su posterior
almacenamiento.
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La comunicación entre las modalidades y el PACS se realizó mediante una IP
imágenes médicas en formato digital, se procedió a enviarlas a un servidor que
posteriormente se integró a la base de datos denominada ImageServer.
El desarrollo de la aplicación web nos permitió extraer la información DICOM a
partir de la base de datos ImageServer. Además, nos posibilitó la visualización de
las diferentes imágenes médicas correspondientes a todos los estudios realizados
en los diferentes establecimientos de salud. La aplicación web incluye un conjunto
de herramientas que facilitan el procesamiento digital de imágenes, como ajuste de
contraste, brillo, negativo y zoom. Estas herramientas han mejorado la capacidad
del personal de salud para realizar diagnósticos más precisos. El visualizador
desarrollado también incorpora una herramienta de medición que permite
proporcionar al médico información de gran importancia para la caracterización de
la anatomía de diversos órganos o partes del cuerpo humano.
Para el acceso a la aplicación web se realizó la implementación de un inicio de
sesión. La aplicación cuenta con diferentes tipos de usuarios, cada uno con roles
- Administrador: Responsable de crear a los operadores (personal de salud)
de los diferentes establecimientos de salud. Estos operadores formarán
parte de diferentes servicios, como consulta externa, cirugía, emergencias,
imagenología, entre otros.
- Técnico: Posee acceso al PACS y es el responsable de gestionar el
almacenamiento de las imágenes médicas.
- Operador: Tiene acceso a la lista de pacientes que se realizaron los
estudios en los establecimientos de salud, con la posibilidad de realizar
la visualización de las imágenes médicas, las cuales también podrán ser
encontradas mediante un buscador según el nombre del paciente, tipo de
estudio y la fecha en la que se realizó. Además, el operador cuenta con
acceso a un conjunto de herramientas que podrán ser utilizadas para un
mejor diagnóstico y brindar una atención más rápida.
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Figura N° 1. Diagrama de bloques. Fuente: Elaboración propia, 2023.
2.8.1 Instalación y conguración del PACS
El PACS fue implementado utilizando una Aplicación Web en ASP.NET basado
en el software libre Clear Canvas DICOM Sever v13.2, donde se realizaron
de almacenamiento de las imágenes DICOM y creación de la partición de
almacenamiento.
Clear Canvas DICOM Server v13.2 crea un acceso directo de la APP WEB,
http://localhost:81/ImageServer y una vez ejecutado, se abre el navegador
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Figura N° 2. PACS Log in Template. Fuente: Elaboración propia, 2023.
el Template de Log in del PACS, nos permite redireccionarlos al Template del
Figura N° 3. PACS Dashboard Template. Fuente: Elaboración propia, 2023.
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2.8.2 Desarrollo de la aplicación web
desarrollo de la APP WEB con el Framework Django en el Host; correspondiente
al Viewer DICOM, bajo el lenguaje de programación de alto nivel Python.
Se llevó a cabo la creación de tablas WiverTable, AdminWiverTable,
OperatorWiverTable, ServiceWiverTable, ReportTable, Study y Series en la base
de datos (DB) del PACS por medio de Microsoft SQL Server Managment Studio
v18.12.1. Estas tablas se utilizan para la administración de las imágenes médicas,
datos en la tabla Study y Series al efectuarse un Servicio de DICOM Storage entre
la Modalidad y el PACS. En cada proceso de búsqueda de información, se realiza
1. Registro de nuevo estudio:
PACS ha registrado un nuevo estudio. Es necesario agregar dicho estudio
en la tabla WiverTable. mediante la comparación de los parámetros GUID
poder insertarlo.
2. Eliminación de estudio existente:
el PACS ha eliminado un estudio. Es necesario eliminarlo de la tabla
WiverTable. Para ello se realizó una comparación de los parámetros
registro diferencial y poderlo eliminarlo.
3. Actualización de información:
ha eliminado un estudio existente. Sin embargo, cuando el PACS está
insertando datos de múltiples imágenes médicas, es necesario actualizar
la información correspondiente al número de Series e Imágenes en la
WiverTable. Para ello se ejecutó una comparación de los parámetros
GUID de ambas tablas para poder actualizar los datos de número de
Series e Imágenes en la tabla WiverTable.
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Figura N° 4. Elaboración propia, 2023.
El Viewer DICOM presenta diferentes niveles de acceso como ser: Operador,
diferentes funciones y características que presenta la APP WEB para su correcto
funcionamiento.
El usuario Administrador fue creado en la tabla AdminWiverTable y es el encargado
de gestionar la creación, actualización y eliminación de usuarios Operadores
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Figura N° 5. Elaboración propia,
2023.
El usuario Servicio fue creado en la tabla ServiceWiverTable y permite acceder
in. El PACS es el administrador de las imágenes médicas que permite interactuar
con las modalidades bajo el protocolo de comunicación DICOM, realizar servicio
DICOM y administrar la base de datos (BD) de los estudios como también nos
permite administrar todos los dispositivos que se encuentran conectados al PACS.
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Figura N° 6. Elaboración propia,
2023.
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Los usuarios Operadores son almacenados en la tabla OperatorWiverTable, que
corresponde al personal de Salud. Esto les permite acceder y visualizar las Imágenes
y una contraseña (Password) asignados a cada Operador. Estas credenciales se
Figura N° 7. Elaboración propia,
2023.
Una vez hayamos iniciado sesión, se nos redireccionará a la página principal.
de Nombre del paciente, Fecha de estudio, Sexo y Modalidad (no es necesario
llenar todos los campos, para generar la lista de estudios existentes). Si no se
que se desea visualizar las imágenes médicas damos click en el botón Viewer.
Con la información de las tablas Series y wiverTable se genera una lista del Path
de almacenamiento de las imágenes médicas del estudio seleccionado que se
encuentran ubicados en el Sistema Operativo del Host. Cada Imagen DICOM entra
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necesarios para realizar mediciones y a un procesamiento de la matriz de datos para
no perder información diagnóstica al ser almacenada de manera temporal en el
archivo de Static File del proyecto Django con la extensión PNG como se muestra
Figura N° 8. Elaboración propia, 2023.
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Se desarrolló un bucle de animación durante el tiempo de procesamiento de
Imágenes DICOM del Path STORAGE y almacenamiento de imágenes PNG en el
archivo Static File. El tiempo del modal está en función a la cantidad de imágenes
médicas que contiene el estudio.
Una vez almacenadas las imágenes PNG pertenecientes a un estudio en Static File
se direcciona al Template de visualización conformado por tres partes: el lienzo
donde mostrará la Imagen Médica principal, La grilla que contiene las miniaturas
de todas las imágenes médicas pertenecientes al estudio y las funciones que
contiene el PDI, Información DICOM de la Imagen Médica y Salir del template de
Figura N° 9. Elaboración propia,
2023.
2.8.3 Interfaz de visualización y herramientas
El Template de visualización tiene una distribución ergonómica e intuitiva y se
ajusta a las dimensiones de la resolución de dispositivos móviles, pc de escritorio
o portátil para el fácil manejo del operador.
En la barra de funciones contamos con la opción de visualizar la información
DICOM de la Imagen Medica Principal desplegada en Canvas.
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Size y PixelSpacing son atributos DICOM de las modalidades CR, DX, CT y MR,
por otro lado, DFOV, Resolution y Pixel Size son parámetros calculados a partir de
los atributos anteriormente mencionados.
Para poder realizar la función de medición es necesario visualizar la imagen médica
ello debemos dar click en la imagen médica principal y seleccionamos la función
deseamos medir para generar una recta entre los puntos seleccionados con la
La información de la recta de medición es calculada a partir de los parámetros Size
y Pixel Spacing de cada Imagen Medica. En la ecuación 1 y 2 podemos realizar el
cálculo para hallar las dimensiones del campo de visión a partir de los parámetros
anteriormente mencionados. Podemos realizar el cálculo con el siguiente ejemplo
del DICOM Info de una imagen medica almacenada:
Una vez realizado el cálculo de las dimensiones de campo de visión, hallamos la
resolución de la imagen a partir de las siguientes ecuaciones:
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Finalmente, reemplazamos los valores anteriormente hallados en la ecuación de la
recta (5).
Para poder realizar la función de zoom es necesario visualizar la imagen médica
ello debemos dar click en la imagen medica principal y seleccionamos la función
de zoom, posteriormente hacemos click en la estructura que deseamos visualizar
Para poder realizar la función de negativo debemos seleccionar la función de
negativo y se ajustaran los pixeles de la Imagen Medica principal, mediante la
siguiente ecuación matricial (6).
Para poder realizar la función de ajuste de contraste y brillo debemos desplazar la
slider correspondiente a cada función donde los valores serán almacenados en dos
variables Factor (7) y Factor2 (8), correspondientes al contraste y brillo. Ambos
valores serán aplicados en la ecuación matricial (9), el cual ajustara los pixeles de
la Imagen Médica principal.
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Para poder realizar la restauración de los valores de la matriz de pixeles debemos
seleccionar la función BACK y se ajustarán los pixeles de la Imagen Médica
principal a los valores de la Imagen Médica DICOM original.
Para poder salir del Template de visualización debemos seleccionar la función
búsqueda de estudio. Al ejecutar esta función se eliminar todas las Imágenes PNG
que fueron almacenas de manera temporal en Static File.
3. RESULTADOS
3.1 Requisitos de acceso
Para acceder al sistema Wiver se requiere una conexión a internet y un navegador
web compatible a través de la URL: https://www.mywiver.com, los usuarios
recibirán credenciales de inicio de sesión por parte del administrador del sistema,
Figura N° 10. Wiver Log in. Fuente: Elaboración propia, 2023.
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3.2 Barra de navegación y panel de control
La barra de navegación se encuentra en la parte superior de la pantalla, como se
sistema, soporte, contactos y Q/A. Se utilizan estos enlaces para acceder a las áreas
de interés con facilidad.
Figura N° 11. Elaboración propia,
2023.
Una vez iniciado sesión, se desplegará la plantilla del panel de control. Donde, es
posible acceder a la lista de imágenes de todos los pacientes además de funciones
propias del sistema, como la búsqueda de pacientes, visualización de imágenes y
la visualización de reportes.
Mediante las opciones de búsqueda a través del nombre del paciente, fecha de
Figura N° 12. Filtro de estudios. Fuente: Elaboración propia, 2023.
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Figura N° 13. Lista de estudios. Fuente: Elaboración propia, 2023.
3.3 Herramientas de visualización
Dentro de la interfaz de visualización de imágenes, se encuentran herramientas
Se cuenta con la herramienta de zoom para examinar con mejor detalle, como se
o características en la imagen médica, ofreciendo así un conjunto de herramientas
para una evaluación detallada y precisa.
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Figura N° 14. Barra de herramientas. Fuente: Elaboración propia, 2023.
Figura N° 15. Función Zoom. Fuente: Elaboración propia, 2023.
Figura N° 16. Función negativa. Fuente: Elaboración propia, 2023.
En la plantilla de visualización de imágenes, se dispone de una herramienta
a cabo la medición es necesario aplicar un zoom para examinar detenidamente
las estructuras y, posteriormente realizar la medición. El procedimiento implica
efectuar un click inicial sobre la estructura que se desea medir, seguido de otro
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Figura N° 17. Herramienta de medición. Fuente: Elaboración propia, 2023.
3.4 Herramientas de información DICOM
Dentro de la plantilla de visualización de imágenes, se encuentra la herramienta
para la visualización de información DICOM en las imágenes, como se muestra en
el estudio, marca del equipo, nombre del paciente, fecha del estudio, modalidad e
información propia de la imagen.
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Figura N° 18. Dicom Info Fuente: Elaboración propia, 2023.
3.5 Gestión de reportes
Dentro de la sección de generación de informes, es posible crear informes médicos
detallados para documentar las observaciones y diagnósticos. Las plantillas de
realizar reportes mediante comando de voz, haciendo click en el botón del
micrófono. Al momento de crear un reporte, el mismo será almacenado en forma
de documento con los datos más importantes como nombres del paciente, fecha del
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Figura N° 19. Reporte. Fuente: Elaboración propia, 2023.
3.6 Seguridad y privacidad
El acceso al sistema PACS está regulado por políticas de seguridad. Solo los
usuarios autorizados tienen acceso y deben utilizar sus credenciales de inicio de
sesión de manera segura.
El sistema PACS cumple con las regulaciones de protección de datos, como la Ley
de Portabilidad y Responsabilidad de Seguros de Salud (HIPAA) y el Reglamento
General de Protección de Datos (GDPR).
4. DISCUSIÓN, DESARROLLO Y ANÁLISIS
4.1 Discusión
4.1.1 Evaluación del PACS
importantes como se mencionó anteriormente, permite el acceso remoto a
imágenes, visualización digital, la facilidad de compartir y buscar imágenes y la
la colaboración y la seguridad en la gestión de imágenes y datos médicos. En
contraste, se observó que un hospital que no cuenta con un servidor PACS depende
de métodos tradicionales de almacenamiento y gestión de imágenes, lo que da
como resultado procesos más lentos, mayor uso de espacio físico y menor acceso
a la información clínica.
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Tabla N° 1. Hospitales con PACS vs sin PACS.
Características Hospital con PACS Hospital sin PACS
Almacenamiento
de imágenes Centralizado y digitalizado en el
servidor PACS
Dependiente de archivos físi-
cos y almacenamiento local
Acceso remoto a
imágenes Posible acceso desde cualquier ubi-
cación con conexión a internet
Acceso limitado a imágenes
físicas y ubicación del archivo
Visualización de
imágenes
Visualización en estaciones de traba-
jo o dispositivos electrónicos (com-
putadoras portátiles, tablets, etc.)
Limitada a imágenes impresas
o radiografías tradicionales
Compartir imá-
genes Posibilidad de compartir imágenes
fácilmente
Difícil de compartir imágenes
físicas y coordinar envío
Informes y docu-
mentación
Generación y almacenamiento digi-
tal de informes Documentación en papel y
archivos físicos
Búsqueda y recu-
peración Búsqueda rápida y precisa de imá-
genes y casos clínicos
Búsqueda manual y dependi-
ente de registros en papel
Colaboración y
consulta Facilidad para colaborar y consultar
con otros médicos
remota y consulta de especial-
istas
Seguridad y re-
spaldo de datos Mayor seguridad y respaldo de imá-
genes y datos médicos
Riesgo de pérdida o daño de
imágenes y archivos médicos
Fuente: Elaboración propia, 2023.
4.1.2 Evaluación del visualizador desarrollado
en comparación con los visualizadores de escritorio. El visualizador web ofrece
acceso desde cualquier ubicación sin necesidad de instalaciones y actualizaciones
locales, permite una fácil integración en el entorno de TI existente, promueve la
colaboración remota y se actualiza de manera automática en el servidor, además
es altamente escalable y compatible con diferentes plataformas como se puede
observar en el presente proyecto.
Por otro lado, el visualizador de escritorio DICOM requiere de una instalación
manual en cada dispositivo limitando su uso. Esta limitado a los dispositivos donde
se ha instalado el software y su capacidad está sujeta a los recursos y licencias
disponibles en esos dispositivos.
La integración del visualizador desarrollado fue acertada en todos los
establecimientos de salud que conforman la Red de Salud de Cercado. Debido
visualizador y otros sistemas que estaban instalados en los equipos como por
ejemplo el SOAPS. Dada la presencia de estos problemas el personal del servicio
técnico del hospital recurría a solucionar continuamente estos problemas. Sin
debido a la implementación de tecnologías web.
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Tabla N° 2. Viewer DICOM web vs escritorio.
Benecio Visualizador Wiver Visualizador de escritorio DI-
COM
Acceso desde cualquier
ubicación Accesible desde cualquier
dispositivo con conexión web
Limitado a dispositivos en los
que esté instalado el software
No requiere instalación
ni actualizaciones Se accede a través del navegador
web sin instalar
Requiere instalación y
actualizaciones en cada
dispositivo
Fácil integración en el
entorno de TI Puede integrarse con otros
sistemas diferentes
compatibilidad de TI
Colaboración y consulta
remota Permite compartir y colaborar en
tiempo real
Limitado a dispositivos en los
que está instalado el software
Actualizaciones y
mejoras automáticas Las actualizaciones se
implementan en el servidor web
Requiere actualizaciones
manuales en cada dispositivo
Mayor escalabilidad y
exibilidad
Puede manejar múltiples usuarios
y ampliarse fácilmente
Limitado a la capacidad del dis-
positivo y licencia adquiridas
Compatibilidad
multiplataforma Funciona en diferentes sistemas
operativos y dispositivos
Limitado a dispositivos y
sistemas operativos hola
compatibles
Ahorro de recursos y
espacio No requiere recursos locales ni
espacio de almacenamiento
Requiere recursos locales
y almacenamiento en cada
dispositivo
Actualización y visual-
ización en tiempo real Las imágenes se actualizan y
visualizan en tiempo real
Depende del rendimiento del
dispositivo y la conexión de red
Mayor escalabilidad y
exibilidad
Puede manejar múltiples usuarios
y ampliarse fácilmente
Limitado a la capacidad del
dispositivo y licencia adquiridas
Fuente: Elaboración propia, 2023.
4.1.3 Evaluación del sistema de reportes
La elección de un sistema de reporte automático con reconocimiento de voz fue
con reconocimiento de voz y un reporte hecho de manera convencional cómo se
realizaba en la Red de Salud de Cercado. El sistema de reporte automático con
trabajo del médico, facilita la búsqueda y el acceso rápido a informes anteriores.
Por otro lado, el reporte convencional requiere de tiempo para escribir y el informe
este sujeto a errores humanos, además la transcripción requiere de tiempo adicional
para su realización. También se observó que este método presenta demoras en la
disponibilidad de los informes debido a que depende de la búsqueda en archivos
físicos.
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Tabla N° 3. Reporte Wiver vs reporte tradicional.
Característica Sistema de reporte automático Reporte hecho de manera
convencional
Eciencia y ahorro de
tiempo Genera informes de manera rápida y
automatizada
Requiere tiempo para escribir y
transcribir el informe
Precisión y reducción
de errores Minimiza errores de transcripción y
mejora la precisión
Sujeto a errores humanos en la
escritura y transcripción
Velocidad de
generación de
informes
Genera informes en tiempo real o en
poco tiempo
Puedes requerir tiempo adicional
Productividad y ujo
de trabajo Permite el médico centrarse en la
atención al paciente
Requiere tiempo y esfuerzo
adicional para redactar el
informe
Acceso y búsqueda
rápida de informes Permite buscar y acceder fácilmente
a informes anteriores
Requiere búsqueda en
archivos físicos o sistemas de
almacenamiento
Personalización y
plantillas de informes Permite personalizar plantillas y
formatos de informes
Limitado a las plantillas y
formatos establecidos
Integración con
sistemas de gestión de
salud
Puede integrarse fácilmente a otros
sistemas de gestión médica
Requiere inserción manual de
información en los sistemas
Disponibilidad de
datos en tiempo real Permite el acceso inmediato a los
informes en tiempo real
Puede haber demoras en la
disponibilidad de informes
Colaboración
y capacidad de
compartir reportes
Facilita la colaboración y el
intercambio de reportes con otros
Requiere copiar y distribuir
reportes físicamente
Almacenamiento y
respaldo de informes Almacenamiento de informes de
forma electrónica y ofrece respaldo
Dependiente de almacenamiento
físico y medidas de respaldo
Fuente: Elaboración propia, 2023.
4.1.4 Análisis económico
Es importante destacar que los costos varían dependiendo de las necesidades
visualizadores DICOM.
4 se proporciona una visión general de los aspectos económicos que
podrían tenerse en cuenta al evaluar la implementación del sistema desarrollado en
comparación con la ausencia de este.
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Tabla N° 4. Wiver vs sistema tradicional.
Tabla 4. Análisis
Económico. Aspecto
económico
Hospital con el sistema Wiver Hospital sin PACS ni
visualizador Dicom
Costos iniciales Mayor inversión inicial en la
adquisición e instalación del
sistema y visualizador DICOM
Menor inversión inicial ya que
no cuenta con un sistema PACS y
visualizador DICOM
Mantenimiento y
actualizaciones
Costos de mantenimiento y
actualizaciones periódicas del
sistema
Menor costo de mantenimiento y
actualización, ya que no se cuenta
con el sistema
Espacio físico y
almacenamiento
Menor necesidad de espacio
físico para almacenar imágenes
médicas reducción de costos de
almacenamiento
Requiere espacio físico y costos
adicionales para almacenar
y archivos físicos y películas
Eciencia operativa y
productividad
productividad en la gestión de
imágenes médicas, lo que puede
resultar en ahorro de costos a
largo plazo
Posible disminución de la
a la dependencia de métodos
tradicionales lo que puede resultar
en costos adicionales a largo plazo
Costos de impresión y
distribución
Menor necesidad de imprimir y
distribuir imágenes médicas en
formatos físicos
Mayor necesidad de imprimir y
distribuir imágenes médicas en
formatos físicos lo que implica
costos adicionales de impresión y
distribución
Colaboración y consulta
remota
Posibilidad de colaboración y
consulta remota lo que puede
reducir costos de desplazamiento
y consultas adicionales
Limitada colaboración y
consulta remota lo que puede
resultar en costos adicionales
de desplazamiento y consultas
presenciales.
Fuente: Elaboración propia, 2023.
4.1.5 Análisis de resultados
pacientes en general que conforman la Red de Salud de Cercado, a continuación,
Interoperabilidad: El sistema implementado ha posibilitado el intercambio de
información no solo entre las diferentes áreas dentro de un hospital, sino también
entre los diferentes hospitales que integran la Red de Salud de Cercado. Esto les
ha permitido compartir los estudios de imagenología, tanto de las modalidades
de rayos X como de ultrasonido, desde los hospitales de segundo nivel hacia
todos los establecimientos de salud de primer nivel que lo requieran. Además, ha
facilitado el intercambio de reportes y ha promovido la colaboración entre médicos
especialistas para le evaluación de diagnósticos más precisos.
Comunicación y colaboración: El PACS permite el acceso rápido y seguro de
las imágenes médicas desde cualquier ubicación. Esto facilita la colaboración y
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el intercambio de información entre los diferentes establecimientos de salud y
los pacientes.
Almacenamiento y gestión de imágenes: La implementación de funcionalidad de
archivo y gestión jugó un rol importante en el proyecto. La capacidad de almacenar,
realizar búsquedas avanzadas, facilitó la revisión, el análisis y la interpretación de
las imágenes. La gestión de las imágenes médicas centralizó el almacenamiento
de imágenes en un repositorio digital seguro. Con el objetivo de disminuir la
daño o deterioro de las imágenes médicas. Además, garantizó la disponibilidad e
integridad a lo largo del tiempo.
Visualización y herramientas de diagnóstico: El viewer DICOM desarrollado
posibilita la visualización de imágenes médicas provenientes de diversas
modalidades, tales como mamografías, tomografías computarizadas, resonancias
magnéticas y ecografías. Con el objetivo de facilitar un diagnóstico más preciso, se
han incorporado herramientas de procesamiento digital de imágenes, incluyendo
ajuste de contraste, brillo y herramientas de medición. Estas herramientas
efectiva.
Generación de informes:
gracias a la automatización y la integración de plantillas, los médicos fueron
capaces de generar y entregar informes basado en las imágenes digitales, mediante
Logramos presentar un método de reporte directo que reemplace los procesos
tradicionales en el que los especialistas escribían los reportes de manera manual
y en algunos casos a computadora, describiendo sus hallazgos, observaciones y
conclusiones.
5. CONCLUSIONES
El funcionamiento operativo de los servicios de imagenología de cada
Establecimiento de Salud que conforma la Red de Salud del Cercado está limitado
térmico, generando la necesidad de recursos operativos recurrentes, mayor
probabilidad de error en el diagnóstico por imagen y búsqueda de información
Sud los Establecimientos de Salud que se consideraron para la implementación del
presente proyecto de investigación por su mayor capacidad resolutiva de problemas
de salud dentro de la Red de Salud del Cercado.
El Hospital del Norte registra un promedio mensual de 1045 estudios Rx y 1200
estudios US, el Hospital del Sud registra un promedio mensual de 700 estudios
Rx y el Hospital Cochabamba registra un promedio mensual de 1020 estudios Rx,
conforme a los registros mensuales realizados por los Establecimientos de Salud en
el software SIAF (Sistema Integrado de Administración Financiera).
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El administrador de imágenes médicas fue implementado en el software libre Clear
Canvas Dicom Sever v13.2 como el PACS (Picture Archiving and Communication
System) del sistema en conjunto con la creación de la Instancia en Microsoft
SQL Server para contener la Data Base (DB) ImageServer y la instalación de un
Solid State Disk (SSD) de 1 TB externo como Hard Drive Disk (HDD) para el
almacenamiento de las Imágenes Médicas.
portátil (US) del Hospital del Norte, equipo de Rx estacionario (DR) del Hospital
Cochabamba y equipo de Rx estacionario (DR) del Hospital del Sud, los parámetros
y DICOM STORAGE para el envió y almacenamiento de Imágenes Médicas.
La App Web del Viewer Dicom denominado WIVER fue desarrollado en Python
3.11.0 con el Framework Django 2.2.28 con acceso a través de la URL: www.
mywiver.com, que cuenta con niveles de acceso de usuarios: Service, Admin y
Operator.
La implementación del sistema Wiver se realizó durante un periodo de prueba de
6 meses, teniendo un acceso a más de 8000 (Ocho mil) estudios de diagnóstico
por imagen, correspondiente a más de 500000 (Quinientos mil) Imágenes
Imagenología y la integración de los Establecimientos de Salud seleccionados en
el presente proyecto de investigación de la Red de Salud del Cercado permitiendo
a los operadores las siguientes ventajas tecnológicas:
•
de estudio y/o modalidad.
• Visualización de imágenes médicas de la Red de Salud del Cercado.
• Acceso a la información de las características de calidad de la imagen
médica.
• Mediciones.
• Procesamiento Digital de Imagen (PDI).
• Generación de reportes por comando de voz.
• Flexibilidad de acceso al sistema a través de diferentes dispositivos
(desktops, laptops, smartphones y/o tablets).
6. AGRADECIMIENTOS
A la empresa Ingeniería y Tecnología Médica (ITM) por brindar el acceso y
la oportunidad de implementar el presente proyecto de investigación en los
establecimientos de Salud de la Red de Salud Cercado y al personal de salud de los
servicios de Imagenología por su predisposición en la utilización de herramientas
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Citar como: Luque Veliz, D.
Software para la determinación
de propiedades pVT aplicados
al sector upstream – midstream.
Revista Journal Boliviano De
Ciencias, 20(55). 46-68 https://
doi.org/10.52428/20758944.
v20i55.960
Revisado: 25/03/2024
Aceptado: 20/05/2024
Publicado: 30/06/2024
Declaración: Derechos de
autor 2024 Luque Veliz,
D., Esta obra está bajo una
licencia internacional Creative
Commons Atribución 4.0.
Los autores/as declaran no tener
en la publicación de este
documento.
Dennis Luque Veliz
Universidad Privada del Valle
Resumen
En la industria del petróleo y el gas natural, la determinación exacta de las
gasífero; son de vital importancia para la toma de decisiones técnicas y económicas
dentro del sector de los hidrocarburos. Por esta razón, el presente proyecto tiene
como objetivo desarrollar un prototipo de software que permita determinar las
que contribuya a ser parte de la solución de uno de los problemas inevitables que
se da en el ámbito laboral y académico de la carrera de Ingeniería de Petróleo y
Gas Natural, que es la disponibilidad de reportes pVT al momento de caracterizar
en el que se describen las correlaciones pVT comúnmente utilizadas por los
ingenieros petroleros en los sectores de upstream - midstream y se adaptó la
metodología propuesta por el matemático Póyla para el desarrollo del software.
El resultado del proyecto fue un prototipo de software “independiente” bajo el
App Designer bajo el lenguaje de programación de MATLAB®. Este prototipo
aplicados al sector upstream - midstream, como: gas natural; petróleo (saturado
y bajo - saturado) y agua (saturada y bajo saturada).
Palabras clave: Propiedades pVT. Correlaciones pVT. Software aplicativo al
sector upstream - midstream. Ingeniería de Petróleo y Gas Natural. Programación
en Matlab.
Abstract
technical and economic decisions within the hydrocarbon sector. For this reason,
the objective of this project is to develop a software prototype that allows the
also contribute to being part of the solution to one of the inevitable problems that
Proyecto de ingeniería aplicada
Software para la determinación de propiedades pVT
aplicado al sector Upstream – Midstream
Software for determining pVT properties applied to the Upstream – Midstream area
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career, which is the availability of pVT reports when characterizing a hydrocarbon
commonly used by petroleum engineers in the upstream - midstream sectors are
described and the methodology proposed by the Póyla mathematician for software
development. The result of the project was an “independent” software prototype
under the pseudonym PROPERTIES pVT (Version 1.1), designed and coded in App
Designer under the MATLAB® programming language. This prototype integrates
more than 36 mathematical models that simplify the resolution of numerical and
to the upstream - midstream sector, such as: natural gas; oil (saturated and low -
saturated) and water (saturated and low saturated).
Keywords: pVT Properties. pVT correlations. Application software for the upstream
- midstream area. Petroleum and Natural Gas Engineering. Programming in Matlab.
1. Introducción
El estudio de las propiedades físicas de mezclas de hidrocarburos según Brill y
Arirachakaran datan desde mediados del siglo XIX, pero ha sido a partir de la
década de 1975 (comienzos del Periodo del Despertar), cuando se ha comenzado a
incorporar herramientas computacionales con el propósito de predecir las distintas
presentes comúnmente en los sectores de upstream1, midstream2 y downstream3
(Garaicochea et al., 1991; Guzmán, 2009; Valle et al., 2017).
Actualmente, dentro de la industria del petróleo y el gas natural se comercializan
una amplia variedad de software los cuales integran diferentes modelos matemáticos
que varían en complejidad, rango de aplicación, exactitud y origen (por ejemplo,
Keymodel, WellFloTM, Pipesim Flow, PipephaseTM, PipeFlow®, Petrel, entre otros).
La predicción y el modelamiento que realizan estos programas informáticos, están
adecuados a fenómenos presentes en el país de origen del software. Además de estar
licenciados bajo el seudónimo de “privados” estos están programados en idiomas
extranjeros como inglés, árabe, chino y otros (Bratland, 2013). En cuanto a las
publicaciones hechas en las últimas décadas, acerca de la inclusión de software
comerciales orientados a la determinación de propiedades pVT se muestran a
continuación: Gonzales (2005); Iza (2017); Yagual (2019); y Arteaga et al., (2020).
La importancia de la determinación de las propiedades pVT en las operaciones
modernas de la industria de los hidrocarburos forma la base de muchos cálculos del
área de la Ingeniería de Yacimientos, Producción y Transporte de Hidrocarburos. El
conocimiento de estas propiedades es de vital importancia para la toma de decisiones
técnicas y económicas; dado que la determinación incorrecta de dichas propiedades
de reservas de hidrocarburos, diseño de instalaciones y equipos, diseño de sistemas
1. Sector de la industria petrolera destinada a la exploración, descubrimiento y producción de Hidrocarburos.
2. Sector de la industria petrolera destinada al transporte y almacenamiento de hidrocarburos.
3. Sector de la industria petrolera destinada a la distribución de los derivados del petróleo
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producirse, y otros que podrían sobrestimar o subestimar el potencial del pozo
petrolero (Ahmed et al., 2018; Baker et al., 2003; Iza, 2017). Estas propiedades
pueden medirse experimentalmente en un laboratorio pVT o pueden estimarse
mediante correlaciones empíricas; el método más preciso para determinar el
de un laboratorio); sin embargo, la evaluación de pozos exploratorios y el diseño
avanzado de equipos a menudo requieren una estimación del comportamiento del
modelos matemáticos desarrollados bajo un enfoque empírico (Aguilar y Cevallos,
2014; Aramendiz y Velázquez, 2008; Khabullin et al., 2014; Yagual, 2019).
Estos modelos matemáticos, comúnmente llamados ”Correlaciones pVT” tienen
guiados por métodos de observación experimental limitados en su estudio por
parámetros tales como: gravedad del petróleo y/o gas, condiciones de presión,
lo cual la determinación de las propiedades pVT se complica a la existencia de
numerosas variables haciendo que los modelos de cálculos comúnmente utilizados
en la industria petrolera sean complejos, dado que por lo general estos integran
procesos numéricos e iterativos (Banzer, 1996; Petrosky y Farshad, 1993).
La presente investigación corresponde al área de la Ingeniería de Yacimientos,
Producción y Transporte de Hidrocarburos donde se expone el desarrollo un
prototipo de un software orientado a la determinación de propiedades pVT. El
resolución de cálculos numéricos e iterativos presentes en las correlaciones pVT,
sino que a través de su manejo este fortalecerá su productividad y conocimiento en
lo cual se traduce como ahorro y ganancia de dinero para las empresas petroleras.
deductivo – descriptivo, utilizando técnicas de recopilación de información
2. Metodología
Con el propósito de estructurar de mejor manera la investigación, se ha
adaptado la metodología para el desarrollo del prototipo de software a la propuesta
por el matemático George Pólya (1945). Esta metodología, también conocida como
el “Método de resolución de problemas”, proporciona estrategias y enfoques para
abordar y resolver problemas de manera efectiva y sistemática. Estos principios
también pueden aplicarse al desarrollo de un software, ver Figura 1.
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Figura 1. Metodología para el desarrollo del software
Fuente: Elaboración propia a partir del esquema propuesto por Poyla, G. (1940).
La Figura 1 presenta una adaptación básica de la metodología propuesta por el
matemático Pólya para la resolución de problemas matemáticos. En este esquema
de procesamiento de datos, los datos de entrada necesarios para abordar el
resultado de la solución del problema (datos de salida), el diseño del entorno de
trabajo conforme a los objetivos principales del proyecto y el proceso de validación
del software; además de todas las funcionalidades adicionales que deben ser
incorporadas.
2.1. Acerca del Diseño y Programación del Software
El prototipo del software fue creado bajo la denominación de “PROPIEDADES
pVT”, a razón de que esta herramienta está orientada a la determinación de
propiedades físicas de mezclas de hidrocarburos. En cuanto a su programación,
® a través de
su aplicación App Designer4
seleccionados (ver Tabla 1). La selección del sistema base de programación
(Matlab®), para el desarrollo del software en el presente proyecto, se eligió en
función del tipo de aplicación a desarrollar y la complejidad en la incorporación
de cálculos. Matlab® al momento de crear una aplicación permite compartir
programas como aplicaciones “independientes” empaquetándolas en los archivos
del instalador directamente desde la barra de herramientas de App Designer, o bien
creando una aplicación web o de escritorio independiente a través de la función
de Matlab Compiler™ (MathWorks, 2022). Esta función ha permitido desarrollar
dentro de este estudio un software que no tendrá como requisito tener instalado el
imágenes para facilitar su manejo.
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sistema de base de programación para su ejecución, ni tener conexión a internet,
sino que a través de un archivo compartido se podrá hacer uso del software desde
cualquier ventana de escritorio.
Según MathWorks® (2022), las principales características del sistema de Matlab®,
son:
ingeniería.
Entorno de escritorio optimizado para la exploración iterativa y solución
de problemas.
personalizados.
sistemas de control y muchas otras tareas.
Herramientas para crear aplicaciones con interfaces de usuario
personalizadas.
Interfaces para C/C++, Java, .NET, Python, SQL, Hadoop y Microsoft
Excel.
Opciones de implementación libres de derechos para compartir programas
de aplicación computacional o móvil programados en el lenguaje de Matlab®
Figura 2. Estructura jerárquica del software PROPIEDADES pVT (Versión 1.1)
Nota: La Figura 2, expone mediante un esquema la estructura jerárquica de los
aprecia que el software “PROPIEDADES pVT” (Versión 1.1) presenta cinco
secciones (menú principal, ayuda al usuario, propiedades del gas natural, petróleo
y agua), cuatro sub – secciones (propiedades del petróleo y agua saturada y bajo
saturado, respectivamente) y 25 funciones de cálculo (remítase a la Tabla 1 para
más información acerca de las funciones de cálculo seleccionados e incorporados
en el software).
Fuente: Elaboración propia, 2022.
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2.2. Selección de las Correlaciones pVT
se requiere la selección de modelos matemáticos que permitan determinar valores
muy aproximados a los datos medidos en las pruebas de laboratorio pVT. Para la
selección de estos modelos matemáticos, se llevó a cabo una exhaustiva revisión
documental de las correlaciones pVT frecuentemente utilizadas por los ingenieros
petroleros en el sector de upstream – midstream, donde para su selección y posterior
incorporación (programación) se aplicaron los siguientes criterios:
• Procedimiento de cálculo
• Rango de aplicación.
•
• Complejidad en la programación
La Tabla 1 presenta una descripción general de las correlaciones pVT
correspondientes a las propiedades físicas del gas natural, petróleo y agua, las
cuales que fueron seleccionadas en base a los criterios mencionados previamente
para su inclusión en el software.
Tabla 1. Propiedades físicas de mezclas de hidrocarburos aplicado al sector
upstream - midstream
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Fuente: Elaborado a partir de la siguiente bibliografía Bánzer, 1996; Garaicochea
et al., 1991; Llumiquinga y Proaño, 2016; Menjura et al., 2014; Trauwvitz y Torres,
2008.
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3. Resultados
3.1. Desarrollo del Software
Menú
Principal
botones principales:
1. El botón Acerca del Software, sirve como acceso a la GUI donde
se presenta toda la información complementaria del software; en este
apartado el usuario podrá acceder a la información acerca del autor y el
2. El botón Nuevo Cálculo, permite acceder a la GUI de las secciones,
sub – secciones y funciones de cálculos que integra el software. Dentro
3. El botón Ayuda, ofrece acceso a la GUI de asistencia para el
usuario, donde los usuarios pueden consultar el manual técnico del
software y obtener ayuda adicional.
4. El Botón Cerrar, permite salir de la interfaz del menú principal
del software.
Figura 3. Menú principal del software PROPIEDADES pVT (Versión 1.1)
Fuente: Elaboración propia a partir de la programación del software en
MATLAB®.
A continuación, se describe uno de los entornos de trabajo del software
para el prototipo siguen un mismo patrón de ejecución.
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Figura 4. Interfaz gráca del entorno de trabajo del software PROPIEDADES
pVT (Versión 1.1)
Fuente: Elaboración propia a partir de la programación del software en
MATLAB®.
función “Densidad del gas natural”. Este entorno de trabajo, al igual que los 25
restantes (Tabla 1), se distingue por tener cuatro principales apartados:
1. Conguración general del cálculo, este primer apartado permite
al usuario, mediante una pestaña de selección única, seleccionar el tipo de
correlación pVT que más se ajuste y/o adapte a su caso de estudio.
2. Información del modelo matemático, dentro de este segundo
apartado, el usuario puede acceder a la descripción general de los modelos
siguiente información:
Rango de aplicación de los modelos matemáticos
Nomenclatura de la simbología utilizada en la
descripción del modelo matemático.
obtenidas.
3. Ingreso de datos, dentro de este tercer apartado, el usuario debe
completar el formulario de ingreso de datos habilitados en el entorno de
trabajo del software. Datos a tomar en cuenta:
Los datos de entrada y salida deben ser ingresadas en
unidades del campo petrolero.
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La habilitación de su visualización de estos datos de
entrada está en función al tipo de correlación pVT seleccionado
por el usuario.
Es importante que se ingresen la totalidad de datos de
entrada numérica habilitados de lo contrario el software asumirá
como cero (0).
4. Presentación de resultados
el usuario podrá acceder a los resultados obtenidos para su caso de estudio.
Para la impresión de este, se debe hacer clic en el botón “Calcular”.
3.2. Descripción del uso del Software
a) Interfaz gráca del entorno de trabajo principal
b) Interfaz gráca del entorno de trabajo secundario
Figura 5. Entorno de trabajo principal y secundario de la función “Densidad del
gas natural”
Fuente: Elaboración propia a partir de la programación del software en MATLAB®.
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La Figura 5(a), describe los pasos que deben ser completados por el usuario en el
(para este caso, la propiedad (Densidad del gas natural). Mientras la Figura 5(b),
muestra el entorno de trabajo secundario de la misma propiedad, donde el usuario
dimensiones (ejes X y Y); y los rangos que asuman estas coordenadas dependerán
de los valores de cada variable y/o valores que se ingresen como dato.
Tabla 2. Requisitos del sistema para la instalación del software PROPIEDADES
pVT (Versión 1.1)
Requisitos del Sistema
Requerimientos del
hardware
Equipo, teclado, mouse, monitor.
Memoria RAM (recomendada): 1 GB.
Requerimientos del
software
Sistema operativo (Windows 7 en
adelante).
Sin conexión a internet.
No tener instalado Matlab®.
Nota: La Tabla 2 detalla los requerimientos en cuando a hardware y software
necesarios para la instalación del software PROPIEDADES pVT (Versión 1.1).
Fuente: Elaboración propia a partir de la programación del software en MATLAB®.
3.3. Metodología aplicada para la vericación y validación del Software
algoritmos de cálculo programados (correlaciones pVT)
resueltos de manera manual, ver Figura 6.
la secuencia de pasos a seguir durante el proceso de comparación directa de
resultados. Inicialmente, se recopilaron datos de campo y/o laboratorio de diferentes
Llumiquinga y Proaño (2016); Menjura y colaboradores (2014); Trauwvitz y Torres
Además, en caso de que se detecten discrepancias en la comparación de resulta
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Figura 6. Metodología aplicada en la validación del software
Fuente: Elaboración Propia, 2022.
4. Conclusiones
Una vez concluido el proyecto de investigación de ingeniería aplicada se concluye
que:
1. Se cumplió con éxito el objetivo principal de la investigación,
pues se desarrolló un prototipo de software bajo la denominación
de “PROPIEDADES pVT” (Versión 1.1) para la determinación de
propiedades pVT aplicado al sector upstream – midstream; como parte
de la solución a uno de los problemas inevitables que se da en el ámbito
laboral y académico de la carrera de Ingeniería de Petróleo y Gas Natural,
que es la disponibilidad de reportes pVT al momento de caracterizar un
de decisiones técnicas y económicas, así como para llevar a cabo una
variedad de cálculos en áreas como la Ingeniería de Yacimientos, Ingeniería
de Reservorios, Ingeniería de Producción e Ingeniería de Transporte y
Almacenaje de hidrocarburos. Esto convierte a este prototipo en una
herramienta de soporte indispensable para el análisis y la resolución de
problemas inherentes al cálculo de propiedades pVT.
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2. En función de la búsqueda de información documental
relacionada a la determinación de las propiedades físicas de mezclas de
modelos matemáticos (correlaciones pVT) relacionados al cálculo de
las propiedades físicas del gas natural, propiedades físicas del petróleo
(saturado y bajo – saturado), y propiedades físicas del agua (saturada y
bajo – saturada). Adicionalmente se desarrolló un manual técnico del
características, limitaciones y formas de funcionamiento del software.
3. En cuanto al prototipo del software, este fue desarrollado bajo el
lenguaje de programación del sistema de Matlab® (Versión 9.4) a través
de “App Designer” el cual permitió crear una aplicación informática
“independiente” que no tendrá como requisito tener instalado el sistema
de base de programación, ni conexión a internet para su ejecución; esto
de la urbanización, donde no cuentan con infraestructuras típicas de
conectividad a internet. Por lo tanto, se enfocó en desarrollar un software
amigable y de fácil uso que mejore la experiencia en el manejo de
programas informáticos en la Industria del Petróleo y el Gas Natural. De
máximo las funcionalidades del software PROPIEDADES pVT (Versión
1.1), sin la necesidad de contar con conocimientos especializados en
®.
5. Recomendaciones
En esta sección también se incluyen recomendaciones para futuros
trabajos que se puedan realizar como continuación de este estudio, de modo que se
amplíe el alcance y la aplicación del prototipo del software PROPIEDADES pVT
(Versión 1.1) desarrollado en el presente trabajo.
1.
de la presente versión del software, se recomienda considerar la
incorporación de otras propiedades pVT y extender el número de
correlaciones pVT aplicados al sector upstream – midstream; para que
este prototipo llegue a convertirse en una herramienta indispensable en
el estudio y la determinación de las propiedades físicas de mezclas de
hidrocarburos.
2. También se recomienda ampliar la aplicación del software de
forma que se pueda implementar la función “Sistema de prueba”, esta
función permitirá al usuario realizar comparaciones estadísticas de los
resultados reportados por las pruebas de laboratorio pVT versus los
generados por el software; la función “Adaptabilidad”, esta función
permitirá al usuario corregir los resultados de una determinada propiedad
en el software en función del error porcentual determinado con la función
“Sistema de prueba” y la función “Reporte”, el cual permitirá al usuario
imprimir de manera física los casos de estudio.
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Nomenclatura
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Agradecimientos
El autor desea expresar sus agradecimientos a la Universidad Privada del Valle.
Dirección de Investigación (Sede Académica La Paz - Bolivia) por brindar la opor-
tunidad de publicar el presente proyecto de ingeniería aplicada. Da las gracias
también a los revisores del presente documento por sus correcciones y sugerencias.
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Citar como: Sierra Martinez,
N., & Angulo, N. Aplicaciones
de implantes cerebrales y su
trascendencia en la actualidad.
Journal Boliviano De Ciencias,
20(55). 69-87 https://doi.
org/10.52428/20758944.
v20i55.250
Revisado: 29/01/2024
Aceptado: 14/05/2024
Publicado: 30/06/2024
Declaración: Derechos de
autor 2024 Sierra Martinez, N.,
& Angulo, N. , Esta obra está
bajo una licencia internacional
Creative Commons Atribución
4.0.
Los autores/as declaran no tener
en la publicación de este
documento.
Aplicaciones de implantes cerebrales y su trascendencia
en la actualidad
Applications of brain implants and their importance today
Sierra Martínez Natalia1 Angulo Noelia2
Carrera de Ingeniería Biomédica, Universidad Privada del Valle – Cochabamba. Email:
nataliasierramartinez@hotmail.com, smn2019512@est.univalle.edu
Carrera de Ingeniería Biomédica, Universidad Privada del Valle – Cochabamba. Email:
noeangulo123@gmail.com – an2019457@est.univalle.edu
RESUMEN
En la actualidad los avances en la neurociencia están tomando un papel muy
importante, debido a la necesidad de mejorar la calidad de vida de las personas.
El presente trabajo consiste en la descripción de las aplicaciones de los implantes
cerebrales y su trascendencia en la actualidad, con base en una revisión
El implante cerebral ha llegado a ser considerado el futuro para el área de la
neurociencia debido a que se ha logrado avances considerables, además de tener
un futuro prometedor en la aplicación a personas con Alzheimer y Parkinson.
También, se lo toma en cuenta como una posible solución para recuperar el
movimiento en el caso de personas con parálisis, donde se busca tener control
de las extremidades mediante estímulos eléctricos generados por el implante
se deben tomar en cuenta, por ejemplo, el material para el dispositivo aún sigue
en estudio para una mayor vida útil. Por otro lado, hubo pacientes con cambios
de personalidad y un estado de depresión por la dependencia del aparato. Sin
embargo, con el implante cerebral en proyectos futuros se busca mantener el
control de robots y aviones exclusivamente por medio del pensamiento, también
se está creando un prototipo que permitiría conectar la mente con un ordenador.
Con todos los avances realizados y los que quedan por hacer, es necesario seguir
con el estudio acerca este tipo de dispositivos, ya que puede cambiar y mejorar
muchas vidas.
Palabras clave: Implante cerebral, neurociencia, interfaz cerebro-máquina,
estimulación cerebral, neuroprótesis.
ABSTRACT
At present, advances in neuroscience are taking on a very important role, due
to the need to improve people’s quality of life. The present work consists of the
based on a bibliographic review. The brain implant has come to be considered
the future for the area of neuroscience because considerable advances have
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been made, in addition to having a promising future in application to people with
Alzheimer’s and Parkinson’s. It is also taken into account as a possible solution
to recover movement in the case of people with paralysis, where it is sought to
have control of the extremities through electrical stimuli generated by the brain
be taken into account, for example, the material for the device is still under study
for a longer service life. On the other hand, there were patients with personality
changes and a state of depression due to dependence on the device. However, with
the brain implant in future projects it is sought to maintain control of robots and
airplanes exclusively through thought, a prototype is also being created that will
allow connecting the mind with a computer. With all the advances made and those
that remain to be made, it is necessary to continue with the study of this type of
device, since it can change and improve many lives.
Keywords: Brain implant, neuroscience, brain-machine interface, brain
stimulation, neuroprosthesis.
INTRODUCCIÓN
El origen de la medicina se remonta prácticamente a la propia aparición del ser
humano, ya en el Neolítico se han detectado diferentes patologías como la artritis
o la acondroplasia, y hay muestras evidentes de que ya en esta época se realizaban
trepanaciones (Marqués, 2021). Desde el inicio de los tiempos el hombre tiene
como principal objetivo la supervivencia a su entorno, hicieron uso del ingenio y
se vuelve primordial en muchos aspectos de la vida, y al hablar de salud, es
indispensable. La tecnología en la medicina salva vidas, mejora la salud y en
muchos casos contribuyen a una sanidad sostenible, son una serie de ventajas y
hacen proyecciones de avances en este sector.
Durante mucho tiempo el cerebro ha sido estudiado de muchas maneras. La
neurociencia aborda el estudio del funcionamiento cerebral desde una perspectiva
multidisciplinaria, integrando aportes de diversas disciplinas como la física, la
química, la biología, la neurología, la genética, la informática, la psiquiatría y la
(neuro)psicología. Estos estudios son fundamentales para comprender los procesos
mentales, especialmente aquellos de naturaleza compleja, como la inteligencia, la
conciencia, la personalidad y las emociones (Tirapu Ustárro, 2024).
cognoscitiva, esta se enfoca en la relación entre el cerebro y la mente desde
diferentes puntos de vista (Albright et al., 2000). De la misma forma la neurociencia
computacional explica cómo se utilizan las señales eléctricas y químicas en el
cerebro para representar y procesar información (Sejnowski et al., 1988).
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Entre las primeras investigaciones en relación con el desarrollo de chips
informáticos, según Horgan (2005), Theodore Berger elaboró chips capaces de ser
enlazados con las neuronas en un esfuerzo por compensar la perdida de memoria.
Explicó que debido a las condiciones del cerebro y la corrosion que podría sufrir el
El implante cerebral no solo toma en cuenta el avance en la creación del puente
dispositivo que pueda mejorar la calidad de vida de las personas con perdida de la
función muscular, teniendo como objetivo devolver la capacidad del movimiento
de brazos y piernas. Además con el implante, es posible tratael Parkinson mediante
estimulos, de la misma forma se lograría tratar el Alzherimer, en cuento a mejorar la
memoria y en otros casos evitar la perdida de memoria, incluso el implante podría
ser utilizado en personas con depresión. Hay investigaciones que han evaluado
la estimulacion cerebral profunda en regiones como el núcleo accumbens (NAc),
esta región es la puerta de entrada en el circuito de la recompensa y el placer,
de modo que al no funcionar correctamente, estaría directamente relacionado con
dos manifestaciones fundamentales del trastorno depresivo. Reportes anteriores
de individuos con trastorno depresivo resistente al tratamiento (DRT) que han
sido sometidos a Estimulación Cerebral Profunda (DBS) en el Núcleo Accumbens
(NAc) han demostrado mejoras en el estado de ánimo e incluso observaron cambios
positivos en la interaccion social con su entorno. Sin embargo los casos de estudio
son pocos por lo cual es neceseario más investigaciones para que en un futuro se
pueda realizar estas estimualciones mediante implantes cerebrales (Pérez et al.,
2020).
tecnológicos en el área de la neurociencia, se tiene al implante cerebral, que
tiene como objetivo principal, generar una interfaz cerebro-máquina o cerebro-
computadora. Se expondrá las características que posee y la manera en la que es
implementado en el paciente, analizando los pros y contras del dispositivo. Es
difícil prever lo que depara la ciencia médica, sin embargo, es necesario adaptarse
y seguir el desarrollo de la medicina para ofrecer los servicios médico-tecnológicos
precisos para salvar y mejorar la calidad de vida.
METODOLOGÍA
•Denición del tema
El presente estudio pretende aumentar los conocimientos referentes a las
investigaciones realizadas en la carrera. Otro de los motivos esenciales para llevar
a cabo la investigación es que la misma representa todos aquellos intereses que
se quiere alcanzar al culminar la carrera, además de implementar este tipo de
investigaciones en el país y el deseo constante de superación.
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Ya teniendo trabajos de investigación base sobre nuevos avances en la profesión que
se está desarrollando, se comenzó con la búsqueda de información referente al área
tecnológicos en el campo de la medicina, los cuales han hecho un gran aporte
a la evolución de los diferentes tratamientos o procedimientos médicos que se
en el campo de la neurociencia. Debido al amplio campo sobre el tema, nace
implante cerebral? tomando en cuenta la extensa cantidad de respuesta encontradas,
nacieron muchas más interrogantes con las cuales se pudo consolidar el trabajo. La
selección del tema a investigar se debió a la complejidad de este dispositivo y la
tener con su implementación.
•Fijar los límites de la investigación
Los límites establecidos para la elaboración del documento partieron de la pregunta
de investigación que delimitarían el tema, donde se buscó estructurar el desarrollo
con los puntos de estudio más importantes del implante cerebral, y se llegó a las
preguntas de ¿Cómo funciona un implante cerebral y qué propósito tiene?; ¿Qué
obtuvieron en las últimas pruebas de funcionamiento?
•Obtención y ltrado de fuentes de información respecto al tema elegido
En primer lugar, se llevó a cabo una búsqueda en Google Scholar de documentos
e investigaciones de neurociencia publicados por diferentes fuentes a nivel
cuenta las palabras claves como ser implante cerebral, interfaz cerebro máquina,
implante neural, avances en neurociencia, proyectos en neuroprótesis, implante
electrónico. Se buscó en revistas, páginas web y periódicos en las que fueron
mencionados los avances de los implantes cerebrales. Esta búsqueda se hizo tanto
en español como en inglés y sin límite de fecha. Entre las fuentes se tiene dos
(2020); Hamzelou Jessica, Heraldo(2017); New Scientist, Hamzelou Jessica
(2017); The New York Times, Carey Benedict (2018); Advanced Funtional
Materials, Bettinger Christopher(2018) ; Institut Guttmann (2018); Nature
Outook:The brain, Drew Liam (2019); IEEE Spectrum, Bouton Chad (2021); y
la fuente de la que se encontro mayor cantidad de información es la página web
teniendo entre este 12 de las fuentes las cuales son Xacata, Pastor Javier (2015);
Salud Carlos Slim,Francisco Ponce (2016); Nasa, Lineberry Denise (2017); Clinic
Barcelona, Falgas Martinez (2018); The Verge, Chen Angela (2018); Institut
Guttmann(2018); Future and Healthcare, Musk Elon(2019); NeuroClass, Marte
Hugo(2019); OpenMind BBVA, Martín Bruno(2019); Parkinson’s Foundation
(2021); MCPRO, Juan Ranchal (2021) y Clinic Cloud, Marqués Frederic (2021).
El principal criterio de exclusión fue que los artículos no incluyeran información
sobre el autor y la fecha de publicación de este.
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•Redacción de la investigación
En la elaboración del desarrollo del trabajo, se tomó en cuenta los ámbitos más
importantes que abarcan gran parte de la investigación respecto de los implantes
cerebrales, se buscó responder a las preguntas de investigación planteadas llegando
a establecer 5 puntos principales: El implante cerebral y su propósito en la actualidad,
donde se explicaron los antecedentes respecto del tema y algunos avances actuales.
El segundo punto es características, funcionamiento y tipos de implantes; el tercer
punto es el proceso de interfaz cerebro-máquina; el cuarto punto es efectos del uso
de implantes cerebrales y el quinto punto es futuros avances respecto a implantes
cerebrales.
DESARROLLO
El implante cerebral y su propósito en la actualidad
En los últimos años, los avances de la tecnología han permitido encontrar una
solución a muchos desafíos e incógnitas de la medicina, cosas que antes parecían
imposibles, actualmente son una posibilidad o están en proceso de estudio. Los
implantes cerebrales o implantes neurales son un claro ejemplo del desarrollo
de la tecnología en la medicina. Estos dispositivos implantables, son electrodos
posicionados de forma quirúrgica, directamente en el tejido encefálico. Tienen
neuronas determinadas o bien de estimular las conexiones neurales (Marte, 2019).
En marzo de 1998, un paciente diagnosticado de “síndrome de cautiverio”
se convirtió en el primer sujeto al que le conectaron en el cerebro una interfaz
cerebro-ordenador que le permitía comunicarse con un ordenador, puesto que
podía desplazar un cursor con su pensamiento. Este descubrimiento tecnológico
fue llamado implante cerebral biónico, Maguire & McGee (2010), dieron a conocer
la posible activación de una BCI sencillamente con el raciocinio. Los primeros
trabajos sobre conexión directa del cerebro con manipuladores locales y remotos
fueron hechos por investigadores en neurociencias de la Universidad de Duke
que lograron entrenar a un mono para que controle con su pensamiento un brazo
mecánico.
Las pruebas realizadas a monos fueron una experiencia completamente nueva.
Según Nicolelis et al (2009), la Figura 1 muestra el proceso que se llevó a cabo.
El mono se encontraba frente a una pantalla de vídeo en la que se proyectaban
las imágenes de un cursor y objetivos visuales, este adquiría los objetivos con el
cursor, ya sea manualmente mediante un joystick o por la actividad de poblaciones
de células motoras corticales. Se le implantaron matrices de microalambres en
dos áreas corticales motoras (premotora dorsal, PMd y motora primaria, M1) y un
área somatosensorial primaria (S1). Los círculos rojos indican pares de electrodos
utilizados para la interfaz, esta contaba con líneas entre los electrodos para indicar
los límites del campo receptivo. La palma del mono tenía regiones sombreadas que
indicaban los campos receptivos para los pares de electrodos utilizados para ICMS
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Figura 1. Esquema del paradigma experimental
Fuente: Nicolelis et al, 2009. (Traducido por las autoras)
Cada descubrimiento acerca los implantes cerebrales, ha dado a conocer las posibles
al uso de este tipo de implante. Granado (2015), analizó el estudio del grupo
conformado por investigadores de The California Institute of Technology y The
University of Southern California, donde construyeron un implante cerebral que
por lesiones. Es un implante que permite el movimiento de la mano robótica de
la Figura 2 mediante impulsos cerebrales, es decir que este implante permitiría
a personas con parálisis a controlar el brazo robótico mediante los impulsos
cerebrales, sin necesidad de que el paciente este en contacto con cables al brazo
robótico, permitiendo una mayor autonomía, pero con una cierta movilidad
limitada.
Figura 2. Registro del control de la mano robótica
Fuente: Granado, 2015. (Traducido por las autoras)
Southwestern Medical Center, Dartmouth-Hitchcock Medical Center y Hospital
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al retener información nueva, pero se queda en pausa cuando detecta que el cerebro
está funcionando bien.
Todas las investigaciones que se han ido realizando respecto al tema durante los
últimos 15 años, han demostrado que cada vez la relación que se pueda establecer
entre humano-máquina está más cerca de lo que se pensaba. Es decir que las
limitaciones que se tenían antes ya no serán un obstáculo en la actualidad.
Características, funcionamiento y tipos de implantes
debe conocer el concepto de neuroprótesis. Son conocidas como tecnología de
estimulación eléctrica que reemplazan a los sistemas y organismos neuromusculares
dañados o de mal funcionamiento, intentando restaurar procesos corporales
normales, creando o mejorando la función, y reduciendo el dolor. Estos sistemas
pueden ser implantados o utilizados de manera externa sobre el cuerpo Muccio
(2005).
convierten las intenciones del cerebro en acciones externas, actuando como
interfaces neuronales de entrada, toman toda la información del entorno y la
convierten en percepciones (Pastor, 2015).
Según la página web del instituto Guttman (2018), la neuroprótesis, es el resultado
de la aplicación de los últimos avances tecnológicos, fundamentalmente en
microelectrónica, computación y cirugía. Actualmente, es el campo de estudio que
más está contribuyendo a la mejora de la calidad de vida de personas con lesiones
neurológicas (www.guttmanninnova.com).
Según Musk (2019), gracias a la neurocirugía, el implante de la Figura 3 es colocado
en el cerebro para poder conectarse a miles de neuronas y registrar su actividad.
La información obtenida de las neuronas y su actividad se interpreta a través de
un procesamiento digital en tiempo real. Esta interpretación permite enviar nuevos
datos al implante que enviará señales eléctricas para estimular determinadas
implante permiten al cerebro iniciar una acción, como la capacidad de controlar
máquinas, ordenadores o dispositivos móviles.
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Figura 3. Modelo del implante cerebral
Fuente: Musk, 2019. (Traducido por las autoras)
Los investigadores Naufel & Klein (2020), informaron que para garantizar registros
neuronales consistentes a largo plazo, se están desarrollando microelectrodos
intracorticales de próxima generación con un mayor énfasis en la reducción de la
en la elaboración, desde los materiales inorgánicos tradicionales hasta el enfoque
en minimizar la huella de microelectrodos o incorporar materiales compatibles,
moléculas bioactivas, polímeros conductores o nanomateriales.
Según la fuente mencionada anteriormente, Marte (2019), divide los implantes
y transmitir información de la actividad cerebral, e implantes estimuladores que
transmiten toda la información mediante impulsos eléctricos que llegan el tejido
diversos ámbitos, permitiendo a un sinnúmero de personas recuperar la esperanza
de una cura para sus padecimientos que, en algunos casos, son de pronóstico poco
alentadores.
Proceso de interfaz cerebro-computadora (ICC) o (BCI)
Desde el año 1929, el doctor Hans Berger aplicó por primera vez la técnica de la
el manejo del cerebro. Además, se ha especulado sobre la probabilidad de utilizar
el electroencefalograma para descifrar intenciones, de manera que una persona
pudiera mantener el control de determinados dispositivos desde su actividad
cerebral (Ramos-Argüelles et al.,2009).
Los sistemas de Interfaz Cerebro-Computadora según Moreno et al (2019), se
basan en la característica del cerebro de emitir señales eléctricas, y cómo a través
de la captación de estas señales, se pueden generar comandos de computador que
controlen sistemas como sillas de ruedas con motores.
Las tecnologías interfaz cerebro-computadora y la estimulación eléctrica funcional
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interfaz cerebro-maquina, es muy importante porque gracias a esta, se lograr crear
el puente entre dos elementos que juntos podrían cambiar la vida de las personas.
Las interfaces cerebro-computadora según Bouton (2020), han proporcionado
grabaciones neuronales con mayor resolución espacial y se han combinado con
eléctrica para descifrar señales adquiridas en el cerebro y traducirlas en patrones
patrones neuronales en el cerebro que se generan cuando un usuario piensa en un
movimiento que le gustaría ejecutar.
El sistema de interfaz cerebro-computadora ayuda a obtener una comunicación
directa entre la actividad cerebral y un dispositivo externo para realizar una acción.
Alrumiah et al (2020), explica que las ondas cerebrales son el componente principal
del sistema interfaz cerebro-computadora. El procesamiento del sistema comienza
con la adquisición de señales cerebrales, procesando estas señales y luego ejecuta
ICC en el que las señales cerebrales son detectadas por los electrodos en el cuero
cabelludo, el cráneo o dentro del cerebro humano, y se procesan para extraer las
características deseadas que se consideran las intenciones del usuario.
Primero se realiza el proceso de adquisición de señal del usuario o paciente, en
a un convertidor A/D y ser almacenados. A continuación, el siguiente paso es
el procesamiento de la señal, donde se busca cancelar los artefactos, extraer la
El tercer paso es la aplicación con el dispositivo, en el cual se tiene al controlador
del dispositivo mediante una interfaz de control o manejo para llevar a cabo los
estímulos.
Figura 4. Estructura básica del sistema BCI o ICC
Fuente: Alrumiah et al, 2020
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El estudio de seguimiento de Simeral et al (2011), se centró en la información crítica
obtenida de un grupo de pacientes con implante de una matriz de microelectrodos
intracorticales. El seguimiento se realizó en cinco días consecutivos, donde se
hicieron ensayos a un paciente tetrapléjico, después de 1000 días de la implantación
de una matriz de microelectrodos intracorticales, con los resultados de la Figura 5,
se demostró que dicho sistema de interfaz neuronal puede proporcionar un control
repetible y preciso de una interfaz de computadora.
Figura 5. a) Demostración de las pruebas de validación durante la construcción
borde del objetivo para todos los clics durante la tarea de evaluación.
Fuente: Simeral et al, 2011. (Traducido por las autoras)
Existen diversas clases de BCI en desarrollo que emplean diferentes sensores y
el acceso a neuronas individuales ricas en información y potenciales de campo
locales sin degradación en el contenido de la señal debido al promedio espacial
adecuado antes de su uso clínico. Esto garantiza que los pacientes, cuidadores y
profesionales de la salud puedan tomar decisiones informadas sobre los riesgos y
En este contexto, se han realizado dos revisiones que abordan la seguridad de
las BCI implantadas. Una de ellas se centra en conjuntos de electrodos de stent
endovascular, informando principalmente sobre el rendimiento de los electrodos
y las características estructurales del seno venoso implantado (Sauson Soldozy et
al., 2020). La otra revisión incluye un análisis de conjuntos de microelectrodos
intracorticales, incluyendo algunos datos inferidos de los participantes del ensayo
BrainGate. Sin embargo, la única métrica de seguridad reportada fue la duración de
la implantación del dispositivo, utilizada como marcador sustituto de los días sin
complicaciones importantes (Bullard et al., 2020).
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Efectos del uso del IC
Al tener tantos avances realizados con respecto al implante cerebral, se tuvieron
neurodegenerativas, problemas de parálisis parcial o total de las funciones
musculares o incluso descubrimientos en el control dispositivos electrónicos
mediante el pensamiento. Según Ramirez et al (2016), se ha descubierto que la
estimulación subtalámica mediante implantes cerebrales ayuda al cerebro de las
personas con Parkinson incluso 10 años después de que éste se haya realizado,
asegura que los pacientes con este tipo de implante presentan una mejora en la
función motora transcurrido este periodo de tiempo.
Los procedimientos quirúrgicos de las cirugías en un estado del paciente despierto
y dormido dieron resultados que demostraron la precisión de la focalización de la
entre las técnicas (Wang et al., 2019).
Foundation), dio a conocer los avances de recuperación de pacientes con Parkinson,
baterías, implantado quirúrgicamente llamado neuroestimulador, similar a un
marcapasos cardíaco y de un tamaño similar al de un cronómetro, sirve para
el movimiento, bloqueando las señales nerviosas anormales que causan temblores
provocando la pérdida de control muscular (Parkinson’s Foundation, 2021).
El Alzheimer es una enfermedad que implica la pérdida progresiva de las neuronas,
teniendo como consecuencia que el sistema nervioso no pueda realizar su función
con normalidad (Falgas Martínez, 2018).
Los ensayos clínicos de los dispositivos implantados en pacientes de la fase 2
realizados en The Barrow Center for Neuromodulation por Ponce (2016), dieron
como resultado que el uso de la estimulación profunda cerebral en pacientes con
Alzheimer es completamente seguro. Han indicado la posibilidad de ralentizar
el deterioro cognitivo en algunos pacientes, e incluso se ha demostrado cambios
metabólicos en el cerebro que puede demorar la progresión de la enfermedad.
Según Asaad et al (2016), hasta el día 90 del postoperatorio, no hubo evidencia de
morbilidad neurológica permanente ni casos de mortalidad. Este ensayo sugirió
que la estimulación profunda cerebral bilateral se puede realizar de forma segura
y fue bien recibida por el grupo de pacientes. Quedó por evaluar la seguridad
La estimulación cerebral mediante los implantes cerebrales podría controlar los
ataques de epilepsia, demencia e incluso la depresión.
Una de las últimas investigaciones realizadas por Nikunj Bhagat, Santosh
Chandrasekaran y Richard Ramdeo se basaron en implantes cerebrales para el
que emplearon otro elemento tecnológico portátil no invasivo que proporciona un
control menos preciso, pero tiene la ventaja de no requerir cirugía cerebral, además
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que fue una de las primeras veces que una persona paralizada logró controlar sus
propios músculos con un implante cerebral.
En la Figura 6, se ilustra el funcionamiento del implante, el cual capta las señales
neuronales generadas por la persona (1). Estas señales cerebrales, inicialmente
continuación, se envían instrucciones de estimulación nerviosa a un parche de
electrodos (3) ubicado en el antebrazo del paciente.
Cuando la persona agarra un objeto, los sensores ubicados en la mano (4) registran
la información sensorial. Todos los datos recopilados son enviados de vuelta a
través del procesador, y las instrucciones de estimulación se transmiten a conjuntos
de electrodos implantados en la corteza sensorial (5). Este paso permite a la persona
sentir el objeto y ajustar su agarre según sea necesario.
Adicionalmente, otro conjunto de electrodos ubicados en la médula espinal (6)
estimula los nervios espinales durante este proceso, con la esperanza de fomentar
el recrecimiento y la reparación.
Figura 6. Funcionamiento del implante cerebral y el parche de electrodos
Fuente: Bouton, 2021. (Traducido por las autoras)
tanto en materiales como en algunas consecuencias a largo plazo en el uso de estos
dispositivos. Según Chen (2018), los implantes en el cerebro no son intrínsecamente
peligrosos. La implantación no es dolorosa ya que no hay neuronas sensoriales en
el cerebro, tampoco provoca enfermedades crónicas. Puede romper algunos vasos
sanguíneos, pero estos vasos suelen tener tres o cuatro cabellos humanos de ancho,
por lo que no causaría, un derrame cerebral. Tampoco afectaría a la capacidad
cognitiva.
dispositivo, ya que simplemente no es muy práctico tener una cirugía elaborada y
que ese dispositivo solo funcione unos pocos meses. Por eso, se está trabajando en
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formas de extender la vida útil de estos dispositivos, además de tomar en cuenta
las posibles reacciones que puede tener el cuerpo a ciertos materiales utilizados en
el dispositivo.
Por otra parte,
pacientes con un implante cerebral, fue el cambio de personalidad, el caso de Neil
Harbisson, es un claro ejemplo, ya que este paciente desarrollo una dependencia tan
grande que no se considera completamente humano, es decir que sin el dispositivo
entra en un estado de depresión por la dependencia del aparato. También se ha
generado efectos secundarios debido a la estimulación profunda cerebral, donde
se ha desarrollado una hipersexualidad, adicción al juego y otros comportamientos
percepción del ‘yo’.
Según Drew (2019), Para los neuroéticos, surge una preocupación ante la
inserción de un dispositivo de toma de decisiones en el cerebro de un individuo,
planteando interrogantes sobre la continuidad de su autonomía, especialmente
cuando estos sistemas de bucle cerrado incorporan cada vez más software de
En situaciones como la de un dispositivo diseñado para monitorear la glucosa en
sangre y controlar automáticamente la liberación de insulina para tratar la diabetes,
la toma de decisiones en nombre del paciente no suscita controversias. No obstante,
las intervenciones bien intencionadas en el cerebro no siempre son recibidas de
manera positiva. Por ejemplo, una persona que utiliza un sistema de bucle cerrado
para manejar un trastorno del estado de ánimo podría encontrarse incapaz de
experimentar emociones negativas, incluso en situaciones consideradas normales,
Es decir que, si cuentas con un dispositivo que constantemente interviene en tu
pensamiento o toma de decisiones, podría comprometerte como agente, por lo que
De acuerdo con la fuente mencionada anteriormente, a
medida que se trabaja para conectar el cerebro humano a las computadoras, se
utiliza cada vez más para describir la relación potencial de los humanos con la
tener efectos provocadores, sobre todo en el comportamiento de las personas.
Futuros avances respecto de los implantes cerebrales
Las metas a futuro para la ampliación de los sentidos humanos de la NASA
integran el desarrollo de tecnologías que permitan la construcción de una BCI que
logre agrandar las habilidades de los sentidos. Se ha invertido mucho dinero para
de dichos proyectos es mantener el control de robots y aviones exclusivamente
por medio del pensamiento (Lineberry, 2017). También existe una técnica que
según Belandria (2019), ha sido probada en ratones, esta podría ayudar a detectar
anticipadamente enfermedades cerebrales como el Parkinson o el Alzheimer. Un
grupo de investigadores del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea
(KAIST), la Universidad de Colorado en Boulder (Estados Unidos), ha creado un
dispositivo que puede manipular los circuitos neuronales utilizando un pequeño
implante cerebral controlado por un teléfono inteligente.
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Elon Musk anunció avances sobre el implante cerebral que está desarrollando,
este prototipo permitiría conectar la mente con un ordenador, entre algunos de sus
avances se tiene el prototipo probado en un chancho. Song (2020), da a conocer que
la conexión es realizada a través de bluetooth, este dispositivo fue probado por dos
meses en cerdos y se observó que el implante era capaz de leer sus pensamientos
mientras jugaba, entrenaba y dormía, en el futuro se planea utilizar tecnología
inalámbrica que permita aumentar la transferencia de datos. De la misma forma,
el mono cuenta con un implante inalámbrico en el cráneo con el que puede jugar
videojuegos con la mente. Sin un controlador al que agarrarse, el cerebro del mono
envía los impulsos con la intención de mover la pala de Pong de forma manual y el
implante hace el resto para hacer de puente.
Además, Dong Song investigador de la Universidad del Sur de California desarrolló
y desarrollado a partir del análisis y estudio de las señales cerebrales (Barral, 2017).
El implante cerebral genera impulsos que replican el patrón de un cerebro normal,
constituyendo una especie de by pass cerebral para sortear la región dañada. El
mismo ya fue probado en humanos, pacientes que poseían electrodos implantados
en el cerebro como parte de un tratamiento para la epilepsia. Hamzelou (2017),
anuncia que el implante había estimulado tanto a los pacientes que, la capacidad
de recordar momentos a corto plazo mejoró en más de un 15%. Mientras que la
memoria operativa registró un aumento de más de 25%.
CONCLUSIONES
A partir del desarrollo de la investigación, se ha concluido que el implante cerebral
es un avance tecnológico que podría cambiar la vida de muchas personas, tanto
como para personas con pérdida de función muscular, o personas que sufren con
Parkinson, Alzheimer e incluso pacientes con depresión. Con toda la información
obtenida, se estableció que los avances iniciaron alrededor del año 2000, donde
se vieron las primeras interfases entre el cerebro y la computadora, generando
estímulos que permitieron el control de un cursor. Todos los procedimientos dieron
a entender que había la posibilidad de la creación de un puente entre el cerebro y
muchas personas.
, se analizó dos tipos, los
la actividad cerebral, e implantes estimuladores que transmiten toda la información
aplicaciones que se están utilizando en diversos ámbitos, permitiendo recuperar la
esperanza de una cura para padecimientos que, en algunos casos, son de pronóstico
poco alentadores. Se dieron a conocer los avances realizados en los últimos años,
Siendo la mayoría creación necesaria de una matriz cerebro-computadora o
también conocida como ICC.
Muchas investigaciones tuvieron resultados óptimos, tanto en el funcionamiento
del implante como la implementación de este en otros organismos y seres
humanos. En el caso de la enfermedad de Parkinson, un estudio dio a conocer
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controlan el movimiento, se logra bloquear las señales nerviosas anormales que
causan temblores. Así mismo en el Alzheimer, el dispositivo dio indicios de la
posibilidad de disminuir el deterioro cognitivo en algunos pacientes, ralentizado la
pérdida de memoria. En casos de parálisis, estudios lograron que una persona con
vuelva a tener control de su brazo después de 20 años, logrando levantar un vaso de
agua. En las pruebas preliminares en animales, un mono fue capaz de tener control
de un cursor de computadora mediante el pensamiento.
Otros aspectos que se tomaron en cuenta fueron las pruebas realizadas, algunos
pacientes sufrieron ciertas alteraciones emocionales después de colocar el implante.
Es decir, hubo pacientes con cambios de personalidades, otros presentaron un
estado de depresión por la dependencia del aparato y también se ha generado
efectos secundarios, donde se ha desarrollado una hipersexualidad, adicción al
haber percibido alteraciones referentes a la percepción del ‘yo’.
el implante sería de ayuda para muchas personas alrededor del mundo, iniciando
un estudio en Bolivia respecto al tema traería muchos avances en la medicina y el
estudio de un órgano tan complejo como lo es el cerebro. En las investigaciones a
futuro, se busca mantener el control de robots y aviones exclusivamente por medio
del pensamiento, también se está creando un prototipo que permitiría conectar la
mente con un ordenador para que pueda ser controlada mediante el pensamiento.
De la misma manera se está diseñando un implante que genera impulsos donde se
replica el modelo de un cerebro normal, creando una especie de by pass cerebral
para eludir la región dañada.
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Citar como: Ramos Pacheco,
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Ciencias, 20(55). https://
doi.org/10.52428/20758944.
v20i55.1145
Revisado: 15/03/2024
Aceptado: 05/06/2024
Publicado: 30/06/2024
Declaración: Derechos de
autor 2024 Ramos Pacheco,
R. B., Crespo Vargas, J.,
& Carrillo Mendoza. Esta
obra está bajo una licencia
internacional Creative
Commons Atribución 4.0.
Los autores/as declaran no tener
en la publicación de este
documento.
Artículo de Investigación
Bitcoin: Un Análisis Histórico antes del Cuarto Halving
“Bitcoin: A Historical Analysis before the Fourth Halving”
Juan Crespo Vargas Richard Brandon Ramos Pacheco Alfredo
Carrillo Mendoza
. Fellow Researcher - La Paz-Bolivia-jp.cr3spo@pm.me
.Estudiante de Pregrado. Universidad Mayor de San Andrés- La Paz-Bolivia-brarm444@gmail.com
. Fellow Researcher - La Paz-Bolivia- acarrillom@proton.me
RESUMEN
Desde sus inicios en 2008, Bitcoin ha experimentado una evolución notable en
su red, convirtiéndose en una competencia de minería cada vez más intensa. Este
artículo analiza el comportamiento de la red a través de la información extraída
de los bloques de Bitcoin, obtenida por un nodo conectado a la red, antes de que
ocurra el cuarto Halving y la recompensa por el minado de bloques se reduzca
a la mitad.
El análisis de los datos revela cómo la creciente popularidad de Bitcoin ha
generado un aumento en el tamaño de los bloques, pasando de pesar menos de 1
MB por bloque a los 4 MB permitidos por la red. Además, la implementación de
generar nuevos bloques, alcanzando máximos de hasta 5x1013 T hashes.
transacciones que contiene cada bloque, revelando una tendencia a tener bloques
con un número similar de transacciones.
Además, se han examinado los tiempos de llegada de los bloques, revelando
anomalías temporales en su llegada desde el primer halving, y disminuyendo el
número de anomalías a medida que la red evoluciona.
Palabras clave: Halving, Hashrate, Blockchain, Criptografía, Descentralización,
Protocolo de consenso.
ABSTRACT
Since its inception in 2008, Bitcoin has experienced a notable evolution in its
network, becoming an increasingly intense mining competition. This article
analyzes the network’s behavior through information extracted from Bitcoin
blocks, obtained by a node connected to the network, before the fourth halving
occurs and block mining rewards are halved.
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The data analysis reveals how Bitcoin’s growing popularity has led to an increase
in block size, from weighing less than 1 MB per block to the 4 MB allowed by
to $5x10^13$ T hashes.
Blocks were also studied by categorizing them according to the number of
transactions each block contains, revealing a trend towards blocks with a similar
number of transactions.
Furthermore, block arrival times were examined, revealing temporal anomalies in
network evolves.
Keywords: Halving, Hash rate, Blockchain, Cryptography, Decentralization,
Consensus protocol.
1. INTRODUCCIÓN
Bitcoin es el nombre de la primera solución tecnológica descentralizada en la
historia de la humanidad. Se compone de computadoras que corren un software
desarrollado bajo el paradigma FOSS (Free and y Open Source Software), llamado
«cliente Bitcoin-Core», disponible en distintos sistemas operativos (Windows,
Linux y Mac) con requisitos mínimos de hardware capaz de correr desde un
Raspberry en adelante. Se denomina descentralizado pues la red no tiene ni un solo
prioridad en la validación de información en la red.
La palabra ‘Bitcoin’ se registra por primera vez el 18 de agosto de 2008 al reservarse
el dominio de Internet “www.bitcoin.org”. Días después se detalla su propuesta de
funcionamiento en un White Paper publicado en Internet bajo el pseudónimo de
‘Satoshi Nakamoto’, en un foro de discusión sobre criptografía el 31 de octubre de
2008 con el título “Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System”.
Bitcoin tiene una raíz etimológica compuesta por dos palabras: “bit” que es la
unidad mínima de información digital y “coin” una palabra en inglés para referirse
a «moneda» que es un medio de intercambio indirecto de bienes económicos.
Bitcoin busca crear un sistema económico nuevo cuyo título del artículo expresa
precisamente, traduciendo al español: «Efectivo electrónico transmitido de punto
a punto». No se propuso para ser el primer dinero digital (en 2008 la banca digital
ya existía) sino ser el primer sistema monetario digital que tenga propiedades que
se comparen al dinero en efectivo, como ser: la portabilidad, la privacidad más
de autenticidad (sellos acuñados en monedas o marcas de seguridad en billetes),
la disposición (liquidez), etc; pero principalmente, destacamos una propiedad que
permiso’ de ningún punto o actor en la red para efectuar una transacción.
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Esta característica
etc) en cualquier momento. Esta propiedad y sus efectos surgen al mantener un
consenso sobre los ‘estados’ denominados UTXOs de la red. Esta información
común y compartida por toda la red se almacena en una base de datos llamada
Blockchain. Se divide en trozos ‘encadenados’ uno tras otro en bloques de
información del tamaño de 1 MB. Cada bloque nuevo actualiza estos ‘estados’
aportando nueva información compartida por toda la red.
Esta nueva actualización de estados es común en toda la red mediante el protocolo
de consenso. Al tener todos los participantes el mismo rango en la red ninguno tiene
el poder de imponer su historial e independientemente de si hay un participante
malicioso todo el conjunto debe mantener la misma información. Este problema
es conocido al estudiar la información en sistemas distribuidos como ‘El problema
de los generales bizantinos’ \cite{bizantinos}. Bitcoin hace uso de un protocolo
de consenso de red llamado Proof of Work o Prueba de Trabajo que consiste en
la necesidad de reunir una cantidad de trabajo en el mundo físico (en forma de
energía eléctrica) para producir un nuevo estado de información digital común en
el ciberespacio. Esta prueba de trabajo que se solicita es variable y depende del
tamaño y poder computacional de toda la red. La energía eléctrica necesaria para
el cambio de estados UTXO es un respaldo de seguridad para la inmutabilidad
de la información compartida en el ciberespacio. La información que contiene el
blockchain es computada por toda la red. Es por esta razón que la red Bitcoin
se compara a una sola máquina universal de estados Turing completo de escala
mediante cómputo y mantenerlo inmutable en la red. Antonopoulos, A. M., &
Harding, D. A. (2023).
En la siguiente sección explicamos cómo funciona internamente el sistema rígido y
predecible de reglas que expresa el código fuente de Bitcoin-Core. Para la sección
exponemos los resultados.
2.METODOLOGÍA
2.1 Diseño de la red
Bitcoin se diseñó bajo un cierto esquema de principios e incentivos que mantienen
segura a la red. Mientras una sola entidad no contenga la mayoría del poder
computacional de la red, está es segura.
El funcionamiento sobre los incentivos está expresado en el código de Bitcoin
Core, cuyo punto fuerte es la limitación de la red para emitir un activo que funge
para los intercambios de la red: ‘bitcoin’. Cabe notar que la diferencia en la
nomenclatura radica en el uso de la mayúscula para diferenciar la red Bitcoin del
activo subyacente de esta, bitcoin. Este activo es conocido como ‘real e intangible’
en el sentido que no tiene un carácter contractual (no tiene una obligación de pago
ni derecho de cobro) y que al ser digital no guarda relación física en nuestro medio
ambiente físico (tierra, agua y aire) pero tiene una existencia irreproducible en un
nuevo ámbito de interacción humana: el ciberespacio.
privada al hacerla absoluta. Esta propiedad es inexistente en el campo físico pues
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cualquier recurso puede ser tomado por la fuerza o su proyección, sin embargo,
bitcoin se puede considerar con un landing digital que no puede ser violado de
ninguna manera por ningún tipo de fuerza o proyección de poder, al fundamentar
su seguridad digital en la producción de energía eléctrica (medida en Julios) del
mundo físico. Se necesita de una cantidad colosal de energía eléctrica para generar
el cambio en un bloque de la red. Nakamoto, S. (2008).
El sistema de incentivos que mantiene la seguridad de la red toma como punto
y calculable en todo momento siendo cercano a los 21 millones de unidades en
total. Esto lo logra mediante código de computadora que no puede cambiar por
algún actor de red pues implicaría que todos (el 100% de la red) la asumieran
voluntariamente.
La regla de emisión de Bitcoin se da mediante el siguiente esquema:
1. Cada bloque generado por cualquier componente de la red debe demostrar una
cantidad de trabajo computacional (que consume energía eléctrica).
2. Como recompensa al gasto de energía el sistema entrega un incentivo de nuevo
bitcoin, que inicia en 50 btc.
3. Cada 210.000 bloques este incentivo se ajusta reduciéndose a la mitad. Cada
bitcoin puede ser dividido en partes más pequeñas hasta un factor de 100 millones,
unidad que se denomina satoshis o sats. Este evento donde la emisión se reduce a
la mitad se denomina HALVING.
4. La división a la mitad del incentivo se detiene cuando llega a la 100 millonésima
parte (o lo que es 1 sat), terminando la emisión de nuevos bitcoins en la red.
5. La salida temporal de nuevos bloques es altamente variable con un valor esperado
de 10 minutos. Si se hace una cuenta rápida cada 210 mil bloques representa cerca
de 4 años.
6. Una cuenta rápida muestra que todo el bitcoin existente se emitirá hasta el
año 2140. Luego de esto
únicamente la comisión que los usuarios decidan dar al productor, recirculando la
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Figure 1 Cantidad de BTC minados. - El punto antes del cuarto Halving es la fecha
de la última actualización de la base de datos en diciembre de 2023. La red empezó
en 50 BTC por minado de Bloque en 2009. Fuente: Elaboración propia 2024
2.2 Como se pensó la red
el número de cuentas se pensó para que cualquiera pueda tener una cuenta pensan-
do solo en un número de 256 cifras binarias (uno o cero), equivalente a un número
de 77 cifras, a este número le vamos a llamar contraseña privada, la cantidad máxi-
ma de números posibles con 256 ceros y unos es:
Nmax representa el límite superior de cuentas posibles y es tan inmenso que incluso
si alguien creara 10 cuentas por segundo, llevaría más de un siglo para agotar todas
las posibles cuentas. Debido a la extraordinaria magnitud de este número, si una
persona eligiera un número al azar, la probabilidad de que otra persona elija el
mismo es extremadamente remota, casi inexistente.
Tras elegir un número este pasa a ser transformado mediante la criptografía de cur-
va elíptica por sus siglas en inglés (ECC), la curva que se usa en la red bitcoin es
en bits del campo primo p, el término k 1 indica que es la primera curva de este
corresponde a la ecuación:
2256- 1 =
Nmax
y 2=x 3+7(mod p)
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Donde la operación mod(p) garantiza que todos los cálculos se realizan dentro de
-
zar operaciones aritméticas básicas, p es un número primo grande.
Figura 2 Curva elíptica y2 = X3
mod p. Fuente :Elaboración propia 2024
El número que nosotros elegimos como clave privada se multiplica por un núme-
ro generador G(x,y), y se procede a calcular su suma de la siguiente manera, si
nosotros elegimos el número n, este se calcula como n*G como la suma de G así
mismo n-veces. El número generador en base hexadecimal y en base decimal que
se utiliza es:
G =
BE667EF9DCBBAC55A06295CE870B07029BFCDB2DCE28D959F2815B16F81798,
0x483ADA7726A3C4655DA4FBFC0E1108A8FD17B448A68554199C47D08FFB10D4B8).
que en base decimal es:
G = (5506626302227734366957871889516853432625
0603453777572733226205679730040724416,
3267051002075881697808308513050704318447
1273380659243275938904335757337482424).
Dicho algoritmo transforma un número en una salida que no se puede predecir y
además es irreversible, es decir no se pueden obtener las entradas (clave privada)
conociendo la salida y si nosotros solo tuviéramos acceso a esas salidas no
podríamos decir que número produce dicha salida.
Por último, necesitamos una dirección pública, la cual se puede obtener a través
del algoritmo SHA-256 (Secure Hash Algorithm 256 bits), el cual es un algoritmo
es decir 64 caracteres a esta salidas se las denominan como Hash.Hankerson, D.,
Vanstone, S., & Menezes, A. (2004).
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Es importante distinguir entre estos dos conceptos en el contexto de Bitcoin: SHA-
256 es utilizado para operaciones Hash, mientras que la criptografía de curva
También, se debe entender cómo funcionan los nodos de la red, al igual que
cualquier persona puede crearse una clave privada y una dirección, cualquier
persona es capaz de conectar su nodo a la red, las acciones que este nodo puede
hacer dentro la red son:
Validación de bloques:
fondos no se gasten dos veces
Mantenimiento del libro mayor: Cada nodo mantiene una copia de la cadena de
bloques y esta información es pública.
Difusión de información: Los nodos transmiten nuevas transacciones y bloques
validados a otros nodos, esto mantiene la red actualizada.
Acceso a la red: Cada nodo permite interactuar con la red y consultar los estados
Output), que representan la parte no gastada de una transacción, cada entrada de una
transacción se dirige a un UTXO y cada uno de estos tiene una cantidad de Bitcoin
asociada y se puede usar en una nueva transacción, estos UTXO’s son esenciales
transacción apunten a un UTXO válido y que la cantidad de Bitcoin gastada no
exceda los UTXO de entrada, de esta manera se garantiza que no se puedan crear
Bitcoin de la nada y que estos no se gasten dos veces.
Participación en la minería:
minería de Bitcoin, estos nodos se conocen como mineros, esto implica competir
para agregar nuevos bloques a la cadena, para lograr esto deben resolver pruebas
de Hash y de tener éxito se obtiene una recompensa en forma de monedas digitales
Bitcoin.
2.3 Participación en la minería
nodos se conocen como mineros, esto implica competir para agregar nuevos
bloques a la cadena, para lograr esto deben resolver pruebas de Hash y de tener
éxito se obtiene una recompensa en forma de monedas digitales Bitcoin.
2.3.1 Nodos congurados como mineros
Los nodos reciben múltiples solicitudes de transacciones, las cuales, después de
ser validadas por los nodos, se almacenan en una memoria temporal y pública
decide crear un nuevo bloque selecciona ciertas transacciones de esta memoria
generalmente priorizando aquellas que ofrecen una comisión más alta. A esta
comisión se le denomina “fee de transacción”, donde “fee” es un término en inglés
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Posteriormente, se procede a la resolución de las pruebas de Hash que se realizan
impone la red y consiste en que el Hash que se saque al siguiente bloque debe
comenzar por una cantidad de ceros impuesta por la red, para poder crear un Hash
que tenga la cantidad de ceros impuesta por la red se debe agregar al encabezado
inglés (number used once), este valor se va cambiando en el bloque a medida
que se le saca el Hash una y otra vez hasta que produzca un Hash que cumpla
el número de ceros de la red, puede darse el caso de que al pasar por todos los
valores posibles del nonce 232-1, no se produzca ningún Hash con la cantidad de
ceros necesarios, en ese caso el minero saca algunas transacciones de su bloque
y adhiere otras de la memoria mempool y comienza nuevamente a realizar las
pruebas de Hash. En caso de que éste logre crear un bloque que cumpla con la
además se obtendrá una recompensa por el minado de este bloque, la recompensa
se llama Coinbase y el minero agrega estas monedas recompensa del Coinbase a
una dirección (generalmente la dirección del minero), posteriormente este nuevo
Puede darse el caso que dos nodos en distintas partes del mundo logren crear un
bloque válido para la red, en ese caso se sigue la regla de la cadena más larga y el
bloque que se queda en la red será el bloque que logre ser validado por más nodos,
y la red se quedará con el bloque sobre el que se escriba otro bloque válido.
Visto de esta manera es erróneo pensar en la prueba de Hash como trabajo realizado
problema, pues la manera en la que se crean los nuevos bloques en la cadena está
fuertemente ligado al azar, es decir tener más poder computacional te asegura
realizar más Hashes por segundo pero no te garantiza el minado del bloque y al no
ser poder de cálculo su coste es netamente el precio de la energía.
manera que se trate de tener un promedio en el tiempo de llegada entre bloques
de 10 minutos este ajuste ocurre cada 2016 bloques que corresponde a 14 días
aproximadamente. Antonopoulos, A. M., & Harding, D. A. (2023).
3. RESULTADOS
3.1 Análisis de la red
Para realizar un análisis histórico de la red, se tuvo acceso a un nodo dentro de la
red y mediante este, se obtuvieron los datos de los bloques de la red.
cada transacción hecha desde el inicio de la red, para tal tarea cada bloque debe
Prueba de Trabajo (PoW):
bloque produzca un hash que cumpla con ciertas condiciones establecidas por la
Para que un bloque sea considerado válido, el hash producido debe ser inferior a un
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Transacciones válidas: Al validar las transacciones, se comprueba que cada
transacciones no estén duplicadas ni violen ninguna regla de consenso de la red.
Estructura del bloque:
del bloque esté dentro de los límites establecidos, que los campos del bloque estén
completos y sean válidos, como el timestamp, el número de versión, el merkle root,
entre otros.
Referencias a bloques anteriores: Cada bloque en la cadena de bloques de Bitcoin
hace referencia al bloque anterior mediante su hash, al validar un nuevo bloque, se
anterior coincida con el hash almacenado en el nuevo bloque.
Esto asegura la integridad de la cadena de bloques y garantiza que ningún bloque
Figura 3. Tamaño en bits de cada bloque. Fuente: Elaboración propia 2024.
El tamaño en Bits por bloque desde el inicio de la red hasta el presente. - El día de
ese tiempo valuados en 41 dólares. - Segwit activate fue el día en que se hizo el
Segregated Witness que fue una implementación de un soft fork (un cambio leve) a
conllevo a una especie de guerra civil entre los nodos que querían actualizar y
aceptar esta implementación y los que no lo que llevó a la creación de Bitcoin Cash
como otra moneda y como una nueva red.
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Ordinals BRC-20 fue la implementación de una idea, ya que las transacciones
permiten almacenar información dentro de su Scritp Sig que es la parte de la
del UTXO, es posible usar este pequeño espacio para guardar información, entre
los usos que le dieron están el guardar frases, pequeños poemas e incluso la
incremento en el tamaño de los bloques.
2024
máximo histórico fue de 57,32 T hasta el 3 de octubre de 2023, además que la caída
del tamaño de los bloques pudo ser causado por la prohibición de China del minado
de criptomonedas esta acción fue llevada a cabo en agosto del 2021.
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Circuit) hace referencia a circuitos dedicados exclusivamente a la minería de
criptomonedas. Desde su implementación, la mejora de estos dispositivos ha estado
centrada en hacerlos más pequeños y mejorar su rendimiento para que consuman
menos energía.
Figura 6. Análisis histórico del hashrate de la red. Elaboración propia 2024
Hashrate es la cantidad de intentos que se llevaron a cabo para crear un hash que
mide en términos de hashes o intentos de hash por bloque) y el chainwork (cantidad
de esfuerzo computacional empleado en la creación de los bloques dentro la red).
Figura 7. Evolución del número de transacciones de la red. Elaboración propia
2024
Evolución del número de transacciones de cada bloque desde el inicio de la red-
Se debe notar que el máximo histórico sucedió en el segundo Halving la cantidad
máxima de transacciones que puede tener un bloque está condicionado a 1 MB de
información- Acumulado del número de transacciones.
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Figura 8. Número de Bloques contra número de transacciones en intervalos.
Elaboración propia 2024
Al inicio de la red los bloques se subían con una transacción perteneciente al
Halving.
Figura 9.Tiempo de llegada de cada bloque Azul, Diferencia de tiempo entre
el bloque y el siguiente. Elaboración propia 2024
Se debería esperar que los bloques lleguen con tiempos de llegada consecutivos
pero existen bloques que se subieron con tiempos de llegada anteriores al de la
red Naranja.-Estas anomalías temporales aparecen desde el primer Halving, pero
suceden con menos frecuencia al día de hoy y su diferencia de tiempo es demasiado
pequeña, su existencia puede estar ligada a momentos en que la red sufrió forks
o incluso se reportó que algunos bloques podían ser subidos a la red de manera
intencional con esta anomalía temporal.
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Figura 10 Análisis histórico del precio de Bitcoin en dólares y análisis histórico
del hashrate. Elaboración propia 2024
Análisis histórico del precio de Bitcoin en dólares: la red de Bitcoin no proporciona
datos sobre el precio de Bitcoin, debido a que el precio es externo a la red y se
es un factor crucial para determinar el precio, ya que un consumo excesivo de
energía puede hacer que la minería de Bitcoin deje de ser rentable.
4. CONCLUSIONES
Se observó un incremento en el tamaño de los bloques a partir de principios de
2023. El tamaño alcanzó su valor máximo y ha mantenido esta tendencia, lo que
sugiere un aumento en el número de transacciones. Este comportamiento podría
atribuirse a la aproximación del cuarto Halving de la red.
pero a partir de enero de 2021, se redujo considerablemente. Esta caída coincide
con la prohibición de la minería por parte de China en agosto de 2021. A pesar de
de 57.32 T.
Se realizó una estimación del número de intentos necesarios para cada bloque
El análisis del número de transacciones por bloque revela una tendencia hacia
bloques con un número similar de transacciones.
También se analizó el tiempo de llegada de los bloques a la red, observando
anomalías con bloques que tienen tiempos de llegada anteriores a sus predecesores.
Estas anomalías eran más frecuentes al inicio de la red, aún suceden pero ahora son
poco frecuentes y demasiado pequeñas.
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101
Por último, se presentó una comparación entre el precio de Bitcoin y el hash-rate,
Para futuras investigaciones, se pretende realizar un análisis de la información
contenida en los bloques para determinar el grado de centralización de la red.
5. REFERENCIAS
Nakamoto, S. (2008). Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System.
Decentralized Business Review, Oct. 31, 1-6.
Hankerson, D., Vanstone, S., & Menezes, A. (2004). Elliptic Curve Arithmetic in
Guide to Elliptic Curve Cryptography. Springer New York, pp. 75-152.
Antonopoulos, A. M., & Harding, D. A. (2023). Mastering Bitcoin. Inc. O’Reilly
Media, 3 Nov 15-29,111-134.
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102
Citar como: Cusi Machaca,
K. Dispositivos para control
de glucosa a través del
sudor en diabéticos. Journal
Boliviano De Ciencias,
20(55). 102-106 https://doi.
org/10.52428/20758944.
v20i55.1033
Revisado: 22/11/2023
Aceptado: 14/05/2024
Publicado: 30/06/2024
Declaración: Derechos de
autor 2024 Cusi Machaca,
K., Esta obra está bajo una
licencia internacional Creative
Commons Atribución 4.0.
Los autores/as declaran no tener
en la publicación de este
documento.
Dispositivos para control de glucosa a través del sudor
en diabéticos
Device for glucose control through sweat in diabetics
Keila Cusi Machaca
Universidad Privada del Valle
RESUMEN
La medición de la concentración de la glucosa en sangre en personas con diabetes
es base fundamental para mantener controlados a los pacientes con esta afección.
Para ello se realiza de forma continua las tomas de muestras bajo el método
convencional como es la punción digital, que resulta ser incómodo e invasivo.
Este tipo de métodos suscita cierta aversión en pacientes pediátricos y adultos,
desencadenando fobias y resistencia a controles regulares. En ese contexto, se
lo son los dispositivos para la medición de la glucosa a través del sudor.
La diabetes es una enfermedad crónica que afecta a la población a nivel mundial,
y tiene repercusiones muchas veces irreversibles en la salud del ser humano.
Se caracteriza por mantener niveles altos de glucosa en la sangre que altera
los sensores, los factores ambientales de la persona que padece la enfermedad, y
los requisitos de precisión y exactitud.
control de los niveles de glucosa a través del sudor en personas diabéticas,
Electroquímicos no Enzimáticos.
Así también se plasma las diferentes investigaciones, tales como: Sensor de
acoplado a dispositivo electrónico inalámbrico (Reséndiz 2021); Biosensor
en sudor natural (Noura et al., 2022); Biosensor de glucosa basado en nano-
hojuelas de óxido de zinc (Fulati y col. Citado en Ceballos-Camargo 2014).
sudor, como un método de control no invasivo.
Por último, la Ingeniería Biomédica persigue con ahínco perfeccionar, mejorar e
innovar equipos y elementos útiles para la salud, que se caractericen de ser poco
o nada invasivos a la integridad del paciente, entre ellos diseños portables del
dispositivo y en diferentes presentaciones, como bandas, microchips, sensores
de hidrogel, tatuajes, sensores infrarrojos, también existen dispositivos con la
capacidad de almacenamiento de información de los niveles de glucosa de los
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usuarios. La funcionalidad, diseño y utilidad de dispositivos portátiles para el
control de glucosa, aún se encuentran en proceso de investigación por diferentes
casas superiores de estudio como la Universidad del Sur de California, con la
investigación “Biosensores de transistores de nanocintas de In2 O3 altamente
sensibles y portátiles con puerta integrada en chip para monitoreo de glucosa
sudor; por otro lado la Universidad de Valparaíso, con el Proyecto de Investigación
“Sistema Móvil de monitoreo no invasivo y de gestión de enfermedades crónicas
para pacientes afectados de diabetes” que propone la medición de glucosa, pulso
periférico, creación de alarmas personalizadas para el usuario y almacenamiento de
la información, este sistema disminuiría costos y mejoraría el control de los niveles
de glucosa de forma no invasiva; así también la Facultad de Química dependiente
de la Universidad Lomosov del Estado de Moscú, realizó una investigación acerca
del “Monitoreo no invasivo de la diabetes a través del análisis continuo del sudor
satisfactorios al conseguir mediante el registro en el biosensor del almacenamiento
de la concentración adecuada de glucosa en el sudor y resultados inmediatos, lo
1. INTRODUCCIÓN
La medición de la glucosa de la sangre es esencial para el diagnóstico y tratamiento
de la diabetes. Sin embargo, la medición de la glucosa en sangre a través de un
pinchazo en el dedo es incómoda y puede resultar en un bajo cumplimiento del
paciente, ya que por lo general el control de glucosa es diario y someterse a los
controles convencionales genera aversión y muchas veces desencadena fobias
especialmente en la población infantil. Como resultado, se han desarrollado
tecnologías no invasivas para medir la glucosa, incluyendo dispositivos para medir
la glucosa a través del sudor.
al ejercicio. El sudor contiene muchas sustancias químicas, incluyendo la glucosa.
Los dispositivos para medir la glucosa a través del sudor utilizan sensores para
medir la cantidad de glucosa en el sudor y proporcionan una medición de la glucosa
en el cuerpo.
Esta alternativa de dispositivos que miden la glucosa a través del sudor, son
prometedores porque no son invasivos, a comparación de los métodos tradicionales
que implican la punción en el dedo. Cabe destacar que con este tipo de medición,
se puede realizar pruebas y lecturas continuas, permitiendo el control de la glucosa
de manera fácil, cómoda y precisa. Además, la medición de la glucosa a través del
sudor puede proporcionar información sobre la respuesta del cuerpo a la actividad
física y la dieta, lo que puede ser útil para el tratamiento de la diabetes.
Algunos de estos prototipos de dispositivos, se activan con la estimulación de la
producción del sudor a través de la actividad física, y otros aprovechan el sudor en
reposo. Entre sus ventajas, estos dispositivos presentan autonomía, almacenamiento
de datos y la medición de la glucosa en tiempo real. Aunque la investigación en
este campo está en curso, la introducción de dispositivos para medir la glucosa
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a través del sudor podría representar un avance importante en el diagnóstico y
tratamiento de la diabetes, así como en la mejora de la calidad de vida de los
pacientes con diabetes.
LA DIABETES
considerada como un problema de salud pública debido a su alto impacto negativo
en la calidad de vida del ser humano. Se caracteriza por ser una enfermedad crónica
que ocurre cuando el páncreas deja de producir insulina o cuando el organismo
que al avanzar la diabetes los diferentes órganos, sistemas, nervios y vasos
sanguíneos se ven gravemente afectados. La importancia de la insulina radica en
el aporte de energía a las células del cuerpo, en personas diabéticas la insulina se
deposita en el torrente sanguíneo y no en las células donde debería (Silos et al.,
2021).
Según la Organización Mundial de la Salud (OMS) en el año 2019, la diabetes
paso a ser una de las 10 causas principales de mortalidad a nivel mundial. Por otro
muerte en el continente americano, según las estadísticas de la misma entidad fue
responsable de más de 284.000 decesos en dicha gestión (Organización Mundial de
la Salud, 2020)(Organización Panamericana de la Salud, 2023).
En cuanto a los tipos de diabetes, se pueden diferenciar 3: la diabetes tipo 1, diabetes
insulinodependiente (defecto de uso o producción de insulina - común en niños),
diabetes tipo 2, no insulinodependiente (incapacidad de uso correcto de la insulina)
Panamericana de Salud, 2012) (Samaniego 2019).
El sudor está compuesto por una variedad de elementos, tales como metabolitos
que transportan entre muchas otras a la glucosa, también está compuesto por ácido
láctico, proteínas, enzimas.
sudor y la relación entre la concentración de glucosa en el sudor y en la sangre
es esencial para el diseño de un dispositivo para medir la glucosa a través del
sudor, con base en ello Khor et al., (2021) destaca que al ser la glucosa uno de
los principales metabolitos secretados por el sudor, éste se encuentra en menor
concentración en el sudor que en sangre. Estas concentraciones son variables, en
sangre hay una concentración de glucosa de 2 a 40 * 10-3 M a diferencia de la
concentración de glucosa en el sudor que es de 0.01 – 1.11*10-3 M.
De acuerdo con Lin et al. (2022), la sudoración podría ser considerada un elemento
importante en un método de medición de los niveles de glucosa, ya que contiene
toda la información necesaria para dicho exámen. De la misma manera, Padash,
Enz & Carrara (2020) Khor et al., (2021) coinciden con Lin et al. (2022) y agregan
que se requiere una cantidad adecuada de glucosa en el sudor para su detección en
los biosensores, que necesariamente deben ser altamente sensibles. Así también,
por agua un 99% y por NaCl, K, Ca, Mg, Fe, urea, vitaminas, ácido láctico,
aminoacidos, glucosa y colesterol.
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TIPOS DE DISPOSITIVOS DE CONTROL DE GLUCOSA
Teniendo en cuenta que la diabetes es una de las enfermedades más comunes que
afecta a la población mundial, se han realizado investigaciones y desarrollado
múltiples dispositivos biosensores que permiten la detección de concentraciones
distintos a la sangre, uno de ellos es el sudor. Para ello es importante comprender
su dinámica.
Para determinar los niveles de glucosa es necesario registrarla en ayunas bajo
términos estándares: Hipoglucemia, se caracteriza por presentar niveles bajos
de glucosa en la sangre por debajo de 70mg/dL. Por otro lado, la hiperglucemia
presenta niveles elevados de glucosa en la sangre, también está la normoglucemia,
último la prediabetes, presenta niveles de glucosa más altos de lo normal pero no
(American Diabetes Association, 2021).
El reto para los ingenieros biomédicos radica en diseñar un dispositivo y obtener
datos exactos en relación al estado diabético del paciente. El diagnóstico se
consigue mediante algoritmos o modelos de datos (Ramirez-Dominguez, Estrada-
López & López-Huerta, 2022)
Ceballos-Camargo, et al. (2014) exponen el esquema básico que un biosensor debe
cumplir para su diseño. De tal forma que pueda el sustrato pueda unirse al elemento
biológico y se realice la tasa de conversión. Figura 1
FIGURA 1.
Esquema típico de un biosensor
Fuente: Ceballos-Camargo, et al. (2014)
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de señal.
Tabla 1
Clasicación de dispositivos entre bioreconocimiento y transducción de señal
TIPOS DETECTOR CARACTERÍSTICAS DESVENTAJAS
Biosensor
Colorimétrico
Biosensor
Enzimático
* Interpretación de señal
de color RGB
* El parche biosensado
se reemplaza despues de
cada uso
*Costos operativos bajos
* Monitoreo continuo a
largo plazo de la glucosa
Son altamente sensibles
a los cambios en el
ambiente del sudor,
la degradación de la
enzima con el tiempo,
inmovilizacion de la
enzima y por último
altos costos.
Biosensor
Electroquímico
Biosensor no
Enzimático
*Análisis de glucosa
sudorosa y Hardware
inalámbrico de
transmisión de datos
* Trabajan bajo
estabilidad y actividad
electrocatalítica.
* Costos operativos altos
* Monitoreo continuo a
largo plazo de la glucosa
Requieren baterias
y otros dispositivos
electrónicos de soporte
(PCB inalámbricos)
Nota: (Khor et al., 2022) (Lin et al., 2022)
Ahora bien, Khor et.al (2022) postulan que un biosensor portátil se debe caracterizar
por ser totalmente autónomo, tener un diseño de estructura integral y sistema de
“Technology Readiness Level” que traducido al español es “Nivel de Madurez
Tecnológica”. Es una medida que describe la madurez de una tecnología, término
usado comunmente en áreas de ingeniería, ciencia y gestión de proyectos.
respectivamente.
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Tabla 2
Tipos de Dispositivos Portátiles de Control de Glucosa
Investigadores
Dispositivo y Método
de detección Avance del
Prototipo según
TRL Características
Método de
muestreo
Lin et. al.,
(2022)
Sensor de glucosa de
sudor con parches de
hidrogel.
Detección
Cronoamperometría
Detección
Electroquímica
TRL 6
Absorción rápida
del sudor durante
actividades diarias,
sedentarias y
rutinarias en reposo
Sin
Estimulación,
rutinario.
Reséndiz (2021)
acoplado a dispositivo
electrónico inalámbrico
Detección
Electroquímica
TRL 4
Dispositivo
electrónico tipo
inalámbrico
Actividad
Física
Wang et al.
(2022)
portátil ultrapequeño
para análisis continuo
de sudor
Detección
electroquímica
TRL 6
Sistema miniatura ,
precisión en tiempo
real.
Actividad
física
(Noura et al.,
2022)
dispositivo integrado
electroquímico
detectar glucosa en
sudor natural
Detección
Electroquímica
TRL 5
Recolecta muestras a
base de acción capilar
en tiempo real.
Actividad
Física.
Fulati y col.
Citado en
Ceballos-
Camargo (2014)
biosensor de glucosa
basado en nano-
hojuelas de óxido de
zinC
Detección
Electroquímica
TRL 4
Monitoreo continuo
de la glucosa
Actividad
Física
Karpova et al.,
(2019)
Monitoreo no invasivo
de la diabetes a través
del análisis continuo
del sudor utilizando un
biosensor de glucosa
TRL 6 Análisis continuo
del sudor sin diluir
inmediatamente
después de su
excreción
Actividad
Física
2020)
Es así, que Pérez & Orozco (2022) proponen en su investigación la aplicación de
Biosensores electroquímicos portátiles para medir biomarcadores con particiones
complejas de sangre a sudor, como proteinas y hormonas. Estos dispositivos, tales
como el Gluco Watch (Cygnus) es no invasivo y se basa en la iontoforesis inversa,
también está el Panda “Glucohol” (glucosa más alcohol) tatuaje, luego menciona a
los biosensores epidérmicos portátiles, estos requieren por lo menos tres electrodos
para un alto rendimiento y estabilización del sistema del sensor con el tiempo, otra
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Ceballos-Camargo (2014) recopilaron información de biosensores electroquímicos
de glucosa, quienes mencionan a Fulati y colaboradores que crearon un biosensor
de glucosa basado en nano-hojuelas de óxido de zinC, la dinámica consiste en un
monitoreo continuo de la glucosa a lo largo del día.
Por otro lado, un proyecto de investigacion de la Carrera de Ingeniería Civil
Biomédica de la Universidad de Valparaiso plantea un sistema de monitoreo de
los niveles de glucosa en la sangre, a través de métodos ópticos utilizando diodos
emisores y receptores en frecuencias de infrarrojo cercano; se pretende relacionar
esta información a un dispositivo portátil de 24 horas de uso conectado a un teléfono
móvil del usuario y generar una base de datos. Este tipo de dispositivos serían de
gran ayuda para mantener el historial de slaud de los pacientes en tiempo real.
Así mismo, Reséndiz (2021) menciona que la glucosa es un compuesto biológico,
reactivo principal en la glucólisis. Y que se fueron desarrollando varias formas de
estudiar y medir el nivel de la glucosa y la detección de diabetes. Es por ello se
encuentra una relación estrecha entre sudor y los niveles normales de glucosa que
pueden ser de 5 a 20 mg/dL, los diabéticos generalmente exceden los 100 mg/dL
de concentración de glucosa en el sudor.
En cuanto a la tecnología utilizada para la fabricación de sensores, los dispositivos
sensores electroquímicos y los biosensores son comúnmente utilizados para la
medición de la glucosa en el sudor.
Existen dispositivos portátiles no invasivos, como los sensores portátiles para medir
la glucosa en el sudor y el Dispositivo Sensor de Glucosa Óptica basado en VIS-
NIR (Detectores dentro de rango visible e infrarrojo cercano) Se caracterizan por
& Hernández, 2023)
Citando a Karpova et. Al. (2014) describen el Biosensor de Glucosa de Flujo
Continúo desarrollado en su investigación, se basan en el azul prusiano y la
alcanza en modo por lotes 0.23 AM-1 cm-2 y su rango de calibración es de 5uM a 1
mM. Se aplicó la investigación en una población muestra de 19 voluntarios bajo
regulaciones de GCP (Buenas Prácticas Clínicas, en español), y se determinó que
el monitor, es un dispositivo ultrasensible.
Wang et al. (2022) sugieren implementar biosensores pequeños y portátiles con
chip MSO2 integrado, para la detección inmediata del sudor y monitorear de
esta manera la glucosa tanto valores normales como anormales (Figura 2a). Los
(Figura 2b), placa circular impresa de 1.5 cm * 0.8 cm.
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Figura 2a.
Biosensor Portátil con Chip MS02
Fuente: Wang et al. (2022)
Figura 2b.
Electrodo Flexible de Biosensor Portátil con Chip MS02
Nota. Pasos de fabricación de los Electrodos Flexibles (a) Poliamida (Pi) sustrato
para la impresión de patrones (b) Impresión de patron de Au como electrodo de
trabajo y contraelectrodos en Pi (c) Impresión de electrodos de Ag/AgCl en Pi (d)
Fotografía de la matriz de electrodos. Fuente: Wang et al. (2022)
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Una propuesta similar con algunas diferencias nos enseñan (Noura et al., 2022)
en papel 3D PMED (Particle Mediated Epidermal Delivery) para detectar los
niveles de glucosa en el sudor en tiempo real, un equipo nada invasivo (Figura
3). Los elementos usados para la fabricación de este dispositivo fueron: electrodos
realizaron mediciones amperométricas a temperatura ambiente. Cabe destacar,
capacidad de detección de glucosa en un simulacro de sudor, posteriormente una
en esa zona se encuentran las glandulas écrinas secretoras de glucosa en el sudor.
Una vez el dispositivo inició la evaluación, se midió 1.5 mM a 0.4 mM de glucosa
y sudor (Figura 4).
Figura 3
Caracterización del Sensor de Glucosa
Nota. (a) Diagrama esquemático del sensor de glucosa (b) Electrodo sensor de
glucosa, recubierto con cinco capas. Fuente: Noura et.al. (2022)
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Figura 4
Instalación de Sensor de Glucosa en Antebrazo de Voluntario
Nota. Instalación y medición corporal de glucosa en el sudor con el 3D PMED.
Fuente: Noura et al. (2022)
Por otro lado (Lin et al., 2022) también realizaron investigaciones con un
parche hidrogel portatil, consta de un electrodo de poli (3,4-etilendioxitiofeno
nanocomposito (PB-PEDOT NC) con sensor de glucosa electroquímico a través
del sudor natural (Figura 5). Su propuesta se basa en los la recolección de analitos
por los parches de hidrogel y dirigirlos al biosensor de áreas con alta densidad
de glándulas del sudor. Este dispositivo tiene una marcada mejora frente a la
sensibilidad de glucosa. La valoración se puede obtener de un dedo, palma o el
dorso de la mano.
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Figura 5
Esquema del diseño, mecanismo y uso del sensor de glucosa de muestreo natural
del sudor.
Nota. A. Uso del parche hidrogel. B. Posiciones accesible. C. Vías de glucosa
para muestreo. D. Esquema de capas del electrodo ezimático del sensor de
glucosa. E. El dispositivo puede controlar la glucosa en el sudor sin actividad de
alta intensidad o estimulación externa en diferentes posiciones, como dedo (F),
palma (P) y dorso de la mano (B). Fuente: Lin et al. (2022)
A diferencia de Wang et al. (2022) y Noura et al. (2022) quienes diseñaron sus
dispositivos para obtener los niveles de glucosa, estimulando el sudor a través de la
actividad física; Lin et al. (2022) enfatizan su investigación en aplicar el dispositivo
a personas con actividades rutinarias para mantener la relación existente entre
sangre y la glucosa del sudor, es decir realizaron su investigación a un determinado
grupo de personas sin activarlos físicamente.
Por otro lado, Reséndiz (2021) destaca otro dispositivo mejorado, este consta de
un biosensor inalambrico que mide los niveles de la glucosa a través del sudor.
Dicho dispositivo se diferencia de otros al ser totalmente autónomo para realizar
las mediciones en tiempo real y almacenar la información. Se caracteriza por el
uso de tres electrodos: electrodo de trabajo (de papel carbon de Toray) el contra
sobre un parche médico (Figura 6). Y para obtener el nivel de glucosa se integra
el potenciostato en la parte electrónica.
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Figura 6
Biosensor de glucosa tipo parche
Nota. (a) Biosensor con electrodo de referencia Ag/AgCl con cubierta de resina
epóxica.
(b) Biosensor con electrodo de referencia Ag/AgCl con diseño de puente salino.
Fuente: Reséndiz (2021)
El diseño de este dispositivo que propone Reséndiz además de realizar las
mediciones del nivel de glucosa, almacena los datos obtenidos, que son detalles
que la Ingenieria biomédica valora en la actualidad (Figura 7). Para ello el diseño
electrónico es fundamental, se basa en un módulo Esp32 con un DAC (convertidor
de digital a analógico) de 8 bits y un ADC (convertidor de analógico a digital)de 12
datos se convierte la señal analógica a digital en el programa Python y se reajusta
la resolución a 12 mV/escalón. Por último se enlaza con la aplicación móvil y
se da clic en “iniciar” para dar la orden de inicio de pruebas electroquímicas, y
así se obtiene el valor de glucosa en el sudor y la aplicación va almacenando la
información.
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Figura 7
Interfaz para aplicación en teléfono inteligente
Nota. Aplicación para almacenamiento de datos obtenidos del Biosensor de
Glucosa. Fuente: Reséndiz (2021)
Factores ambientales de la persona afectada por la diabetes como ser: la actividad
concentración de glucosa en el sudor y, por lo tanto, en las mediciones de glucosa
emocional, concentración de metabolitos, el pH de la piel que pueden afectar la
transpiración y la precisión del dispositivo.
Wang et al., Noura et al. & Reséndiz mencionan diferentes características que se
tomó en cuenta en sus respectivas investigaciones, como la temperatura corporal,
la actividad física, el reposo, la dieta e hidratación.
Se espera que los dispositivos para medir la glucosa a través del sudor deban cumplir
precisas. (Tabla 3)
Hernández & Hernández (2023) describen la capacidad de los dispositivos
para analizar los datos del nivel de glucosa de forma continua y sostienen que
la tecnología de los biosensores es prometedora ya que extenderá los informes
de glucosa del sudor ecrino humano pasivamente en tiempo real. Por otro lado
error al momento de la detección de hipoglucemia e hiperglicemia.
Pérez & Orozco (2022) expresan que los dispositivos deben realizar las mediciones
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Tabla 3
Características de los dispositivos de medición de la glucosa a través del sudor
Investigadores
Dispositivo y Método de
detección Características
Lin et. al., (2022) Sensor de glucosa de sudor con
parches de hidrogel.
Detección Cronoamperometría
Tiempo de muestra rápida,
mediante absorción de sudor
natural de la mano
Reséndiz (2021)
a dispositivo electrónico
inalámbrico
Aplica voltaje del pico de
oxidación durante 5 minutos y
calcula el valor de la glucosa
en unidades milimolares
posteriormente la envia a la
APP transformando la medida
en mg/dL
Wang et al. (2022)
ultrapequeño para análisis
continuo de sudor
Medición en tiempo real.
Monitoreo de 4 biomarcadores
(glucosa, lactato, Na+, y k+)
(Noura et al., 2022) Dispositivo integrado
para detectar glucosa en sudor
natural
Monitoreo continuo en tiempo
real.
basado en papel (3D PMED).
Con sensibilidad de 16.8
ATHA/mM/cm2
Fulati y col. Citado
en Ceballos-Camargo
(2014)
Biosensor de glucosa basado en
nano-hojuelas de óxido de zinC
Monitoreo continuo de la
glucosa . El ZnO es compatible
con elementos biológicos
y tiene una alta tasa de
transferencia de electrones
Karpova et al., (2019) Monitoreo no invasivo de la
diabetes a través del análisis
continuo del sudor utilizando
continuo
La respuesta del biosensor
permanece constante durante 25
horas
CONCLUSIONES
Se estudió 6 dispositivos de medición del nivel de glucosa en esta investigación,
los cuales en comparación con el método de control convencional como lo es la
punción digital, no son nada invasivos, ya que no requieren se realice punciones
generalmente en la yema de los dedos y obtener la gota de sangre para su evaluación,
método que es poco tolerado por los niños o personas que sufren ansiedad con un
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tipo de monitoreos debe ser constante y muchas veces las personas resienten este
procedimiento negándose a continuar con ello, generando así problemas de salud
al no estar debidamente controlados.
interesante y práctico es el Sensor de glucosa de sudor con parches de hidrogel que
proponen Lin et al. (2022), ya que para la detección del nivel de glucosa en el sudor
no requiere estimulacion de sudoración mediante actividad física sino obtiene la
muestra mediante activades rutinarias ademas de tener un nivel 6 de TRL. Por otro
lado, el Biosensor exible portátil ultrapequeño para análisis continuo de sudor de
Wang et. al (2022) se destaca por ser un dispositivo avanzado, con la característica
de tener una presentación miniatura, portátil y de precisión en la medida de la
concentración de glucosa en tiempo real destacando también un nivel 6 de TRL.
No obstante, del mismo modo llama la atención el Sensor exible acoplado a
dispositivo electrónico inalámbrico que postula Reséndiz (2021) por no ser solo un
dispositivo de control inmediato si no también tiene la particularidad de almacenar
la información en una base de datos, y disponerla en una aplicación móvil super
práctica, este dispositivo presenta un nivel 4 TRL siendo el dispositivo con menor
avance. Así también Noura et al., (2022), Fulati y col. Citado en Ceballos-Camargo
(2014), Karpova et al., (2019) y otros autores desarrollaron dispositivos bastante
innovadores y funcionales.
Por consiguiente el dispositivo que se recomienda como el ideal entre todos
los dispositivos revisados es el Biosensor exible portátil ultrapequeño para
análisis continuo de sudor de Wang et al. (2022), el cual a diferencia de los
demas dispositivos es totalmente autónomo para realizar mediciones en tiempo
una herramienta avanzada y prometedora para el monitoreo no invasivo de la
diabetes. Se destaca ademas, por su diseño innovador que integra tres electrodos
(electrodo de trabajo, contra electrodo y electrodo de referencia) sobre un parche
médico, junto con la inclusión de un potenciostato en la parte electrónica para
medir los niveles de glucosa a través del sudor. Asimismo, este biosensor es capaz
de almacenar los datos obtenidos, lo que lo convierte en una opción completa y
funcional para el control continuo y preciso de la glucosa en pacientes diabéticos.
monitoreo no invasivo de la diabetes.
Es así como uno de los grandes desafíos de la ciencia en medicina es proveer
dispositivos poco invasivos de monitoreo de glucosa en personas con diabetes y
una buena opción es un dispositivo amigable, accesible de detección de los niveles
de glucosa en base al sudor en tiempo real.
sudor contiene información valiosa sobre
la concentración del nivel de glucosa, detalle que hace que la medición a través de
La ingeniería biomédica, en el área de innovación tecnológica se enfrenta a una
variedad de desafíos. Destacando la necesidad de: crear, implementar, mejorar el
diseño y fabricación de los dispositivos de control de glucosa en el sudor, esto
implica tomar en cuenta tres pilares fundamentales para el desarrollo de la “piel
inteligente”, la microfabricación de semiconductores, electrónica blanda y los
sensores robóticos (Perez & Orozco 2022). Otra de las mejoras que se espera de
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estos dispositivos portátiles, es cumplir con el monitoreo continuo por periodos
largos, también es menester desarrollar biosensores de tamaño reducido, selectivos
Si bien es cierto, el desarrollo de este tipo de dispositivos de control glucémico va en
tendecia y en constante evolución, los mismos requieren cumplir reglamentaciones,
regular la seguridad clínica a los pacientes.
El desarrollo de estos dispositivos tiene el potencial de mejorar la calidad de vida
de las personas con diabetes.
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