XVI Congreso Nacional & VI Congreso Internacional
de Tecnología Aplicada a Ciencias de la Salud

La línea de investigación en salud del Instituto de Investigación Aplicada y Tecnología (InIAT) de la Universidad Iberoamericana se ha enfocado en el desarrollo de dispositivos y sistemas tecnológicos orientados al análisis del movimiento humano y a la rehabilitación, con el objetivo de generar herramientas que complementen la evaluación clínica y fortalezcan la toma de decisiones médicas mediante mediciones cuantitativas, objetivas y reproducibles. Estos desarrollos buscan integrarse enla práctica clínica como un apoyo tecnológico que permita enriquecer la valoración funcional del paciente, aportar información adicional al juicio del especialista y facilitar el seguimiento de la evolución delmovimiento a lo largo del tiempo.

En este contexto, los sistemas wearablesbasados en sensores inerciales (IMUs, por sus siglas en inglés) representan una alternativa tecnológica viable y accesible para el análisis del movimiento humano. Estos sistemas permiten registrar variables cinemáticas como aceleración, velocidad angular y orientación, lo que posibilitala estimación de parámetros relevantes del movimiento en entornos clínicos reales, fuera del laboratorio y durante actividades funcionales. Su portabilidad, bajo costo relativo y facilidad de implementación los convierten en una herramienta con alto potencial para aplicaciones en diagnóstico, seguimiento de tratamientos, evaluación de terapias de rehabilitación y generación de nuevas métricas de desempeño físicode manera directa y objetiva.

Si bien los sistemas ópticos de captura de movimiento, como Vicon, son considerados el estándar de oro por su alta precisión espacial y temporal, su uso está limitado por los elevados costos de adquisición, mantenimiento e infraestructura, así como por la necesidad de espacios controlados y de personal altamente especializado. En contraste, los sistemas basados en IMUs permiten extender el análisis del movimiento a contextos clínicos más amplios, lo que favorecesu adopción en hospitales, clínicas de rehabilitación y centros de investigación con recursos limitados. No obstante, resulta fundamental validar estos sistemas mediante estudios comparativos con sistemas ópticos para garantizar la confiabilidad de las métricas obtenidas.

Durante esta presentación se expondrán algunos de los proyectos desarrollados en el InIAT que ejemplifican dichasaplicaciones. Entre ellos se encuentra un sistema de análisis de marcha basado en IMUs, diseñado para la obtención de parámetros espaciotemporales y cinemáticos de la marcha; un sistema para la caracterización de los arcos de movilidad de la mano, orientado a la evaluación funcional de extremidades superiores; un sistema de rehabilitación para pacientes con evento vascular cerebral (EVC)instrumentado para la medición de los rangos de movilidad de los miembros torácicosyenfocado en el seguimiento del progreso terapéutico. Estos desarrollos reflejan el potencial de la ingeniería aplicada para generar soluciones tecnológicas que contribuyan a una atención en salud más objetiva, personalizada y basada en datos.

La biomecánica es un campo multidisciplinario que combina conocimientos de la física, la anatomía, la fisiología y la ingeniería para estudiar el movimiento y las fuerzas que actúan sobre los seres vivos. Su desarrollo ha sido resultado de un largo proceso evolutivo impulsado por los avances tecnológicos y la mejora de los sistemas de medición, lo que ha permitido comprender con mayor precisión la fisiología y el comportamiento mecánico del cuerpo humano.

En la actualidad, la biomecánica no solo se limita al análisis del movimiento, sino que incorpora herramientas innovadoras como el aprendizaje automático, la simulación computacional y el procesamiento digital de imágenes. Estas tecnologías facilitan la detección temprana de alteraciones musculo esqueléticas y contribuyen al diseño de estrategias terapéuticas más eficaces y personalizadas.

La presentación aborda la biomecánica como una disciplina esencial para el análisis cuantitativo de la fisiología y el comportamiento mecánico del cuerpo humano, destacando su integración con tecnologías de captura de movimiento, plataformas de fuerza y sistemas de presión plantar. Se describen las capacidades del Laboratorio Nacional CONAHCYT en Biomecánica del Cuerpo Humano (CIATEC), donde se emplean metodologías basadas en reconstrucción de marcadores tridimensionales y definición rigurosa de sistemas coordenados segméntales para caracterizar cinemática y cinética con alta precisión.

Entre las aplicaciones presentadas se incluyen análisis avanzados del tiro deportivo, biomecánica de extremidades superiores y estudios de presión plantar en condiciones estáticas y dinámicas. También se aborda el análisis de la marcha humana mediante la evaluación de patrones espaciotemporales, ángulos articulares, momentos externos y distribución de cargas en el apoyo, lo que permite identificar alteraciones musculo esqueléticas del pie y desviaciones biomecánicas asociadas a patologías.

Se hace énfasis en la biomecánica de prótesis de miembros inferiores, destacando la necesidad de optimizar parámetros mecánicos, ergonómicos y de control para atender a una población significativa de amputados en México. Se identifican retos técnicos como la reducción de masa estructural, el desarrollo de actuadores compactos de alta relación potencia-peso, fuentes de energía más eficientes y sistemas de control robustos para mejorar la funcionalidad y estabilidad de las prótesis. Finalmente, se menciona la incorporación creciente de algoritmos de inteligencia artificial en el procesamiento digital de mapas de presión plantar, aplicada a clasificación de patrones, segmentación automática, análisis predictivo y soporte al diagnóstico.

El diagnóstico médico por imagen se enfrenta al desafío de la detección temprana y la cuantificación precisa de patologías sutiles o complejas. La Inteligencia Artificial (IA), particularmente a través del Aprendizaje Profundo (Deep Learning) y las técnicas de procesamiento de imágenes, se ha posicionado como una herramienta fundamental para optimizar este proceso.

La conferencia se basa en tres estudios interconectados que abordan diferentes retos en el análisis de imágenes médicas:

1. Clasificación de Fibrosis Pulmonar Post-COVID: Se implementó una Red Neuronal Convolucional (CNN) VGG16 para la clasificación automática de imágenes de Tomografía Computarizada (TC) de pacientes mexicanos con secuelas de COVID prolongado. El modelo fue optimizado mediante filtros de procesamiento de imágenes como Meijering y Roberts, logrando una precisión superior al 97% en la distinción entre pulmones con y sin signos de fibrosis pulmonar, especialmente cuando se combinó el filtro Meijering con una máscara pulmonar.
2. Segmentación Automática de Líquido Libre Peritoneal (LLP): Se desarrolló una herramienta completamente automatizada utilizando la arquitectura 3D U-Net para la segmentación de LLP en TC, un proceso que manualmente es tedioso y propenso a errores. La red neuronal demostró un sólido desempeño con un coeficiente de Dice de 0.79 y un índice IoU de 0.68. La segmentación automática se realiza en cuestión de milisegundos (aproximadamente 532 ms) ofreciendo información precisa sobre el volumen y la densidad, con una diferencia media de volumen respecto a la segmentación manual de solo 229 ml.
3. Detección Cuantitativa de Microhemorragias Cerebrales: Se propuso una técnica de detección cuantitativa de microhemorragias cerebrales en imágenes de Resonancia Magnética (RM) mediante la técnica SWI (Susceptibility Weighted Image), utilizando la Entropía de Shannon. Este método, que mide la incertidumbre en la distribución de la intensidad de los píxeles , permitió establecer un intervalo cuantitativo (de 3.8174 a 5.123, basado en una desviación estándar) para la posible detección temprana de microhemorragias.

Resultados y Discusión

Los resultados demuestran la capacidad de la IA para manejar la complejidad inherente a las imágenes médicas. La combinación de filtros y CNNs optimiza la clasificación de patologías pulmonares, mientras que la arquitectura 3D U-Net permite la cuantificación volumétrica rápida y precisa de fluidos, superando las limitaciones del cálculo manual. Por su parte, la aplicación de la Entropía de Shannon ofrece un enfoque cuantitativo novedoso para la detección de microlesiones, evitando sesgos de observación y siendo un paso importante hacia la detección temprana de enfermedades neurodegenerativas.

Optical technologies such as adaptive optics and high-resolution imaging have made their way from often distant fields (for example astronomy) to the visual optics laboratory. Recently some of these technologies have made their way to the clinical practice, leading to personalized surgical guidance and treatments. This lecture will address technologies such as wavefront sensing, visual simulators, fully quantitative optical coherence tomography and elastography, and new correction alternatives that they have inspired, with an emphasis in their translation to the ophthalmology clinic and widespread use in the population.

La ingeniería de tejidos requiere el desarrollo de biomateriales que integren propiedades estructurales, biológicas y funcionales que permitan su aplicación como andamios celulares en procesos de regeneración tisular. En este contexto, el uso de biopolímeros y biocerámicos obtenidos a partir de fuentes sustentables representa una estrategia relevante para el diseño de materiales avanzados con alto valor agregado.

El presente trabajo integra dos líneas de investigación orientadas al desarrollo y caracterización de biomateriales compuestos basados en quitosano, colágeno e hidroxiapatita, procesados tanto en forma de membranas como de hidrogeles biofabricados mediante impresión 3D.

Los resultados mostraron que las estructuras impresas presentan una morfología controlable, adecuada estabilidad estructural y un entorno favorable para la adhesión y proliferación celular, particularmente en diseños con mayor área de contacto.

En conjunto, los resultados demuestran el potencial de los biomateriales compuestos basados en quitosano, colágeno e hidroxiapatita para su aplicación como andamios celulares, así como la relevancia de integrar tecnologías de manufactura avanzada, como la impresión 3D, para el desarrollo de plataformas reproducibles, personalizables y sostenibles. Estos resultados contribuyen al avance de la tecnología aplicada a las ciencias de la salud, particularmente en el diseño de biomateriales para medicina regenerativa y biofabricación.

La luz se ha convertido en una de las herramientas más versátiles y poderosas en las ciencias de la salud, tanto para el diagnóstico como para el tratamiento de enfermedades. Desde técnicas de imagen médica y espectroscopía hasta terapias basadas en láser y fotocatálisis, la interacción entre la radiación electromagnética y los materiales biológicos es la base de numerosas tecnologías médicas emergentes.

En esta charla se presentan los principios físicos fundamentales que gobiernan la interacción de la luz con los sistemas biológicos, incluyendo fenómenos de absorbancia, transmitancia, dispersión, reflexión e inducción de reacciones fotoquímicas. A partir de estos conceptos, se revisan aplicaciones representativas en diagnóstico óptico, microscopía avanzada, terapias basadas en luz y óptica de la visión.

Contenido

Adriana Martínez Hernándezestudióla carrera de Ingeniería Mecatrónica enlaFacultad de Ingeniería de la UNAM; posteriormente, ingresó a la Maestría en Ingeniería Eléctrica, en el campo disciplinario de Instrumentación, donde comenzó a estudiar los sensores inerciales y su aplicación en el análisis delmovimiento humano. En el 2018 ingresóal Doctorado en Ingeniería Eléctrica en el campo de Procesamiento Digital de Señales,durante el cual, en el Laboratorio de Bioinstrumentación y en la UIDT del ICAT, desarrolló un sistema basado en sensores inerciales que permite el seguimiento delmovimiento humano en tres dimensiones.

Al terminar el doctorado, realizóuna estancia posdoctoralen el mismo laboratorio paracontinuar su investigación en el área del análisis delmovimiento en personas conpadecimientos musculoesqueléticos. En el 2023 se incorporócomoAcadémica de Tiempo Completoal Instituto de Investigación Aplicada y Tecnología (InIAT) de la Universidad Iberoamericana, donde estáa cargo del laboratorio de Prótesis y Órtesis.

La investigación dela Dra. Martínez-Hernández se centra en el análisis del movimiento humano para identificar patrones en diferentes condiciones de salud, antes y después de una cirugía o de una enfermedad, así comoen el seguimiento de un proceso de rehabilitación. Su interésestá en el desarrollo de herramientas tecnológicaspara las áreas de rehabilitación y discapacidad,basadas en la cinemática del cuerpo humano, combinadas con señales biopotenciales y otros sensores, con el objetivo de dotar a clínicos yprofesionales médicos de sistemas que les ayuden en la evaluación de la movilidady en el desarrollo de las terapias. Para ella es importante brindar herramientas portátiles, asequibles y específicas para las condiciones clínicas de su país.

Israel Miguel estudió el doctorado en ingeniería mecánica con especialidad en Biomecánica en la Universidad de Manchester Inglaterra, Reino Unido. Desarrolló trabajos de investigación sobre el procesamiento de señales mioeléctricas, cinemática de las extremidades superiores del cuerpo humano y análisis de elemento finito de la articulación del codo. Israel estudió la maestría en diseño mecánico en la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica campus Zacatenco del Instituto Politécnico Nacional en la Ciudad de México. Durante los estudios de maestría se enfocó en temas de geometría fractal. Para los estudios de licenciatura, estudió ingeniería mecánica en ESIME campus Azcapotzalco del Instituto Politécnico Nacional en la Ciudad de México, donde trabajó sobre el diseño y análisis de recipientes a presión para almacenamiento de gas licuado del petróleo.

Actualmente Israel labora en el Centro de Innovación Aplicada en Tecnologías Competitivas CIATEC, A.C. y colabora en el desarrollo de proyectos de investigación y desarrollos tecnológicos dirigidos a mitigar los problemas del sector salud. Además, es profesor investigador de tiempo completo en el programa de Posgrado Interinstitucional en Ciencia y Tecnología (PICYT) y pertenece al Sistema Nacional de Investigadoras e Investigadores nivel I. Israel cuenta con diferentes publicaciones en revistas nacionales e internacionales del sector salud y del área de ingeniería.

Investigador y académico con más de 25 años de experiencia ininterrumpida en la Universidad de Guanajuato, especializado en Inteligencia Artificial, Minería de Datos y Reconocimiento de Patrones. Mi trabajo se centra en el desarrollo de soluciones algorítmicas de alto impacto, particularmente en el área de procesamiento de imágenes médicas y clasificación automática. Autor de más de 150 publicaciones científicas y poseedor de dos patentes concedidas. Liderazgo en la organización de eventos científicos de alto nivel, demostrando un compromiso continuo con el avance y la difusión de la ciencia y la tecnología. Dr. en Reconocimiento de Formas e Inteligencia Artificial por la Universidad Politécnica de Valencia, España. Miembro de la academia mexicana de ciencias, miembro del sistema nacional de investigadores nivel 2. Miembro del cuerpo académico consolidado de física aplicada y tecnologías avanzadas.

Susana Marcos is currently the David R Williams Director of the Center for Visual Science, Nicholas George Professor of Optics at the Institute of Optics and Professor of Ophthalmology at the Flaum Eye Institute, at the University of Rochester, New York. She is the former Director of the Institute of Optics at the National Research Council in Spain. Susana Marcos obtained her PhD in Physics at the University of Salamanca, Spain, and was a Fulbright and Human Frontier Postdoctoral Fellow at the Schepens Eye Research Institute of Havard University. She is a leading researcher in visual optics, having pioneered multiple technologies of eye optical imaging diagnostics and treatments, including novel IOL designs. Shas published more than 230 highly cited publications, is a co-inventor of 28 patents and co-founder of two spin-out companies (Plenoptika and 2EyesVision). She is a Fellow of Optica, European Optical Society and the Association for Research in Vision and Ophthalmology. Her work has been recognized with numerous awards including the Adolph Lomb Medal, the Edwin Land Medal, and the Edgar Tillyer Medal of Optica (formerly Optical Society of America), the ICO Prize by the International Commission for Optics, the Ramon y Cajal Medal by the Royal Academy of Sciences, the Alcon Award, the Physics, Innovation and Technology Award by the Royal Society of Physics, or the National Research Award Leonardo Torres Quevedo in Engineering by the Spanish Government, the Jaime I Award (the last two presented by the King of Spain).

Es Ingeniera química, con maestría en Biotecnología, doctorado en Ingeniería bioquímica y una estancia posdoctoral en materiales. Sus trabajos de investigación están enfocados principalmente en el desarrollo de productos para la revalorización de desechos agroindustriales destacando el desarrollo de matrices poliméricas con aplicaciones en ingeniería de tejidos, textiles, ambientales y en alimentos. Cuenta con gran experiencia en la evaluación de actividad antioxidante, identificación y purificación de compuestos, evaluación de citotoxicidad in.vitro y desarrollo y evaluación de alimentos funcionales y nutraceúticos. Ha impartido conferencias en congresos nacionales e Internacionales, cuenta con artículos científicos y capítulos de libros publicados, una patente otorgada, dos procesos de solicitud de patente y dos de PCT´s. Ha sido directora del programa de Ingeniero en Biotecnología en distintas Universidades. Ha impartido asignaturas con más de 20 títulos en el área de Biotecnología y ha sido asesora de tesis en los niveles de licenciatura, maestría y doctorado. Tiene colaboraciones con centros de investigación y Universidades en México y el extranjero. Ha trabajado con proyectos en vinculación con empresas y fundaciones en búsqueda del desarrollo de nuevos productos. En el 2017 reconocida por el ITESM con la distención “Mujer tec” en la categoría “She4she” que se otorga a mujeres promotoras del talento femenino, empleadoras de mujeres y/o mentoras de mujeres. Tiene constante interacción con sistemas de emprendimiento e innovación, cuenta con un diplomado en Innovación y desarrollo de negocios (UdG), uno en bases de la economía social y solidaria (Ibero Puebla), uno en Biomateriales y ecodiseño (Ibero Puebla), uno más en tanatología (Ibero Puebla) y cursa el diplomado en Bioequivalencia por la UNAM. Fue Natgeo profesor en 2019, Juez en 2017 de la competencia de Talento e Innovación de las Américas (TIC Américas) organizada por la Young America Business Trust (YABT) y ha sido juez de la competencia de Biología Sintética iGEM desde el 2020. Es miembro de asociaciones como la Sociedad Mexicana de Biotecnología y Bioingeniería (SMBB), la RED PDA´s de CONACYT, embajadora de Thought For Food , Society of materials. Actualmente es profesora de tiempo de la Universidad Iberoamericana en Puebla y miembro del Sistema Nacional de Investigadores nivel I.

Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica por la Universidad Autónoma de Zacatecas (1993). Maestro en Ciencias (1995) y Doctor en Ciencias (1999) por el Centro de Investigaciones en Óptica, A.C. (CIO).

Realizó una estancia predoctoral de investigación en la Corporación Polaroid (Massachusetts, EUA), así como un posdoctorado (2000–2001) y un año sabático (2008–2009) en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign.

Es Profesor-Investigador del CIO desde 1999 y miembro del Sistema Nacional de Investigadores (SNI) desde ese mismo año, actualmente con Nivel II.

Cuenta con más de 30 artículos científicos con factor de impacto, citados más de 650 veces. Ha dirigido ocho proyectos financiados por instancias federales y estatales, impartido más de 40 cursos de licenciatura y posgrado, y supervisado 5 tesis de doctorado, 5 de maestría y 4 de licenciatura.

Ha participado como ponente invitado en tres congresos internacionales. Fue Director de Formación Académica del CIO (2020–2021) y actualmente se desempeña como Director de Investigación del CIO desde 2024.

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