mecatrónica apliacada a la medicina 1

7/25/2019 Mecatrnica Apliacada a La Medicina 1

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MECATRNICAAPLICADA A LA

MEDICINA

Se mostrara de manera general acerca de las nuevas tcnicas

que actualmente se ofrecen as como sus beneficios y sus

consecuencias, mostrando algunos avances importantes en

esta rama de la mecatrnica, limitndose al cuerpo humano,

adems veremos sus antecedentes as como las novedades

que se mostraran en este tema de investigacin.

ioMecatrnica

Integrantes del Grupo:

Contreras Vicharra, Mario Flores Meja, Hesmik Marin Ccoyllo, Daid Chu!ui"uta #o"ada, $randon Casana Vergaray, %odrigo


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%&'(M&)a mecatr*nica tal e" sea una de las carreras m+s innoadoras enel mundo actual, muchos de nuestros aparatos electr*nicos simplesy complejos tal es el caso de los roots, cuya tarea es -acilitarnuestras diersas actiidades. Mientras tanto, en la medicina, se io

en la necesidad de crear nueas m+!uinas !ue nos ayudar+n a eitar losriesgos en las cirugas o ien, encontrar nueas en-ermedades o curas cona!uellos -inos aparatos !ue proporcionan las nueas tecnologas.#Visto de manera m+s aplicada:&s la integraci*n de m+!uinas electromec+nicas con el cuerpo humano, enprincipio, para usos terap/uticos, como lo seran pr*tesis ro*ticasdirectamente conectadas al sistema nerioso del paciente !ue puedanrestituirle la moilidad o darle la !ue nunca tuo. 0dem+s se encarga deresoler prolemas en sistemas de organismos ios, se encargan de

desarrollar tipos de pr*tesis, simuladores !uir1rgicos entre otrasherramientas m/dicas.


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2)DIC&

Introduccin.

1. Antecedentes.

1.1 Primeros instrumentos mdicos.

1.2 Biomateriales.

1.3 Primeras prtesis.

2. Introduccin de la mecatrnica en la medicina.

2.1 Qu es la mecatrnica?

2.2 Biomecatrnica.

2.3 Binica.

3. Innovaciones resultantes de la interaccin entre la mecatrnica y lamedicina.

3.1 Qu es una prtesis?

3.1.1 Tipos de prtesis.

3.2 iru!"a #a $inci.

3.3 %anotecnolo!"a.

&. onclusiones.


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I)3%4D(CCI5)

#a mecatr*nica tal e" sea una de las carreras m+s innoadoras enel mundo actual, muchos de nuestros aparatos electr*nicos simples ycomplejos tal es el caso de los roots, cuya tarea es -acilitar nuestrasdiersas actiidades. Mientras tanto, en la medicina, se io en lanecesidad de crear nueas m+!uinas !ue nos ayudar+n a eitar losriesgos en las cirugas o ien, encontrar nueas en-ermedades ocuras con a!uellos -inos aparatos !ue proporcionan las nueastecnologas. &normes ene-icios reciiremos con esta enormetecnologa, aances en el mundo de la ciencia, inentos cada e"m+s e-icientes, ojetios !ue se cumplir+n al transcurrir el tiempo,

realidades cercanas a nuestro presente, llegando a reolucionar la-orma de hacer nuestras cosas en la ida cotidiana o ien usar esama!uinara en nuestro cuerpo sustituyendo a!uellas e6tremidadesperdidas, camiando la -orma de las curaciones de la medicinaactual. (no de los principales ojetios de esta inestigaci*n esconocer algunos aances en la mecatr*nica.


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&n esta inestigaci*n nos adentraremos un poco en los antecedentes dela medicina como se er+ en el captulo 7, cuyo ojetio es dar a conocer !ueinstrumentos utili"aron en a!uellas /pocas donde se utili"aan ma!uinararudimentaria para sanar heridas de guerra y cuyas consecuencias erandesastrosas. 0l transcurrir el tiempo, en la d/cada de los a8os 9;s, surge la

mecatr*nica cuya sede se dio en como laspr*tesis !ue se usan hoy en da, cirugas asistidas por roots controlados por losmismos cirujanos y por 1ltimo la tecnologa a niel m+s diminuto como lananotecnologa, a pesar de ser e6perimental corre riesgos en aplicarse por temora e-ectos secundarios desastrosos. Muchos de nuestros prolemas ser+n m+ssimples gracias a la mecatr*nica.

7. 0)3&C&D&)3&'

&n la antig?edad, las heridas !ue recian los soldados en la guerra eran graesy a consecuencia de esto moran, era necesario crear m/todos y t/cnicas !ue lepermitieran curar las heridas, muchos re!ueran amputaci*n o una ciruga para

eitar la muerte, aun!ue eran muy primitias, recian un dolor insoportale por la-alta de tecnologa, despu/s se crearon nueos instrumentos y con ello se lograroncurar a los heridos.

7.7 @rimeros instrumentos m/dicos.&ntre los primeros instrumentos m/dicos est+n tres tipos de dispositios para eltratamiento y cierre de heridas: las suturas, las grapas y las agujas !uir1rgicas.&ntre estos, las suturas son de las m+s -recuentemente utili"adas y tienen unahistoria astante e6tensa dentro de la humanidad. #as primeras suturas seutili"aron hace m+s de A a8os, en los cuales el lien"o era el material m+scom1n para estas. 0 partir de ese entonces se comen"aron a utili"ar materialescomo -ira de hierro, oro, plata, caello de caallo, seda, ente otros. &l m+spredominante -ue la seda hasta poco despu/s de la d/cada de 7B>. #a inenci*nde materiales sint/ticos despu/s de la 'egunda Guerra reolucion* los materialesusados en las suturas.

#as suturas son com1nmente conocidas como un hilo atado a una aguja met+lica.0un!ue muchas de las agujas actuales est/n hechas de aleaciones de acero


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ino6idale, el componente del hilo puede ser de arios materiales y el tipo usadodetermina la clase de sutura. De hecho, es com1n re-erirse al hilo como la suturaen s. #os tipos de materiales com1nmente usados son los de-inidos como crudoso naturales como la seda, el algod*n, etc. los sint/ticos como el nylon,polipropileno, etc. y los met+licos como el acero ino6idale.

@or supuesto,si e6istan las

suturas, tami/ndeeran e6istir lasagujas con las!ue seutili"an. # a aguja!uir1rgica, a la cualse ata el hilo parala sutura, tiene la-unci*n primordial de introducir a este dentro de los tejidos para poder colocarlaadecuadamente. Despu/s !ue la sutura este ien colocada los tejidos semantienen en esa posici*n hasta !ue la herida sane -sicamente. 3e*ricamente, la

aguja no -orma parte de la recuperaci*n y sanaci*n de la herida pero su usoinadecuado puede prolongar el tiempo de operaci*n y da8ar la integridad deltejido, causando prolemas como necrosis, sangrado, mala colocaci*n del tejido,etc.


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&l uso de agujas data desde la antig?edad, por a!uellas -echas de los a8os >antes de Cristo en adelante. &n tiempos primitios las agujas estaan hechas dehuesos a-ilados, madera, e incluso las espinas de algunos animales como lospeces. 'iglos despu/s se inentaron agujas !uir1rgicas modernas asadas de las

agujas conencionales, usadas para tejer. 0 pesar de no ser tan populares comolas suturas, las grapas usadas para cerrar heridas son de mayor antig?edad !uecual!uiera de los instrumentos anteriormente mencionados pero su uso solo selimita para cerrar heridas en la piel. &sto, adem+s de la est/tica !ue las suturaso-recen, es la causa de !ue las 1ltimas sean a1n m+s populares y -recuentadaspor cirujanos.

7.= #os iomateriales.


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'eg1n Hench y &rthridge, 7B= E(n iomaterial es un Eelemento usado para creardispositios !ue reemplacen una parte o una -unci*n del cuerpo humano de unamanera segura, con-iale, econ*mica y -isiol*gicamente aceptale. 0 lo largo delos a8os, muchas de-iniciones y t/rminos sore lo !ue es un iomaterial se han

propuesto. @or ejemplo, un iomaterial puede ser simplemente de-inido como unmaterial sint/tico usado para reempla"ar parte de un organismo io o para-uncionar en ntimo contacto con un tejido iiente.

&l uso de los iomateriales no se oli* algo pr+ctico hasta el inento de unat/cnica !uir1rgica as/ptica lire de acterias, est/ril entre los 79s .

0nteriormente los procedimientos !uir1rgicos, inolucrando iomateriales o no,eran poco -ructuosos deido a !ue resultaan en in-ecciones. #os prolemascausados por estas in-ecciones empeoraan con la presencia de iomateriales ya!ue el implante algunas eces no permita a las c/lulas inmunol*gicas acceso auna regi*n del cuerpo.

#os re!uerimientos principales para los iomateriales usados en implantes de

largo pla"o deen ser la iocompatiilidad, !ue no sean t*6icos y su durailidad.3ami/n, el material no dee irritar el tejido, resistente a las pla!uetas, nodegradale, y no dee asorer la sangre ni lierar alguna sustancia e6terna a losasos sanguneos.

&l iomaterial elegido dee ser de -+cil acceso, arato, -+cilmente maleale yesterili"ale, adem+s de poder ser almacenado por un largo tiempo. #a selecci*n


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de dicho material depende de los re!uerimientos !ue tenga en el implante !ue seest/ haciendo. @or ejemplo, un cora"*n arti-icial re!uiere !ue se aran y cierren+lulas en su interior cada segundo. &n cuanto a el dise8o, se incluye entre susconsideraciones !ue el implante deera imitar la -unci*n del *rgano !uereempla"a sin inter-erir con las estructuras anat*micas !ue lo rodeen y dee ser

de tama8o y peso adecuado.7.> @rimeras pr*tesis.#os primeros implantes e6itosos -ueron en el sistema es!uel/tico. @or los 7Bsse colocaron pla!uetas en los huesos para ayudar a -ijar algunas-racturas .#amentalemente, muchos de los materiales usados se rompan por sermuy delgados y por el estr/s concentrado en ellos. 3ami/n, otros materialescomo el acero de anadio se corroan r+pidamente dentro del cuerpo y causaane-ectos negatios en el proceso de saneamiento. &sto se solucion* con lainenci*n de aceros ino6idales y aleaciones de cromo.

Durante la 'egunda Guerra Mundial se descuri* !ue los pilotos !ue haan sidoheridos por -ragmentos de pl+stico de los aiones, llamado polimethyl metacrilato,no su-ran reacciones cr*nicas adersas por la presencia de estos -ragmentos enel cuerpo. 0 partir de entonces se us* ese pl+stico para el reempla"o de c*rnea ysecciones de cr+neo y otros huesos.

=. I)3%4D(CCI5) D& #0 M&C03%5)IC0 &) #0 M&DICI)0.

0 medida de !ue se -ue implementando la tecnologa, surge la mecatr*nica amediados del siglo ariendo la posiilidad de implementar las nueas


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aplicaciones tecnol*gicas !ue se dan en el campo de la medicina, llegando aresoler las m+s complicadas tareas !ue el homre no puede reali"ar por suslimitaciones motoras.

=.7 JKu/ es la mecatr*nicaL

#a mecatr*nica nace en


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como crear un reproductor DVD hasta detecci*n en la lnea en la -alla deproducci*n, permaneci* por 7 a8os como la tecnologa con-inada al niel deprogramas de inestigaci*n y desarrollo aeroespacial y de-ensa. 0un!ue lamecatr*nica se aplica en diersos campos como en minera, telecomunicaciones,energas alternatias y en la medicina, en esta 1ltima se llea a cao

la iotecnologa !ue se encarga de anali"ar el 0D), -unciones de c/lulas ias,descurimientos de -+rmacos, etc.

=.=

$iomecatr*nica.


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$iomecatr*nica es la integraci*n de m+!uinas electromec+nicas con el cuerpohumano, en principio, para usos terap/uticos, como lo seran pr*tesis ro*ticasdirectamente conectadas al sistema nerioso del paciente !ue puedan restituirle la

moilidad o darle la !ue nunca tuo. 0dem+s se encarga de resoler prolemas ensistemas de organismos ios, se encargan de desarrollar tipos de pr*tesis,simuladores !uir1rgicos entre otras herramientas m/dicas.

=.> $i*nica.


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#a i*nica es la aplicaci*n de soluciones iol*gicas a la t/cnica de los sistemas dear!uitectura, ingeniera y tecnologa moderna. &timologa de ios ida y *nica,como en electr*nica el estudio de sistemas mec+nicos !ue -uncionan como

organismos ios o como parte de ellos. 'e encarga de simular el comportamientode los seres ios creando instrumentos !ue pueden ayudar al homre conrespecto al moimiento de su cuerpo creando pr*tesis !ue le permitan recorar lamoilidad en sus e6tremidades. (no de los m+s grandes aances son las pr*tesisde ra"o, ya !ue estas permiten tener sensiilidad y m+s -le6iilidad pr*tesisauditias y por 1ltimo recorar la isi*n por medio de chips implantados en los ojospara tener un medio de er las cosas.


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>. I))4V0CI4)&' %&'(#30)3&' D& #0 I)3&%0CCI5) &)3%& #0

M&C03%5)IC0 #0 M&DICI)0.

Cuando la tecnologa se innoo por completo, surgieron nueas inestigaciones ypor consiguiente los nueos adelantos permitieron construir al homre m+!uinas!ue le permitieron mejorar la calidad de ida, aun!ue mucho de estosinstrumentos son 1tiles a la medicina, au6ilian desde prolemas con el moimientode una e6tremidad hasta una ciruga muy compleja.


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>.7 JKu/ es una pr*tesisL


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'on sustitutos prost/ticos de ra"os, pies o de sus partes. &s un dispositiodise8ado para reempla"ar una parte -altante del cuerpo o para mejorar el-uncionamiento del mismo. #as pr*tesis suelen usarse para reempla"ar ojos,

ra"os, manos y piernas -altantes o en-ermas. #os dientes posti"os sondenominados pr*tesis dentarias y al reempla"o del hueso de la mandula por unhueso arti-icial se le denomina como pr*tesis ma6ilo-acial.

&ntre los primeros ejemplares de pr*tesis conocidas se encuentran las pie"asdentales de oro hechas por los &gipcios, Fenicios, &truscos y m+s adelante losGriegos y %omanos, arios siglos antes del nacimiento de Cristo. 3ami/n, cercade los a8os 9 antes de Cristo, estas eran hechas por herreros y eran solamentepie"as met+licas hechas en moldes. #a mayora estaan hechas de metales comoel hierro o el acero. &stas -ueron las primeras Epatas de palo y ra"os de metalhechos por el homre. #os primeros ejemplos de pr*tesis hechas por los &gipciosposilemente -ueron -aricados por metal1rgicos muy h+iles. Mientras losm/dicos se encargaan de reali"ar la e6tracci*n, los or-eres y dem+s artesanosse encargaan de dise8ar y -aricar el reempla"o para las pie"as e6tradas.

>.7.7 3ipos de pr*tesis.


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&ntre los di-erentes tipos de pr*tesis se encuentran las pr*tesis ucales lascuales siren para sustituir dientes y partes de la mandula !ue han sido da8adasgraemente o perdidas completamente, las pr*tesis cosm/ticas -aciales estasreponen partes del rostro !ue han sido p/rdidas o de-ormadas, como los ojos, la

nari" y los p*mulos -aciales. 3ami/n est+n las pr*tesis som+ticas las cuales sereali"an en "onas alejadas del rostro, por ejemplo pr*tesis de mano, dedos, seno,pe"*n, entre otras.

&ntre todos estos tipos de pr*tesis se encuentran tami/n las mec+nicas y las mioel/ctricas. #as pr*tesis mec+nicas son pr*tesis con dispositios de apertura ycierre mediante cales y cintas de sujeci*n unidos al cuerpo y a su lado contrario!ue por la tracci*n ejercida al tensor are o cierra a oluntad. Mientras tanto, laspr*tesis mio el/ctricas son pr*tesis mejoradas en sus sistemas de control yadaptaci*n hasta lograr una pr*tesis controlada con impulsos musculares, a lacual se le dio el nomre de pr*tesis Mio el/ctrica, !ue iene de las palarasmioNmusculo y el/ctricaNelectr*nica.Fueron desarrolladas asadas en la i*nica, la ciern/tica, la ro*tica y lamecatr*nica. 'on pr*tesis desarrolladas con la cominaci*n de la electr*nica, y la

mec+nica y son controladas muscularmente. &ste control se llea a cao gracias asensores !ue se encargan de tomar las se8ales musculares del paciente parareali"ar los moimientos necesarios, como en la mano o el ra"o.

>.= Ciruga de Da Vinci.


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0 partir de la d/cada de los B;s se introdujo la ciruga laparosc*picaconencional, modi-icando as el estilo de las interenciones !uir1rgicas. &stapresenta unas grandes entajas con respecto a la ciruga aierta porejemplo: menor anestesia, menor p/rdida de sangre, menor dolor postoperatorio,

menor hospitali"aci*n mientras !ue sus desentajas se encuentran en el manejode los instrumentos y la hailidad motri" del m/dico cirujano. &stas limitaciones-ueron superadas por la isi*n tridimensional y los roots !uir1rgicos. #os roots!uir1rgicos como el Da Vinci, permiten al cirujano reali"ar manioras di-ciles dereali"ar por la mano del homre. &sta m+!uina consta de > partes: #a consola !uees controlada por el cirujano, el root !uir1rgico situado junto a la sala deoperaciones del !ue salen dos ra"os reali"ando as el procedimiento y por 1ltimoel sistema de isi*n en >OD el cual es el tercer ra"o del root !uir1rgico enalgunos casos puede llear un cuarto ra"o para reempla"ar a un asistente.


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#a ciruga consta de un monitor en donde se oseran las im+genes en >ODtomadas desde la c+mara de un ra"o, el root !uir1rgico !ue reali"a la operaci*nmanejada por el cirujano desde la consola aplicando los moimientos desde la

m+!uina. #os tipos de ciruga !ue se dan seg1n el aparato o sistema son:P 0dominal: colecistectoma, $ypass g+strico, -undoaplicaci*n de )issen,colectoma sigmoidea, miectoma de Heller, desasculari"aci*ng+stricaQgastrectoma, resecci*n del p+ncreas.

P Cardaco: %eparaci*n +lula mitral, injerto con ypass de la arteria coronaria,#IM0 a #0D arterias mamarias internas i"!uierdas a descendiente anterior i"!.

P 3oracosc*pico: loectomas, enucleaciones tumorales, timomectoma posttimoma, resecci*n de 'chRannoma.

P Ginecol*gico: #igadura de trompasQreanastomosis, histerectoma, miomectoma,salpingoOoo-orectoma, trasposici*n o+rica.

P (rol*gico: prostatectoma radical con-inada al *rgano, adrenalectoma,trasplante. %enal Q ne-rectoma del donante.

>.> )anotecnologa.#a nanotecnologa se en-oca en la creaci*n, el entendimiento, control ye6plotaci*n de las propiedades de la materia capa" de tener medidas entre uno y

cien nan*metros en tama8o. Desa-ortunadamente, muchos podran llamar a lananotecnologa como a una espada de dole -ilo al ser en/-ico para lahumanidad, pero a la e" trayendo consigo consecuencias desastrosas. Mientras!ue la nanotecnologa o-rece aances signi-icatios a la ciencia y la economa,arios resultados de inestigaciones cient-icas muestran !ue podra traer consigoprolemas amientales, de salud y de seguridad para la humanidad. Del otro ladoarios creen !ue la nanotecnologa podra traernos ene-icios en estos mismosaspectos.

#amentalemente, la mayora del nano material y de la nanotecnologa de hoy enda Ees dise8ada, desarrollada, -aricada, usada, inestigada y -inalmente,

simplemente desechada. &sta es una de las principales ra"ones por las cuales lananotecnologa podra llegar a ser una amena"a para la salud de las personas ypara el amiente. 'in un m/todo apropiado para su disposici*n la nanotecnologapodra llegar dentro del cuerpo humano o de cual!uier animal salaje de manerainoluntaria en el momento en !ue este respire e inhale las nano partculas, igual!ue con cual!uier irus o acteria.


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Del otro lado, la nanotecnologa nos podra ser de gran utilidad ya !ue entre susm1ltiples aplicaciones esta una posile soluci*n y cura al c+ncer cereral. 0lgunosnano materiales son capaces de penetrar la arrera entre las arterias y el cr+neo.&sto podra serir para el tratamiento del c+ncer, haciendo !ue los medicamentosatraiesen intencionalmente la arrera entre el cerero y las arterias y puedan serasoridos por este para el tratamiento de tumores. #amentalemente, lo !uemuchos cient-icos temen es !ue estas nanas partculas se den paso a otroscuerpos no deseados al cerero, causando da8os colaterales al cuerpo y cerero.

&6isten m1ltiples aplicaciones para la nanotecnologa dentro de la medicina, perotodas representan un riesgo similar a su ene-icio. @or ejemplo, la plata en nanopartculas sire como un e6celente anti acterial !ue podra ser utili"ado como unesterili"ante muy e-ectio. &l prolema con esta aplicaci*n seria la distriuci*n noapropiada de esta nano partcula en el medio amiente. 0 pesar de !ue muchasacterias causan en-ermedades y perjudican a otros seres ios, hay arias !uehacen todo lo contrario. @or ejemplo, e6isten acterias dentro de nuestro intestino!ue siren para mejorar nuestra digesti*n si una dosis e6cesia -uera a usarse,esta podra acaar con amas las acterias !ue nos perjudican y las !ue nosene-ician, causando prolemas en nuestro interior y en el ecosistema tami/n.


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A. C4)C#('I4)&'.

Desde la antig?edad el homre ha necesitado instrumentos !ue le permitan curarheridas de guerra, de las cuales necesitaan suturas para !ue cicatri"ara, seemplearon materiales como agujas, grapas y suturas. 0l pasar los a8os seemplearon ciertos materiales !ue reempla"aan -unciones o parte de una -unci*ndel cuerpo, a esto se le conoce como iomaterial, tienen una cierta compatiilidadpara adaptarse al cuerpo. 0lgunas partes del cuerpo eran irreempla"ales por locual se construyeron las pr*tesis !ue conocemos hoy en da, la primera pr*tesisse cre* en &gipto, el primer reempla"o perteneca a un dedo del pie.

Con la llegada de las nueas tecnologas, se -ueron innoando los aparatos dandoorigen a la mecatr*nica, esta se desarroll* a mediado de los a8os 9;s en


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deoler la moilidad en sus e6tremidades.Diersos instrumentos m/dicos creados con la ayuda de la mecatr*nica sonariados pero en el campo de la ciruga destaca la m+!uina Da Vinci, tiene lacapacidad de ser operada mediante una consola mientras el m/dico reali"a lasacciones con la ayuda de ra"os mec+nicos para reali"ar la ciruga con /6ito. 0

pesar de los nueos adelantos tecnol*gicos, estos se -ueron reduciendo detama8o logrando llegar a una tecnologa diminuta, la nanotecnologa se podraimplementar en el ser humano aun!ue podra tener ene-icios enormes, no sedescarta la posiilidad de !ue llegar+ a a-ectar a la ida.De esta -orma se aplica la mecatr*nica en la medicina, utili"ando la tecnologapara mejorar la calidad de ida del ser humano y eitar accidentes en una cirugacon las innoaciones del siglo I.

mecatrónica apliacada a la medicina 1

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