Ejemplo de Investigación de Diseño de Equipo Médico

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Universidad de Oriente 
Facultad de Ingeniería en Telecomunicaciones, Informática y Biomédica 
 
Maestría en Ingeniería Biomédica 
 
 
Diseño y construcción de un prototipo de 
electroestimulador para el tratamiento de 
pacientes con cáncer 
 
 
Tesis presentada en opción al Título Académico de Máster en Ingeniería 
Biomédica 
 
 
Autor: Ing. Joan Lambert Cause 
 
 
 
Santiago de Cuba, Cuba 
2018 
 
 
 
 
 
 
 
 
Universidad de Oriente 
Facultad de Ingeniería en Telecomunicaciones, Informática y Biomédica 
 
Maestría en Ingeniería Biomédica 
 
 
Diseño y construcción de un prototipo de 
electroestimulador para el tratamiento de 
pacientes con cáncer 
 
Tesis presentada en opción al Título Académico de Máster en Ingeniería 
Biomédica 
 
Autor: Ing. Joan Lambert Cause 
 
Tutores: P.T., Lic. Luis Enrique Bergues Cabrales, Dr.C. 
 P.T., Ing. Carlos Román Vázquez Seisdedos, Dr.C. 
Colaborador: P.A., Lic. Héctor Manuel Camué Ciria, Dr.C. 
 
Santiago de Cuba, Cuba 
2018
_______________________________________________________________Dedicatoria 
 
 
 
DEDICATORIA 
A Belén de las Nieves Cause Benavides, mi madre. 
___________________________________________________________Agradecimientos 
 
 
AGRADECIMIENTOS 
A Yaniubis por estar a mi lado y darme la mayor alegría que jamás había experimentado, 
mi hija Sofía. 
A Pere Mentruit Fanes por su apoyo en la gestión de las partes, componentes y 
herramientas. 
A mis compañeros y amigos del Dpto. de Ingeniería Biomédica. 
A mis amigos del Fomento Poker Club en especial a Yalina, Isis, Miguel y David. 
A mis tutores Dr. C. Luis Enrique Bergues Cabrales, Dr. C. Carlos Vázquez Seisdedos y en 
especial al Dr. C. Héctor Manuel Camué Ciria. 
A todos los que contribuyeron de una manera u otra al desarrollo de este trabajo. 
 
___________________________________________________________________Síntesis 
 
 
RESUMEN 
La terapia electroquímica es segura, simple, eficaz, induce efectos adversos mínimos y puede 
ser aplicada cuando las terapias oncoespecíficas fracasan. En esta tesis se diseña, construye 
y evalúa un prototipo de electroestimulador ONCOCED® B&E-02 para el tratamiento de 
tumores sólidos malignos y benignos. Este prototipo operó en el modo de corriente eléctrica 
constante en el rango de 0 a 40 mA. El mismo monitoreó la intensidad de la corriente en 
tiempo real, la tensión eléctrica, el tiempo de exposición y la carga eléctrica que se aplicó 
durante las pruebas experimentales. Además, en las mismas se estimaron la disipación de 
potencia eléctrica, la energía eléctrica y la resistencia eléctrica. En el electroestimulador se 
incorporó una memoria interna para almacenar los datos adquiridos durante la terapia. El 
mismo fue capaz de enviar los datos a una PC por medio de un enlace USB. El 
ONCOCED® B&E-02 se proyectó en correspondencia con las normas de seguridad eléctrica 
IEC 60601. Se diseñó la placa de circuito impreso y se realizó el montaje físico del prototipo. 
Además, se contrastó el resultado de las pruebas eléctricas con las simulaciones realizadas. 
Se concluyó que el electroestimulador cumple con los requisitos de diseño planteados en la 
investigación. 
 
Palabras claves: terapia electroquímica, tumor, electroestimulador de corriente eléctrica 
constante, ONCOCED 
 
 
___________________________________________________________________Síntesis 
 
 
ABSTRACT 
Electrochemical therapy is safe, simple, effective, induces minimal adverse effects and can 
be applied when oncospecific therapies fail. In this thesis, it is designed, constructed and 
evaluated an ONCOCED® B&E-02 electro stimulator for treatment of malignant and benign 
solid tumors. The prototype operated in the constant electric current mode in the range of 
0 to 40 mA. It monitored the electric current intensity in real time, the electrical voltage, the 
exposure time and the electric charge that was applied during the experimental tests. In 
addition, in these were estimated the dissipation of electrical power, electrical energy and 
electrical resistance. In the electro stimulator was incorporated an internal memory to store 
the data acquired during the therapy and was able to send them to a PC through a USB link. 
The ONCOCED® B&E-02 was designed in accordance with IEC 60601 electrical safety 
standards. The printed circuit board was designed and the physical assembly of the prototype 
was carried out. Additionally, the result of the electrical tests was contrasted with the 
simulations carried out. It was concluded that the electric stimulator complies the design 
requirements raised in the investigation. 
Keywords: electrochemical therapy, tumor, constant electric current electro stimulator, 
ONCOCED 
____________________________________________________________________Indice 
 
iii 
 
Índice 
INTRODUCCIÓN ................................................................................................................ 1 
CAPÍTULO 1. ASPECTOS TEÓRICOS ........................................................................... 5 
1.1 Consideraciones generales del cáncer ........................................................................... 5 
1.2 Terapia electroquímica para el cáncer ......................................................................... 6 
1.2.1 Efectos biofísicos de la terapia electroquímica ...................................................... 8 
1.2.2 Equipos para terapia electroquímica ..................................................................... 9 
1.3 Regulaciones para el diseño de equipos médicos ....................................................... 12 
1.3.1 Regulaciones de la IEC para equipos médicos .................................................... 13 
1.3.2 Clasificación de los equipos médicos .................................................................... 13 
1.3.3 Regulación vigente en Cuba .................................................................................. 14 
1.3.4 Otras regulaciones internacionales de interés ..................................................... 15 
1.4 Conclusiones del capítulo ............................................................................................. 15 
CAPÍTULO 2: DISEÑO ELECTRÓNICO DEL PROTOTIPO ................................... 16 
2.1 Metódica ........................................................................................................................ 16 
2.1.1 Criterios y especificaciones del diseño ................................................................. 17 
2.1.2 Descripción operacional del prototipo ................................................................. 18 
2.1.3 Metodología empleada ........................................................................................... 20 
2.2 Descripción del diseño electrónico .............................................................................. 21 
2.2.1 Estimulación ........................................................................................................... 21 
2.2.1.2 Bloque de tensión eléctrica de referencia ...................................................... 22 
2.2.1.3 Bloque de conversión digital-analógico ......................................................... 23 
2.2.1.4 Bloque de conversión de tensión eléctrica a corriente eléctrica .................. 24 
2.2.1.5 Bloque de Protecciones ................................................................................... 25 
2.2.1.6 Bloque de acondicionamiento ......................................................................... 27 
2.2.2 Bloque de control y visualización ......................................................................... 29 
2.2.2.1 Visualizador gráfico ........................................................................................ 31 
2.2.2.2 Botones multifuncionales................................................................................ 31 
2.2.2.3 Codificador óptico rotatorio ........................................................................... 31 
2.2.3 Bloque de Almacenamiento ................................................................................... 31 
2.2.4 Bloque de comunicación ........................................................................................ 32 
____________________________________________________________________Indice 
 
iv 
 
2.2.5 Fuente de alimentación .......................................................................................... 33 
2.3 Diseño del firmware del estimulador ........................................................................... 36 
2.3.1 Diagrama de flujo del programa principal .......................................................... 36 
2.3.2 Menú ....................................................................................................................... 38 
2.3.3 Estructura de los datos de usuario ....................................................................... 38 
2.3.4 Protocolo de comunicación ................................................................................... 41 
2.3.5 Tolerancia a fallos y protección del firmware ...................................................... 42 
2.4 Conclusiones del capítulo ............................................................................................. 43 
CAPÍTULO 3: EVALUACIÓN DEL DISEÑO ............................................................... 44 
3.1 Metodología empleada ................................................................................................. 44 
3.2 Simulación del diseño electrónico ............................................................................... 46 
3.2.1 Bloque de estimulación. Respuesta transferencial .............................................. 46 
3.2.2 Bloque de estimulación. Tolerancia de los componentes .................................... 48 
3.2.3 Bloque de estimulación. Variación de la resistencia de carga ........................... 49 
3.2.4 Control y visualización. Eventos del menú .......................................................... 51 
3.2.5 Errores en la medición de la resistencia de carga y la intensidad de la corriente 
eléctrica en la simulación interactiva ............................................................................ 53 
3.2.6 Datos de usuario y comunicación ......................................................................... 54 
3.2.7 Otras simulaciones ................................................................................................. 55 
3.3 Construcción y evaluación del prototipo .................................................................... 57 
3.3.1 Diseño y evaluación de la placa de circuito impreso ........................................... 58 
3.3.1.1 Segmentación del circuito ............................................................................... 59 
3.3.1.2 Trazado del sistema de tierra ......................................................................... 60 
3.3.1.3 Trazado del sistema de tensiones ................................................................... 61 
3.3.1.4 Trazado de conductores de entrada-salida, de alta y baja frecuencia ....... 61 
3.3.2 Construcción del Prototipo ................................................................................... 62 
3.3.3 Evaluación del prototipo ....................................................................................... 63 
3.3.3.1 Respuesta transferencial de la intensidad de la corriente eléctrica de 
estimulación ................................................................................................................. 63 
3.3.3.2 Exactitud de la intensidad de la corriente de estimulación ......................... 63 
3.3.3.4 Error en el cálculo de la resistencia eléctrica de carga ................................ 66 
3.3.3.5 Comportamiento de la intensidad de la corriente eléctrica de salida frente 
a variaciones de la resistencia de carga ..................................................................... 67 
____________________________________________________________________Indice 
 
v 
 
3.4 Programa de adquisición de datos experimental ....................................................... 68 
3.5 Características técnicas del estimulador .................................................................... 70 
3.6 Perspectivas del ONCOCED B&E-02 ...................................................................... 72 
3.7 Conclusiones del capítulo ............................................................................................. 72 
CONCLUSIONES .............................................................................................................. 73 
RECOMENDACIONES .................................................................................................... 74 
VALORACIÓN ECONÓMICA ........................................................................................ 75 
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................. 79 
ANEXO A ............................................................................................................................ 89 
_______________________________________________________________Abreviaturas 
 
vi 
 
Abreviaturas 
A/D Analógico/Digital. 
AC-DC Del inglés, alternate current to direct current. 
ARES Del inglés, Advanced Routing and Editing Software. 
ASCII Del inglés, American Standard Code for Information Interchange. 
BOM Del inglés, Bill of Materials. 
CA Corriente eléctrica alterna. 
CD Corriente eléctrica directa. 
CI Circuito integrado. 
COR Codificador óptico rotatorio. 
CRC Comprobación por redundancia cíclica. 
D/A Digital/Analógico. 
DC-DC Del inglés, direct current to direct current. 
DPDT Doble polo, doble tiro. 
E/S Entrada/Salida. 
ea Error absoluto. 
Eale Eventos aleatorios almacenados en la memoria de usuario. 
EC Electrodos en cortocircuito. 
Ecab Datos de cabecera almacenados en la memoria de usuario. 
EChT Del inglés, Electrochemical treatment. 
ED Electrodos desconectados. 
Eentregada Energía eléctrica entregada a la carga/tumor. 
EMC Del inglés, Electromagnetic compatibility. 
er Error relativo. 
Esec Eventos secuenciales almacenados en la memoria de usuario. 
GLCD Del inglés, graphic liquid crystal display. 
ICID Instituto Central de Investigaciones Digitales. 
ICSP Del inglés, in circuit serial programming. 
_______________________________________________________________Abreviaturas 
 
vii 
 
Isalida Intensidad de la corriente eléctrica de salida 
ISIS Del inglés, Intelligent Schematic Input System. 
LSB Del inglés, least significant bit. 
MI Modo de corriente eléctrica constante. Exhibido en la pantalla del GLCD. 
MV Modo de tensión eléctrica constante. Exhibido en la pantalla del GLCD. 
Ni-MH Níquel-Hidruro Metálico. 
PC Del inglés, personal computer. 
PCB Del inglés, printed circuit board. 
Pentregada Potencia eléctrica entregada a la carga/tumor. 
Q Carga eléctrica. 
Rcable Sumatoria de las resistencias eléctricas de los contactos del relevador, de los 
contactos del conector de electrodos y de los fusibles de protección. 
RF Radio frecuencia. 
RL Resistencia eléctrica de carga. 
Rpolarización Resistencias eléctrica de polarización. 
Rtumor Resistencia eléctrica estimada del tumor. 
SC Sobre-corriente eléctrica. 
SNR Del inglés, signal to noise ratio. 
SPI Del inglés, serial peripheral interface. 
SV Sobre-tensión eléctrica. 
Tc Periodo de conexión. 
Td Periodo de desconexión. 
Te Periodo efectivo. 
texp Tiempo de exposición. 
UART Del inglés, universal asynchronous receiver-transmitter. 
USB Del inglés, universal serialbus. 
VCC Tensión eléctrica de alimentación (para circuitos analógicos y de lógica TTL). 
VDD Tensión eléctrica de alimentación (para circuitos con lógica CMOS). 
Vin Tensión eléctrica de entrada. 
_______________________________________________________________Abreviaturas 
 
viii 
 
Vref Tensión eléctrica de referencia. 
VSM Del inglés, Virtual System Modeling. 
_______________________________________________________________Introducción 
 
1 
 
INTRODUCCIÓN 
El cáncer (tumor maligno o neoplasia maligna) es una serie de enfermedades definidas por 
la formación de un conglomerado de células con autonomía, denominado tumor, que crece 
de modo incontrolado e invade tejidos vecinos y alejados, lo que causa graves daños al 
organismo en el que se desarrolla [1]. 
La Organización Mundial de la Salud afirma que esta enfermedad es la principal causa de 
muerte en todo el mundo y que en el año 2015 se atribuyeron a la misma 8,8 millones de 
defunciones. Este organismo internacional prevé que en el año 2020 el número de casos 
nuevos y de defunciones aumenten a 16 y 10 millones, respectivamente. También, esta 
entidad señala que los tipos de cáncer diagnosticados con mayor frecuencia a nivel mundial 
son los de pulmón, próstata, hígado, estómago, colon, recto, mama y esófago. Por sexo, los 
cinco de mayor incidencia en la morbimortalidad de las mujeres lo constituyen los de mama, 
colon, recto, pulmón, cuello uterino y estómago. Sin embargo, en los hombres son el de 
pulmón, próstata, colon, recto, estómago e hígado [2, 3]. 
En Cuba, el cáncer constituye el 23,9 % del total de defunciones y en Santiago de Cuba el 
22,7 %, lo que la ubica como la segunda causa de mortalidad. En mujeres, la primera causa 
de morbimortalidad son los tumores malignos de pulmón y mama, mientras que en los 
hombres el de pulmón y próstata [4]. 
Estos datos epidemiológicos evidencian que la incidencia que esta patología ha tenido un 
aumento vertiginoso en los últimos años por lo que se hace necesaria una estrategia mundial 
para su combate. En este sentido, es necesaria la identificación de formas más rápidas y 
efectivas de diagnóstico y tratamiento, con el fin de mejorar la calidad de vida e incrementar 
la supervivencia del paciente con cáncer [5]. 
Las terapias convencionales para el cáncer son la cirugía, la radioterapia y la quimioterapia 
[1], las cuales son costosas, invasivas, inducen importantes efectos adversos en el organismo 
y no han dado solución completa a la cura del cáncer, a pesar de sus éxitos. En la actualidad, 
se desarrollan diferentes procedimientos terapéuticos en estudio para esta enfermedad, los 
cuales trabajan a menudo como adyuvantes a los tradicionales. Entre estos pueden 
mencionarse: las terapias génicas [6, 7] y antiangiogénicas [8, 9], vacunas terapéuticas [10, 
11], tratamiento con megadosis de ácido ascórbico [12], hipertermia [13, 14], electroporación 
_______________________________________________________________Introducción 
 
2 
 
[15, 16] y electroterapia o terapia electroquímica (EChT, del inglés Electrochemical 
Treatment) [17, 18]. 
La EChT consiste en la aplicación de una corriente eléctrica directa (CD) de baja intensidad, 
por medio de dos o más electrodos que se insertan en el interior del tumor y/o en su vecindad. 
La misma ha demostrado su efectividad en la clínica, incluso en tumores viscerales (pulmón 
esófago, hígado, glándulas suprarrenales, garganta, recto, útero, y próstata) y superficiales 
(mama, tiroides, glándula parótida, cavidad oral, vagina y piel) [19-21]. 
A partir del año 1997, el Grupo Cubano de Bioelectricidad, formado por investigadores de la 
Universidad de Oriente (Centro Nacional de Electromagnetismo Aplicado y departamentos 
de Farmacia, Física, Ingeniería Biomédica, Telecomunicaciones y Matemática), 
BioCubaFarma, y de los hospitales de Santiago de Cuba (Oncológico “Conrado Benítez”, 
Provincial “Saturnino Lora”, Infantil Sur, “Juan Bruno Zayas” y la Dirección Municipal de 
Salud Pública), viene investigando en la evaluación de los efectos de la EChT en diferentes 
tipos de tumores que crecen en varios hospederos, tanto en los estudios preclínicos [19] como 
clínicos [22]. Es importante considerar que estudios similares en las fases preclínica y clínica, 
sólo se han desarrollado en países como EE. UU., China, Japón, Francia, España, República 
de Corea, Alemania, Suecia, Grecia, Australia, Brasil, Rusia y Eslovenia. A partir de estos 
estudios, se hizo un análisis crítico de las tendencias e insuficiencias del tratamiento de las 
neoplasias malignas con CD y se identificaron las diferentes razones que condujeron a 
suponer que la naturaleza del cáncer podría estar relacionada con aspectos eléctricos, hecho 
que justifica el por qué se seleccionó la EChT. Entre estas razones se mencionan que los 
tumores malignos son más sensibles a la CD que el tejido sano, la conductividad de estos es 
mayor que la de su tejido sano circundante, la agresividad de las células cancerosas 
incrementa con el aumento de su conductividad y la despolarización del tumor maligno es la 
principal causa de su agresividad [23]. 
Importantes esfuerzos se vienen realizando en el diseño y puesta en marcha de equipos para 
el tratamiento del cáncer con CD. Así lo demuestran numerosas patentes consultadas en las 
bases de datos ORBIT (https://www.orbit.com/), Espacenet (https://es.espacenet.com/), 
PATENTSCOPE (www.wipo.int/patentscope/es/), Patent Lens (https://www.lens.org/), la 
Oficina de Patentes de Estados Unidos (https://gobierno.usa.gov/agencias-federales/oficina-
de-patentes-y-marcas-registradas) y Patentes Cubanas (https://www.ocpi.cu/) [24]. Entre los 
https://www.orbit.com/
https://es.espacenet.com/
file:///D:/Documentos/RESEARCH/CANCER/ONCOCED/Tesis/Informe/www.wipo.int/patentscope/es/
https://www.lens.org/
https://gobierno.usa.gov/agencias-federales/oficina-de-patentes-y-marcas-registradas
https://gobierno.usa.gov/agencias-federales/oficina-de-patentes-y-marcas-registradas
https://www.ocpi.cu/
_______________________________________________________________Introducción 
 
3 
 
equipos comerciales se destacan los estimuladores chinos ZAY-6B y ZAY-B, capaces de 
estimular a dos pacientes simultáneamente y de aplicar la terapia en los modos de CD o 
tensión eléctrica constante. 
A partir de los resultados reportados internacionalmente y los publicados por el Grupo 
Cubano de Bioelectricidad surge un marcado interés, por parte de este último, de extender el 
uso de esta terapia a otros hospitales del país, siendo de vital importancia para ello contar con 
equipos de procedencia cubana para tales fines. En Cuba, los electroestimuladores sólo se 
han desarrollado para el tratamiento de tumores experimentales en animales de laboratorio. 
De estos estimuladores, el de mejor diseño y que satisface las normas y exigencias para las 
investigaciones preclínicas es el ONCOCED® B&E-01 [18]. Sin embargo, su uso en la clínica 
no es factible debido, principalmente, a que no fue diseñado para su aplicación en humanos 
[19]. Además, el rango de corriente de estimulación es limitado (0 a 25 mA), no informa 
sobre la carga eléctrica (Q) ni el tiempo de exposición (Texp) y su operación es completamente 
manual. Este es el por qué se decide el diseño de una nueva versión mejorada y apta para su 
empleo en humanos. 
Problema de investigación 
Inexistencia en el Sistema Nacional de Salud Pública de la República de Cuba de 
electroestimuladores, de fabricación nacional, para el tratamiento de pacientes con cáncer. 
Objeto de investigación 
Electroestimuladores para EChT destinados a pacientes con tumores malignos y benignos. 
Campo de acción 
Diseño electrónico, simulación y construcción de electroestimuladores para EChT. 
Objetivo general 
Desarrollar un prototipo de electroestimulador para EChT dirigido a pacientes con cáncer 
que cumpla las normativas del Centro para el ControlEstatal de Medicamentos, Equipos y 
Dispositivos Médicos (CECMED). 
 
_______________________________________________________________Introducción 
 
4 
 
Hipótesis 
Si se identifican los principios terapéuticos y características eléctricas de los 
electroestimuladores para EChT existentes, destinados para el tratamiento de tumores, 
entonces es posible diseñar, construir y evaluar un electroestimulador cubano orientado al 
Sistema Nacional de Salud Pública de la República de Cuba. 
Objetivos específicos 
 Identificar los parámetros y características fundamentales del tratamiento. 
 Diseñar el prototipo del electroestimulador. 
 Construir y evaluar el prototipo del electroestimulador. 
Justificación del diseño 
El desarrollo de esta investigación permitirá demostrar la factibilidad de producir 
electroestimuladores para el tratamiento de pacientes con cáncer en Cuba, lo cual crea las 
bases para registrar, generalizar y comercializar este prototipo a nivel nacional e 
internacional. Los resultados de este trabajo contribuirán indirectamente a mejorar la calidad 
de vida de pacientes con cáncer. 
Métodos utilizados en la investigación 
Los métodos científicos utilizados en este trabajo fueron: el método histórico-lógico, 
complementado por los métodos auxiliares histórico-descriptivos e histórico-comparativo 
para el estudio de la bibliografía relacionada con los antecedentes y la experiencia del uso de 
la EChT para tumores; el de análisis y síntesis para el estudio y análisis de los requerimientos 
a cumplir por el sistema electrónico y componentes empleados, mediante el uso de la 
literatura especializada sobre el diseño de equipos médicos, normas de seguridad eléctrica y 
diseño de sistemas electrónico; el de inducción-deducción para inferir la selección de las 
estructuras electrónicas usadas a partir de un análisis lógico de la revisión bibliográfica; el 
método de experimentación para planificar y ejecutar las mediciones utilizadas en la puesta 
a punto del prototipo; el método de medición para la medición de los parámetros eléctricos 
en el proceso de puesta a punto de varios subsistemas del prototipo; y el de observación 
sistemática para el proceso de puesta a punto del firmware del prototipo. 
 
 
_________________________________________________________________Capítulo 1 
 
5 
 
CAPÍTULO 1. ASPECTOS TEÓRICOS 
En este capítulo se abordan las consideraciones teóricas fundamentales acerca del cáncer, así 
como las formas de tratamiento tradicionales. Se describe la EChT como terapia adyuvante 
y sus principales mecanismos de acción. También, se describen las características de algunos 
electroestimuladores existentes y las regulaciones internacionales para la fabricación de 
estos. Todo esto permite identificar los parámetros de diseño y las características 
fundamentales del electroestimulador para la terapia. 
1.1 Consideraciones generales del cáncer 
El cáncer se origina por el crecimiento celular incontrolado en alguna parte del cuerpo. 
Adicionalmente, las células cancerosas tienen la capacidad de invadir órganos vecinos y de 
diseminarse por la sangre o la linfa a zonas distantes y crecer en ellas, lo que origina tumores 
secundarios conocidos como metástasis [25]. Todo este proceso da lugar a la existencia de 
más de 100 tipos de cáncer, los cuales se denominan según la zona en la cual se desarrollan 
[1, 26]. Por este motivo, la neoplasia maligna se define como un conjunto de enfermedades 
crónicas, no infecciosas, que se clasifica en función del tejido y célula de origen. Su etiología 
es diversa y está en función de factores tales como predisposición genética, edad, sexo, estilo 
de vida e influencias ambientales [1]. 
La trasformación de las células normales en células cancerosas surge como consecuencia de 
alteraciones de los mecanismos normales de división y muerte celular, lo que da lugar a 
células incapaces de controlar su crecimiento y división. Esta división celular incontrolada 
puede formar masas o tumores visibles en los órganos donde se originan, denominados 
tumores primarios [25]. 
La mayor parte de las muertes asociadas a tumores sólidos se deben a la diseminación a 
distancia de las células tumorales y el consecuente desarrollo de metástasis. Del tumor 
primario, solo algunas células sufren alteraciones que le permiten adquirir el potencial para 
invadir el tejido que las rodea (invasión) y posteriormente sitios distantes (metástasis). Esto 
ocurre porque las células tumorales pierden el anclaje al epitelio [1, 25]. 
_________________________________________________________________Capítulo 1 
 
6 
 
1.2 Terapia electroquímica para el cáncer 
Los distintos tipos de cáncer se comportan de manera diferente en cuanto a sus velocidades 
de crecimiento, tendencias a la diseminación, respuestas a los tratamientos, entre otros. Esta 
es la principal razón por la que, ante la sospecha o diagnóstico inicial de cáncer, es necesario 
la realización de pruebas que permitan conocer el tipo de cáncer y su extensión. Esto lleva 
tiempo, en ocasiones bastante largo, imprescindible para poder aplicar el tratamiento idóneo 
para cada situación y obtener los datos necesarios que permitan aclarar el pronóstico vital de 
los pacientes [27, 28]. 
La detección y tratamiento del cáncer requiere una correcta coordinación de distintas 
especialidades, lo que aporta una visión integral del mismo para abordar con mayor garantía 
todos los aspectos del proceso oncológico [29]. Las terapias oncoespecíficas para el cáncer 
son la cirugía, la radioterapia y la quimioterapia [27, 30]. Las diferentes opciones 
convencionales de tratamiento se determinan en función de sus fines y características del 
tumor (tipo, extensión y estadio). También, se tienen en cuenta otros factores individuales 
del paciente, tales como la edad, el estado funcional o general y la patología concomitante 
[31]. A pesar de los éxitos que se obtienen con todas estas modalidades terapéuticas 
convencionales, las mismas se caracterizan por ser costosas e invasivas, no han dado solución 
completa a la cura del cáncer y no son aplicables a todos los pacientes, si se tiene en cuenta 
el estado de validez física de ellos. No obstante, cualquier terapia de ensayo sólo debe ser 
considerada después que todas las modalidades oncoespecíficas hayan sido utilizadas. 
Las investigaciones sobre el tratamiento de esta patología se han caracterizado por un elevado 
nivel de complejidad, pero al mismo tiempo han sido muy diversas en cuanto a enfoques y 
temas. Sin embargo, la investigación del cáncer ha transitado hacia una ciencia lógica, donde 
las complejidades de la enfermedad observadas en el laboratorio y la clínica pueden ser 
comprendidas en unos pocos principios que gobiernan el origen y desarrollo del cáncer y a 
su vez pueden ser utilizadas como potenciales dianas terapéuticas [32]. 
Existen diversas terapias en estudio para el cáncer, algunas tienen un soporte científico 
sólido, mientras que otras están en diferentes fases de experimentación. Entre estas, se 
encuentran: la terapia génica [33], la nanotecnología [34], las vacunas anticáncer [10], la 
megadosis de ácido ascórbico [35], la hipertermia [36], la electroporación [37] y la EChT 
[38]. 
_________________________________________________________________Capítulo 1 
 
7 
 
La EChT tiene cuatro formas de aplicación [17, 39]: terapia anódico-catódica (los ánodos y 
cátodos se insertan en el interior del tumor). Terapia de campo (ánodos y cátodos se insertan 
en el tejido sano a una distancia de 8 a 10 mm del borde del tumor). Terapia anódica (los 
ánodos se insertan en el interior del tumor y los cátodos en el tejido sano) y terapia catódica 
(los cátodos se insertan en el interior del tumor y los ánodos en el tejido sano). 
Se usan dos modos con resultados similares: intensidad constante y tensión eléctrica 
constante [40]. En 1776, Eason proponepor primera vez que la electricidad puede tener un 
papel importante en el tratamiento del cáncer. En la década del 60-70, Schauble y Habal 
establecen los primeros fundamentos científicos y tecnológicos de la EChT en el cáncer. En 
1978, Nordenström aplica por primera vez la EChT en pacientes con cáncer de pulmón. A 
partir de estos estudios, se observa un número creciente de investigaciones experimentales 
in vitro, in vivo (animales y humanos) y teóricas (modelaciones matemáticas) [19, 41]. 
Jing-Hong y Yuling [20] reportan la experiencia en el tratamiento de tumores benignos y 
malignos con CD en más de 20 000 pacientes, en China. Los resultados de este trabajo son 
notables pero con insuficientes avances en lo referente a fundamentos, mecanismos y 
estandarización del procedimiento terapéutico [40]. 
Los estudios in vitro demuestran que el tratamiento anódico induce apoptosis y el tratamiento 
catódico produce lisis celular [20]. Las alteraciones en las estructuras celulares varían en 
dependencia del tiempo de duración de la terapia y la polaridad de los electrodos [42], el 
medio alrededor del cátodo es básico mientras que alrededor del ánodo es ácido [43]. La 
apoptosis se inicia por la generación de especies reactivas del oxígeno inducidas por la CD 
[38]. 
Los estudios in vivo evidencian la ocurrencia de diferentes alteraciones bioquímicas 
alrededor del ánodo y del cátodo [44]; presencia de necrosis en el área tratada [45]; 
incremento de la destrucción tumoral y disminución de los daños en el organismo, cuando 
los electrodos se insertan en la base del tumor en secuencia de ánodos y cátodos [46]; 
diferencia de sensibilidad de los diferentes tipos de tumores a la CD [47]; presencia de 
apoptosis y necrosis alrededor del ánodo y solo necrosis alrededor del cátodo [18]. 
Resultados similares se reportan en estudios clínicos en tumores malignos superficiales y 
viscerales [48]. 
_________________________________________________________________Capítulo 1 
 
8 
 
Los estudios in vitro e in vivo demuestran que la EChT es segura, efectiva, de bajo costo, 
induce efectos adversos mínimos y es compatible con otros procedimientos terapéuticos [23, 
37]. También, este tipo de terapia se emplea cuando los métodos convencionales fracasan o 
no pueden aplicarse debido al bajo estado de validez física del paciente [40, 48]. 
Estas investigaciones se han encaminado fundamentalmente a la evaluación de la efectividad 
antitumoral de la CD y los efectos adversos que se inducen en el organismo por la acción 
citotóxica de esta, así como a la explicación de sus posibles mecanismos de acción 
antitumoral. Sus resultados demuestran que el efecto antitumoral de la CD depende de la 
posición de los electrodos y la Q que se aplica [39]. 
La muerte celular que se observa en el tumor tratado con CD se debe a la inducción de 
apoptosis y/o necrosis en este [40]. La misma se ha intentado explicar a partir de diferentes 
mecanismos antitumorales de la CD, tales como: inducción de fuerzas bioeléctricas en el 
tumor, cambios en el potencial bioeléctrico, cambios en el pH y la temperatura del tumor, 
cambios en el potencial transmembrana de las células tumorales, ionización del tejido 
tumoral, producción de sustancias tóxicas provenientes de las reacciones electroquímicas, 
deposición del material del electrodo en el tumor, estimulación del sistema inmune, 
extracción de agua del tejido por electro-ósmosis y las reacciones electroquímicas 
(fundamentalmente aquellas que involucran a las especies reactivas del oxígeno) y la 
estimulación del sistema inmune [49]. 
1.2.1 Efectos biofísicos de la terapia electroquímica 
Al aplicar la CD se crea un flujo de electrones entre el ánodo y el cátodo en el interior del 
tumor. El campo eléctrico ejerce fuerzas sobre las partículas cargadas, cuyo efecto es la 
generación de una densidad de corriente eléctrica dentro del tejido (expresada en A/m2). 
Diferentes estudios han revelado que las distribuciones espaciales del campo eléctrico y la 
densidad de la corriente eléctrica en los tumores y en el tejido sano circundante dependen 
fuertemente del volumen del tumor, de los parámetros del arreglo de electrodos (la tensión 
eléctrica aplicada a los electrodos; así como del número, posicionamiento, tamaño, forma, y 
polaridad de estos) y de la orientación del campo eléctrico [50]. El mecanismo antitumoral 
más aceptado es el cambio del pH debido a las reacciones reducción-oxidación que ocurren 
en el ánodo, en el cátodo y entre estos. Los iones cargados negativamente migran hacia el 
ánodo y los cargados positivamente hacia el cátodo. Los cambios de pH alrededor de los 
_________________________________________________________________Capítulo 1 
 
9 
 
electrodos se deben a la electrólisis del agua. En el ánodo se desprenden los gases oxígeno y 
cloro, lo que produce deshidratación del tejido y se forma el ácido clorhídrico. Esto último 
explica el por qué el pH alrededor de este electrodo es ácido (pH ≤ 3). En el cátodo se libera 
el gas hidrógeno, se produce hidratación del tejido y se forma el hidróxido de sodio, lo que 
explica el pH básico (pH ≥ 10) alrededor de dicho electrodo [51]. 
Los productos tóxicos que se forman en la vecindad de los electrodos, durante la EChT, 
pueden explicar el daño tisular ya sea por los mecanismos de apoptosis y/o necrosis. 
Alrededor del ánodo se observa apoptosis y necrosis y en el cátodo necrosis. Esta necrosis es 
de tipo coagulativa y su extensión en espacio y tiempo depende de la Q que se aplica. Esta 
magnitud física se calcula del producto de la intensidad de la CD por el Texp [52, 53]. Además, 
la necrosis celular no sólo es inducida por los cambios en el pH, sino también por la liberación 
de gases tóxicos cerca de los electrodos. El gas cloro es un oxidante poderoso que 
inmediatamente ataca al tejido circundante. Una parte de los gases liberados permanece 
presente en el medio y participa en otras reacciones químicas con los componentes orgánicos 
e inorgánicos del tejido. Estas reacciones pueden inducir la producción de nuevos productos 
tóxicos que influyen en los cambios locales del pH [54]. 
1.2.2 Equipos para terapia electroquímica 
Los equipos dirigidos para la aplicación de la EChT en pacientes con cáncer deben tener una 
fuente de energía, medios para variar e indicar la intensidad de la CD que circula en cada 
momento por el circuito y una forma de aplicar esta. Para conectar el equipo al paciente, el 
equipo debe contar con una salida que indique su polaridad y en ocasiones una forma de 
invertir la misma. A esta salida se conectan los cables que tienen en su extremo los electrodos 
que se acoplan al paciente. Para que la terapia realice su efecto terapéutico, el paciente tiene 
que ser parte del circuito y los electrodos deben permitir la fácil circulación de la CD, en 
dependencia de la resistencia eléctrica del tejido tratado. 
La dosificación viene dada por el área efectiva de los electrodos, la intensidad de la CD, el 
Texp y la tolerancia individual del paciente. El área efectiva de la EChT depende del volumen 
del tumor. Entre mayor sea este, la intensidad de la CD y el número de electrodos deben ser 
mayores, por lo que a mayor volumen mayor será la CD a aplicar. 
El diseño de los electroestimuladores ha cobrado gran interés en los últimos años. China es 
el país donde se ha extendido el uso de la EChT en pacientes con tumores sólidos benignos 
_________________________________________________________________Capítulo 1 
 
10 
 
y malignos [55] y el que ha propuesto la mayor diversidad de equipos con carácter comercial 
[56, 57]. Entre los más utilizados en pacientes se encuentran el ZAY-6B (Figura A.1, 
Anexo A) y el ZAY-B (Figura A.2, Anexo A). Ambos equipos permiten que la terapia sea 
en modo de intensidad o tensión constante y tienen dos canales independientes que pueden 
ser combinados para pacientes contumores mayores de 10 cm de diámetro. La intensidad de 
la CD, la tensión eléctrica y la carga eléctrica pueden ser programadas durante el tratamiento. 
Además, estos dos equipos poseen alarmas que indican cuando los electrodos se encuentran 
en cortocircuito o desconectados. El ZAY-6B permite una tensión eléctrica y una CD de 
estimulación máxima de 20 V y 200 mA, respectivamente. El ZAY-B permite almacenar e 
imprimir los datos de la terapia [20]. 
Otros países, como Rusia, Gran Bretaña, Alemania, Estados Unidos, República de Corea, 
Australia y Brasil han desarrollado investigaciones con sus propios electroestimuladores para 
el tratamiento de pacientes con diferentes tipos de cáncer. En estos países se ha generado un 
número importante de patentes al respecto. Estados Unidos es el país con mayor número de 
patentes (13) seguido de China [24]. 
La tabla 1.1 resume las características de algunos de los electroestimuladores más notables 
por países: [CN202446670U (CN1)] [58], [CN1156055 (CN2)] [59], [CN1163150 (CN3)] 
[60], [US20060111705 (US1)] [61], [US20040186518 (US2)] [62], [WO2008146075 (A1)] 
[63], [PI 0601668-5 A (B1)] [64] y [KR20110006903 (K1)] [65]. 
Estos equipos tienen de una a cuatro salidas para la estimulación, en dependencia del modelo. 
Los modelos con múltiples salidas tienen la facilidad de combinar estas para el tratamiento 
de tumores con diámetros ≥ 10 cm, como se reporta en la literatura [20, 23]. El modo más 
común de estimulación es el de CD, aunque en algunas patentes, fundamentalmente las de 
China, se prefiere incorporar la opción de emplear los modos de tensión eléctrica y corriente 
eléctrica constantes, a solicitud del terapeuta (personal médico o paramédico especializado u 
otro personal certificado y entrenado para la aplicación de la EChT). 
Como se puede observar de la tabla 1.1, el rango de CD de estimulación máximo le 
corresponde a la patente US2 (0 - 300 mA) mientras que el menor rango lo emplea B1 
(0 - 65 mA). Estos valores son consistentes con los que se reportan en la literatura (hasta 
200 mA), aunque en la mayoría de los estudios in vitro e in vivo se usan valores más bajos 
_________________________________________________________________Capítulo 1 
 
11 
 
[39, 66]. La tensión eléctrica máxima promedio es de 26,75 V y el valor máximo absoluto es 
de 35 V (A1). 
Tanto la intensidad de la CD como la tensión eléctrica aumentan progresivamente hasta 
alcanzar el valor deseado por el terapeuta. De igual manera, un decremento progresivo de 
estos valores, hasta alcanzar su valor cero, ocurre una vez finalizado el tratamiento. Los pasos 
varían entre 0,1 y 2 V/s para el modo de tensión eléctrica constante y de 1 a 20 mA/s para el 
modo de corriente eléctrica constante. Los tiempos de conexión o desconexión son necesarios 
para disminuir el riesgo de choque eléctrico al paciente, lo que permite la repolarización 
gradual del tejido bajo tratamiento [67]. 
Tabla 1.1 Características eléctricas y técnicas de algunos equipos patentados en China, 
Estados Unidos, Alemania, Brasil y República de Corea 
V, I, SV, SC, EC y ED son el modo de tensión eléctrica constante, el modo de corriente 
eléctrica constante, sobre-corriente eléctrica, sobre-tensión eléctrica, electrodos en 
cortocircuito y electrodos desconectados, respectivamente. 
 
No todos los equipos registran la Q y el Texp, parámetros importantes para el cálculo de la 
intensidad de la CD de estimulación. US2 y A1 no reportan el registro de la Q mientras que 
CN2, CN3 y A1 hacen lo mismo con el Texp. Excepto CN2, ningún equipo, hasta donde se 
Parámetros Patentes 
CN1 CN2 CN3 US1 US2 A1 B1 K1 
Año 
País de 
origen 
2012 1997 1997 2006 2004 2008 2007 2011 
China China China EE. UU. EE. UU. Alemania Brasil Corea 
Salidas 1 4 1 3 3 2 1 1 
Modo (V/I) V V I I V/I V/I I I 
CD (mA) 0 - 200 0 - 200 20 - 100 10 - 120 0 - 300 0 - 75 0 - 65 1 - 300 
V (V) 0 - 30 0 - 25 24 5 - 25 0 - 30 0 - 35 0 - 15 1 - 30 
Q (C) 0 - 999 Sí Sí 0-999 - ─ Manual ─ 
T (min) 0 - 999 ─ ─ 0-240 Sí ─ Manual ─ 
Medida de R ─ Sí ─ ─ ─ ─ no ─ 
Otras 
mediciones 
Pentregada ─ ─ ─ ─ ─ no ─ 
Memoria no si no no si no no si 
Conexión a 
PC 
no sí sí no no no no no 
Protecciones SC, SV SC, SV SC, SV SC, SV SC, SV ─ SC, SV SC, SV 
Alarmas ED, EC ED, EC ED, EC ED, EC ED, EC ─ ─ ED, EC 
_________________________________________________________________Capítulo 1 
 
12 
 
conoce, registra la variación de la resistencia eléctrica estimada del tumor (Rtumor) o no se 
reporta un uso práctico de la misma. De igual forma, solo CN1 registra otros parámetros 
como la potencia eléctrica entregada (Pentregada) que se suministra al tumor. 
Además, pocos equipos poseen la capacidad de almacenamiento interno y/o algún tipo de 
conexión remota con la PC, aunque en la mayoría de los casos suelen incorporar al menos 
una impresora donde se registran los parámetros de la terapia. La adquisición de los datos 
durante la terapia se realiza por medio de conversores analógico/digitales (A/D) de 8 bit en 
la mayoría de los equipos que incorporan esta función. 
Excepto B1, todos los equipos incorporan protecciones contra sobre-tensiones eléctricas 
(SV) y sobre-corrientes eléctricas (SC). Las alarmas incorporadas permiten identificar 
cuando los electrodos están en cortocircuito o desconectados. En cuanto a la seguridad 
eléctrica del paciente, todos los electroestimuladores incorporan como mínimo aislamiento 
doble. 
En Cuba, se desarrolló el prototipo experimental ONCOCED® B&E-01 (Figura A.3, 
Anexo A) diseñado y construido por ingenieros del Centro Provincial de Electromedicina de 
Santiago de Cuba, investigadores del Centro de Biofísica Médica de la Universidad de 
Oriente e investigadores del Grupo Cubano de Bioelectricidad. 
El ONCOCED® B&E-01 se usa en estudios experimentales para el tratamiento de animales 
de laboratorio con cáncer. El mismo, trabaja en modo de CD de 0 a 25 mA con una tensión 
eléctrica máxima de 12 V y posee una sola salida. 
Sus limitaciones son, no permite el registro de los parámetros de la terapia, el cálculo de la 
Q se hace manualmente y no es capaz de detectar cuando los electrodos están en cortocircuito 
o desconectados. Al igual que los estimuladores anteriores, el desarrollo del 
ONCOCED® B&E-01 y la aprobación para su empleo práctico depende del cumplimiento de 
ciertas regulaciones y normas a la que están sujetos todos los equipos de uso médico, 
independientemente de su clase. 
1.3 Regulaciones para el diseño de equipos médicos 
El diseño y construcción de equipos médicos está regido por las directivas de la Organización 
Internacional de Normalización (ISO, del inglés International Organization for 
Standardization) y de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC, del inglés International 
Electrotechnical Commission). La ISO es la entidad internacional encargada de favorecer 
_________________________________________________________________Capítulo 1 
 
13 
 
normas de fabricación, comercio y comunicación en todo el mundo. La IEC se ocupa de la 
normalización en los campos eléctrico, electrónico y tecnológico. 
1.3.1 Regulaciones de la IEC para equipos médicos 
La IEC publica Normas Internacionales, Especificaciones Técnicas, Informes Técnicos, 
Especificaciones Disponibles al Público y Guías (Publicaciones IEC). Para los equipos 
médicos se emplea la familia de normas IEC 60601 [68, 69]. 
Las normas IEC 60601-1 son conocidas como normas de garantía. Estas normas abarcan 
temas de interés para una amplia gama de equipos médicos. Las variantes IEC 60601-2-XX 
(XX es un código de 2 dígitos) se redactan para determinados tipos de equipos médicos y se 
usan en conjunto con la norma básica IEC 60601-1. En estas se definen los requisitos de 
seguridad para equipos tales como aceleradores de electrones, equipos de alta frecuencia 
quirúrgicos, aparatos de terapia de onda corta, desfibriladores, ultrasonidos,estimuladores 
de músculos y nervios, hemodiálisis, entre otros. Además de la clasificación de los equipos 
médicos, las normas definen otros aspectos relacionados con la identificación, marcado, 
documentación, ensayos, protecciones, alarmas, construcción, compatibilidad 
electromagnética (EMC, del inglés electromagnetic compatibility), manejo de riesgos entre 
otros [68, 70-72]. 
1.3.2 Clasificación de los equipos médicos 
La IEC60601-1 clasifica los equipos médicos según el tipo y el nivel de protección contra el 
riesgo de choque eléctrico. Según el tipo de protección, se clasifican en: 
Clase I. Equipo en el que la protección contra descargas eléctricas no incluye únicamente el 
asilamiento básico sino también una medida de seguridad adicional que consiste en la 
conexión del equipo al conductor de protección a tierra, que forma parte del cableado fijo de 
la instalación, en forma que las partes metálicas accesibles no puedan hacerse activas en caso 
de un fallo de aislamiento básico. 
Clase II. Equipo en el que la protección contra descargas eléctricas no incluye únicamente 
el asilamiento básico sino también una medida de seguridad adicional, como el aislamiento 
doble o aislamiento reforzado, por lo que no existe provisión de puesta a tierra y se confía en 
las condiciones de instalación. 
_________________________________________________________________Capítulo 1 
 
14 
 
Los equipos médicos alimentados de una fuente de energía eléctrica externa se deben 
especificar como clase I o clase II. El resto de los equipos se clasifican como internamente 
alimentados. Además, los equipos internamente alimentados que tengan medios de conexión 
a una red de alimentación externa deben cumplir con los requisitos de la clase I, mientras 
estén conectados, y con los requisitos para los equipos internamente alimentados cuando 
estén así conectados. 
Según el nivel de protección, se clasifican en: 
Tipo B. Equipos con alimentación interna que tienen un adecuado grado de protección contra 
corrientes de fuga y fiabilidad de la conexión a tierra (no tiene partes aplicables al paciente). 
Tipo BF. Son equipos de tipo B con entradas o partes aplicables al paciente, flotante 
eléctricamente. 
Tipo CF. Equipo que proporciona un mayor grado de protección contra descargas eléctricas 
que el equipo Tipo BF, particularmente en relación con la corriente eléctrica de fuga 
permisible y dispone de una parte aplicable Tipo F. 
Los equipos médicos se pueden clasificar también como partes aplicables protegidas contra 
desfibrilador. 
1.3.3 Regulación vigente en Cuba 
En el año 1997, se creó el Comité Técnico de Normalización No. 11 de Equipos Médicos 
con el objetivo de desarrollar las normas cubanas a partir del reconocimiento de las normas 
internacionales de la ISO. El CECMED es el órgano regulador encargado de aprobar la 
introducción en el país de equipos y dispositivos médicos. Entre las normas de seguridad 
reconocidas por el CECMED para la demostración de los requisitos de seguridad, eficacia y 
efectividad de equipos y dispositivos médicos se incluyen la ISO 13485 (gestión de la calidad 
de productos de uso médico) y la IEC 60601-1 [73, 74]. 
 
_________________________________________________________________Capítulo 1 
 
15 
 
1.3.4 Otras regulaciones internacionales de interés 
Existen otras regulaciones no necesariamente destinadas para equipos médicos sino a 
procesos, partes, componentes y otros que forman parte del diseño de un equipo médico [71, 
72, 75, 76]. Algunas de las más importantes son: 
 IPC-2221: Regulaciones generales sobre el diseño de placas de circuito impreso. 
 IPC-6011: Especificaciones generales del desempeño de placas de circuito impreso. 
 IPC-6012: Condición y desempeño para placas de circuito impreso rígidas. 
 UL94: Pruebas y evaluación de combustibilidad de materiales. 
 EN-55022: Estándar de EMC. 
1.4 Conclusiones del capítulo 
La EChT es segura, efectiva, de bajo costo e induce efectos adversos mínimos en el 
organismo y es una opción más para la destrucción de tumores sólidos malignos y benignos. 
La misma, se puede combinar con las terapias tradicionales. 
Para maximizar el área de destrucción del tejido tumoral es necesario que el campo 
eléctrico/densidad de corriente eléctrica se distribuya por todo el tumor de manera que se 
maximice la destrucción del mismo con el mínimo daño al organismo. Los factores que 
intervienen son el área efectiva de los electrodos y su configuración, la intensidad de la CD, 
el Texp, la Q y el volumen del tumor. Además, se recomienda que los electroestimuladores 
para terapia electroquímica almacenen los valores de la intensidad de la CD, el Texp y la Q 
para su posterior análisis y estimen otros, como: la Pentregada y la variación de la Rtumor durante 
la aplicación de la terapia. Otros elementos que deben tenerse en cuenta para el diseño son: 
indicar al operador sobre la conexión de los electrodos (cortocircuito, desconectados, falso 
contacto); incorporar medidas de protección contra fenómenos que afecten la seguridad del 
paciente y del equipo (SC y SV) y cumplir las recomendaciones de seguridad eléctrica 
incluidas en la norma IEC 60601-1. 
 
_________________________________________________________________Capítulo 2 
 
16 
 
CAPÍTULO 2: DISEÑO ELECTRÓNICO DEL PROTOTIPO 
En este capítulo se propone el diseño de un electroestimulador para el tratamiento de 
pacientes con tumores sólidos malignos y benignos, denominado ONCOCED® B&E-02. Se 
plantean las principales especificaciones técnicas y funcionales del prototipo y se describe la 
metodología y las soluciones de diseño del circuito electrónico y del firmware. 
2.1 Metódica 
Para dar cumplimiento a los objetivos planteados en la investigación se trazó la siguiente 
metódica, expuesta en la figura 2.1. 
Revisión bibliográfica
Análisis y discusión de los equipos de 
terapia electroquímica existentes
Reportados 
Internacionalmente
Reportados en Cuba
Patentes, artículos 
científicos y libros
Elaboración de los criterios de 
diseño del prototipo
Diseño del prototipo
Verificación de la efectividad del 
diseño mediante simulaciones
Fabricación del 
prototipo
Verificación de la efectividad del 
diseño mediante pruebas físicas
Propuesta del 
equipo
Concepción del ONCOCED® B&E-02
 Circuito eléctrico
 PCB
 Firmware
 Partes
 Interfaz de usuario
 Parámetros de 
estimulación
 Comunicación
 Interfaz de usuario
 Parámetros de 
estimulación
 Comunicación
 Memoria interna
 Consumo
 Carga de baterías
 Otras
 
Figura 2.1. Metódica seguida para la realización de la investigación. 
_________________________________________________________________Capítulo 2 
 
17 
 
2.1.1 Criterios y especificaciones del diseño 
A partir de la revisión de las consideraciones planteadas en la literatura, de la documentación 
técnica y patentes de equipos para EChT existentes, de la experiencia del Grupo Cubano de 
Bioelectricidad y de las regulaciones para el diseño de equipos médicos aprobadas por el 
país, se definieron los siguientes criterios de diseño para el estimulador 
ONCOCED® B&E-02: 
1. Ser un equipo compacto con capacidad de operación en modo continuo y por baterías. 
2. Tener una salida en el modo de CD programable de 0 a 40 mA con resolución de 
1 mA, error relativo (er) máximo de ± 5 % y velocidad de repolarización fija de 
1 mA/s. 
3. Permitir un Texp de hasta 240 min (4 h); mostrar los tiempos restantes y el transcurrido en 
horas, minutos y segundos, en el formato H: MM: SS. 
4. Las variables de entrada serán: Intensidad de la corriente eléctrica de salida (Isalida) y Q 
de hasta 500 C con resolución de 5 C. 
5. Calcular y mostrar la Rtumor (Ω), Pentregada (mW) y Eentregada (J). 
6. Tener capacidad de almacenamiento en memoria interna (256 kB) de todos los 
parámetros de estimulación para al menos 50 pacientes con 4 h de exposicióncada uno. 
7. Poseer capacidad para acceder y descargar desde una PC los datos de la terapia 
(almacenados en memoria interna y adquiridos en tiempo real) por medio de conexión 
USB. 
8. Tener una interfaz de usuario amigable con ambiente gráfico, e indicar las interacciones 
con el usuario de manera visual y/o sonora. 
9. Los criterios de parada serán, por SV (≥ 30 V), por SC (≥ 41 mA), por Texp (≥ 4 h), 
por Q (Q actual ≥ Q programada) y por operación anormal (del hardware y/o firmware). 
10. Dar indicación visual y/o sonora en situaciones anormales de funcionamiento: colocación 
incorrecta de los electrodos (cortocircuito, falso contacto, desconectados) y batería baja. 
11. Cumplir las recomendaciones de seguridad eléctrica establecidas por la norma 
UNE-60601. 
En función de los criterios de diseño, características particulares del diseño electrónico de 
equipos médicos [77] y de la EChT [32]. Se definieron, además, los criterios y características 
operacionales deseadas. 
_________________________________________________________________Capítulo 2 
 
18 
 
2.1.2 Descripción operacional del prototipo 
La interfaz de usuario estará organizada en un esquema de menús y submenús donde las 
diferentes opciones serán mostradas en pantalla. Las opciones podrán ser seleccionadas 
mediante dos botones multifuncionales colocados en la parte inferior del panel frontal, debajo 
del visualizador gráfico (GLCD, del inglés, Graphic Liquid Crystal Display). La selección 
de las operaciones (incremento o decremento de valores y acceso a submenús) se efectuarán 
por medio de un codificador óptico rotatorio (COR) colocado en la parte derecha del panel 
frontal al lado de la pantalla. Las acciones realizadas por el usuario, así como las alertas y 
condiciones de alarma serán acompañadas por una indicación visual y sonora cuya duración 
y formato se corresponderá con la situación vigente. La operación del prototipo fue dividida 
en cuatro etapas como se muestra en la figura 2.2. 
Inicialización
Configuración de 
parámetros de la terapia
Terapia en 
curso
Fin de 
terapia
 
Figura 2.2. Diagrama operacional del sistema propuesto. 
La inicialización comenzará una vez presionado el interruptor de encendido donde se 
escuchará un tono agudo y en la pantalla gráfica se mostrará la marca comercial del equipo, 
mientras en la parte inferior de esta aparecerá una barra de progreso que indica el estado de 
la inicialización y autodiagnóstico. En esta etapa, el equipo ejecutará la comprobación 
funcional de los bloques principales. Además, se realiza la calibración automática de la fuente 
de CD, la revisión de la integridad de los datos de usuario almacenados en la memoria interna 
y la disponibilidad o no de conexión con la PC [78, 79]. Una vez concluido el autodiagnóstico 
el equipo pasará al modo de espera. 
En la etapa de configuración se podrán definir los parámetros fundamentales de la terapia: la 
Isalida y la Q deseada e iniciar la terapia si los parámetros insertados son correctos. El Texp se 
calculará y mostrará automáticamente en la medida que estos parámetros cambien en el 
tiempo (ecuaciones 2.1 y 2.2 respectivamente). 
exp
Q
t
I
 (2.1) 
_________________________________________________________________Capítulo 2 
 
19 
 
exp c e dT Tt T   (2.2) 
donde Tc, Te y Td son los periodos de conexión, efectivo y desconexión, respectivamente 
como se muestra esquemáticamente en la figura 2.3. 
Carga Eléctrica 
I (mA)
t (s)Td (desconexión)Te (efectivo)Tc (conexión)
 
Figura 2.3. Comportamiento de la corriente de estimulación durante los tiempos de 
repolarización inicial, final y efectivo. 
El Texp máximo de la terapia no será superior a las 4 h. En caso de que los datos introducidos 
por el usuario den como resultado una duración superior se mostrará la información del 
temporizador de manera intermitente. No obstante, el tratamiento podrá ser iniciado sin 
dificultad con la excepción de que, pasadas las 4 h de la terapia, esta será interrumpida de 
manera controlada. El inicio, cancelación y otras acciones referentes a la terapia deberán ser 
confirmados por razones de seguridad y se mostrará en la pantalla el mensaje de validación 
conveniente junto a las acciones que se ejecutarán según sea el caso. 
(Ejemplo, Mensaje: ¿Iniciar Sección?; Opciones: Si, No). 
Cuando se inicie el tratamiento, la pantalla mostrará la información de los datos de interés y 
el estado del equipo. A partir de aquí, el paciente se conectará eléctricamente al circuito de 
estimulación por medio de un relevador de aislamiento. La tabla 2.1 muestra la información 
que se exhibirá en la pantalla, la cual incluirá los datos de la terapia, el estado del equipo 
(conexión a PC y estado de la batería) y el modo de trabajo [corriente eléctrica constante 
(indicado como, MI) o tensión eléctrica constante (indicado como, MV)]. 
El modo de trabajo MV le indicará al terapeuta cuando la Isalida no se mantiene constante. Por 
el incremento de la Rtumor debidos a diferentes procesos físico-químicos que se inducen en 
este y en la interface electrodo-tejido [49]. En este caso, el terapeuta podrá tomar las 
decisiones correspondientes: detener la terapia, modificar la Isalida y/o aumentar la 
conductividad eléctrica del tumor, entre otras. Una vez superado el Texp, el relevador de 
_________________________________________________________________Capítulo 2 
 
20 
 
asilamiento aislará al paciente del circuito eléctrico de estimulación y el equipo entrará al 
modo de espera. 
Tabla 2.1. Organización de la información mostrada en la pantalla de terapia 
Campo izquierdo Campo derecho 
Isalida actual / deseada (mA) Q actual / deseada (C) 
Tensión en la carga (V) Texp transcurrido (H:MM:SS) 
Rtumor (Ω) Texp restante (H:MM:SS) 
Pentregada (mW) Capacidad de memoria (Actual / Total) 
Eentregada (J) Modo de trabajo, Estado del equipo 
Si el equipo detecta alguna de las condiciones de parada mencionadas en la sección 2.1.1 se 
cancelará la terapia y se mostrará por medio de indicadores visuales y sonoros. Por ejemplo, 
bajo condiciones de SC, SV y operación anormal se producirá una desconexión automática 
e inmediata del cable del paciente (por medio del relevador) mientras que, en situaciones de 
colocación incorrecta de los electrodos, el equipo advertirá mediante indicación visual y 
sonora (tono agudo continuo) al terapeuta. Si durante 30 s la situación anormal con los 
electrodos no se corrige, el equipo desconectará el cable del paciente y la terapia finalizará. 
En caso de que el terapeuta cancele la terapia, la desconexión demorará el tiempo Td 
correspondiente. 
Con el objetivo de diseñar un prototipo de electroestimulador con la eficacia y la capacidad 
requerida fue necesario emplear partes y componentes de calidad. Así como, herramientas 
de diseño y de evaluación apropiadas. 
2.1.3 Metodología empleada 
El diseño del esquema electrónico y las simulaciones gráficas e interactivas se realizaron por 
medio del IDE (del inglés, Integrated Development Environment) Proteus 8 Professional 
(Labcenter Electronics Ltd, versión 8.6 SP2 (compilación 23525), Reino Unido, 2017). En 
las diferentes etapas del diseño se emplearon algunos de los módulos especializados 
implementados en Proteus. El módulo ISIS (del inglés, Intelligent Schematic Input System) 
se utilizó para el diseño electrónico. El firmware fue escrito en lenguaje C y se empleó el 
_________________________________________________________________Capítulo 2 
 
21 
 
IDE MPLAB® X (versión 3.5, 2016) y el compilador C18 (versión 3.40, 2012), ambos de la 
compañía Microchip (Microchip Technology, Inc., Arizona, EE. UU.). 
2.2 Descripción del diseño electrónico 
Las partes funcionales en las que se dividió el prototipo se muestran en la figura 2.4. Los 
bloques en contacto con el paciente se encuentran aislados galvánicamente del resto[80]. Por 
lo que, el bloque de comunicación solo recibe alimentación cuando se conecta a una PC 
(terminal +5V del conector USB), lo que evita el consumo de energía eléctrica si no se utiliza. 
Almacenamiento 
Control y 
visualización
Estimulación
Comunicación Fuente de alimentación
Aislamiento galvánico
 
Figura 2.4. Diagrama en bloques funcional del prototipo para EChT propuesto. 
2.2.1 Bloque de estimulación 
En la figura 2.5 se muestra el diagrama en bloques del circuito de estimulación. El bloque de 
control y visualización se encarga de generar las señales necesarias para el establecimiento 
de la Isalida deseada. Adquirir los valores de la Isalida y la tensión eléctrica, visualizar todos los 
parámetros durante el tratamiento y controlar el relevador de aislamiento. Este bloque se 
detallará posteriormente en la sección 2.3.2. A continuación, se describen el resto de los 
bloques que componen el diagrama de la figura 2.5. 
_________________________________________________________________Capítulo 2 
 
22 
 
Control y 
visualización
Referencia
Conversor D/A Atenuador
Conversor U-I Protecciones
Electrodos
Acondicionador
 
Figura 2.5. Diagrama en bloques del circuito de estimulación. 
2.2.1.2 Bloque de tensión eléctrica de referencia 
La precisión de la Isalida y el cálculo de los parámetros de estimulación dependen en gran 
medida de la precisión de la tensión eléctrica de referencia (Vref). La misma debe ser estable 
ante variaciones de la tensión eléctrica de entrada, la temperatura y el envejecimiento. 
Cualquier error en la Vref en el rango de temperatura operacional afectará la precisión, la 
linealidad y el rango dinámico de todo sistema que incluya convertidores A/D y 
digital/analógico (D/A). 
La exactitud inicial, el coeficiente de temperatura y el diseño de las conexiones de la placa 
de circuito impreso (PCB, del inglés, Printed Circuit Board) fueron las fuentes de errores 
principales tenidas en cuenta para la selección de la Vref debido a que son las que más influyen 
en los sistemas de ≤ 10 bits [78]. 
La exactitud inicial está definida por la tolerancia de la tensión eléctrica luego de producirse 
el encendido de la Vref, considerando a la resistencia de carga (RL) despreciable. La exactitud 
inicial es la característica más importante a considerar en muchas aplicaciones. 
El coeficiente de temperatura se expresa habitualmente en ppm/oC y representa la variación 
de la tensión eléctrica de salida debido a la variación de la temperatura. Es la segunda 
especificación más importante después de la exactitud inicial y definirá el rango de la 
temperatura de operación del circuito. 
Un diseño pobre de la sección de PCB afecta el desempeño de la Vref y de los circuitos 
asociados. Consecuentemente, existirá un aumento de los errores de la tensión eléctrica de 
_________________________________________________________________Capítulo 2 
 
23 
 
salida, del ruido, del acoplamiento de interferencias y de la deriva térmica de la referencia 
[81]. 
Teniendo en cuenta los aspectos teóricos y de diseño antes mencionados, se escogió al 
generador de Vref MCP1541-I/TO del fabricante Microchip. Este tiene una precisión de 
4,096 V y se emplea como Vref del conversor A/D y del conversor D/A, ambos de 10 bits. 
El MCP1541-I/TO posee una exactitud inicial de ± 1 %, un coeficiente de temperatura 
máximo de ± 50 ppm/oC y está diseñado para garantizar la precisión en sistemas D/A y A/D 
con resoluciones desde 8 hasta 12 bits, lo que aseguró un error del LSB (del inglés, Least 
Significant Bit) de 4,00 ± 0,04 mV. En la figura 2.6 se muestra el esquema eléctrico de esta 
sección y el comportamiento de la salida de tensión eléctrica en todo el rango de la 
temperatura de operación del CI (Circuito Integrado). 
 
Figura 2.6. Conexión de la tensión eléctrica de referencia a los conversores A/D (por medio 
de U4: D) y D/A (U2). 
2.2.1.3 Bloque de conversión digital-analógico 
Este bloque convierte el valor digital procedente del microcontrolador a una tensión eléctrica 
equivalente que luego pasará al bloque de conversión de tensión eléctrica a corriente eléctrica 
(V-I). La resolución mínima en bits necesaria en el conversor D/A debe ser de 6 bits 
(LSB = 0,625 mA) para lograr la resolución de estimulación de 1 mA deseada. Sin embargo, 
se decidió aumentar la resolución hasta 10 bits (LSB = 0,039 mA) para asegurar un mejor 
ajuste y exactitud en el cálculo de la Rtumor. Para esto, se escogió un conversor D/A modelo 
MAX5354EPA (Maxim Integrated Products, California, EE. UU.) con interfaz de 
12
13
14
U1:D
LT1079A
VDD=+30/-5 V
SCLK
4
CS
2
DIN
3
FB
5
OUT
1
REFIN
6
U2
MAX5354EPA
VDD=+5 V
12
13
14
U4:D
LT1079A
VDD=+/-5 V
VREF
DAC_SCK
DAC_CS
DAC_DIN
VI
3
VO
2
G
N
D
1
U3
MCP1541-I/TO
C32
10uF
C33
100nF
VDAC 
+5 AVDD
_________________________________________________________________Capítulo 2 
 
24 
 
comunicación serie compatible con el protocolo SPITM (del inglés, Serial Peripheral 
Interface). Todos los terminales digitales son reforzados con disparadores Schmitt lo que 
mejora la relación señal ruido (SNR) de la interfaz de comunicación [82]. La tensión eléctrica 
de offset y el error de ganancia máximo son de ± 8 mV y ± 2 LSB, respectivamente. 
2.2.1.4 Bloque de conversión de tensión eléctrica a corriente eléctrica 
El conversor de V-I está formado por un amplificador de transconductancia cuya Isalida en 
función de la tensión eléctrica entrada (Vin) se expresa según la ecuación 2.3 [83]. 
salida
in
shunt
V
R
I  (2.3) 
donde Rshunt es la resistencia eléctrica de derivación. 
La RL máxima que puede ser manejada para valores de Isalida constante se puede expresar 
teóricamente por 
max (VCC V )
shunt
L in
in
R
R
V
  (2.4) 
donde VCC es la tensión eléctrica de alimentación del amplificador operacional. 
 
Figura 2.7. Representación esquemática de un amplificador de transconductancia básico. 
La figura 2.7 muestra el circuito equivalente del conversor V-I. Con el fin de excitar 
variaciones grandes de la Rtumor es necesario que VCC sea del valor adecuado y al mismo 
tiempo se encuentre entre los niveles considerados seguros para el paciente. Por esta razón, 
se decidió usar una configuración de fuente de alimentación doble asimétrica de - 5 a 
+ 30 V. Esta decisión estuvo basada en las características de la función de trasferencia del 
circuito de conversión V-I y en la dificultad para obtener valores de Isalida < 10 mA cuando 
se empleó fuente de alimentación simple [84]. De esta forma, se amplió el rango dinámico 
de salida de 0 a 28 V. 
RSHUNT
Vin
RL
IL
_________________________________________________________________Capítulo 2 
 
25 
 
Se escogió al amplificador operacional cuádruple de precisión y bajo consumo LT1079 
(Linear Technology Corporation, California, EE. UU.). El transistor Darlington TIP122 de 
Fairchild (Q3) limita la tensión eléctrica de salida hasta los 28 V y permite ampliar la 
intensidad de la CD del amplificador de transconductancia hasta los 40 mA (Figura 2.8). El 
amplificador operacional U1: C atenúa la salida del conversor D/A - 0,01 veces, mientras 
que, U1: B invierte la polaridad para que pueda ser usada por U1: A. 
 
Figura 2.8. Esquema eléctrico general del conversor V-I (U1: A, R2 y Q3) y el atenuador 
(U1: C y U1: B y resistencias eléctricas asociadas). 
2.2.1.5 Bloque de Protecciones 
La función del bloque de protecciones (Figura 2.9) es la de proteger al paciente, al prototipo 
y al terapeuta de condiciones adversas de funcionamiento [77]. Para esto, se decidió usar una 
configuración de protección redundante y se previeron tres situaciones límites probables: SV, 
SC y descarga de alta tensión eléctrica (empleo de desfibrilador) [85]. 
Los diodos de alta velocidad D2, D3, D4 y D5 están en paralelo y colocados en polarización 
inversa formando una estructura limitadorade tensión eléctrica. Estos entran en conducción 
solamente si la tensión eléctrica en el ánodo supera el nivel de tensión eléctrica presente en 
el cátodo más la tensión eléctrica de umbral del diodo. Lo que garantiza que cuando aparezca 
una tensión eléctrica positiva excesiva en los electrodos, los diodos D2 y D4 entren en 
conducción y fijen la tensión eléctrica al nivel presente en sus cátodos. 
3
2
1
4
1
1
U1:A
LT1079A
VDD=+30/-5 V
R2
100k
Q3
TIP122
Q1
PN2222A
5
6
7
U1:B
LT1079A
VDD=+30/-5 V
+30
-5
R3
100
R5
10k
R4
100
10
9
8
U1:C
LT1079A
VDD=+30/-5 V
R6
10k
R8
10k
R7
4.99k
R1
15
3W
R63
1
RSHUNT
0.6W
1%
Iout+
VDAC 
D1
BAT46
Iout-
_________________________________________________________________Capítulo 2 
 
26 
 
Los diodos D3 y D5 entrarán en conducción con igual resultado cuando la tensión eléctrica 
en los electrodos sea de polaridad inversa. El diodo D1 bloquea la corriente eléctrica inversa 
aún en situaciones donde no se produzca SV. Además, los varistores VR1, VR2 y VR3 
(modelo V68ZA2P del fabricante Vishay) cumplen una función de protección contra SV de 
baja impedancia eléctrica y actúan en situaciones en las que los diodos de protección antes 
mencionados no sean capaces de cumplir sus funciones. 
La configuración empleada protege contra fenómenos transitorios de alta velocidad y 
energía, que puedan ser inducidos en los terminales de los electrodos. La resistencia eléctrica 
R1 forma parte de la protección por SC y limita la Isalida hasta los 40 mA. Se incluyó el uso 
de fusibles de acción rápida de 40 mA (FUSE1 y FUSE2) como protección adicional. Estos 
son del tipo sub-miniatura modelo MSF250 (Schurter Holding AG, Lucerne, Suiza) y su 
tensión eléctrica de trabajo es de hasta 250 V de CA. 
El relevador RL1 tiene la función de conectar eléctricamente el paciente al circuito de 
estimulación solo cuando están dadas las condiciones de seguridad correspondientes. En este 
caso, el algoritmo de protección previsto en el firmware es el que determina su estado. 
Además, cumple la función de cerrar el lazo de la Isalida cuando se desea comprobar el 
funcionamiento del conversor V-I. Esta función se emplea también en la calibración y en la 
etapa de autodiagnóstico del prototipo. 
 
Figura 2.9. Esquema eléctrico general del circuito de protecciones. 
Iout+
Iout-
RLY
R2
100k
Q3
TIP122
Q1
PN2222A
D1
BAT46
+30
-5
D5
BAT46
+5
FUSE1
MSF250
FUSE2
MSF250-2
VR1
V68ZA2P
VR2
V68ZA2P
VR3
V68ZA2P
RL1
G2R-24-H-DC5
D11
1N4002
+5
1
2
J1
TBLOCK-M2
R1
15ohm
3W
D4
BAT46
D6
BAT46
+30
D3
BAT46
GAIN 0.01
3
2
1
4
11
U1:A
LT1079A
R68
1ohm
RSHUNT
0.6W
1%
https://en.wikipedia.org/wiki/Lucerne
_________________________________________________________________Capítulo 2 
 
27 
 
2.2.1.6 Bloque de acondicionamiento 
El bloque de acondicionamiento, cuya salida se conectó al conversor A/D del 
microcontrolador, se incluyó para conocer los valores de la Isalida y de la tensión eléctrica 
suministrada al paciente. A partir de esta información, el firmware toma las decisiones 
correspondientes y se calculan la Rtumor, la Pentregada, la Q y la Eentregada. 
La tensión eléctrica de estimulación se determinó por medio del divisor resistivo formado 
por R16 y R17 (Figura 2.10) mientras que la Isalida se calculó a partir de la caída de tensión 
eléctrica en la resistencia de referencia de la fuente de corriente eléctrica (R63). Este valor 
fue amplificado 100 veces por medio de U4: B y luego se invirtió su polaridad empleando a 
U4: C (Figura 2.11). 
La medición de las propiedades eléctricas, in vivo, resulta complicada. Existen dos fuentes 
principales de error sistemático, la polarización de los electrodos y la inductancia de los 
conductores. Se suelen usar dos métodos de medición en función del número de electrodos: 
dos y cuatro. El método de dos electrodos es adecuado para mediciones de la corriente 
eléctrica alterna (CA) y no para las mediciones de CD debido a la polarización de los 
electrodos que introduce un error en el resultado [86, 87]. Algunos autores reportan 
incrementos de hasta el 20 % en las mediciones de la resistencia eléctrica, por ejemplo, de 
algunos músculos. Este puede ser empleado en conjunto con algoritmos de corrección del 
error de polarización. El método de cuatro electrodos puede ser usado tanto en mediciones 
de CA como de CD y se utilizan un par de electrodos para la inyección de la corriente 
eléctrica de medición y otro par para la medición de la caída de tensión eléctrica resultante 
[86, 87]. 
 
Figura 2.10. Circuito acondicionador de la tensión eléctrica de estimulación. 
3
2
1
4
1
1
U4:A
LT1079A
VDD=+/-5 V
+5
-5
VSENSE
D7
BAT46
+5
D8
BAT46
R17
2k
1%
Iout+
R16
13.02k
1%
_________________________________________________________________Capítulo 2 
 
28 
 
 
Figura 2.11. Circuito acondicionador de la corriente eléctrica de estimulación. 
Por su simplicidad, en el presente diseño se empleó el método de medición de dos puntos 
aprovechando las conexiones de los electrodos. Se decidió registrar el comportamiento de 
Rtumor, durante la aplicación de la terapia, para establecer posibles indicadores de efectividad 
de la EChT y de la evolución del paciente desde el momento de la aplicación de esta terapia. 
Esto último se publicará en un artículo científico que está en preparación (resultados no 
publicados en esta tesis). La figura 2.12 muestra una representación del circuito de medición 
propuesto. 
TumorElectrodos Electrodos
CED
V
I
Equipo
 
Figura 2.12. Representación esquemática del circuito de medición. 
R63
1
RSHUNT
0.6W
1%
5
6
7
U4:B
LT1079A
VDD=+/-5 V
R10
10k
R12
100
10
9
8
U4:C
LT1079A
VDD=+/-5 V
R13
10k
R14
10k
R15
4.99k
ISENSE
D9
BAT46
D10
BAT46
+5
Iout-
R11
100
_________________________________________________________________Capítulo 2 
 
29 
 
Además de la polarización de los electrodos, se consideraron otras fuentes de errores en el 
circuito (conectadas en serie). Estas fuentes de errores pueden ser la resistencia eléctrica de 
polarización, denominada Rpolarización (polarizaciones del electrodo y de la interfaz electrodo-
tejido) y la del cable de los electrodos, denominada Rcable (de los contactos del relevador, de 
los contactos del conector de electrodos y de los fusibles de protección), como se representó 
esquemáticamente en la figura 2.13. Se determinó, que solo la resistencia de los fusibles de 
protección (la cual varía en función de la Isalida) puede inducir un error apreciable en el cálculo 
de Rtumor. Este error es eliminado automáticamente durante la etapa de calibración. Es 
importante señalar que las contribuciones de Rpolarización y Rcable, entre otras, hacen que la 
medición de Rtumor no sea exacta, sino que se estima una resistencia equivalente o efectiva. 
Isalida 
Rcable Rpolarización
Rtumor
 
Figura 2.13. Circuito equivalente simplificado donde se observan las fuentes de error 
sistemático en la medición de Rtumor. 
2.2.2 Bloque de control y visualización 
El bloque de control y visualización está formado por el GLCD, el COR, los botones 
multifuncionales, el indicador sonoro y el microcontrolador. En este, residen los algoritmos 
que permiten controlar la terapia, la interfaz de usuario, la supervisión de carga de la batería, 
la seguridad, la comunicación, entre otros (Figura 2.14). 
Se escogió un microcontrolador de bajo consumo de la gama alta mejorada PIC18F4620-I/P 
del fabricante Microchip. El mismo incorpora una memoria de programa de 64 kB y memoria 
de acceso aleatorio de 3 986 bytes de capacidad, respectivamente. Mientras que, la capacidad 
de la memoria de datos no volátil es de 1 kB. El tiempo de retención de datos mínimo de la 
memoria de programa es de 40 años y el tiempo típico es de 100 años. Posee 36 terminales 
de entrada-salida, conversor D/A de 10 bits de hasta 13 canales, módulos de comunicación