DESARROLLO DE UN OFTALMOSCOPIO
ELECTRÓNICO DE BAJO COSTO Y PORTÁTIL:
FASE DE PROTOTIPO FÍSICO
DEVELOPMENT OF A LOW-COST AND
PORTABLE ELECTRONIC OPHTHALMOSCOPE:
PHYSICAL PROTOTYPE PHASE
Eduardo de la Cruz Gámez
Tecnológico Nacional de México, México
Juan Miguel Hernández Bravo
Tecnológico Nacional de México, México
Juan Carlos Ramírez Teresa
Tecnológico Nacional de México, México
José Francisco Carbajal Violante
Tecnológico Nacional de México, México
pág. 9766
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v8i3.12115
Desarrollo de un Oftalmoscopio Electrónico de Bajo Costo y Portátil: Fase
de Prototipo Físico
Eduardo de la Cruz Gámez1
eduardo.dg@acapulco.tecnm.mx
https://orcid.org/0000-0003-3318-788X
Tecnológico Nacional de México
Campus Acapulco
México
Juan Miguel Hernández Bravo
juan.hb@acapulco.tecnm.mx
https://orcid.org/0000-0003-4892-3368
Tecnológico Nacional de México
Campus Acapulco
México
Juan Carlos Ramírez Teresa
juan.rt@acapulco.tecnm.mx
https://orcid.org/0009-0003-3740-3751
Tecnológico Nacional de México
Campus Acapulco
México
José Francisco Carbajal Violante
jose.cv@acapulco.tecnm.mx
https://orcid.org/0009-0002-1181-8978
Tecnológico Nacional de México
Campus Acapulco
México
RESUMEN
El prototipo del oftalmoscopio es un dispositivo electrónico de bajo costo y portátil diseñado para
observar la retina y detectar la retinopatía diabética utilizando retinografias, reduciendo así la ceguera
evitable en comunidades de bajos ingresos. Originado en el Centro de Innovación Srujana del L V
Prasad Eye Institute en Hyderabad, India, con el objetivo de capturar imágenes de la retina de alta
calidad utilizando un dispositivo accesible. El proyecto presentado es una mejora al producto original
y busca abordar una alternativa de diagnóstico a las enfermedades oculares en México que afectan a la
salud en general, el oftalmoscopio se presenta como un recurso vital para identificar y supervisar
diversas afecciones oculares, ofreciendo la posibilidad de mejora de la calidad de vida y contribuyendo
al crecimiento económico y tecnológico de las comunidades de escasos recursos (González Ochoa, Á.
et al, 2019).
Palabras Clave: oftalmoscopio, prototipado, retinopatía diabética
1
Autor principal.
Correspondencia: eduardo.dg@acapulco.tecnm.mx
pág. 9767
Development of a Low-Cost and Portable Electronic Ophthalmoscope:
Physical Prototype Phase
ABSTRACT
The prototype of the ophthalmoscope is an inexpensive, portable electronic device designed to observe
the retina and detect diabetic retinopathy using retinal imaging, thus reducing preventable blindness in
low-income communities. Originating from the Srujana Innovation Center at the L V Prasad Eye
Institute in Hyderabad, India, with the aim of capturing high-quality retinal images using an accessible
device. The presented project is an improvement upon the original product and seeks to address
alternative diagnostic options for eye diseases in Mexico that impact overall health. The
ophthalmoscope is presented as a vital resource for identifying and monitoring various eye conditions,
improving quality of life, and contributing to the economic and technological growth of underserved
communities.
Keywords: ophthalmoscope, prototyping, diabetic retinopathy
Artículo recibido 23 mayo 2024
Aceptado para publicación: 25 junio 2024
pág. 9768
INTRODUCCIÓN
La Oftalmología, al igual que todas las ramas de la medicina, ha experimentado una transformación
significativa gracias a los avances tecnológicos (Kumar, Goyal et al, 2020). Estos avances han permitido
una evolución en las herramientas computacionales utilizadas para tratar diversas enfermedades
visuales, y la mejora del oftalmoscopio clásico es un aspecto esencial para la detección de enfermedades
del órgano visual (Martínez-López, E. et al, 2024). De acuerdo a Macías et al. (2019), no todas las
comunidades del país tienen acceso a estas tecnologías (El Oftalmoscopio, 2019).
La implementación de estas herramientas es de suma importancia debido que, en base a estas, el
prototipo de oftalmoscopio portátil y de bajo costo será desarrollado, ofreciendo a las necesidades de la
población un acercamiento a estas herramientas de desarrollo propio.
La retinopatía diabética (Bernal, E. et al (2021) es una complicación de la diabetes muy actual en nuestro
país; la misma está causada por el deterioro de las arterias y venas que irrigan la retina y llevan el
oxígeno y nutrientes que ésta necesita (Al-Hazaimeh et al., 2022). Este deterioro determina, por un lado,
que se pueda filtrar líquido fuera de los vasos, produciendo un edema o hinchazón de la retina, lo que
impide que ésta pueda procesar correctamente las imágenes (Tang, F, 2021). Por otro lado, se puede
producir una escasez de oxígeno, también llamada isquemia de la retina (Garcés, A. et al, 2010). Esta
isquemia determina que el ojo, en un intento de llevar más oxígeno a la retina, forma vasos sanguíneos
nuevos, o neovasos, que son frágiles y sangran con facilidad (Nieto, 2022). Los riesgos de desarrollar
una retinopatía diabética aumentan a medida que la enfermedad evoluciona, y dependen en gran parte
del control de la glucemia. Hasta el 80% de los diabéticos desarrollan algún grado de retinopatía luego
de 15 años de evolución de la enfermedad (Kumar, D., Goyal, et al 2020).
Por lo tanto, el presente proyecto está enfocado a la construcción física de un oftalmoscopio electrónico
portátil y de bajo costo, esto con la finalidad de que en un futuro poder obtener retinografías del globo
ocular de un paciente y de esta forma detectar posibles enfermedades oculares (p.e. retinopatía
diabética) de manera eficaz utilizando los motores de IA que ofrece el lenguaje Python con un posible
impacto en el sector de salud pública (Deshmukh et al, 2023).
pág. 9769
METODOLOGÍA
El tipo de metodología que más satisface a la investigación y desarrollo de este trabajo es el modelado
por prototipado, éste permitió un desarrollo básico del modelo. El proceso de prototipado se construye
cuando una persona no está segura de que tipos de diseños puede utilizar en el proceso. Se realiza de
una forma rápidamente y fácil para comprender lo que se propone. Se realizó a través de etapas y no
solo se utiliza para la creación de un sistema, sino que también puede ser utilizado para su modificación.
En este caso el usuario final dará la terminación del proyecto y se modificará cada vez que se vea
necesario para poder cumplir con las expectativas y funcionalidades esperadas.
Esta metodología de prototipado muestra el seguimiento de seis etapas para la conclusión y desarrollo
del proyecto, en la que cada una cuenta con su finalidad, las etapas son:
Recolección de requerimientos
Se busca una serie de objetivos que es la fotografía de la retina (globo ocular) como alternativa
económica a los grandes y costosos equipos médicos, se buscó que fuera portátil y de fácil uso para el
profesional médico y el paciente, que no fuera invasivo y por lo tanto que no fuera peligroso.
Diseño rápido
Una vez establecidos los requerimientos se realizaron prototipos intermedios para evaluar el
desempeño, se probaron diversos lentes de aumento (dioptrías), así como diversas cámaras para
determinar la mejor relación costo beneficio. Se experimentó con microcomputadores que presentaran
las mejores opciones de desempeño, movilidad y facilidades de programación. Se probó con la
electrónica secundaria necesaria para el funcionamiento básico.
Construcción de prototipo
Teniendo los resultados que garanticen el costo beneficio en el diseño del prototipo se avanzó a la etapa
de la construcción, donde se pretendía que la tecnología de impresión 3d serviría para la construcción
final del prototipo.
Evaluación de prototipo
En esta etapa se procedió a realizar la mayor cantidad de pruebas, siguiendo los protocolos médicos
sugeridos para garantizar los resultados satisfactorios que se buscan.
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Refinado de prototipo
Cualquier sugerencia de mejora por parte de los expertos médicos fue considerada para que en una
futura versión del prototipo se integren. Garantizando de esta forma la actualización constante en la
evolución del prototipo.
Entrega de producto final
En esta etapa se valoraron las opiniones de expertos para los planes futuros del dispositivo.
RESULTADOS
De acuerdo con la metodología de desarrollo del proyecto se trabajó en la construcción del prototipo
del oftalmoscopio, utilizando la impresora 3D, se utilizó también una herramienta de software para la
configuración de las piezas a imprimir y un software de modelado en 3D. Debido a que este proyecto
es una mejora a un prototipo ya existente (Instructables, 2017) se procedió a realizar adecuaciones a los
requerimientos que se tenían en función de las diversos componentes electrónicos que se consiguieron
en el mercado nacional, ver ilustración 1.
Ilustración 1. Rediseño del prototipo en 3d.
Por ejemplo, en esta fase se rediseñaron las piezas físicas para adaptar una pantalla LCD de nueva
generación y baterías de mayor potencia, así como los módulos electrónicos de carga y regulación de
voltaje.
Diseño electrónico
Dentro de la carcasa del oftalmoscopio va incluida una caja óptica negra, la cual contiene dos espejos
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de extremo frontal de 50x50x3 mm y un lente de cristal de 20 dioptrías de grado médico, estos con el
fin de presentar la mejor imagen del globo ocular sin deformaciones (Esteva, 2001).
Se trabajó buscando el enfoque adecuado a la distancia correcta entre la caja negra y la cámara de 5
Mpx del sistema, se procedió a diseñar el circuito electrónico para ofrecer un oftalmoscopio portátil y,
por lo tanto, fue necesario tener un banco de energía para alimentar la tarjeta Raspberry (Raspberry,
2024), y otros dispositivos que se requieran conectar (ratón, teclado, etc.), el banco contiene cuatro pilas
recargables de 3.7V y 9 ah, la Raspberry funciona con 5V de entrada y 2.1A de corriente, por lo que
fue necesario conectar un módulo de carga y uno de regulación.
Ilustración 2. Realizando las primeras pruebas del prototipo.
Para obtener una buena resolución de imágenes, se calibró y se ajustó la cámara con el propósito de
capturar imágenes y evaluar la calidad que la cámara proporciona al dispositivo. Esto para brindarle al
oftalmoscopio un resultado más eficiente a la hora de tomar las fotografías del ojo humano, ver
ilustración 2.
Pruebas
Durante el proceso de pruebas del oftalmoscopio electrónico, se obtuvieron imágenes oculares que
reflejan la capacidad del dispositivo para capturar detalles precisos y claros del fondo del ojo. Se logró
un alto rendimiento en la adquisición de imágenes, evidenciado por la nitidez y calidad de la gran
mayoría de las fotografías obtenidas.
En un análisis detallado de las imágenes capturadas, se observó que un porcentaje significativo de las
mismas exhibió un estado óptimo, con detalles claramente definidos y sin distorsiones notables. Estos
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resultados respaldan la eficacia del oftalmoscopio electrónico en la obtención de imágenes oculares de
alta calidad.
Es importante destacar que, aunque la mayoría de las imágenes cumplían con los estándares de calidad
establecidos, se registraron algunas capturas desenfocadas. Esto se podría atribuirse a diversas
variables, como la estabilidad del dispositivo durante la captura de imágenes o la colaboración del sujeto
en el proceso. Se reconocen estos casos puntuales como áreas de mejora para futuras actualizaciones
del dispositivo, ver ilustración 3.
Las imágenes obtenidas durante las pruebas no solo demostraron la capacidad del oftalmoscopio
electrónico para capturar imágenes claras y detalladas, sino que también proporcionaron una base visual
sólida para el diagnóstico y seguimiento de condiciones oftalmológicas. La calidad de las imágenes es
un factor clave que respalda la utilidad práctica y clínica del dispositivo en entornos médicos y de
investigación, ver ilustración 4.
Ilustración 3. Imágenes de las corneas utilizando el prototipo.
Ilustración 4. El dispositivo final, con la integración de pantalla LCD, ya totalmente portátil.
También se realizó un análisis de costos y se concluyó que este proyecto en producción no sobre pasa
un costo total de $5000.00 pesos mexicanos, por lo que la meta de ser de bajo costo se logró alcanzar.
Finalmente, el prototipo se llevó a un concurso de innovación y sorprendió mucho a los jurados
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calificadores los cuales eran expertos médicos, al punto de invitar a los desarrolladores a trabajar en
conjunto con el sector salud en las mejoras del análisis de las retinografías.
CONCLUSIONES
Este artículo proporciona una visión resumida del desarrollo y evaluación de un oftalmoscopio
electrónico de bajo costo y portátil. Con la esperanza de que esta innovación permita contribuir al
bienestar de la comunidad global, ofreciendo un herramienta accesible que puede ser transportada a
comunidades rurales alejadas de los grandes centros urbanos y que permita realizar a un médico general
un diagnóstico temprano de un padecimiento como es la retinopatía diabética que en sus primeras fases
no se aprecian los síntomas y la enfermedad pueda evolucionar y de esta forma comprometer la visión
de una persona, un diagnóstico temprano puede prevenir el desarrollo de la enfermedad con los
tratamientos correctos.
Las imágenes que se obtienen son de buena calidad por lo que se considera que el objetivo de este
trabajo se cumplió, en esta primera fase se pretendía solamente abordar la construcción física del
prototipo, en una fase segunda se contemplará desarrollar los algoritmos necesarios de redes neuronales
que permitan identificar las afectaciones de la retinopatía en el globo ocular y de esta forma poder
contribuir en soluciones reales, económicas y de innovación para el sector de salud pública de nuestro
país.
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