Conceptual design of an alignment device for transfemoral prosthesis

Abstract

ABSTRACT : The alignment of lower limb prosthesis is one of the most significant procedures for prosthetic adaptation since it allows greater comfort and fulfillment of the prosthesis function. Prosthetic misalignment can lead to severe consequences for the patient, such as gait instability and increased load on the residual limb. The fitting and alignment of the prosthetic system is a highly subjective procedure that relies mainly on the professional experience of the prosthetist. This study aims to design a prototype of a low-cost alignment device for lower transfemoral prosthesis to be used temporarily during the prosthesis static alignment. The conceptual design methodology was implemented. The device was modeled in SolidWorks, and the mechanical resistance of the device was determined in a finite element analysis in Ansys. Among the tested materials, CarbonFil exhibited the best behavior showing promising results for a 3D printed alignment device prototype. The viability of this device’s massive production should be considered to further reduce its cost and be implemented in a larger number of prosthetic centers worldwide.

RESUMEN : La alineación de las prótesis de miembro inferior es uno de los procedimientos más importantes para la adaptación protésica, ya que permite una mayor comodidad y cumplimiento de la función de la prótesis en el paciente. Los problemas en la alineación protésica pueden llevar a consecuencias graves para el paciente, como la inestabilidad de la marcha y el aumento de la carga en la extremidad residual. El ajuste y alineación de la prótesis requiere una gran precisión y experiencia profesional, lo que hace que este procedimiento sea altamente subjetivo. El objetivo de este estudio es diseñar un prototipo de dispositivo de alineación estática de bajo costo para prótesis transfemorales a través de la metodología de diseño conceptual. El dispositivo se modeló en el software SolidWorks, y se llevó a cabo un modelado de elementos finitos utilizando el software Ansys. Entre los materiales probados, el CarbonFil exhibió el mayor factor de seguridad, por lo que podría ser un material prometedor para la impresión 3D del prototipo. Se debe considerar la viabilidad de la producción masiva de este dispositivo para reducir aún más su costo y para implementarlo en un mayor número de centros protésicos de todo el mundo.