Dispositivo de alineación para prótesis transfemorales

Abstract

RESUMEN : La discapacidad de miembro inferior es una de las más limitantes en las actividades de la vida cotidiana de la persona que la sufre. Esta discapacidad puede estar relacionada con traumatismos, enfermedades crónicas, enfermedades congénitas o envejecimiento y puede tratarse usando tecnologías como prótesis, ortesis, o sillas de ruedas que aumente la movilidad y autonomía. Sin embargo, en Colombia el acceso a prótesis suele ser limitado por los altos costos que estas representan y es aquí donde instituciones sin ánimo de lucro como la Corporación Mahavir Kmina (MK) donan este tipo de ayudas para las personas en necesidad. Pero la donación es solo el primer paso para la recuperación de la movilidad, ya que una vez adquirida la prótesis debe ser adaptada al paciente y para ello poner a disposición un equipo de protesistas y médicos que se encargan de esta tarea. Una buena adaptación se logra específicamente en el proceso de alineación, esta garantizara la adecuada marcha del paciente evitando problemas futuros. La alineación representa un reto, ya que todas las amputaciones cuentan con características diferentes y los dispositivos comerciales disponibles para esta función presentan altos costos que son difíciles de asumir por la corporación MK. De igual manera no se encuentran dispositivos que se puedan adaptar para alinear prótesis con un nivel de contractura alto en la amputación. Por lo tanto, el objetivo del presente trabajo es diseñar un dispositivo de bajo costo para alineación de prótesis transfemorales en cooperación con la corporación MK.

El dispositivo se desarrolló teniendo en cuenta todas las fases del proceso de diseño conceptual, mediante encuestas a los protesistas y médicos de la Corporación MK para identificar las necesidades principales. Posteriormente se diseñaron las piezas en SolidWorks y se simuló el comportamiento mecánico del dispositivo usando elementos finitos en Ansys para identificar el comportamiento del material a utilizar. Finalmente se procedió a fabricar el prototipo en impresión 3D con el que se hicieron pruebas de funcionalidad en un paciente de la Corporación MK. El dispositivo diseñado tiene un gran rango de desplazamiento, lo que permite adaptar prótesis a pacientes con muñones muy contracturados. Además, es liviano y de costo moderado respecto a los demás dispositivos comerciales. Sin embargo, no es adecuado para ser usado en pruebas dinámicas, únicamente en la prueba estática de alineación. Más investigación es requerida en cuanto a nuevos diseño y materiales que puedan otorgar una mayor resistencia mecánica sin aumentar considerablemente el peso y costo del dispositivo.

ABSTRACT : Lower limb disability is one of the most limiting in the activities of daily living of the person who suffers it. This disability can be related to trauma, chronic diseases, congenital diseases or aging and can be treated using technologies such as prostheses, orthoses, or wheelchairs that increase mobility and autonomy. However, in Colombia, access to the prosthesis is usually limited due to the high costs that these represent. Here, non-profit institutions such as the Mahavir Kmina Corporation (MK) donate this type of aid to people in need. Nevertheless, the donation is only the first step for the recovery of mobility since once the prosthesis is acquired, it must be adapted to the patient. For this purpose, a team of prosthetists and doctors are available to take care of this task. A good adaptation is explicitly achieved in the process of alignment, and this will ensure the proper gait of the patient, avoiding future problems. Alignment represents a challenge since all amputations have different characteristics and the commercial devices available for this function have high costs that are difficult for MK Corporation to assume. Similarly, no devices can be adapted to align prostheses with a high level of contracture in the amputation. Therefore, the present work aims to design a low-cost device to align transfemoral prostheses in cooperation with MK Corporation. Considering all phases of the conceptual design process, the device was developed by surveying MK Corporation prosthetists and physicians to identify the primary needs. Subsequently, the parts were designed in SolidWorks, and the mechanical behavior of the device was simulated using finite elements in Ansys to identify the behavior of the material to be used. Finally, the prototype was manufactured in 3D printing to test its functionality in a patient of the Corporation MK. The designed device has a wide range of displacement, which allows to adapt prostheses to patients with highly contractured stumps. In addition, it is light and of moderate cost compared to other commercial devices. However, it is not suitable to be swept in dynamic tests, only in static alignment tests. More research is required regarding new designs and materials that can provide greater mechanical strength without significantly increasing the weight and cost of the device.