Diseño de un socket transtibial que permita generar ajuste.

Proyecto de Graduación (Bachillerato en Ingeniería en Diseño Industrial) Instituto Tecnológico de Costa Rica, Escuela de Diseño Industrial, 2017.The main goal of this research is the design of an adjustable transtibial socket, which has as main objective to allow the adjustment during the use of the prosthesis, which optimizes the interaction between the user-product to create comfort. An amputee goes through several stages during the process of recovery and integration into the social environment, which are not easy because in these stages the person is in a constant adaptation, both physical and psychological. Regarding to the physical adaptations, there is a significant variation in the condition of the residual limb, called stump. So, constant visits to the doctor will have to become part of the patient's daily life, increasing the frequency of this visits when the stump changes dimensions unexpectedly, either by decrease or increase in weight, or fluid retention, among others. According to data from the National Prosthetic Center (CNP), appointments for revision of the prosthesis are scheduled in a period of one year, but usually these are reschedul to 6 months due to adjustment problems in the prosthesis, mostly due to adjustment problems. specifically between the stump and the container in which it is contained, called socket. In this appointments methods such as pads are implemented, and in most cases the patient is advised to use extra sockings to create a good fit with the socket. These methods are only temporary solutions to the big adjustment problem There is a need of an adjustment solution that converge with the activities of the user, in order to facilitate full reincorporation in the social field, such as the patient's work. We were able to define the recommended areas of adjustment. This means that fieldwork was done, as to talk with experts in the field in order to get a good design. In addition, the technologies currently used in Costa Rica for the development of the socket were studied in order to get the one that best matches the production needs. Also a study of the current adjustment method was executed. This allowed us to define some important characteristics and limitations, in order to have better knowledge of the market. Then we began an exploration of ideas, which were widely analyzed in order to select the most appropriate. Once the adjustment mechanism to be used was select, the final design and its characteristics were detailed, together with the important information to understand why we chose this design

Diseño, construcción y pruebas a una prótesis transtibial

En este documento se realiza un estudio de factores que intervienen en el diseño y construcción de una prótesis transtibial con los cuales se va a realizar pruebas mecánicas para determinar la fiabilidad del diseño y la reducción de costos en producción de esta pieza. Se analiza algunos materiales que se pueden utilizar para este proyecto y también de las técnicas de manufactura usadas para crear piezas en plástico. Se realiza un diseño y se selecciona un solo material para crearlo; posteriormente se realiza la prueba mecánica de compresión y se determinan las propiedades del material. Con esto se pretende comprobar las características que necesita el material para cumplir con las condiciones de ser usado en la producción de prótesis. Se analiza el comportamiento del material a partir del uso de gráficas esfuerzo vs deformación para determinar las propiedades mecánicas del material y, posteriormente, compararlas con las que se obtuvieron con el uso de software. De acuerdo con los ensayos, se obtuvieron buenos resultados en el comportamiento real del material; se concluye que es una excelente opción si se desea empezar la producir prótesis con materiales más económicos e igual de eficientes

Aportaciones metodológicas para el diseño y fabricación de dispositivos protésicos: aplicación en prótesis de miembro inferior

En la actualidad, cuando una persona tiene una deficiencia física de una o ambas extremidades ya sea como consecuencia de una amputación o de malformación genética, es normal que recurra al uso de prótesis; no es una conducta reciente, se tienen registros de prótesis que datan de hace más de 2000 años. Sin embargo, la Industria de elementos protésicos es bastante cerrada, los dispositivos son protegidos con múltiples patentes, el proceso de diseño y fabricación utilizado no es estándar y requiere de herramientas, equipos y materiales que, además de su alto costo, precisan de una experticia particular; lo que genera alternativas comerciales que alcanzan costos superiores a $100.000 dólares por dispositivo. La contribución original al conocimiento de la presente tesis es una metodología de diseño y fabricación de dispositivos protésicos para prótesis de miembro inferior, donde se aportan una serie de estrategias, tareas para desarrollar soluciones protésicas de socket, rodilla protésica y pie protésico; integrando herramientas computacionales de código abierto (open-source). Se busca reducir el costo de inversión, para el diseño, la evaluación y la fabricación. Esto asegura que la metodología pueda ser utilizada por cualquier investigador en cualquier lugar del mundo para desarrollar dispositivos protésicos acordes al contexto del usuario (país, cultura, religión, etc.). Se trabajó en caso de estudios con el fin de ilustrar cómo se puede llevar a cabo la metodología, los beneficios y las ventajas de la misma

Diseño de un socket ajustable

Diseñar un socket transfemoral ajustable.La amputación transfemoral es una de las cirugías más frecuentes en el país. En su mayoría, éstas son provocadas por accidentes o enfermedades degenerativas, lo que ha causado la necesidad de adquirir prótesis de miembro inferior por parte de los amputados con la intención de mejorar su calidad de vida. En los centros protésicos existentes fabrican sockets rígidos, tales que; al disminuirse el volumen del muñón minimiza su funcionalidad. Al no realizar el ajuste adecuado se provocan daños en el muñón e insatisfacción al usuario. Por ello, es necesario la implementación de un sistema de ajuste que permita que el socket se adapte al muñón, brindando al usuario la posibilidad de controlar el ajuste requerido y proporcionar cierta comodidad al momento de usar la prótesis. En esta investigación mediante una revisión bibliográfica, entrevistas a miembros de la Fundación Prótesis Imbabura y profesionales involucrados en el tema se obtiene información acerca de la morfología y zonas tolerantes a cargas del muñón, permitiendo así identificar el estado clínico del muñón y su geometría. Se realizaron bocetos de las posibles alternativas de solución para el diseño del socket, de las que se eligió la alternativa que satisface la mayoría de los requerimientos. Posteriormente, se fabricó la solución definitiva a través del termoformado de polipropileno y se implementó el sistema de ajuste por medio de correas y velcro. Luego se modeló la geometría del prototipo mediante una herramienta de modelación 3D basada en el método de los elementos finitos. Se obtuvo el análisis de esfuerzos, bajo cargas estáticas de compresión, para el cual se utilizó el software SolidWorks Simulation. Adicionalmente, se realizaron pruebas experimentales junto con el muñón mecatrónico para determinar la distribución de presión. Por último, se analizaron los resultados obtenidos para validar el diseño; en el cual se observó que la región con mayor concentración de esfuerzos es la zona posterior, específicamente el isquion. En este punto anatómico el paciente puede descargar la mayor parte del peso sin provocar daños en el muñón. Cabe destacar que el factor de seguridad mínimo del socket es aceptable.Ingenierí

Diseño y análisis por elementos finitos de una prótesis transtibial

En el presente proyecto se realiza el diseño y análisis por elementos finitos de una prótesis transtibial, para personas que por alguna circunstancia hayan perdido esta parte de su cuerpo y así poder ayudar en la recuperación física y psicológica del paciente. Se elabora un estudio de la marcha humana, específicamente en la fase de contacto, contacto medio y propulsiva, con el fin de conocer las fuerzas que interactúan en la zona del cuerpo en estudio, se realizan cálculos estructurales de los elementos mecánicos como son tornillos, ejes y rodamientos. Con el fin de poder tener un punto de comparación al momento de simular. Se realizan planos de los elementos diseñados y se elabora un plan de montaje y plan de mantenimiento para así garantizar un buen funcionamiento de la prótesis

Identification of biomechanical parameters in the static alignment of transtibial prosthesis using Svm´S

El Programa Presidencial para la Acción Integral contra Minas, dependencia del Departamento Administrativo de la Presidencia de la República, reporta que entre 1990 y noviembre de 2014 se han tenido más de 10000 víctimas de minas antipersona y uno de sus fenómenos más concurrente es la pérdida de partes del cuerpo, liderando las amputaciones transtibiales (Direccion Contra las Minas, 2016). Teniendo en cuenta que el método más utilizado para la rehabilitación del amputado es la prótesis, la adaptación protésica requiere de procesos y procedimientos que van de acuerdo a cada individuo, existiendo algunos generalizados tal como la alineación de la prótesis (Amputee Coalition of America, 2016). La alineación es el elemento clave de una función protésica óptima; la relación de ubicación entre la prótesis y la persona, así como entre los componentes de la prótesis, afectan críticamente el desempeño funcional y el confort de la persona, porque se altera la distribución de peso que se transfiere entre la extremidad residual y el suelo (Salgado, 2012). Este trabajo plantea un modelo computacional para la identificación de la afectación de la alineación de prótesis transtibiales sobre parámetros biomecánicos, validando la metodología con datos obtenidos experimentalmente. Adicionalmente, con este algoritmo se busca construir un sistema de apoyo al técnico protesista que permita mejorar el proceso de rehabilitación de una persona que usa prótesis transtibial, a partir del uso de herramientas computacionales que muestren la relación entre los datos de la postura de un paciente contra un modelo que muestra los parámetros de ajuste correctos.The Presidential Program for Comprehensive Mine Action dependence of the Administrative Department of the Presidency of the Republic, reports that between 1990 and November 2014 have been more than 10,000 landmine victims and one of its most concurrent phenomena is the loss of body parts, leading the transtibial amputations (Direccion Contra las Minas, 2016). Given that the preferred method for the rehabilitation of the amputee's prosthesis, prosthetic fitting requires processes and procedures are in accordance with each individual, and there is some generalized as the alignment of the prosthesis. The (ottobock, 2016) alignment is the key to an optimal prosthetic function element; location relationship between the prosthesis and the person and between the components of the prosthesis, critically affect functional performance and comfort of the person, because the weight distribution that is transferred between the residual limb and the soil is disturbed. This work presents a computational model for the correction of the positions in the alignment of transtibial prosthesis, validating the methodology with data obtained experimentally. Finally this algorithm is looking to build a support system prosthetist technician that allows to improve the rehabilitation process of a person using transtibial prosthesis, through the use of computational tools that show the relationship between the data in the posture of a patient against a model showing the correct setting parameters

Identificación del comportamiento de parámetros biomecánicos en la alineación estática de prótesis transtibiales utilizando SVM'S

Context: The body segment amputees below the knee are globally known as “transtibial amputees”. Diseases of the peripheral vascular system, or tu­mor lesions such as cancer, or the absence or con­genital deficiency, or trauma suffered by accidents (including antipersonnel mines) can cause amputa­tion. Until August 2016, the Presidential Program for Integral Action against Mines, a unit of the Admin­istrative Department of the Presidency of the Repub­lic, reports about 10.000 victims of antipersonnel mines, including transtibial amputations. Consider­ing that the most widely used method for amputee rehabilitation is the prosthesis, prosthetic adaptation requires some generalized procedures, such as the alignment of the prosthesis, and it is important to know the affectation of the biomechanical param­eters in such alignment.Mhetod: In this research we plan to predict and ex­plain the patterns of biomechanical parameters of lower body segment joints angles, Pressure Center (COP) and weight distribution in transtibial ampu­tees during static alignment. We developed a com­putational model using Vector Support Machines (VSMs) of transtibial alignment during static biped. On the other hand, in order to have the feeding data of the model, we performed a cross-sectional de­scriptive study at the Central Military Hospital in Bo­gotá, Colombia, where we varied the sagittal angular location of the prosthesis socket and measured the parameters. A male subject with a transtibial ampu­tation volunteered for the study. The subject was test­ed on three separate occasions at two-day intervals. The prosthesis was aligned to be in optimal position for the subject and then changed into + 2 °, + 4 °, + 6 °, -2 °, -4 ° and -6 ° in the sagittal plane.We recorded the kinematic and kinetic data simul­taneously by means of a static biped stationary po­sition analysis. We introduced the prosthesis fitting angle data into a transtibial alignment model, and the computational model predicted kinematic and kinetic data. The sagittal location of the lace was the input variable and the bieomechanical parameters, the output variables. We also verified the perfor­mance of the model with the correlation between the data supplied by the model and the original database.Results: The data collected in the measurements al­lowed to generate a database, and the analysis shows that the distribution of the data differs for each loca­tion of the fit. We generated a computational model that reproduces the findings obtained in the study, and presents an error lower than 10%.Conclusion: Adequate alignment of the prosthesis is very important for the subject’s normal activities. The angular location in flexo-extension of the socket af­fects the articular ranges of lower limb segment and location of the center of pressure, mainly. The low error presented by the model allows concluding that the vector support machine is a good performance algorithm in the study of prosthesis alignment; also, the chosen variables are adequate in the prediction of the alignment.Contexto: A nivel mundial se conocen como “am­putados transtibiales” los amputados de segmento corporal por debajo de rodilla. La amputación tie­ne diversas causas, puede deberse a enfermedades del sistema vascular periférico, o lesiones tumorales como el cáncer, o a la ausencia o deficiencia congé­nita, o a traumatismos sufridos por accidentes, entre los que se tienen las minas antipersona. Hasta agos­to de 2016 se calculan cerca de 10.000 víctimas de minas antipersona, y entre estas víctimas hay quie­nes tienen amputaciones transtibiales. Teniendo en cuenta que el método más utilizado para la rehabi­litación del amputado es la prótesis, la adaptación protésica requiere de procesos y procedimientos, al­gunos generalizados como la alineación de la pró­tesis. Es importante conocer la afectación de los parámetros biomecánicos en la alineación.Método: En esta investigación se planteó predecir y explicar los patrones de los parámetros biomecáni­cos de ángulos de las articulaciones de segmentos corporales inferiores, el centro de de presión (COP) y y la distribución de peso en los amputados transti­biales durante la alineación estática. Se desarrolló un modelo computacional haciendo uso de Máquinas de Soporte Vectorial (SVM’s, por su siglas en inglés) de alineación transtibial durante bipedestación está­tica. Por otro lado, para tener los datos de alimenta­ción del modelo, se realizó un estudio descriptivo transversal en el Hospital Militar Central en Bogotá, Colombia, donde se varió la ubicación angular sa­gital del encaje (socket, por sus siglas en inglés) de la prótesis y se midieron los parámetros. Un sujeto masculino con una amputación transtibial se ofreció como voluntario para el estudio. Al sujeto se le rea­lizaron pruebas en tres ocasiones separadas a inter­valos de dos días. La prótesis se alineó para estar en posición óptima para el sujeto y luego se cambió en +2°, +4°,+ 6º, -2°, -4° y -6º en el plano sagital.Los datos cinemáticos y cinéticos se registraron si­multáneamente mediante un análisis de posición de bipedestación estática. Los datos del ángulo del en­caje de la prótesis fueron introducidos en un modelo de la alineación transtibial y los datos cinemáticos y cinéticos fueron predichos por el modelo computa­cional. La ubicación sagital del encaje fue la variable de entrada y las variables de salida fueron los pará­metros biomecánicos. Se comprobó el desempeño del modelo con la correlación entre los datos sumi­nistrados por el modelo y la base de datos original.Resultados: Los datos recogidos en las mediciones permitieron generar una base de datos, y el análi­sis muestra que la distribución de los datos difiere para cada ubicación del socket. Se generó un mode­lo computacional que reproduce los hallazgos ob­tenidos en el estudio, y presenta un error inferior al 10%.Conclusiones: La alineación adecuada de la próte­sis es muy importante para las actividades normales del sujeto. La ubicación angular en flexo-extensión del socket incide en los rangos articulares de seg­mento de miembro inferior y ubicación del centro de presión, principalmente. El bajo error que pre­senta el modelo permite concluir que la máquina de soporte vectorial es un algoritmo de buen des­empeño en el estudio de la alineación de prótesis; asimismo, las variables elegidas son adecuadas en la predicción de la alineació

Justificación del trabajo de fuerza y propiocepción en sujetos con amputación transtibial.

pre-print4172 K

Comportamiento de rangos articulares con alineación en amputados transtibiales

The lack of objective information concerned to prostheses alignment is a common phenomenon in the area. When an inadequate angular location of the transtibial prosthetic socket appears, the biomechanical parameters in the joint in the amputees are affected; it also affects the amputee’s comfort in the standing position. The effects of transtibial prosthesis malalignment on biomechanical parameters were measured in terms of lower limb angles, when the subject is in the static standing position. Seven insertion alignment conditions were measured in each of the 6 participants of the study, whereas participant seven (7) only six conditions were located, for a total number of 144 tests. The socket angle and the joint angles, were recorded in computer files. The statistical analysis of the measurements carried out showed variation intra and inter subjects, so a methodology for the obtaining of the static alignment model was stated.La falta de información objetiva relacionada con la alineación de las prótesis es un fenómeno común en el área. Cuando aparece una ubicación angular inadecuada de la cavidad protésica transtibial, se ven afectados los parámetros biomecánicos en la articulación de los amputados; también afecta la comodidad del amputado en la posición de pie. La presente investigación da cuenta de los efectos de la desalineación de la prótesis transtibial en los parámetros biomecánicos al medirse en términos de ángulos de las extremidades inferiores, cuando el sujeto se encuentra en la posición bipedestada estática. Se midieron siete condiciones de alineación en cada uno de los 6 participantes del estudio, mientras que al participante siete (7) solo se le localizaron seis condiciones, para un total de 144 pruebas. Un sistema de medición de ángulos (goniómetros digitales) permitió detectar y almacenar los cambios de los rangos articulares. El análisis estadístico de las mediciones realizadas mostró una variación intra y entre sujetos, por lo que se estableció una metodología para la obtención del modelo de alineación estática

Eficacia y adaptabilidad de la prótesis PTB (Patellar Tendon Bearing) con suspensión en LINERS para amputaciones transtibiales en pacientes que acuden a la Fundación prótesis para la vida de la ciudad de Ibarra durante el periodo enero a junio del 2012

Objetivo General: Determinar la eficacia y adaptabilidad de la prótesis de tipo PTB (Patellar Tendon Bearing) con suspensión en silicona para amputaciones transtibiales en pacientes que acuden a la “Fundación Prótesis para la Vida” de la ciudad de IbarraEl presente trabajo investigativo fue resultado del estudio de la autora, con la colaboración de los pacientes y de la Fundación Prótesis para la Vida, la misma que protetiza cada año a muchas personas. El objetivo fue que mediante la realización de una guía sobre la fabricación y ensamblaje de una prótesis PTB se pueda dar a conocer a la ciudadanía y a los afines a la rama sobre los beneficios que brinda una prótesis de este tipo y lo más importante, como se puede fabricar una prótesis, detallando paso a paso la estructuración de la misma. Los materiales y métodos utilizados fueron un estudio de tipo Descriptivo y Propositivo; enmarcado dentro de un diseño no experimental y de corte transversal, con una población de 35 pacientes con amputación transtibial; se utilizó el método inductivo y analítico; se empleó encuestas estructuradas mediante un cuestionario previamente elaborado pre y post-diagnóstico para la recolección de los datos. En cuanto a los resultados: en el análisis inicial se observó que el 54,29% de los pacientes perdieron su extremidad de forma traumática, siendo la causa de mayor porcentaje, se pudo determinar que el 94,29% de los pacientes amputados tienen en mente planes ocupacionales a futuro, lo que nos da a conocer la actitud positiva que muestran a pesar de las dificultades que atravesaban. Luego de la realización de la prótesis PTB se puedo observar que el 82,86% de los beneficiados de la prótesis se encontraban cómodos y sin dolor, a su vez el 100% de los pacientes señalaron que el utilizar un aparato protésico en su vida diaria significa que la vida les brindó una segunda oportunidad para seguir adelante. Como conclusiones, se permitió conocer la necesidad latente como es la fabricación y ensamblaje de una prótesis PTB que muchos de nuestros hermanos ecuatorianos la necesitan, los mismos que manifestaron que la prótesis PTB les brindó esa ayuda necesaria para desempeñarse adecuadamente dentro del ámbito familiar, social y laboral