domingo, 13 de marzo de 2016

Análisis de las características biomecánicas de una prótesis de rodilla low-cost

1. INTRODUCCIÓN

Las prótesis de rodilla son instrumentos mecánicos que permiten a la gente que ha sufrido una amputación, volver a recuperar gran parte de los movimientos de dicha zona. Además de esto, es uno de los implantes mas colocados en el ambito de la ortopedia.

Se pueden distinguir dos tipos de protesis de rodilla si nos centramos, unicamente, en el coste de estas. Las mas baratas o  « low cost » y las caras. Estas ultimas son más cómodas y la tecnología que inluye está mas desarrollada. Nosotros nos vamos a centrar en las  prótesis de rodilla « low cost » y analizaremos su biomecánica. Este tipo de prótesis permite a las personas con un menor poder adquisitivo acceder a una y volver a tener libertad de movimiento en la rodilla.

En nuestro trabajo nos vamos a centrar sobretodo en las prótesis de rodilla policéntricas y las de un solo eje.


2. PRÓTESIS DE UN EJE Y POLICÉNTRICAS

a) Eje sencillo y las rodillas policéntricas

La rodilla de un solo eje, esencialmente una bisagra simple, es generalmente considerado como el "caballo de batalla" de las clases básicas de la rodilla debido a su relativa simplicidad, lo que la convierte en la opción más económica, más duradera y más ligera disponible.

Sin embargo, las rodillas de un solo eje tienen limitaciones. En virtud de su simplicidad, los amputados deben utilizar su propia fuerza muscular para mantenerlos estables a la hora de estar de pie.

 
Para compensar esto, la rodilla de un solo eje incorpora, a menudo, un control de la fricción constante y un bloqueo manual. La fricción mantiene la pierna sin que se balancee hacia adelante demasiado rápido.

Las rodillas policéntricas, también conocidas como las rodillas "fourbar", son más complejas en el diseño y tienen múltiples ejes de rotación. Su versatilidad es la razón principal de su popularidad. Pueden ser configuradas para ser muy estables durante la fase de apoyo, sin embargo, poseen una gran facilidad de flexión para iniciar la fase de impulsión o para sentarse. Otra característica popular del diseño de la rodilla es que la longitud total de la pierna se acorta cuando se inicia una etapa de oscilación, lo que reduce el riesgo de tropezar.


Imágenes de prótesis de un solo eje y policentricas:
  


3. FABRICACIÓN DE UNA PRÓTESIS DE RODILLA

A – El molde NEGATIVO de la rodilla amputada se realiza rodeando el muñón con el yeso de Paris mojado. 

B – El  molde POSITIVO se fabrica llenando el molde negativo con yeso de Paris y agua.

C – Se realizan múltiples pruebas para ver si el molde soporta la presión y se eliminan los restos de plástico.

D – Se prueba el molde sobre la rodilla del paciente para ver si se ajuste bien.

E – Hacer otro molde POSITIVO mediante este nuevo modelo.

F – El molde va unido a una barra, la cual se puede ajustar a la marcha del paciente.

H – La prótesis final puede ser de exoesqueleto o endoesqueleto.


4. ANÁLISIS BIOMECÁNICO







En este punto hemos analizado las diferencias entre los ángulos de flexión y extensión de una persona con y sin prótesis de rodilla caminando. 


Lo que podemos observar es que en una persona sin prótesis realiza una mayor flexión de rodilla que una con prótesis de rodilla (100º frente a 130º). Mientras que, como queda reflejado en las imágenes, el ángulo de extensión no se ve casi afectado (177º y 182º respectivamente).


5. El FUTURO “PROTESIS LOW-COST”: Impresora 3D

Un artículo publicado en el sitio web Medgadget.com, el 7 de marzo 2014, presenta un proyecto dela universidad de Toronto. Este proyecto consiste en una técnica para crear una prótesis de la rodilla “low cost”. Con la colaboración de Autodesk Research y CMB Canadá.

Ellos utilizan la técnica de impresión 3D para producir a bajo precio, rápidamente y fácilmente el molde de la prótesis. Por el momento, utilizan la cámara de la Xbox Kinect para escanear la rodilla del paciente y crear el molde directamente en el ordenador. Después, cuando el modelo informático esta creado, imprimen el molde con ácido polylactico: PLA (poly lactic acid). El PLA es un plástico que se modifica con el calor.

Este método produce un molde por menos de 10$ y en pocas horas. (Modelo informático en 15minutos).
Si el proyecto se aprueba, el método podría ser repartido por todo el mundo, sobre todo si los investigadores de la Universidad de Toronto consiguen crear una aplicación para una fácil utilización.

PUNTOS POSITIVOS
+ Fácil: mediante la nueva aplicación, se necesita solamente un ordenador y una impresora  3D.
+ Rápido: Modelo informático creado en 10 min.          
+ Ajustable: si hay modificaciones para resolver cualquier problema de presión sobre la rodilla, no se debe esperar mucho tiempo hasta que el nuevo molde se cree y se haga una prótesis completa.
+ Precio: Para los pacientes, este método puede ser una solución sin importar el poder adquisitivo  de cada individuo.

PUNTO NEGATIVO
- Precio: Para los médicos, el coste de los materiales (la impresora 3D, el derecho de la aplicación, formación)  debería ser muy rico y repulsar algunos.
- Implantación: Estiman que en 50 años, pueden enseñar a 18.000 usuarios a utilizar este aplicación.


6. CONCLUSIÓN

Podríamos decir  que las prótesis de rodillas intentan reemplazar los movimientos que proporciona una pierna normal y que la facilidad de andar con una prótesis depende de la elaboración de esta. La prótesis ésta desarrollada técnicamente, por lo que el precio será elevado, y, a pesar de que las prótesis low-cost son baratas, no permiten realizar muchos movimientos (solo extensión y flexión), al igual que no permiten realizar actividades que serían viables con una pierna “de carne y hueso”.  

El hecho de que hoy en día, los avances tecnológicos hayan permitido la creación de impresoras 3D, ha hecho que los precios de las prótesis se rebajen. Este aspecto es muy importante para aquellas personas que no disponen de los recursos materiales necesarios para adquirir una prótesis de alta tecnología. Además, estas impresoras 3D, han permitido ampliar el abanico de movimientos, añadiendo a la flexión y extensión la capacidad de realizar rotaciones internas y externas.


7. BIBLIOGRAFÍA