Tesis
Modelo sistémico para el diagnóstico, diseño e implementación de una prótesis tumoral de rodilla.
Fecha
2017-10-05Registro en:
Huerta Lecona, Aideé. Modelo sistémico para el diagnóstico, diseño e implementación de una prótesis tumoral de rodilla. Tesis (Doctorado en Ingeniería de Sistemas). Ciudad de México, Instituto Politécnico Nacional, Sección de Estudios de Posgrado e Investigación, Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Unidad Zacatenco. 2016. 170 p.
Autor
Huerta Lecona, Aideé
Institución
Resumen
El Instituto Nacional de Rehabilitación cuenta con un diseño propio de espaciador y clavo intramedular para el tratamiento de tumores tanto benignos como malignos, localizados en la articulación de la rodilla. Aunque el implante ha dado buenos resultados en general, la vida del implante se ve limitada por el aflojamiento de los pernos bloqueadores, lo que le ocasiona dolor muy intenso al paciente.
Cuando el espaciador presenta este tipo de falla, en ocasiones, es necesario
realizar una amputación transfemoral, con las consecuencias en cuanto autoestima, calidad de vida y función que ello implica.
Debido a la gran cantidad de variables que pueden determinar el desempeño de la prótesis, así como la diversidad de su naturaleza (variables biomecánicas, así como, variables socio-culturales, psicológicas, económicas, entre otras), es necesario emplear un enfoque sistémico-transdisciplinario, para encontrar la configuración (posición, tamaño y cantidad) de los pernos bloqueadores, que permita una mejor distribución de las cargas fisiológicas, a través del implante.
Se propone la implementación de una metodología híbrida (sistemas suaves y sistemas duros). En el caso de los sistemas suaves, la metodología de Checkland permitirá establecer una estructura al problema mediante un enfoque transdisciplinario, identificar los recursos disponibles para realizar la investigación y la aplicación del
diseño de experimentos como modelo conceptual para dar solución al problema.
Por otro lado, se propone el uso del diseño de experimentos aplicado al Análisis de Elementos Finitos de la interfase prótesis-hueso para conocer la configuración óptima de los pernos bloqueadores. Así como la implementación del modelo cibernético para el seguimiento clínico a largo plazo del desempeño de la prótesis.
El alcance de este documento incluye la definición raíz del sistema relevante pernos-espaciador-clavo, el diseño de experimentos para conocer la configuración óptima de los pernos en función del tamaño de la resección, los modelos cibernéticos de los cinco sistemas relevantes propuestos, el modelo en 3D de la tibia y el fémur, el modelo en 2D de la prótesis, así como la propuesta de modelado para la articulación de la rodilla.
AB S TRACT
The National Rehabilitation Institute has its own design of intramedullary nail spacer for the treatment of both benign and malignant tumors located around the knee joint. Although the implant has had a successful performance, its life is limited by pin loosening, which causes severe pain to the patient. When the spacer has this type of failure, sometimes it is necessary to perform a transfemoral amputation, with consequences for self esteem, quality of life and function that it implies.
Due to the large number of variables that can determine the performance of the prosthesis as well as the diversity of its nature (biomechanical variables, as well as socio-cultural, psychological, economic variables, among others), it is necessary to use a systemictransdisciplinary approach, to find the configuration (position, size
and quantity) of pins, which allows a better distribution of physiological loads through the implant.
This paper proposes the implementation of a hybrid methodology (soft and hard systems). In the case of soft systems, the Checkland methodology would establish a structured problem through a transdisciplinary approach, the identification of the available resources to perform the research, and the application of experimental design as conceptual model to solve the problem.
On the other hand, the use of experimental design applied to Finite Element Analysis of the prosthesis-bone interface to determine the optimal configuration of pins, is proposed. As well as the implementation of the cybernetic model for the clinical long-term monitoring of the performance of the prosthesis.
The scope of this document includes the root definition of the pinspacernail relevant system, the design of experiments to determine the optimal configuration of pins according to the size of resection, the cybernetic models of the five relevant systems proposed, the 3D models of the tibia and femur, the 2D model of the prosthesis, and
the modeling approach for knee joint.