Tesis
Análisis y diseño de un sistema de pie protésico de alta actividad.
Fecha
2017-10-05Registro en:
Cruz Sosa, Christian. Análisis y diseño de un sistema de pie protésico de alta actividad. Tesis (Maestría en Ciencias 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. 2014. 127 p.
Autor
Cruz Sosa, Christian
Institución
Resumen
Uno de los grandes problemas que existen en México dentro de la salud pública es la amputación, la principal causa es por diabetes mellitus y por trauma principalmente; según datos de la Secretaría de Salud indican que durante 2013 se registraron 75,000 cirugías de amputación en miembro inferior, siendo las de mayor frecuencia las transtibiales y transfemorales.
Una de las tantas instituciones dedicadas a cubrir esta demanda es el Instituto Nacional de Rehabilitación (INR), la cual se encarga de proveer servicios de salud a la persona que ingresen. Dentro del Instituto existen áreas especializadas en diseño de prótesis, terapias de rehabilitación y de análisis de marcha para un óptimo desempeño de los dispositivos que el paciente amputado utilizará a lo largo de su vida. Si bien es cierto que en la actualidad existen diferentes materiales para la construcción de pies protésicos, éstos muchas veces están fuera del alcance de los pacientes ya que la materia prima para la fabricación es costosa, es por eso que el estudio de la presente tesis está orientado a caracterizar el comportamiento de tres materiales (dos polímeros y una fibra de carbón) que pueden ser utilizados en un sistema de pie protésico para prótesis transtibiales.
La geometría del dispositivo surge primeramente como un análogo biológico de un pie sano, y por otro lado, se han tomado diversas geometrías de pie protésicos que existen en el mercado tales como el Niagara Foot®. Los materiales que se proponen en la presente investigación se ocupan en la fabricación de algunos pies protésicos, sin embargo no han sido probados en el prototipo que se ha propuesto. Se han considerado diversas marcas comerciales de los tres materiales anteriormente mencionados; la selección de los materiales se ha basado en las propiedades mecánicas de los mismos. La modelación del prototipo se realizó mediante un modelo Sistémico Cibernético, el cual tiene la finalidad de ver de manera integral todo el sistema de pie protésico así como las relaciones que existen con cada una de las partes que conforman dicho sistema, este modelo ha sido útil para encontrar cuál de los materiales es el mejor no solo en términos de calidad sino monetarios también. Para la fabricación del pie protésico no solo se ha valido del modelo sistémico, también de herramientas tales como el Análisis de Elemento Finito y análisis estadístico, tales como el Análisis de Varianza y el método de medias de Duncan.
ABSTRACT
One of the major problems that exist in Mexico within the public health is amputation, the main cause is diabetes mellitus and trauma primarily; According to data from the health sector, indicate that during last year (2013) 75,000 amputation surgeries occurred in lower limb, being more often the transtibial and Transfemoral amputations.
One of the many institutions dedicated to meet this demand is the National Institute of Rehabilitation, which is responsible for providing health services to the person entering. Within the Institute, there are specialized areas in the design of prostheses, rehabilitation and therapies analysis of March for optimal performance of the devices to the amputee patient used throughout his life. While it is true that currently there are different materials for the construction of prosthetic feet, these are often out of reach of patients since the raw material for manufacturing is expensive, therefore the study aims to characterize the behavior of three (two polymers and a carbon fiber) materials that can be used on a prosthetic foot system for transtibial prosthesis.
The geometry of the device first emerges as a biological analog of a healthy foot, and on the other hand, taken various geometries standing prosthetic that exist in the market such as the Niagara Foot ® mainly. Materials that are proposed in this research are concerned in the manufacture of some prosthetic feet, however they have not been tested in the prototype that has been proposed. Have been considered various trademarks of the three above-mentioned materials; the selection of materials is based on the mechanical properties of them. The prototype modelling was performed using a systemic model, which aims to see a comprehensive system-wide prosthetic foot as well as the relationships that exist with each of the parties that make up this system; this model has been useful to find what media is the best not only in terms of quality but money also. For the fabrication of the prosthetic foot not only has valid systemic model, also tools such as finite element analysis and statistical analysis, such as the variance analysis and the method of averages of Duncan.