En este proyecto se englobará el desarrollo de un sistema mecánico y sensorial con la capacidad de detectar la presión en la interfaz miembro residual-prótesis. Mediante un ajuste automático, lograr una presión idónea que permita la fijación de la prótesis y no genere daños en el paciente. Como validación final se deberá realizar una demostración en un miembro residual artificial morfológico, logrando que el prototipo monitoree la presión en la interfaz y pueda controlarla.
Grupo 16
PROBLEMÁTICA
PUNTO DE VISTA ESTADISTICO
Situación actual en el Perú
En primer lugar, se pudo observar con respecto a la “Consulta por funciones motoras “en el instituto nacional de rehabilitación que se ha mantenido una relación entre los “Atendidos en Amputados” que son alrededor de la mitad de personas en “Atenciones en Amputados”, esto se debe a que la mitad de pacientes son atendidos en otros centros de rehabilitación.
Tabla 1: Resumen general de la información estadística anual del instituto nacional de rehabilitación I.N.R. 2001 – 2006. Fuente: instituto nacional de rehabilitación I.N.R. 2001 – 2006
No obstante, también se observaron los resultados del INEI del 2012 para comparar los resultados y se pudo observar que las personas con discapacidad por tipo de limitación permanente, el 59,2%de las personas tienen limitación, para mover o caminar y/o para usar brazos o piernas, que se presenta en el siguiente gráfico:
Debido a todo esto sea deducido, que el número de personas discapacitadas por funciones locomotoras ha aumentado en el transcurso de los años, lo que hace que nuestra atención se relacione más con el punto de la realización de prótesis, ortesis entre otros mecanismos de rehabilitación o asistencia para las personas discapacitadas.
ANATOMÍA DEL MIEMBRO SUPERIOR
HUESOS DEL MIEMBRO SUPERIOR
MÚSCULOS DEL MIEMBRO SUPERIOR Y SU FUNCIÓN
EL HOMBRO
[DE ESTA MANERA EL HOMBRO ES UNA ARTICULACION QUE DEPENDE DE LOS MUSCULOS PERIARTICULARES PARA SU ESTABILIZACION]
OTROS MUSCULOS DE LA ARTICULACION ESCAPULOHUMERAL
Musculo coraco braquial
Musculo pectoral mayor
Musculo deltoides
Musculo dorsal ancho
ACCIONES DE LOS MUSCULOS DE LA ARTICULACION ESCAPULOHUMERAL:
Imagen 3: acciones de los músculos de la articulación escapulo humera. Fuente: http://medicosenformacion4.tripod.com/photogallery/photo00032146/real.htm
EL CODO
La articulación del codo, tiene una doble: por una parte permite la lesión y la extensión del brazo y por otro lado permite al antebrazo girar sobre su eje longitudinal, dando muchas posibilidades de orientación a la mano.
-PRINCIPALES MÚSCULOS PARA EL FLEXO-EXTENSIÓN DEL CODO
músculos flexores del codo: branquial anterior, bíceps branquial, supinador largo.
músculos extensores del codo: tríceps branquial.
-PRONACION Y SUPINACION DEL CODO
-La pronación: hace que la palma de la mano quede mirando hacia abajo y el pulgar hacia adentro
-La supinación: hace que la palma de la mano quede mirando hacia arriba y el pulgar hacia afuera.
Músculos de la pronación: Pronador redondo, pronador cuadrado
Músculos de la supinación: supinadores corto, supinadores largo y bíceps branquial.
EL ANTEBRAZO
PUNTO DE VISTA MEDICO
La amputación :es la ausencia de una parte o de toda la extremidad del cuerpo a causa de una lesión, una enfermedad, una operación quirúrgica o de manera congénita ,presente al nacer, estas se producen cuando un bebé nace sin una extremidad o sin una parte de ella. Según (Díaz Lavana, I. (2008). Diseño y construcción de un socket de miembro superior con suspensión ajustable)
AMPUTACION TRANSRADIAL
Amputación que se realizara por medio del hueso del radio (en medio del antebrazo)
En este nivel de amputación, el amputado conserva su articulación de codo.
PROCESO CLÍNICO DE UN PACIENTE AMPUTADO
LA EXPERIENCIA DE LA AMPUTACIÓN DEL PUNTO DE VISTA DE LA PERSONA DISCAPACITADA
En esta parte examinaremos los problemas reales que engendra la incapacidad en una persona amputada, para así desarrollar un cuadro de necesidades, que serán las características principales que tendrá nuestro socket.
IDENTIFICACIÓN DE LAS NECESIDADES
Después de analizar la información recolectada durante todo el proceso que sigue un paciente con una amputación, se realizó una valoración de necesidades de las cuale.
Demandas primarias
Los amputados en Perú generalmente no tienen acceso a las prótesis de última tecnología, debido al alto costo de los mismos, por lo que las demandas que ellos tienen están hechas con base a los modelos a los que tienen alcance.
Las demandas del diseño son:
NUESTRO RETO
NOSOTROS
- COORDINADOR GENERAL-PAUCAR ESCALANTE, JESUS FRANCISCO
- COORDINADORA TÈCNICA-CCAMA CASTRO, GIANELLA ALEXANDRA
- CO-COORDINADOR ADMINISTRATIVO- MARCHESE DEL VALLE, LUIS PABLO
- CO-COORDINADORA ADMINISTRATIVA-CORDERO DONAIRE, ALEXSANDRA JUNETH
ASESORES
BIBLIOGRAFÍA
DISEÑO DEL SOCKET
Tipos de sockets:
Según el modo de ajuste que presentan se presentan como sockets con suspensión asistida y sockets de auto suspensión.
Figura: Tipos de sockets según el ajuste. Fuente: DÍAZ LAVANA, I. (2008). DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN SOCKET DE MIEMBRO SUPERIOR CON SUSPENSIÓN AJUSTABLE.
El tipo de socket que se elija depende de la funcionalidad que se requiera, es decir depende de la actividad acostumbrada del paciente para garantizar que el socket sea cómodo y funcional tenemos que hablar de un concepto importante: Medio de suspensión de la prótesis de los cuales hablaremos a continuación.
Las suspensiones se pueden clasificar de la siguiente manera:
Sistema de arnés con correaje para sujetar la prótesis al cuerpo.
- Moldeado del encaje alrededor de la anatomía ósea restante (muñón), sockets de auto suspensión.
- Ajuste por succión.
- Fundas de silicona con mecanismos de cierre.
- Vendas elásticas externas.
La suspensión más usada son las de fundas de silicona con cierre dado que tienen buen acoplamiento ante las necesidades, resolviendo incomodidades que normalmente se dan, las fundas proporcionan una excelente suspensión.
Tabla: Tipos de suspensión para sockets
Fuente: DÍAZ LAVANA, I. (2008). DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN SOCKET DE MIEMBRO SUPERIOR CON SUSPENSIÓN AJUSTABLE.
Bibliografía:
- DÍAZ LAVANA, I. (2008). DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN SOCKET DE MIEMBRO SUPERIOR CON SUSPENSIÓN AJUSTABLE.
- Abd Razak, N., Abu Osman, N., Gholizadeh, H., & Ali, S. (2018). Retrieved from
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4120006/pdf/1475-925X-13-108.pdf
La clasificación de sockets de miembros superiores se muestra en la siguiente figura
FUENTE: Abd Razak, N., Abu Osman, N., Gholizadeh, H., & Ali, S. (2018). Retrieved from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4120006/pdf/1475-925X-13-108.pdf
En nuestro caso, para amputaciones transradiales se muestran en el lado derecho, tenemos dos grandes grupos y dentro de estos dos grandes grupos encontramos una clasificación mucho más específica que se dio a través del tiempo. Actualmente las mejoras tienden a ser de carácter mecánico (facilidad de movimiento) sin embargo y aunque el prototipado no se ha visto muy afectado (en cuanto materiales nos referimos), haremos referencia a los materiales usados en la fabricación del socket.
Las primeras prótesis que aparecen en nuestro campo de acción son las Northwesern, Muenster y TRAC las cuales aparecen el siglo 20 donde encontramos un ajuste por contacto completo basadas en compresión de regiones adecuadas (supracondíleas) pero cuya desventaja se nota inmediatamente ya que la incomodidad térmica generaba más de una molestia, de la misma forma esta prótesis limitaba en campo de movimiento (ROM) que nos indica que el rango de movimiento que se puede hacer con dicha prótesis, en nuestro caso las limitaciones venían por parte del socket que limitaba en movimiento natural del brazo.
Para poder solucionar el problema térmico que generaban las prótesis de contacto completo se inician a fabricar los sockets de tres cuartos y WILMER los cuales fueron fabricados con aberturas, en el caso de los sockets de tres cuartos la parte proximal en el hueso estaba descubierto creando un sistema de transpirable además de poder aumentar la capacidad de movimiento ROM en la flexión, mientras que los sockets WILMER se caracteriza por una estructura abierta hecha de acero parcialmente cubierta por un material blando.
También se crea los sockets ergonómicos diseñado para maximizar la biomecánica cuya eficiencia se logra gracias a las partes abiertas y bordes rígidos en correspondencia con regiones anatómicas específicas aprovechando de mejor manera una interfaz maximizando la capacidad de movimiento.
Los sockets ACCI y TRAC son sistemas que garantizan la estabilidad de las mismas gracias a los bordes proximales en el medial lateral y en regiones ante cubitales evitando la compresión en zonas sensibles del muñón (principal dificultad de las prótesis antes mencionadas) sin embargo estás prótesis eran muy similares a los Muenster, es decir prótesis de contacto completo. Sin embargo una modificación de este diseño a partir del concepto de tres cuartos fue un avance tratando de garantizar la comodidad del paciente sin perder las propiedades ganadas como un mejor equilibrio y maximizando el movimiento natural del brazo.
El socket Hi Fi basado en tres o más puntos de compresión reduciendo el movimiento relativo entre el socket y el muñón, todos estos últimos modelos son del tipo ventilados, ya que es el principal requerimiento para una buena prótesis, sin embargo el reducimiento del muñón es un gran problema para muchos pacientes.
Sistema Hi Fi. FUENTE: Abd Razak, N., Abu Osman, N., Gholizadeh, H., & Ali, S. (2018). Retrieved from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4120006/pdf/1475-925X-13-108.pdf
Actualmente se intenta garantizar el modelaje con mayor comodidad, potenciando el movimiento de la prótesis sin ignorar los requerimientos de adaptación, por ello la mejor opción son los sockets de vacío con un sistema de ventilación mediante tubos bajo la manga hacia la parte hueca del socket, los sockets se ajustan mediante presión por ellos se usa una cubierta de silicona principalmente por sus propiedades mecánicas y bio compatibles con la piel, el socket puede ser conformado por fibra de carbono pero que sin embargo por cuestiones económicas y de rápido diseño se prefiere una conformación plástico dado que en general contiene las suficientes propiedades mecánicas que garantiza el buen funcionamiento de la prótesis.
En el siguiente cuadro, se puede observar que el peso del antebrazo es de aproximadamente 1,87% del peso total del cuerpo, y el de la mano es de aproximadamente 0,65%. Suponiendo una amputación ideal, asumimos que la pérdida de peso es de la tercera parte del antebrazo más la mano. Por lo tanto, la pérdida total en una amputación ideal será del 1.27% del peso total del paciente.
Plagenhoef, S., Evans, F. G., & Abdelnour, T. (1983). Anatomical data for analyzing human motion. Research Quarterly for Exercise and Sport 54, 169-178.
En el Perú, según el INEI, el peso promedio de una mujer es de 57 kilogramos. Esto nos indica que, teóricamente, una prótesis ideal de antebrazo para mujeres debe pesar 0,723 kilogramos.
Actualmente un estudio muestra prótesis livianas con un peso de 1 kilogramo aproximadamente, antes que el paciente note alguna diferencia, es decir con este peso el paciente se siente cómodo en cuanto a peso se refiere.
Cabe señalar que el peso extra al dato encontrado se debe a la parte electrónica que se le añade a la prótesis.
Bibliografía:- “Brief overview on upper limb prosthetic sockets” – 2016
- “Quantification of rectifications for the Northwestern University Flexible Sub-Ischial Vacuum Socket “ - 2017
- Buckingham, G., Parr, J., Wood, G., Vine, S., Dimitriou, P., & Day, G. (2018). The impact of using and upper limb prosthesis on the perception of real and illusory weight differences . Psychonomic Bulletin , 5 y 6.
- Plagenhoef, S., Evans, F. G., & Abdelnour, T. (1983). Anatomical data for analyzing human motion. Research Quarterly for Exercise and Sport 54, 169-178.
MATERIAL: Silicona para el revestimiento interior del socket
Al investigar, hemos visto que existen diversos tipos de silicona que varían por cómo los preparan, cómo los curan, etc. Y dependiendo de ello, sus características cambian, sea por la dureza, viscosidad, resistencia a la cizalladura, tiempo de vida, biocompatibilidad, entre otros factores que pueden ser aprovechados cuando se tenga que manufacturar una prótesis.
En estudio hecho el 2014 por The O&P Edge, el que hubieron 14 pacientes con amputaciones trans radiales involucrados, les pidieron que comparen sockets previos producidos de termoplástico, con sockets nuevos producidos con silicona RTV en el interior y silicona HTV en el exterior (debido a que la silicona RTV es más suave y cómoda, mientras que la HTV es más dura y estable). Un 70% reportó un incremento en la comodidad, un 93% reportó una mejora en la suspensión de la prótesis, y un 50% reportaron un aumento en las horas de uso de la prótesis.
Elegir el tipo de silicona
Para que el usuario del socket tenga la mayor comodidad posible, se han buscado siliconas que sean suaves, maleables y biocompatibles con la piel humana (haber pasado las pruebas de ser de grado médico).
Además, se han investigado prótesis que actualmente están a la venta, para verificar el tipo de silicona usado y revisar comentarios de usuarios que hayan plasmado su grado de satisfacción.
Primera opción: Usar silicona RTV (Room-Temperature-Vulcanizing)
Este tipo de silicona tiene una alta popularidad como revestimiento interior de las prótesis.
Al analizarlas, han demostrado tener una interfaz biocompatible (en su gran mayoría, dependiendo del tipo), no son reactivos, no combustionan, aislantes de electricidad, alta permeabilidad a distintos gases, permeable al oxígeno, alta pureza, alta capacidad de elongación, buena resistencia a la cizalladura y se puede controlar su dureza (generalmente van entre los 5 y 20 durómetros). Gracias a todas estas características, la silicona RTV ha demostrado ser un material dinámico que proporciona mucha comodidad y movilidad libre del paciente.
Siliconas RTV revisadas
Actualmente, existen múltiples tipos de siliconas RTV, pero para este proyecto nos enfocaremos en aquellas que tengan el certificado de grado médico (el cual se le es proporcionado a la empresa fabricadora al rendir las pruebas de citotoxicidad en la silicona).
Otros factores considerables son la facilidad de conseguir cierta silicona en Perú (el tiempo que demoraría importarlo) y su costo. Por más adecuada que la silicona escogida pueda parecer, si no cumple con ambos requisitos, será inviable.
| NOMBRE | VISCOSIDAD (cps) | DUREZA (ShA) | FUERZA DE TENSIÓN (MPa) | ELONGACIÓN (%) | GRADO | FACILIDAD DE COMPRA | PRECIO |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| RTV-Y810 | 3500 | 10+-2 | 4 | 400 | Médico | Importadora peruana | 150 (S/.)/Kg |
| RTV-Y820 | 5000 | 20+-2 | 5.5 | 400 | Médico | Importada china | No especificado |
| RTV-A20 | 7000 | 20+-2 | 4 | 400 | Alimenticio | Importadora peruana | 150(S/.)/Kg |
| RTV-A2186 | 5000 | 29 | 6.2 | 650 | Médico | Importadora americana | 89.95$/454g |
| RTV-4410 | 1650 | 10 | 2.9 | 800 | Médico | Importadora americana | No especificado |
Links de productos:
Y-810:
Información: http://www.szrl.net/products_detail/productId=71.html
Empresa peruana: http://www.siliconperu.pe/Catalogo/Silicon-Catalogo.html
Y-820:
http://www.szrl.net/products_detail/productId=81.html
A-20:
Información: http://www.great-silicone.com/product/platinumcuresilicone/food_grade_silicone_rubber.html
Empresa peruana: http://www.siliconperu.pe/Catalogo/Silicon-Catalogo.html
A-2186:
Empresa estadounidense: http://www.factor2.com/Silicone_Elastomer_RTV_Facial_Prosthetic_p/a-2186.htm
4410:
Empresa estadounidense: http://www.silbione.com/products/rtv
Bibliografía
Miguelez, J. M., Lang, M., Dodson, R., Cameron, M., & Hays, C. (2016, July). Building a Better Arm: Design and Fabrication in Upper-limb Prosthetics. Retrieved August 18, 2018, from https://opedge.com/Articles/ViewArticle/2016-07_02
NUESTRAS PROPUESTAS
En la etapa pre prostética, encontramos dos métodos tradicionales correlacionados para tratar una amputación y acelerar el paso del paciente hacia una prótesis cómoda.
IPOP (The immediate postoperative prosthesis) y EPOPS (early postoperative prostheses)
Ventajas:
Se reconocen sobre todo las siguientes ventajas:
- Controle la hinchazón: aplicando una presión suave sobre la extremidad residual de un paciente, una IPOP puede minimizar la hinchazón. Esto ayuda al proceso de curación y da forma a la extremidad, facilitando el ajuste de la eventual prótesis hecha a medida.
- Reducir el dolor: al controlar la hinchazón, el dolor a menudo se reduce. La investigación inicial también indica que el uso temprano de IPOP puede reducir la ocurrencia y la gravedad de las sensaciones fantasmas.
- Proteja el sitio de la herida del trauma: el IPOP forma una capa protectora alrededor de la extremidad. Si un paciente se cae o rueda en la cama, el IPOP puede ayudar a prevenir lesiones adicionales a la herida.
- Prevenga las contracturas articulares y la pérdida de fuerza muscular. Al permitir que los amputados se pongan de pie y comiencen a usar gradualmente sus piernas, un IPOP puede prevenir o reducir la rigidez y la debilidad.
- Acelere el período de ajuste: el uso anterior de una IPOP a menudo resulta en una transición más rápida a una prótesis temporal o definitiva a medida que los pacientes desarrollan una tolerancia más temprana a una prótesis permanente.
- Reduzca la duración de la estadía en el hospital: al permitir que los pacientes sean más funcionales, un IPOP puede ayudarlos a regresar a sus hogares o lugares de trabajo antes, especialmente si el acceso en silla de ruedas es un problema.
- Proporcionar beneficios psicológicos: los pacientes aprenden temprano qué se siente al usar una prótesis y pueden, por lo tanto, enfocarse más en su rehabilitación que en la extremidad que les falta.
Sin embargo se han mostrado casos donde se muestran complicaciones de sudoración, ampollas y heridas por presión, aunque naturalmente estos problemas no serían un problema, recordar que el muñón es bastante delicado y en todos los casos con complicaciones se retiró la prótesis mencionada por aproximadamente 5 días hasta la recuperación del muñón.
El uso de una EPOP sobre una IPOP se debe principalmente al horario de un protesta dentro de la cirugía debido a los horarios de los mismos, estadísticamente el uso de una IPOP se presenta en jóvenes que sufren amputaciones por tumores o traumatismos, mientras que las amputaciones por problemas vasculares reciben una EPOP debido también a que en este tipo de amputaciones se debe de tener un constante control de la herida ante posibles complicaciones.
IPOP (immediate postoperative prosthesis) y EPOP (early postoperative prosthesis) son 2 tipos de prótesis rígidas que se dan inmediatamente después de la amputación o 5-7 días después, respectivamente. A continuación, veremos materiales utilizados para la manufactura de las prótesis mencionadas.
IPOP Y EPOP: DISEÑO
En cuanto a la selección de materiales para el IPOP; la selección fue hecha puramente en base al costo. El material de polipropileno se usa comúnmente para la fabricación de receptáculos, que es económico y adecuado que otros plásticos y polímeros. Con respecto a selección de materiales para el zócalo de aire; la selección se basó en el material que no causaría complicaciones en la herida. La razón es que el zócalo está en contacto directo con la extremidad. La silicona es el material utilizado comúnmente como forros y férulas de aire, por lo tanto, se eligió silicona.
Para el diseño del socket no se encuentran personalizaciones dado que esta prótesis será momentánea y se usa para el acondicionamiento del paciente a la prótesis definitiva, por ello incluso la elección del material no es tan exigente como para las etapas posteriores e incluso las estrategias usadas en la fabricación son las clásicas, dado que el costo al usarlas se reduce considerablemente. Por último debemos de recalcar que si bien se usan técnicas clásicas para la fabricación de IPOPS estás puede variar y usar técnicas actuales como impresiones 3D.
BIBLIOGRAFÍA
- Lew C. , S., W. Short, K., Soupiou, O., Noll, K., & Rheinstein, J. (2002). Benefits of Early Prosthetic Management of Transtibial Amputees. Baltimore.
- Senthiil, P., & Ranganathan, R. (2014). DESIGN & DEVELOPMENT OF IMMEDIATE POST SURGICAL FITTINGS FOR THE AMPUTEE.
IPOP Y EPOP: MATERIAL
Richard Kyte (Kyte, R. 2010), menciona, en un estudio donde prueban que la técnica del IPOP ayuda satisfactoriamente en la rehabilitación de pierna post-amputación, y que los materiales utilizados fueron:
- Vendajes de presión Elastopad (cobertura inicial)
- Un borde pre-manufacturado (no mencionan de qué material, pero parece ser duro)
- Una correa al hombro para la suspensión (idea también viable para IPOP transradial)
- Se cubre con stockinette y algodón ortopédico (se aumenta la cantidad de algodón ortopédico a las zonas que presentan prominencias de hueso)
- Luego, se añade yeso blanco para que no hayan puntos de presión
- Finalmente, se recubre con fibra de vidrio para aumentar la rigidez exterior y unas capas de nylon.
Los materiales utilizados también se pueden incorporar en un EPOP.
En otro estudio sobre IPOPs, (Senthiil, PV. & Ranganathan, R. 2014), muestran haber considerado utilizar polipropileno y silicona, pero escogieron la silicona debido a que es el material comúnmente usado en liners.
Por otro lado, The O&P Edge (2005) cita a la doctora Karen Andrews (fisiatra de la clínica Mayo), con respecto a los IPOPs. Ella menciona que “Un ortopédico no siempre estará disponible para hacer un IPOP, un EPOP o un vestimiento, y lo ideal sería que existiese un sistema que fuera universalmente seguro sin experiencia técnica. Que sea fácil de vestir, customizable, y suficientemente estirable para que no cizalle con la piel pero pueda adherirse bien”.
Además, expone que debería ser removible para momentos tales como al dormir (por incomodidad), pero igual tener una cobertura que lo proteja.
BIBLIOGRAFÍA
- Kyte, R. (2010). Immediate postoperative prosthesis (IPOP) utilisation in septic and tumour amputees in a government hospital. Wits Donald Gordon Medical Centre.
- Fairley, M. (2005). Focus on IPOPs, EPOPs: Does Early Mobility Benefit Amputees?. [online] Opedge.com. Available at: https://opedge.com/Articles/ViewArticle/2005-04_01 [Accessed 5 Sep. 2018].
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