Los seres humanos tenemos una tendencia congénita de utilizar los recursos propios para realizar actividades, valernos por nosotros mismos es un acto natural; tal es el caso de la determinación de un bebé por aprender a gatear o andar. Nuestros pies y nuestras piernas cumplen una función muy importante en nuestra vida diaria, son las responsables de trasladarnos de un lado a otro y realizar actividades como bailar, nadar, correr, etc., se ve limitado para una persona que ha sufrido una amputación; la capacidad para emprender ciertas tareas por sí mismo se ve limitada. La prótesis de pie es un dispositivo que suministra soporte, permitiendo o facilitando la marcha y dando una apariencia de normalidad. Todo pie protésico muestra las mismas propiedades básicas para restaurar en una pequeña cantidad la función y apariencia, en los amputados de miembro inferior y con el diseño de una prótesis que sea acorde a las necesidades planteadas por el usuario.

Dentro de las principales funciones que cumplen las prótesis de pie se encuentran:

• Simulación de la articulación de tobillo.

• Base estable de soporte de peso.

• Soporte al usuario al caminar.

• Absorción del impacto en el talón con flexión plantar del dispositivo.

• Simula la dorsiflexión a la última fase de apoyo.

DETECCIÓN DE NECESIDADES

Las necesidades de este proyecto es una prótesis que cumpla las funcionalidades del miembro amputado. El presente proyecto tiene como objetivo diseñar, analizar, simular y manufacturar un prototipo de prótesis de pie de respuesta dinámica para un usuario con amputación transhumeral, con la finalidad de que sea económico, fácil mantenimiento y limpieza.; Los requerimientos funcionales son los siguientes:

Flexión dorsal: movimiento de aproximación del dorso del pie a la cara anterior de la pierna. Amplitud

de movimiento de 0 a 20º.

Flexión plantar: movimiento que aleja el dorso del pie de la cara anterior de la pierna. El pie tiende a

situarse en la prolongación de la pierna. Amplitud de movimiento de 0 a 45º.

Figura 1. Movimiento Flexión dorsal y flexión plantar del tobillo. Tomada de: http://4.bp.blogspot.com/-pn 6rzOQ7Uo/Uk8UdP2oLkI/AAAAAAAAAwg/CRVsVC1XBrs/s1600/dorsiflexion.jpg

Estos movimientos del tobillo permiten desarrollar el ciclo de marcha, esta empieza cuando el pie hace contacto con el suelo y termina con un siguiente contacto al suelo de este mismo pie. Se encuentran dos componentes importantes dentro de la marcha que son: la fase de apoyo y la de balanceo. Y como se puede observar en la figura 2, la marcha está en fase de apoyo cuando el pie está en contacto con el suelo y en balanceo cuando no está en contacto con el suelo.

Figura 2. Ciclo de marcha. Tomado de: http://docencia.izt.uam.mx/docencia/alva/Locomocion/wlkcycl01.JPG

La fase de apoyo, comienza con el contacto inicial del talón del pie derecho y termina con el despegue del antepié y la fase de oscilación, que transcurre desde el despegue del antepié hasta que el talón vuelve a estar en contacto con el suelo.

DEFINICIÓN DEL PROBLEMA

La necesidad general del usuario es lograr desplazarse de un lugar a otro libremente, esta necesidad nace luego de recibir hace unos meses una amputación transfemoral. La persona aclaró que su necesidad primordial para lograr su deseo de caminar sin elementos de apoyo es obtener un pie protésico al que pueda acceder económicamente. Nuestro trabajo como ingenieros biomédicos es diseñar un pie protésico que cumpla con los requerimientos, las funciones y las restricciones impuestas por el usuario.

Requerimientos

Se requiere por el usuario fácil mantenimiento y limpieza del dispositivo, buena durabilidad con respecto al tiempo de uso, la prótesis debe ser liviana y su apariencia semejante a la de un pie humano.

Funciones

El usuario describe un pie protésico que se asemeja a la funcionalidad de un pie natural.

Restricciones

La prótesis debe ser segura y de bajo costo.

Teniendo en cuenta la información obtenida a través del usuario se presentan las siguientes alternativas de solución.

ANÁLISIS Y SÍNTESIS DE SOLUCIÓN

El incremento de los accidentes, enfermedades del sistema musculo esquelético y las incomprensibles guerras siguen siendo las principales causas de las amputaciones en la actualidad. Generalmente las personas amputadas por traumatismos y razones congénitas son menores de 30 años.1 El interés por aumentar el bienestar de las personas con algún tipo de minusvalidez es una de las principales áreas de interés que se siguen en Biomecánica, Ortopedia y Traumatología.

El desarrollo de métodos capaces de evaluar los diseños, materiales y regímenes de las prótesis, desempeñan un papel fundamental en la detección de las desviaciones de la marcha y en la formulación de propuestas de mejoras que incrementan la calidad de vida del amputado. Acorde a los requerimientos planteados por el usuario estos deben estar evidenciados en cada una de las propuestas de solución.

PROPUESTAS DE SOLUCIÓN

Prótesis externa prótesis de pie / con amortiguación de impactos / de reacción dinámica / clase 4

Descripción

Flex- Symes ofrece muy baja altura de construcción con opciones talón y alineación. El diseño del pie de dispositivo se basa en el conocido concepto Flex- Foot que realza un diseño del módulo de pie de carbono. Está conectado a un talón de carbono que absorbe energía. El adaptador de alineación ha mejorado de una manera que ofrece la angulación y los ajustes en planos ML / AP.

Características mecánicas:

Con amortiguación de impactos, de reacción dinámica

PIE MULTIAXIAL

El pie multiaxial brinda movilidad de lado a lado y de arriba a abajo, permitiendo su adecuación al terreno, se recomienda utilizar estos pies para caminar sobre superficies irregulares. Este le proporciona una marcha lo más natural posible, con un ahorro energético significativo. Sin embargo, necesitan de más mantenimiento debido a las piezas móviles que tiene.

El pie protésico senador cuenta con un diseño económico, ligero, es durable y es fácil de usar. Cuenta con un diseño elegante pero simple y tiene un importante retorno de energía proporcionando un movimiento suave en el ciclo de marcha. Ofrece una base estable de apoyo a lo largo de todas las posturas a través de la simulación del movimiento del tobillo. Alcanza los requisitos para usuarios con amputaciones inferiores con niveles de actividad K3 (Pacientes que caminan en espacios abiertos sin restricciones.) que quiere un pie protésico que les permita moverse a diferentes velocidades.

METODO DE ESCOGENCIA DE SOLUCIÓN

Para escoger la mejor solución se escogió el método AHP como método de selección, para ello se escogieron cinco criterios de acuerdo a las necesidades del usuario:

Costo Fácil Limpieza y Mantenimiento Funcionalidad Durabilidad Estética

Fácil Limpieza

Alternativa 1 Alternativa 2 Alternativa 3 Total

Alternativa 1 1 0,33 0,33 1,66Alternativa 2 3 1 1 5Alternativa 3 3 1 1 5

Escala de alternativas Igualmente Preferida 1

Moderadamente Preferida 3Fuertemente Preferida 5

Muy fuertemente Preferida 7Extremadamente Preferida 9

Costo Alternativa 1 Alternativa 2 Alternativa 3 TotalAlternativa 1 1 0,20 3 4,2Alternativa 2 5 1 7 13Alternativa 3 0,33 0,14 1 1,47

6,3 1,34 11 18,7

Costo Alternativa 1 Alternativa 2 Alternativa 3 Total PrioridadAlternativa 1 0,16 0,14 0,27 0,57 0,19Alternativa 2 0,79 0,74 0,63 2,16 0,72Alternativa 3 0,05 0,1 0,09 0,24 0,08

1 1 1 2,97 1

7 2,33 2,33 11,66

Fácil Limpieza Alternativa 1 Alternativa 2 Alternativa 3 Total PrioridadAlternativa 1 0,14 0,14 0,14 0,42 0,14Alternativa 2 0,43 0,43 0,43 1,29 0,43Alternativa 3 0,43 0,43 0,43 1,29 0,43

1 1 1 3 1

Funcionalidad Alternativa 1 Alternativa 2 Alternativa 3 TotalAlternativa 1 1 7 0,33 8,33Alternativa 2 0,14 1 0,11 1,25Alternativa 3 3 9 1 13

4,14 17 1,44 22,58

Funcionalidad Alternativa 1 Alternativa 2 Alternativa 3 Total PrioridadAlternativa 1 0,24 0,41 0,24 0,89 0,29Alternativa 2 0,03 0,06 0,077 0,167 0,05Alternativa 3 0,72 0,53 0,69 1,94 0,65

1 1 1 3 1

Durabilidad Alternativa 1 Alternativa 2 Alternativa 3 TotalAlternativa 1 1 7 5 13Alternativa 2 0,14 1 0,2 1,34Alternativa 3 0,2 5 1 14,34

1,34 13 6,2 28,68

Durabilidad Alternativa 1 Alternativa 2 Alternativa 3 Total PrioridadAlternativa 1 0,75 0,53 0,8 2,08 0,69Alternativa 2 0,1 0,076 0,032 0,208 0,069Alternativa 3 0,14 0,38 0,16 0,68 0,226

1 1 1 3 1

Estética Alternativa 1 Alternativa 2 Alternativa 3 TotalAlternativa 1 1 3 0,33 4,33Alternativa 2 0,33 1 0,2 1,53Alternativa 3 3 5 1 9

4,33 9 1,53 14,86

Estética Alternativa 1 Alternativa 2 Alternativa 3 Total Prioridad

Prótesis Pie

Costo Funcionalidad

0.65

Estética

0.18 0.450.038

0.050.260.29 0.1

Durabilidad Limpieza

0.24 0.066

0.630.069

0.69

Alternativa 1 0,23 0,33 0,22 0,78 0,26Alternativa 2 0,076 0,11 0,13 0,316 0,1Alternativa 3 0,69 0,55 0,65 1,89 0,63

1 1 1 3 1

Criterios Costo FuncionalidadFácil Limpieza Durabilidad Estética Total

Costo 1 0,33 7 0,33 5 13,66Funcionalidad 3 1 5 5 7 21Fácil Limpieza 0,14 0,2 1 0,14 3 4,48Durabilidad 3 0,2 7 1 5 16,2Estética 0,2 0,14 0,33 0,2 1 1,87

7,34 1,87 20,33 6,67 21 57,21

Criterios Costo FuncionalidadFácil Limpieza Durabilidad Estética Total Prioridad

Costo 0.13 0.17 0.34 0.049 0.23 0.919 0.1838Funcionalidad 0.40 0.53 0.24 0.75 0.33 2.25 0.45Fácil Limpieza 0.019 0.10 0.049 0.020 0.14 0.328 0.066Durabilidad 0.40 0.10 0.34 0.15 0.23 1.22 0.244Estética 0.027 0.074 0.016 0.03 0.047 0.194 0.0388

1 1 1 1 1 5 1

Modelos Matemáticos para los cálculos:

Alternativa1=(0.18×0.19 )+(0.45×0.29 )+ (0.038×0.26 )+( 0.24×0.69 )+(0.066×0.14 )=34.92%

Alternativa2=(0.18×0.72 )+(0.45×0.05 )+ (0.038×0.1 )+(0.24×0.069 )+(0.066×0.43 )=20%

Alternativa3=(0.18×0.08 )+ (0.45×0.65 )+(0.038×0.63 )+ (0.24×0.226 )+ (0.066×0.43 )=41.34 %

BIBLIOGRAFÍA

1. http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0864-215X20110002000012. http://www.medicalexpo.es/prod/freedom-innovations/protesis-externas-protesis-pie-reaccion-

dinamica-74876-457192.html3. http://www.barrazaortotecnica.com/index.php/2012-02-06-12-14-07/sistemas-de-movilidad-mobis4. http://saber.ucv.ve/jspui/bitstream/123456789/6632/1/TRABAJO%20ESPECIAL%20DE

%20GRADO.pdf5. http://www.amputee-coalition.org/spanish/easyread/military-instep/feet-ez.html