INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

UNIDAD AZCAPOTZALCO

INGENIERÍA EN ROBÓTICA INDUSTRIAL

“Integración de prótesis de

rodilla en un sistema de

marcha asistido”.

-ESTADO DEL ARTE-

Presentan:

Hernández González Mario Alberto

Hernández Monroy cesar Giovanni

Labrada Garduño Carlos

Olvera García Julio

OBJETIVO:Implementar el rediseño de una prótesis

de miembro inferior ya elaborado, que sea

capaz de reemplazar el miembro

perdido, siendo capaz de adaptarse a los

requerimientos fisiológicos de la persona

afectada.

Brindándole la capacidad de retomar sus

actividades físicas cotidianas de una

manera más natural, sin que esto

signifique un gasto elevado en la

obtención de la misma.

NECESIDAD:Rediseñar y optimizar una prótesispasiva de miembro inferior parasuplir las funciones de marchahumana cuando un paciente hasufrido una amputación transfemoralpor causas patológicas o accidentales.

JUSTIFICACION

Actualmente el desarrollo de prótesis de miembro inferior

se ha visto potencializado en las últimas décadas; Debido a

la constante evolución de la tecnología a nivel mundial, con

un objetivo primordial, cubrir una necesidad indispensable

para el ser humano, desplazarse.

Sin embargo a pesar de los avances tecnológicos, el

desarrollo de prótesis de asistencia humana aun están muy

lejos de suplir al 100 por ciento la función perdida, además

es sumamente elevado el costo al cual actualmente se

pueden conseguir.

Por lo anterior se decidió que este proyecto estará en su

totalidad enfocado a crear una prótesis que cumpla con los

requerimientos anteriormente planteados al menor costo

posible, sin que esto signifique obtener carencias

tecnológicas o mala calidad en la misma.

• Nivel de amputación

• Rango de actividad

• Ciclo de marcha

• Largo y tamaño del muñón

• Salud, altura y peso del paciente

CAUSAS:

•TRAUMA FISICO•TUMOR MALIGNO•GANGRENA•INFECCIONES

AMPUTACION TRANSFEMORAL:

EL CORTE DE LA PIERNA ES POR ARRIBA DELA RODILLA ALA ALTURA DEL FEMUR.

LOS CUATRO CORTES MÁS

COMUNES SON:

DESARTICULACIÓN DE RODILLA

EN EL FEMUR DISTAL

(SUPRACONDILAR)

EN EL FEMUR MEDIO(DIAFISEAL)

AMPUTACION SUPERIOR

COMPONENTES

PRINCIPALES DE UNA

PROTESIS DE MIEMBRO

INFERIOR

SUSPENCIÓN:Sujetador de silicón

ajustable, posicionado dentro del socket con la finalidad de evitar fricción y proporcionar comodidad.

SOCKET:Conexión entre el paciente y

la prótesis.

RODILLA:Conjunto de eslabones que

dan origen a un sistema articulado rígido

PILAR:Segmento que une la rodilla con

el pie, actualmente fabricado con materiales resistentes y ligeros como aluminio y fibra de carbono.

PIE:Sistema distribuidor de

esfuerzo al contacto con las superficies, articulados y fabricados tomando en cuenta el pie sano

ANTECEDENTESPREHISTORIA

EGIPTO, GRECIA Y ROMA

Esqueleto mutilado de 45, 000 añosde antigüedad.

Pinturas rupestres en España y NuevoMéxico.

Rig Veda primer escrito en dartestimonio del uso de una prótesis.

Mitología griega menciona uso deprótesis en escritos de Herodoto.

En Roma se encuentra prótesis demadera, piel y bronce.

EDAD MEDIA

RENACIMIENTO

No se dan avances en la medicinaprostética a pesar de la gran cantidadde amputados.

A diferencia de la edad media, se daun gran avance.

Existen diversos relatos de personasamputadas que podían haceractividades como si no lo estuvieran.

1600 D.C. A 1800D.C.

PRIMERA Y SEGUNDA GUERRA MUNDIAL

Se introduce el uso de “tendones” y eltobillo articulado.

Gran auge de las prótesis porveteranos de guerra y amputados.

Uso de los avances en medicina eingeniería para el desarrollo de nuevasprótesis.

Se crea la Asociación Americana dePrótesis y Órtesis.

1960 - 1980

1990 – 2010

Se crean programas en universidadespara el desarrollo e investigación en elcampo de la medicina protésica.

Introducción de la pielsintética, sistemas hidráulicos y lasprótesis endoesqueléticos.

Sistemas controlados por microprocesadores, inalámbricos, ligeros.

Controladas por señales mioeléctricas.

El conocimiento de la locomoción humana normal es la base del tratamientosistemático y del manejo de la marcha patológica, especialmente cuando seusan prótesis y ortesis. En su libro, “Biomecánica de la marcha humana

normal y patológica” (1999), el Dr. Pedro Vera Luna del Instituto de

Biomecánica de Valencia describe la locomoción humana normal como:

una serie de movimientos alternantes, rítmicos, de las extremidades y del

tronco que determinan un desplazamiento hacia delante del centro de

gravedad (Figura. 1)

Figura 1. La marcha humana.

Las leyes de la mecánica

dicen claramente que el

mínimo gasto de energía se

consigue cuando un

cuerpo se mueve en línea

recta, sin que el centro de

gravedad se desvíe, tanto

para arriba como para

abajo, como de un lado a

otro. Como el centro de

gravedad del cuerpo se

desvía de una línea

recta, pero para la

conservación de la

energía, la desviación o

desplazamiento debe

quedarse a un nivel óptimo

(Figura 2). Figura 2. Nivel optimo del centro de gravedad en el cuerpo

humano. (Vera 1999)

Según Vera (1999), el ciclo de la marcha comienza cuando un pie hace contacto con elsuelo y termina con el siguiente contacto del mismo pie, a la distancia entre estos dospuntos de contacto con el suelo se le llama un paso completo.También divide el ciclo de la marcha en dos principales componentes: la fase de apoyoy la fase de balanceo (Figura 3). Una pierna está en fase de apoyo cuando está encontacto con el suelo y después está en fase de balanceo cuando no contacta con elsuelo.Estas dos fases se van alternando de una pierna a la otra durante la marcha. En unpaso completo, el apoyo sencillo se refiere al periodo cuando una sola pierna esta encontacto con el suelo.

Figura 3. Representación de los principales componentes de la marcha.(Vera 1999)

Para facilitar el estudio de la marcha humana la fase de apoyo y la fase de balanceo se dividen en grupos de intervalos:

La fase de apoyo está dividida en cinco intervalos:•Contacto del talón.

•Apoyo plantar.•Elevación del talón.•Despegue del plano.

La fase de balanceo se divide en tres intervalos:•Aceleración.

•Balanceo medio.Desaceleración

Se pretende que el prototipo de una prótesis de pierna humana seacapaz de recrear todos los movimientos generados en la marchahumana normal. Para esto es necesario conocer a fondo que es lo quepasa con cada uno de los segmentos de la pierna al caminar. Según veraluna (1999), el análisis cinemático describe los movimientos del cuerpoen conjunto y los movimientos relativos de las partes del cuerpodurante las diferentes fases de la marcha (Figura 4).

Figura 4. Cinemática de la marcha (Vera 1999).

C-Leg

La C-Leg es la primer

prótesis que cuenta con

un sistema hidráulico del

mundo controlada con

microprocesador. Con el

uso de la Tecnología

única C-Leg, se ha

establecido un nuevo

nivel de

comodidad, seguridad y

movilidad para los

amputados

transfemorales.

Características

Sistema de prótesis de pierna completamente controlada con microprocesador.

Adaptación en tiempo real a varias velocidades, longitudes y frecuencias.

Alto nivel de seguridad y mínimo riesgo de caída en todas las superficies.

Gran parecido con el modelo de andar natural.

Carga uniforme en ambas piernas.

Consumo de energía reducido significativamente al caminar.

Garantía C-Leg en movilidad

Apropiada para Grados de Movilidad 3 y 4

Smart Adaptive

Cuenta con un control por

microprocesador para

amputados nivel 3 y 4.

Simplemente se adapta a los

terrenos más complejos. Los

sensores en el sistema

analizan

velocidad, pendientes, escalera

s y otros parámetros. La

adaptación da seguridad, y

mejora el estilo de vida del

amputado. El nuevo modo de

programación inteligente

reduce el tiempo de

programación que permite a la

rodilla comenzar a aprender los

movimmientos de la marcha

del amputado.

KXo6

El control de la

rodilla KX06 esta

diseñado para

amputados nivel 3 y

4 que requiere la

estabilidad de un

bloqueo geométrico

combinado con un

va y ven hidráulico

y control de

posición.

Power Knee

Es una de las primeras

rodillas biónicas para

amputados

transfemorales. La

Power Knee ofrece

niveles de

funcionalidad y

desempeño sin

precedentes. La rodilla

biónica reemplaza la

verdadera actividad del

musculo para flexionar

y extender cuando se

es requerido.

“GRACIAS POR SU ATENCIÓN.”

“Desarrollo de una prótesis

pasiva para miembro inferior”.

-ESTADO DEL ARTE-

Expositores:

Hernández González Mario Alberto

Hernández Monroy cesar Giovanni

Labrada Garduño Carlos

Olvera García Julio