Diseño y fabricación de socket transtibial para prótesis de extremidad inferior

Abstract

El contexto actual de las prótesis de extremidad inferior en Chile es uno en el cual el paciente debe esperar largos periodos de tiempo hasta su obtención, plazos que generalmente fluctúan entre uno a dos años en el sistema de salud pública. Junto con esto, el producto final suele no satisfacer completamente las necesidades del usuario, principalmente en términos de ajuste y comodidad. El socket protésico, es un encaje que recibe dentro de su cavidad a la extremidad residual del amputado (muñón), cumpliendo la función de unir dicha extremidad con la prótesis. Un ajuste inadecuado, incómodo o precursor de lesiones por una mala distribución de presiones conlleva que el amputado no use la extremidad artificial o bien limite su tiempo de uso. El socket, a diferencia de los otros componentes, no ha presentado grandes avances tecnológicos. Hoy en día las grandes empresas ofrecen rodillas y pies protésicos de alta tecnología que incluso pueden ser controlados por las señales eléctricas de los músculos. Sin embargo, el socket mantiene invariable las directrices del proceso convencional, que principalmente son un arte basado en la habilidad y experiencia del técnico y que involucra al paciente en varias etapas, por lo que la lentitud del proceso y la incomodidad del socket son los desafíos principales que enfrenta el área. Este trabajo pretendió plantear una metodología de diseño y fabricación de socket protésico personalizado que integre tecnología de escáner 3D, prototipado rápido, diseño asistido por computador, y simulaciones numéricas, así como también proponer un diseño que alivie la presión en áreas sensibles y las distribuya a zonas tolerantes. Para ello se identificaron las zonas de la extremidad residual tolerantes y sensibles al dolor. Además, se digitalizó el muñón de un voluntario por medio de escáner 3D, para ser utilizado como molde del diseño. Con dicha información se propuso un diseño de socket el cual fue sometido a simulaciones mecánicas, para luego ser fabricado en fibra de carbono. De los resultados se concluye que la metodología propuesta permitió diseñar y fabricar un socket transtibial, mediante un proceso mínimamente invasivo que reduce las pruebas con el paciente, además estandariza aspectos del proceso de diseño, permitiendo que la fabricación sea menos dependiente de la habilidad del protésico. También, la adición de simulaciones numéricas permite probar virtualmente el rendimiento del socket ante las cargas presentes durante la marcha. Estas simulaciones entregaron información respecto del espesor óptimo para el diseño propuesto el cual fue de 3 mm. También permitieron conocer el ángulo de cada lamina de fibra que permite obtener el máximo rendimiento del material. Esto se refleja en que el esfuerzo principal máximo representa el 50% del valor limite admitido por el material.