The mechanical design of a transfemoral prosthesis using computational tools and design methodology

Diseño mecánico para una prótesis transfemoral mediante el uso de herramientas computacionales y metodologías de diseño

El desarrollo de prótesis para extremidades inferiores es reportado profusamente en la literatura científica actual. Hay disponible una gran variedad de diseños de prótesis de miembro inferior, que van desde un mecanismo de rodilla de eje simple hasta complejos mecanismos con microcontroladores, fabricados con una gama de materiales que van desde los ligeros de alta resistencia específica, como la fibra de carbono, hasta tradicionales como el acero inoxidable. Sin embargo, el reto es diseñar prótesis cuyo movimiento se asemeje, lo más posible, al del cuerpo humano. El desarrollo de prótesis ha hecho posible que muchas personas ampu-tadas vuelvan a desempeñarse en sus actividades; sin embargo, estas prótesis son de costos elevados, algunas pueden llegar a valer hasta 60 000 dólares. Gran parte de la población afectada en Colombia es de escasos recursos, por lo tanto se hace necesario el desarrollo de prótesis funcionales de bajo costo.

El Grupo de Investigación en Materiales, Procesos y Diseño y el Grupo de Robótica y Sistemas Inteligentes de la Universidad del Norte vienen trabajando en esta línea de investigación con el objetivo de desarrollar prótesis modulares que se puedan ajustar a los requerimientos particulares de cada paciente. Este trabajo corresponde a una primera aproximación metodológica para el desarrollo de una prótesis en la que se utilizaron herramientas computacionales (método de los elementos finitos) junto con una matriz de relación de criterios para seleccionar la mejor alternativa teniendo en cuenta diferentes aspectos como modularidad, costo, rigidez y peso.

Introducción

Las minas terrestres antipersona (MAP) representan una de las principales causas de amputación en todo el mundo. Estos artefactos se han convertido en un problema social, confirmado por el Comité Internacional de la Cruz Roja (CICR); las MAP han causado hasta la fecha más muertos o heridos que las armas nucleares. Además, según la Organización Mundial de la Salud (OMS), se calcula que 26.000 personas mueren o quedan discapacitadas por las MAP cada año.

El uso de las MAP en Colombia por parte de los implicados en el conflicto armado ha aumentado considerablemente. Este aumento ha sido provocado especialmente por el bajo coste de estos artefactos; se ha estimado que una mina casera cuesta alrededor de 10.000 COP, mientras que para desactivarla es necesario gastar un 500% más de esta cantidad (Hernández, 2003).