Influencia de los Parámetros Tribológicos en el Coeficiente de Fricción entre Polipropileno y Piel

Influence of Tribological Parameters on Coefficient of Friction between Polypropylene and Skin

Se adquirieron los datos sobre la topología superficial de sockets para amputados transfermorales utilizando un microscopio de fuerzas atómicas (AFM), se caracterizaron las propiedades tribológicas de 12 zonas significativas, a partir de estos datos se crearon superficies virtuales con geometría sinusoidal de 250m de área, las cuales fueron empleadas para llevar a cabo una simulación numérica para encontrar cual era la relación entre dichos parámetros y el coeficiente de fricción entre el polipropileno del socket y la piel. La piel se modeló como un material híper-elástico y el polipropileno como un material elástico lineal, se impuso un desplazamiento inicial de contacto y un desplazamiento tangencial de las probetas para calcular el coeficiente de fricción, adicionalmente, se aplicó una presión a la parte superior de las probetas de polipropileno que simulan las presiones generadas por el calzado de la prótesis y las fuerzas generadas durante la fase de apoyo de la marcha humana. Se encontró que existe una correlación entre los parámetros tribológicos y el coeficiente de fricción, sobre la cual se presentan dos zonas principales, una donde el coeficiente de fricción disminuye a medida que aumentan dichos parámetros, y una segunda zona donde el coeficiente de fricción permanece constante.

1 INTRODUCCIÓN

El uso continuo de prótesis para miembros inferiores trae consigo una gran cantidad de complicaciones para la salud de los pacientes que las utilizan, los principales problemas que presentan son: dermatitis, foliculitis, hiperemia y Xerosis, entre otras más [1]. Estos problemas están asociados con la interacción entre la prótesis y la piel y se encuentran altamente relacionados con el (CF) existente entre éstos [2]. Es importante aclarar que la fabricación de prótesis, en muchos casos, es un proceso altamente artesanal donde el conocimiento y experiencia del protesista es fundamental para lograr una adaptación exitosaentre el paciente y su prótesis [3],[4],[5].

En el proceso del calzado del socket y durante todas las etapas de la marcha humana se presenta un movimiento relativo entre éste y la piel, lo que genera fricción. Según la mecánica clásica la fuerza de fricción está relaciona con la fuerza normal mediante el CF, pero en esta consideración no se tiene en cuenta la topografía superficial a escala micrométrica la cual puede afectar la generación del CF. Se ha demostrado que el CF es un parámetro importante en la distribución de esfuerzos en la interacción muñón-socket [6], y que conocer como éste depende de algunos parámetros tribológicos, ayudará a mejorar los diseños de sockets actuales para aumentar la sensación de confort en los pacientes.