Órtesis para inmovilización de miembro superior

Abstract

En esta tesis se muestra la elaboración, diseño, y pruebas de caracterización de una ortesis para inmovilización de miembro superior usando materiales como el ABS y el PLA. Hecha en PLA

En Colombia y el mundo, se presentan innumerables accidentes que ocasionan la lesión del tejido óseo muscular como fracturas o luxaciones de extremidades y articulaciones. Generalmente para este tipo de condición, el uso de yesos (escayola), férulas y órtesis ha sido extendido en el entorno médico, para mantener la posición o inmovilizar las partes del cuerpo que han sido afectadas, ya sea de manera temporal o de uso prolongado, en aras de apoyar el tratamiento médico definitivo. Por lo anterior, desde que Jake Evill, de la Universidad Victoria de Wellington, Nueva Zelanda en el 2013, creó el modelo de férula/órtesis llamada “Cortex Exoskeleton” para reemplazar a las férulas tradicionales, estas han ido avanzando a medida que mejora la tecnología de la impresión en 3D y las propiedades mecánicas de los materiales que pueden usarse con dicha tecnología. La impresión 3D en la actualidad es una técnica de procesamiento que ha permitido realizar formas complejas fabricando andamios (scaffolds), órtesis, prótesis, partes de equipos médicos, entre otros, proporcionando un soporte significativo en el área médica, ingenieril e industrial. Hoy en día las órtesis y férulas presentan un amplio uso en la población mundial, siendo utilizadas desde niños hasta adultos mayores después de una cirugía, como parte de un tratamiento médico y/o rehabilitación o debido a problemas congénitos. El yeso ha sido la férula médica más utilizada para la inmovilización de extremidades en el área ortopédica y de rehabilitación debido a su economía, fácil manipulación y resultados satisfactorios. Sin embargo, el uso del yeso puede ocasionar en ciertos pacientes problemas como su ablandamiento y al humedecerse podría conllevar a la pérdida de fuerza e integridad del yeso y hasta el posible crecimiento de hongos o infecciones epidérmicas. Así mismo, pueden ser pesados para ciertos pacientes y dificultar ciertas actividades propias del usuario. Por lo anterior, las órtesis para inmovilización de extremidades impresas en 3D, han venido reemplazando a los yesos, ya que estas se pueden elaborar de forma personalizada, proporcionado mayor ligereza, facilidad de uso, transpiración, resistencia a impactos. Así mismo, evita la acumulación de humedad reduciendo la aparición de hongos y malos olores, enrojecimiento o escaras en la piel, aportando de esta forma, mayor comodidad en el paciente, y ha demostrado buenos resultados en la cicatrización de fracturas óseas y consolidación de tejidos. En el presente trabajo, la órtesis propuesta se elaborará con ayuda de la impresora 3D de Deposición de Hilo Fundido - FDM, que es una tecnología que basa su funcionamiento en un hilo de material a una temperatura de trabajo que se mueve en el plano XY horizontal con la ayuda de una boquilla. Este hilo solidifica inmediatamente sobre la capa anterior. Es una tecnología fácil de usar, de bajo costo, que utiliza polímeros termoplásticos mecánicamente estables y ambientalmente reciclables. 2 Así mismo, son materiales capaces de modelar geometrías complejas que podrían ser difíciles de realizar utilizando otras tecnologías o métodos de procesamiento, que pueden llegar a ser más costosos y generar subproductos o inconvenientes de compatibilidad. Como ingeniera biomédica, este trabajo busca identificar las propiedades que pueden ofrecer los materiales utilizados en impresión 3D y evidenciar las ventajas y posibles desaciertos en el diseño y la elaboración de un prototipo de órtesis para su aplicación en el área de ortopedia y rehabilitación.

In Colombia and the world, there are countless accidents that cause injury to muscle bone tissue such as fractures or dislocations of limbs and joints. Generally for this type of condition, the use of casts (cast), splints and orthoses have been extended in the medical environment, to maintain the position or immobilize the parts of the body that have been affected, either temporarily or for prolonged use. , in order to support definitive medical treatment. Therefore, since Jake Evill, from the Victoria University of Wellington, New Zealand in 2013, created the splint/orthosis model called "Cortex Exoskeleton" to replace traditional splints, these have been advancing as the 3D printing technology and the mechanical properties of materials that can be used with this technology. 3D printing is currently a processing technique that has allowed complex shapes to be made by manufacturing scaffolds, orthoses, prostheses, parts of medical equipment, among others, providing significant support in the medical, engineering and industrial areas. Today orthoses and splints are widely used in the world population, being used from children to older adults after surgery, as part of medical treatment and/or rehabilitation or due to congenital problems. The cast has been the most widely used medical splint for limb immobilization in the orthopedic and rehabilitation area due to its economy, easy handling and satisfactory results. However, the use of the cast can cause problems in certain patients such as its softening and, when moistened, it could lead to the loss of strength and integrity of the cast and even the possible growth of fungi or epidermal infections. Likewise, they can be heavy for certain patients and make certain activities of the user difficult. Therefore, 3D printed limb immobilization orthoses have been replacing casts, since these can be custom made, providing greater lightness, ease of use, breathability, and impact resistance. Likewise, it prevents the accumulation of moisture, reducing the appearance of fungi and bad odours, redness or scars on the skin, thus providing greater comfort for the patient, and has shown good results in the healing of bone fractures and tissue consolidation. . In the present work, the proposed orthosis will be elaborated with the help of the Fused Wire Deposition 3D printer - FDM, which is a technology that bases its operation on a thread of material at a working temperature that moves in the horizontal XY plane. with the help of a nozzle. This thread solidifies immediately on the previous layer. It is an easy-to-use, low-cost technology that uses mechanically stable and environmentally recyclable thermoplastic polymers. 2 Likewise, they are materials capable of modeling complex geometries that could be difficult to make using other technologies or processing methods, which can become more expensive and generate by-products or compatibility problems. As a biomedical engineer, this work seeks to identify the properties that the materials used in 3D printing can offer and to highlight the advantages and possible mistakes in the design and elaboration of an orthosis prototype for its application in the area of ​​orthopedics and rehabilitation.