Diseño de una prótesis para amputación transtibial con enfoque en la compensación de los tríceps surales
Date
2023-09
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica, Carrera de Ingeniería Mecánica
Abstract
The design of a prosthetic model focused on compensating the functionality of the
transtibial muscles was carried out for several reasons, such as the low adaptability of
commercial prostheses in relation to the sural muscle, the high cost of high
performance prostheses and the inaccessibility of spare parts for worn components.
For the development of the project, an analysis was carried out to determine useful
components and characteristics to generate a high performance model. The relevant
components were selected and implemented under criteria of adaptability, economic
feasibility, structural design, accessible mechanical fabrication, stability during gait
and anatomical proportion. Regarding the anthropometric measurements applied to the
final design, research related to anatomical studies were used; these ergonomic
measurements established design parameters such as weight, height, ankle level and
functionality. For the study of the model, aluminum A132 was considered as the main
material, since it is the most common material used to generate recyclable and
commercially accessible body parts.
Both the characteristics of the prostheses analyzed and the parameterization of the
components made it possible to generate a prosthetic model that satisfies the
mechanical requirements of the triceps suralis by integrating a cushioning system
based on rubber buffers which is capable of supporting up to 4 times the weight of the
user in a bipedal state and with a manufacturing cost of less than one basic salary in
Ecuador (450 dollars).
Description
El diseño de un modelo protésico enfocado en compensar la funcionalidad de los
músculos transtibiales se llevó a cabo por diversas razones, como la baja adaptabilidad
de las prótesis comerciales con relación al músculo sural, el costo elevado de prótesis
de alto rendimiento y la inaccesibilidad a repuestos para componentes desgastados.
Para el desarrollo del proyecto se realizó un análisis orientado a determinar
componentes y características útiles para generar un modelo de alto rendimiento, los
componentes relevantes fueron seleccionados e implementados bajo criterios de
adaptabilidad, factibilidad económica, diseño estructural, fabricación mecánica
accesible, estabilidad durante la marcha y proporción anatómica. Respecto a las
medidas antropométricas aplicadas al diseño final se utilizaron investigaciones
relacionadas a estudios anatómicos, estas medidas ergonómicas establecieron
parámetros de diseño como peso, altura, nivel de tobillo y funcionalidad, para el
estudio del modelo se consideró como material principal el aluminio A132 por ser el
material más común utilizado para generar piezas de carrocería reciclables y accesibles
comercialmente.
Tanto las características de las prótesis analizadas como la parametrización de los
componentes permitieron generar un modelo protésico que satisface los
requerimientos mecánicos del tríceps sural al integrar un sistema de amortiguamiento
en base a topes de goma el cual es capaz de soportar hasta 4 veces el peso del usuario
en estado de bipedestación y con un costo de fabricación menor a un salario básico en
Ecuador (450 dólares).
Keywords
MÚSCULO SURAL, PROPORCIÓN ANATÓMICA, MEDIDAS ANTROPOMÉTRICAS, ERGONÓMICA, PARAMETRIZACIÓN