Modelagem e simulação da marcha protética usando modelo em 3D de uma prótese transtibial

Abstract

El número de amputados en el mundo, incluida Colombia, es de más de diez millones de personas, siendo la amputación por debajo de rodilla, o amputación transtibial, bastante recurrente. Debido a los cambios fisiológicos que se presentan en los amputados transtibiales, la mecánica de la marcha se ve alterada y puede llegar a afectar significativamente la movilidad del sujeto. Con el fin de conocer el comportamiento dinámico de los amputados transtibiales, y generar conocimiento para entender la conducta biomecánica de ellos y así ayudar en el proceso de rehabilitación física de estos sujetos, se propuso estudiar la marcha protésica desde simulaciones generadas de un modelo computacional. Para ello se construyó un modelo de la marcha humana haciendo uso del intercambio de energía que se presenta en este movimiento, empleando el análisis de Lagrange. También se obtuvo el modelado matemático (diagrama de bloques) de una prótesis transtibial activa a partir del diseño en 3D realizado en el software Solidworks®; este modelo se procesó en Matlab® con el fin de emular el uso de la prótesis. En el modelo de la marcha normal obtenido se reemplazó una de las piernas por el modelo de la prótesis para observar la marcha protésica. Los resultados del modelo tanto en valores de los rangos articulares como en parámetros espacio-temporales se encuentran acordes con lo observado en otros estudios. El análisis cinemático del comportamiento del modelo muestra que la prótesis proporciona soporte al cuerpo y permite la marcha en ausencia del segmento corporal, ya que los datos arrojados por el modelo del patrón de la marcha obtenido concuerdan con los datos existentes en literatura. Esta propuesta de simulación es una ayuda para asegurar el aprendizaje del estudiante y del médico respecto al comportamiento biomecánico de la marcha protésica, puesto que en los últimos años se ha visto y comprobado la utilidad del uso generalizado de simulaciones en el ámbito médico.

Análisis frecuencial y de la densidad espectral de potencia de la estabilidad de sujetos amputados

“…El Observatorio de Minas de la Vicepresidencia de La República ha registrado más de 11 000 víctimas de minas antipersonales (MAP) y municiones sin explotar entre 1990 y 2018, cerca de 2000 de ellos murieron, el resto resultaron heridos, la mayor parte con mutilaciones y amputaciones en sus extremidades [2], [3].…”