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“INGENIERÍA DE REHABILITACIÓN”
“VALORACIÓN DE LA FUNCIÓN MOTORA Y
DISEÑO DE ORTESIS Y PROTESIS”
Dra. Ing. Silvia E. Rodrigo
Carrera de Bioingeniería
Facultad de Ingeniería
Universidad Nacional de San Juan
2015
A - BIOMECANICA DEL MOVIMIENTO HUMANO
La Biomecánica es una rama de la Bioingeniería, definida
como la mecánica aplicada a la biología.
Objetivo: entender el efecto que ejercen sobre el cuerpo humano,
fuerzas de origen interno y externo, con el fin de comprender y
valorar el comportamiento mecánico normal y patológico de los
sistemas biológicos del ser humano y proponer métodos de
intervención artificial.
La Biomecánica del Movimiento analiza específicamente el
sistema neuro-músculo-esquelético (NME) del cuerpo humano,
relacionado con las funciones motoras de la columna vertebral
y de las extremidades superiores e inferiores.
Estructura y función de los tejidos del sistema
NME del cuerpo humano
El movimiento humano involucra la acción integrada de
diversas estructuras y funciones de los sistemas esquelético,
muscular y nervioso.
Tejido esquelético
Se distinguen los tejidos cartilaginoso, óseo y articular.
El cartílago cumple funciones importantes durante el crecimiento
fetal y en la infancia, ya es capaz de crecer muy rápidamente y
simultáneamente posee cierta consistencia.
En el adulto se encuentra cartílago en el esqueleto bajo la forma de
cartílagos articulares y costales, y formando una armazón
rígida para las vías aéreas y el pabellón auricular.
Los cartílagos articulares permiten:
- el movimiento de los extremos articulares de los huesos sin
que existan fricciones entre éstos,
- soportar presiones y golpes importantes.
Se distinguen dos tipos de tejido óseo: esponjoso y compacto.
Hueso esponjoso
Hueso compacto
Cavidad medular
Entre las funciones del tejido óseo figuran:
- proveer al esqueleto de la fortaleza necesaria para funcionar como
sitio de inserción y sostén del peso para los músculos,
- dar cierta rigidez al organismo para protegerlo de la fuerza de
gravedad,
- proteger al cerebro, médula espinal y parte de los órganos del
tórax y del abdomen.
Articulaciones: relación de contigüidad entre dos o más partes
esqueléticas, que pueden ser huesos o cartílagos.
En las articulaciones del aparato locomotor humano coinciden
dos cabezas óseas colindantes con sus cavidades, haciendo
posible la realización de movimientos de rotación.
Una de las terminaciones del
hueso tiene la forma de cabeza
y la otra de acetábulo.
El movimiento angular de los
huesos se obtiene gracias al
giro y al deslizamiento de las
superficies cartilaginosas que se
encuentran en las epífisis óseas.
La amplitud del movimiento articular es el rango de
movimiento angular entre sus límites extremos, que permiten
la rotación relativa entre los segmentos óseos a los cuales está
vinculada la articulación, haciendo posible que el cuerpo
humano pueda realizar distintas actividades motoras.
Tabla I: Rango de movimiento de las articulaciones
humanas.
Articulación
Tipo de Movimiento
Flexión
Hiperextensión
Representación
Rotación (grados)
60
60
Cabeza-Cuello-Torso
Flexión Lateral
40
Rotación
78
Tabla I: Rango de movimiento de las articulaciones humanas.
Articulación
Hombro
Tipo de Movimiento
Representación
Rotación (grados)
Flexión
180
Hiperextensión
58
Abducción
130
Tabla I: Rango de movimiento de las articulaciones humanas.
Articulación
Tipo de Movimiento
Representación
Rotación (grados)
Flexión
141
Pronación/Supinación
90/90
Flexión/Extensión
70
Hiperextensión
30
Codo
Muñeca
Tabla I: Rango de movimiento de las articulaciones humanas.
Articulación
Torso superior-inferior
Tipo de Movimiento
Representación
Rotación (grados)
Flexión
70
Hiperextensión
30
Flexión Lateral
35
Rotación
35
Tabla I: Rango de movimiento de las articulaciones humanas.
Articulación
Tipo de Movimiento
Representación
Rotación (grados)
Rodilla
Flexión
125
Flexión
102
Hiperextensión
45
Abducción/Aducción
53/31
Cadera
Tabla I: Rango de movimiento de las articulaciones humanas.
Articulación
Tobillo
Tipo de Movimiento
Representación
Rotación (grados)
Rotación Medial/Lateral
39/34
Flexión/Dorsiflexión
20/35
Inversión/Eversión
35/25
Abducción/Aducción
5/5
Tejido muscular
Fibra Muscular
Endomisio
Banda
clara I
Fascículo
Perimisio
Epimisio
Banda
oscura A
Sarcolema
Miofibrilla
Sarcómera
Músculo
Miofibrillas
Hueso
´
Terminales del Axón
Axón Motor
Músculo Esquelético
Fibra Muscular
Estructura del músculo esquelético
Una serie de parámetros permiten valorar la función muscular. Por
ejemplo, la resistencia muscular consiste en la capacidad de persistencia
de la fuerza muscular. Es esencial para realizar las AVD, ya que una vez
que se tiene la fuerza para realizar una tarea repetitiva, la mejoría
adicional en el desempeño depende de la resistencia muscular. Se la
define como la repetición de contracciones submáximas o persistencia
submáxima.
La destreza muscular incluye muchos parámetros tales como velocidad de
contracción muscular, agilidad, coordinación y equilibrio. Resulta afectada
frente a la presencia de una deficiencia del sistema nervioso, por ejemplo,
parálisis fláccida o espástica.
Durante la evaluación del desempeño del paciente, se debe valorar no sólo
la amplitud de movimiento y de fuerza, sino también la capacidad del
paciente para efectuar diferentes tareas, por ejemplo, a través del siguiente
inventario:
La valoración del tono muscular también es importante ya que puede
afectar otros componentes de la función muscular. Un tono muscular
anormal puede presentarse como hipotonicidad o hipertonicidad.
A su vez, existen dos tipos principales de hipertonicidad: rigidez, provocada
por una descarga prolongada de las motoneuronas alfa; y la espasticidad,
correspondiente a una descarga prolongada de las motoneuronas gamma-1,
que determina que los husos musculares sean hipersensibles al estiramiento
brusco. En el cuadro siguiente se ven las diferencias clínicas entre ambas:
Tejido nervioso
Axón motor
Terminales del axón
Vesículas con
acetilcolina
Unidad motora
Receptores de
acetilcolina
Fibras musculares
Terminal del axón
Hendidura sináptica
Fibra muscular
Unión
neuromuscular
Sarcómero de
una miofibrilla
Unidad motora
Unión neuromuscular
Unidad motora, compuesta por un conjunto de fibras musculares, inervadas por
la misma neurona motora. A la conexión existente entre el terminal del axón y
una fibra muscular, se le denomina unión neuromuscular.
La regulación de la intensidad de fuerza muscular se produce
mediante la frecuencia de estimulación y el reclutamiento de
unidades motoras.
Mayores frecuencias de estimulación reducen el intervalo de
tiempo entre dos contracciones musculares consecutivas,
resultante del tiempo transcurrido entre la activación, contracción
y relajación muscular.
Cualquier alteración o patología que afecte el rango de
movimiento articular, fuerza muscular, resistencia muscular,
destreza muscular, tono muscular, el control y coordinación
motora, y/o la integridad de su piel, alterará el funcionamiento
del torso o las extremidades superiores o inferiores.
Análisis de la marcha humana patológica
Pueden clasificarse según la etiología, zona anatómica afectada,
fase de la marcha involucrada, etc.
Las alteraciones básicas se dividen en:
• deformidad
• debilidad muscular
• dolor
• control neurológico deficitario
Deformidad
Aparece cuando los tejidos no permiten una movilidad pasiva
suficiente en los pacientes.
Ejemplo: osteoartritis, caracterizada por:
• disminución del rango de movimiento de la cadera, especialmente la
rotación interna y flexión
• movimiento compensatorio exagerado en la espina dorsal lumbar y en
la cadera opuesta no afectada
Debilidad muscular
Puede ser debida a una atrofia muscular por desuso, lesiones
neurológicas o miopatías.
Ejemplo: distrofia muscular, caracterizada por:
• nivel de trabajo muscular durante la marcha menor al habitual
• sustitución de los músculos afectados por otros equivalentes
Marcha antálgica
La causa principal es una excesiva tracción tisular, cuyas reacciones
fisiológicas son la deformidad y debilidad muscular.
Ejemplo: cadera dolorosa, caracterizada por:
• tendencia a evitar el peso del cuerpo sobre el lado afectado
• disminución de la fase de postura de ese miembro para disminuir
presiones en la articulación dolorosa
Control neurológico deficitario
Pueden ser debidas a cualquier disfunción del sistema nervioso
central, médula espinal, nervios periféricos, o del músculo
esquelético.
Presenta cinco alteraciones básicas, en diferentes combinaciones e
intensidad variable:
• espasticidad
• alteraciones de la coordinación
• patrones reflejos primitivos del aparato locomotor
• alteraciones de la secuencia de actuación muscular
• alteración de la propiocepción
Ejemplo: marcha hemipléjica, caracterizada por:
• oscilación anormal del brazo (movimiento en aducción), junto con
flexión de hombro, codo, muñeca y dedos
• sinergia extensora del miembro inferior afectado
• marcha lenta, con disminución de longitud del paso y aumento de fase
de apoyo
B - TÉCNICAS DE VALORACIÓN DEL
MOVIMIENTO HUMANO
El estudio del movimiento de un sujeto está orientado a la
obtención de características que puedan ser comparadas con las
correspondientes a la de sujetos normales.
Objetivo: valorar aquellas limitaciones en las funciones neuromúsculo-esqueléticas vinculadas con el movimiento y la movilidad.
Valoración del movimiento articular
Para la valoración del funcionamiento de las articulaciones de las
extremidades superior e inferior durante el movimiento,
habitualmente se determina en un intervalo de tiempo, la excursión
angular de la articulación considerada.
Técnicas Cinemáticas: goniometría, acelerometría, o estéreofotogrametría, que permiten medir posición, velocidad y
aceleración de los segmentos óseos y de las articulaciones del
cuerpo humano durante su movimiento.
Goniometría
Ventajas:
- poco costoso,
- señal de salida disponible instantáneamente para registro o procesamiento
en una PC,
- registro de la rotación planar,
movimiento articular.
Desventajas:
Configuración mecánica y
eléctrica
un goniómetro
independientemente
delde
plano
de
localizado en la articulación de
la rodilla. El voltaje de salida es
proporcional al ángulo medido.
- ángulo relativo y no absoluto,
- requiere un tiempo considerable para ajuste y alineación,
- puede dificultar el movimiento cuando se colocan varios goniómetros
simultáneamente,
- se necesitan goniómetros más complejos para registrar el movimiento de
articulaciones con 2 o 3 GDL.
Acelerómetros
Habitualmente se emplean transductores de fuerza diseñados para
medir las fuerzas de reacción asociadas a una aceleración dada.
Si a es la aceleración y m es la masa constante del sistema de
medición, la fuerza ejercida por la masa es F = ma, medida con
transductores del tipo strain gauge o piezoresistivos, que producen un
voltaje de salida V proporcional a la aceleración en magnitud y signo.
at
a
E
m
an
v=K an
Esterofotogrametría
Sistema de Referencia:
Está formado por una estructura de dimensiones y forma conocidas, en
cuyos extremos tiene ubicados marcadores cuya posición es fija y se
conoce con precisión.
Para minimizar los errores, es necesario calibrar el sistema previo a
cualquier medición, intentando cubrir el mayor volumen posible del
campo de filmación y análisis.
Cámaras de Video:
Se requieren al menos dos para lograr la visualización en 3D de un lado del
cuerpo. Para la visualización simultánea de ambas extremidades inferiores o
de todo el cuerpo se necesitan al menos 3 cámaras.
Habitualmente se emplean 4 o 6 cámaras, dependiendo de la precisión que
quiera obtenerse.
La velocidad debe ser al menos de 50 o 60 cuadros /s, si bien existen
sistemas de alta velocidad de hasta 600 o 1000 cuadros / s. Habitualmente
se emplean cámaras de video monocromáticas para luz visible o infrarroja.
Valoración de la función neuro-muscular
Para la valoración de la función muscular se considera la fuerza,
resistencia y destreza motora, así como el tono muscular.
Una manera de valorar la fuerza en pruebas musculares manuales es
mediante la siguiente escala:
Grado
Método Lovett (1916)
5/5
Normal (N)
4/5
Bueno (B)
3/5
Regular (R)
2/5
Malo (M)
1/5
Trazas (T)
0/5
Cero (C)
La relación es no lineal, es subjetiva y puede producir resultados
variables en distintas oportunidades, estando sujeto a influencias
como motivación, fatiga y dolor.
Cuando se produce una recuperación de la fuerza muscular,
habitualmente se presenta en las siguientes fases: 1) parálisis fláccida,
2) parálisis espástica, 3) movimiento sinérgico, 4) movimiento
aislado de algunos grupos musculares, 5) control completo de cada
grupo individual de músculos.
Por tanto, la descripción de la fuerza muscular no puede basarse sólo
en la prueba muscular manual, sino que debe incluir el estadio de
recuperación del grupo muscular.
Valoración de la marcha humana
Grupos de variables medidas para evaluar la locomoción humana.
Caso de aplicación
Metodologías
aplicadas
individuo
adulto Lineal
(cadencia:
111para
pasos/min).
Se emplean las
técnicas ade:
Transformación
Directa
reconstrucción del movimiento tridimensional del sistema biomecánico;
Vista Superior
Datos cinemáticos: trayectoria de
puntos anatómicos obtenida
el filtrado pasabajos por medio de un filtro de Butterworth de 2° orden,
mediante imágenes registradas por cámaras de video sincronizadas (fm:
para reducir los niveles de ruido de alta frecuencia y suavizar las curvas
Dirección de avance
60 Hz) y digitalizadas para reconstrucción
de movimiento espacial.
trayectoria de los puntos anatómicos y; las técnicas de consistencia
cinemática, usadas para asegurar la coherencia en cada instante de
Datos cinéticos: tres plataformas de fuerza AMTI (OR6-6) para
tiempo del análisis, entre los datos de entrada y la cinemática del modelo
medición fuerza de reacción de la tierra para ambos pies y su punto de
biomecánico.
aplicación
durante el periodo de prueba (fm: 600 Hz), en sincronismo
con la filmación
del movimiento.
Configuración
del equipamiento utilizado en el laboratorio de marcha
para adquirir el movimiento durante un ciclo completo.
Datos Cinemáticos
Coordenada x (m)
2
1.6
1.2
0.8
Punto 3
Punto 4
Punto 5
0.4
0
0
20
80
100
0
20
40
60
-0.02
-0.04
-0.06
-0.08
% ciclo de marcha
Punto 3
Punto 4
Punto 5
80
100
1.2
Coordenada z (m)
Coordenada y (m)
0
40
60
% ciclo de marcha
Punto 3
Punto 4
Punto 5
0.8
0.4
0
0
20
40
60
% ciclo de marcha
80
100
Datos cinemáticos sin procesamiento previo, de las coordenadas cartesianas del tobillo, rodilla y cadera
de la extremidad inferior derecha (puntos 3, 4 y 5, respectivamente). Se visualiza el efecto del ruido de
alta frecuencia, como consecuencia del proceso de digitalización.
Datos Cinéticos
150
pie derecho
pie izquierdo
100
Fx (N)
50
0
0
20
40
60
80
100
-50
-100
-150
60
% ciclo de marcha
800
pie derecho
pie derecho
pie izquierdo
600
20
400
Fz (N)
Fy (N)
pie izquierdo
40
0
0
20
40
60
-20
80
200
100
0
0
-40
% ciclo de marcha
-200
20
40
60
% ciclo de marcha
80
Componentes de la fuerza de reacción de la tierra (sin procesamiento previo) para el pie
derecho y el pie izquierdo, durante el periodo de cadencia normal.
100
Resultados Cinemáticos
a
Tobillo
Rodilla
60
Cadera
40
20
0
0
20
40
60
-20
-40
% ciclo de marcha
80
100
Angulo de flexo-extensión (grados)
Angulo de flexo-extension (grados)
80
Tobillo
Rodilla
Cadera
90
b
70
50
30
10
-10 0
20
40
60
80
100
-30
-50
% ciclo de marcha
Movimiento rotacional en el plano sagital durante el ciclo de marcha de las articulaciones de la
extremidad inferior derecha. a) datos sin procesamiento previo. b) datos filtrados.
Resultados Cinéticos
1600
Momento neto de fuerza (N m)
Tobillo
1200
Rodilla
Cadera
800
400
0
0
-400
20
40
60
80
100
% ciclo de marcha
Módulos del momento neto de fuerza, calculado durante el análisis dinámico inverso para la
extremidad inferior derecha, asociados a los actuadores articulares del tobillo, rodilla y cadera.
C - DISPOSITIVOS ORTESICOS
PARA EXTREMIDAD SUPERIOR E INFERIOR
Ortesis:
Dispositivo exoesquelético, utilizado para modificar las
características estructurales o funcionales del sistema neuromúsculo-esquelético de la extremidad considerada.
Prótesis:
Dispositivo externo o interno, utilizado para reemplazar
total o parcialmente, un segmento ausente o deficiente de la
extremidad considerada.
Funciones de la Extremidad Superior
Permitir que la mano alcance cualquier punto del espacio, para:
• manipular,
• mover,
• liberar objetos.
Cualquier alteración o patología que afecte su rango de
movimiento,
fuerza
muscular,
sensibilidad,
control
y
coordinación motora, y/o la integridad de su piel, alterará el
funcionamiento de la Extremidad Superior (ES).
Ortesis de Extremidad Superior
Se denominan según la articulación de ES a la que circundan:
EO:
WO:
SO:
HO:
elboworthosis
orthosis
(ortesis
demuñeca)
codo)
wrist
hand
shoulder
orthosis
orthosis
(ortesis
(ortesis
(ortesis
de
de
mano)
de
hombro)
Se clasifican en:
• estáticas o posturales: permiten inmovilizar o restringir
el movimiento de una articulación de la ES,
• dinámicas o funcionales: mantienen, mejoran o
restauran una función de la ES.
Funciones principales de ortesis de ES:
• mantener y controlar la posición correcta para alinear
articulaciones y estabilizar la ES,
• proporcionar alivio del dolor y acción anti-inflamatoria en
problemas articulares, óseos o de partes blandas,
• prevenir y corregir deformidades o retracciones de partes
blandas, por efecto de una posición incorrecta sostenida en el
tiempo,
• asistir, facilitar o sustituir un movimiento escaso, mejorando
la manipulación de objetos,
• proteger articulaciones, ligamentos, músculos y partes blandas
hasta su curación.
Principios biomecánicos de acción:
• aplicación de un sistema de fuerzas en tres puntos, para
mantener el equilibrio dinámico de la ES,
• contacto total entre férula y piel, para disminuir presiones
en la interfase férula - sujeto.
Ortesis estáticas de ES
Ortesis pasivas de antebrazo-muñeca-mano
Comprende
Habitualmente,
un grupo
el miembro
de férulas
y lasque
articulaciones
inmovilizaninvolucradas
en una posición
Figura: Izq.: Férula pasiva larga de muñeca-mano. Der.: Fuerzas generadas por la férula.
determinada,
se ubican en launo
posición
o varios
funcional.
de estos segmentos de la ES.
Componentes: cinchas de velcro o cuero y valva palmar, adaptada y
conformada sobre el antebrazo del paciente, con longitud suficiente
para inmovilizar la región deseada.
Ortesis dinámicas de ES
Ortesis funcionales de antebrazo-muñeca-mano-dedos
Figura:
Ortesis
funcional paramediante
flexión de dedos.
Comprende unFigura:
grupo
de férulas
dispositivos,
Ortesis
funcionalque,
para extensión de diversos
dedos.
logran mejorar la funcionalidad de la mano.
Componentes: termoplástico, varillas, cintas, articulaciones móviles y disp. para
almacenamiento de energía (bandas elásticas, muelles graduados, etc.).
Funciones de la Extremidad Inferior
Entre ellas, figuran:
• realizar el apoyo de la extremidad en c. estáticas y dinámicas,
• permitir la progresión del CM corporal durante la marcha,
• amortiguar los impactos durante el apoyo de la extremidad en marcha,
• estabilizar la extremidad durante el apoyo en marcha.
Las
afectan a de
la Extremidad
Enalteraciones
condicionespatológicas
patológicas,que
la eficiencia
la marcha se
Inferior
durante
la fase de
reduce,(EI)
conse
el manifiestan
consiguienteparticularmente
incremento del gasto
energético
apoyo
de laimplica.
marcha, en donde la EI está sometida a los
que esto
mayores esfuerzos mecánicos por efecto del peso corporal.
Ortesis de Extremidad Inferior
Se describen según la articulación de la EI a la que circundan:
KO: knee orthosis (ortesis de rodilla)
AFO: ankle-foot orthosis (ortesis de tobillo-pie)
FO: foot orthosis (ortesis del pie)
HO:
hip orthosis (ortesis de cadera)
Se clasifican en:
• correctoras: corrección/realineación de deformidades anatómicas,
• inmovilizadoras: inmovilizan la extremidad a nivel de la fractura,
• funcionales dinámicas: permiten o mejoran la función locomotora.
Funciones principales de ortesis de EI:
• estabilizar y alinear las articulaciones de la EI durante marcha y
bipedestación,
• prevenir y corregir deformidades severas de rodilla o tobillo (genu
varo/valgo, genu recurvatum),
• descargar total o parcialmente un segmento o articulación de la EI.
Principios biomecánicos de acción:
• restricción de rotación de articulación de
la extremidad, a través de aplicación de un
sistema de tres fuerzas equilibradas
• reducción de fuerzas de cizalladura,
utilizando ortesis con marco rígido
• reducción de carga axial del peso corporal,
empleando encajes que suspenden la
extremidad proximalmente,
• contacto total entre férula y piel,
para disminuir presiones en la
interfase férula - sujeto.
Ortesis correctoras de EI
Bitutor largo
Ortesis estabilizadora y alineadora de EI, que facilita la
marcha a través del control realizado sobre articulaciones.
Vista
anterior
y posterior
del bitutor
largo.
Figura: Izq.: Férula Figura:
correctora
de genu
varo.
De.: Sistema
de fuerzas
aplicado por su corrección.
Diseño y Desarrollo de Ortesis para la Marcha
• diseño estructural,
• diseño mecánico,
• diseño del sistema de control de actuadores.
Fig.: Diseño del sistema de control de una
ortesis para marcha.
Fig.: Diseño
Diseño estructural
mecánico de
Fig.:
deuna
unaortesis
ortesispara
paramarcha,
marcha,
con indicación
actuadoresutilizados.
elegidos.
referencia de materiales
Aplicación al Diseño de Ortesis Plantares
Medición de las presiones plantares para diseñar y desarrollar
plantillas para individuos afectados por discapacidades motoras de
EI.
D - DISPOSITIVOS PROTESICOS
PARA EXTREMIDAD
SUPERIOR E INFERIOR
La ausencia de toda la extremidad o de parte de ella, proviene de
deficiencia esquelética congénita o de amputación por
traumatismo o cirugía.
Se utilizan expresiones diferentes para ambos tipos de pérdida
total o parcial.
Deficiencias esqueléticas congénitas de extremidades
La norma IRAM 10301-1 las describe, dividiéndolas en
transversas y longitudinales (figura 1).
-Deficiencia transversa: ausencia total del hombro o de la
hemipelvis y de todos los componentes distales.
- Deficiencia longitudinal: cuando sólo una porción de la
extremidad está ausente (ejemplo: anexo A).
Amputación de miembros inferiores
La norma IRAM 10301-2 las describe en función de una serie de
características:
- niveles y planos de referencia,
- mediciones,
- evaluación del funcionamiento de la articulación.
Amputación de miembros superiores
La norma IRAM 10301-3 las describe en función de una serie de
características:
- niveles y planos de referencia,
- mediciones,
- evaluación del funcionamiento de la articulación.
Niveles de amputación de ES
Prótesis para extremidades superior e inferior
Dispositivo externo (endoesquelético) o interno (implantable),
utilizado para reemplazar total o parcialmente, un segmento
ausente o deficiente de la extremidad considerada.
Las prótesis endoesqueléticas se clasifican en:
• prótesis
funcionales
convencionales:
la
activación,
inactivación y control del efector terminal son voluntarios,
• prótesis mioeléctricas: activación, inactivación y control del
efector terminal gobernada por señal electromiográfica,
proveniente de restos motores en el muñón.
Prótesis de Extremidad Superior
 Cuarto Anterior
Se denominan según el nivel
de amputacióndeldeHombro
la ES.
 Desarticulación
 Cuello Humeral
 Muñón Corto por Encima de Codo
 Muñón Largo por Encima de Codo
 Desarticulación del Codo
 Muñón Muy Corto por Debajo del Codo
 Muñón Corto por Debajo del Codo
 Muñón Largo por Debajo del Codo
 Desarticulación de la Muñeca
 Amputación Transcarpiana
 Amputación Transmetacarpiana
 Amputación Transfalángica
Niveles de amputación de ES
Funciones principales de prótesis de ES:
• capacidad de prensión, liberación, transporte y alcance de objetos,
• capacidad de anclaje y suspensión de la prótesis sobre el cuerpo,
• capacidad de control del movimiento e interacción paciente - prótesis,
• restablecimiento del equilibrio y simetría de la masa corporal.
Principio biomecánico de acción:
• transferencia de energía desde la zona proximal del muñón, hasta el
dispositivo terminal que interactúa con el medio-ambiente
Objetivo: lograr un mecanismo con “efecto pinza”, que le permita al
individuo afectado realizar distintas actividades.
El estado actual de la técnica protésica se centra en el desarrollo de
dispositivos que esencialmente reproducen 6 funciones motoras
básicas del miembro superior: apertura-cierre de la mano, pronosupinación del antebrazo y flexión-extensión del codo.
Estas funciones pueden obtenerse mediante el uso de energía
corporal
propia
mioeléctrica).
(prótesis
funcionales)
o
externa
(prótesis
Protesis funcionales de ES
Protesis para amputación de brazo
Consta
Accionada
de los
porsiguientes
una fuerza
elementos:
de tracción, ejercida y controlada por
la musculatura corporal.
encaje
sistema de suspensión
sistema de control
unidad de codo
dispositivo terminal (AV/CV
/manos cosméticas)
Elementos de prótesis p/ amputación de brazo.
Prótesis mioeléctrica de ES
El sistema mioeléctrico está formado por:
Utilizan la señal eléctrica generada en la musculatura residual para
activar, desactivar y controlar el funcionamiento de motores eléctricos
que operan
a los
batería
y electrodos
mecanismos articulares.
articulaciones mioeléctricas
dispositivo terminal
guante estético
Componentes del sistema mioeléctrico.
Dispositivo terminal
Dispositivo Greifer cerrado y abierto.
Prótesis de Extremidad Inferior
 Hemi-Pelvictomia
 Desarticulación de Cadera
 Muñón Corto por Encima de Rodilla
 Muñón del Muslo Medio
 Muñón Largo por Encima de Rodilla
 Desarticulación de la Rodilla
 Muñón Corto por Debajo de Rodilla
 Muñón Estándar por Debajo de Rodilla
 Desarticulación del Tobillo
 Amputación Trans-Tarsiana
 Amputación Trans-Metatarsiana
 Amputación de los Dedos del Pie
Niveles de Amputación en Miembro Inferior
Cuando se produce la amputación del miembro inferior, se pierde la
capacidad de:
• apoyo estático y dinámico,
• motora de impulso y de frenado durante el ciclo de marcha (CM),
• amortiguación de impactos,
• adaptación funcional del miembro inferior en las distintas fases del CM,
• información sensitiva del pie y del resto del segmento amputado.
Funciones principales de prótesis de EI:
• capacidad de apoyo estático y dinámico, con transferencia estable y seguro
del peso corporal desde muñón hacia el encaje de la prótesis,
• flexión de prótesis durante fase de oscilación: se relaciona con
capacidad de anclaje de la prótesis al organismo,
• capacidad de suplir función de articulaciones perdidas por amputación,
• capacidad de control del movimiento e interacción paciente - prótesis,
a través de la contracción muscular del muñón,
• capacidad de amortiguación de impactos durante transferencias de
peso, marcha, carrera, etc.,
• restablecimiento del equilibrio y simetría de la masa corporal,
• simular una marcha normal.
Principio biomecánico de acción:
• transferencia de la carga, desde las zonas del muñón que toleran la presión
hasta el suelo (contacto total con reparto selectivo de carga).
• adecuado anclaje/suspensión entre muñón y encaje, necesario para lograr
buena estabilidad de prótesis en el apoyo y evitar su descuelgue durante la
oscilación.
Protesis funcionales de EI
Prótesis tibial
Permitede
Consta
reemplazar
los siguientes
el segmento
elementos:
de la EI ausente o deficiente a
nivel transtibial (por debajo de la rodilla).
encaje: suspensión
con efecto pinza
segmento intermedio:
tubo, adaptadores y
segmento distal:
funda estética:
articulación protésica
alineación
de tobillo-pie
Esquema de prótesis transtibial.
Segmento distal
Es el que establece el contacto con el suelo, pudiendo ser:
material viscoelástico para
flexión plantar y absorción de
impacto
consiguen mayor impulso en
limitan mov. articular, permitiendo
despegue por energía almacenada
flexión plantar y dorsal
en apoyo: 25-50% normal
no produce impulso en
despegue
Figura: Esquemas de pie SACH (izquierda), almacenador de energía
(medio) y articulado axial (derecha).
Figura: Prótesis pie flex.
Figura: Deportista utilizando
un pie flex para velocidad.
Diseño y Desarrollo de Ortesis y Prótesis
Requerimientos básicos a tener en cuenta:
Del dispositivo:
Del paciente:
• propósito,
• necesidades ocupacionales y de esparcimiento,
• cómodo y estéticamente apropiado,
• tolerancia para el uso de estos dispositivos.
• liviano y poco costoso,
• satisfacer una necesidad real,
• considerar equipos prefabricados y parcialmente ensamblados.
Prótesis implantables de extremidad inferior
Su estudio comprende la integración de conocimientos provenientes de la
fisiología y fisiopatología articular, biomecánica (cinemática y cinética articular,
tensiones y deformaciones articulares), biotribología (rozamiento y desgaste
articular producido por la transmisión de cargas mecánicas y su atenuación
mediante la lubricación), biomateriales, etc.
Particularmente nos referiremos al implante de cadera. Desde los años 70’, la
biomecánica de la cadera ha ocupado un rol fundamental para el desarrollo de
implantes para esta articulación, lo cual ha estimulado el reemplazo de otras
articulaciones afectadas por patologías similares.
Las 4 causas principales de fracaso de una artroplastía de cadera son la
infección, el aflojamiento del vástago y del cotilo y la rotura del vástago,
que pueden presentarse en forma individual o combinada e incluso
asociados o provocados por factores como el desgaste y la liberación de
partículas extrañas en el seno de la articulación, la osteolisis localizada
por sobrecarga del hueso (reabsorción ósea), la rotura de la interfase
hueso-implante, etc.
De ahí que resulta necesario conocer en profundidad la biomecánica de
la cadera y su artroplastía para:
- el diseño de nuevos implantes y técnicas de intervención que
conduzcan a mejores resultados,
- la solución de los problemas que pueden aparecer durante y luego de la
cirugía,
- la selección del implante más adecuado para cada paciente en función
de su edad, situación de salud y actividad.
Para el diseño adecuado de un implante de cadera se requiere conocer el
tipo de articulación (diartrosis) considerada, sus grados de libertad,
excursión angular en cada plano de movimiento, fuerzas y momentos a
los que está sometida la articulación en reposo y en actividad, estado
tensional de la articulación, así como las patologías o alteraciones para
las cuales se indica habitualmente la artroplastía de cadera.
Tipo de articulación : diartrosis, ya que las superficies articulares se
desplazan libremente y suelen permitir un amplio rango de movimiento,
en este caso de tipo triaxial (esferoidea o enartrosis con 3 GDL),
posibilitando los movimientos de flexo-extensión, abducción-aducción y
rotación interna-externa.
Parámetros del componente femoral (vástago) tipo Charnley
Aplicación al Diseño Protésico
Tendón crural
Extremo distal
del fémur
Vasos
Rótula
Cóndilo
femoral
Bolsa serosa
Cartílago
articular
Superficie ósea
trabecular
Tejido
muscular
Extremo
proximal de la
tibia
Piel y tejido
celular
subcutáneo
Biomecánica, materiales y diseño de prótesis en la artroplastia de rodilla.