Diseño, análisis y fabricación de un prototipo de órtesis inmovilizante de muñeca

Abstract

El desarrollo de dispositivos para inmovilizar miembros superiores lesionados abarca diversas tecnologías y metodologías, desde el entablillado y enyesado, hasta órtesis compuestas configurables. Mediante la aplicación de herramientas de diseño asistido por computadora (CAD) e ingeniería asistida por computadora (CAE) buscamos diseñar un modelo de órtesis inmovilizante de muñeca para reducir o eliminar los rechazos por parte del paciente y la necesidad de ajustar el dispositivo inmovilizante por parte del ortopedista. Se empleó un modelo 3D de antebrazo idealizado para el diseño de una órtesis delgada adaptada a las particularidades del modelo empleado. El modelo se sometió a un estudio de método de elemento finito (FEM) para determinar la distribución de esfuerzos y deformaciones en su configuración geométrica. El prototipo del dispositivo se construyó en impresión 3D. Pudo verse que los valores mayoritarios de tensiones se concentraron en una pequeña región en la caladura de la fijación, cuyo valor para el movimiento de flexión fue de 173.16 MPa, mientras que para la extensión fue de 111.72 MPa, ambos concentrados en el calado central del lado externo. Los desplazamientos totales fueron mayoritarios en el extremo distal de la órtesis, con valores de 3.69mm para la flexión y 2.38mm para la extensión.

The development of devices to immobilize injured upper limbs encompasses various technologies and methodologies, from splinting and casting, to configurable composite orthoses. Through the application of computer-aided design (CAD) and computer-aided engineering (CAE) tools, we seek to design an immobilizing wrist orthosis model to reduce or eliminate rejections by the patient and the need to adjust the immobilizing device by the patient of the orthopedist. An idealized 3D forearm model was used for the design of a thin orthosis adapted to the particularities of the model used. The model was subjected to a FEM study to determine the distribution of stresses and strains in its geometric configuration. The prototype of the device was built in 3D printing. It could be seen that the majority values of stresses were concentrated in a small region in the opening of the fixing, whose value for the bending movement was 173.16 MPa, while for the extension it was 111.72 MPa, both concentrated in the central openwork on the outer side. Total displacements were the majority at the distal end of the orthosis, with values of 3.69mm for flexion and 2.38mm for extension.