Diseño y construcción de un prototipo de rehabilitación ...

Facultad de Ingeniería

Diseño y construcción de un prototipo de rehabilitación para mejorar la movilidad articular de lesión del manguito rotador.

Laura Camila Jiménez Guzmán.

[email protected]

Mariana Torrente Rocha. [email protected]

Hernando Efrain León Rodríguez Ph.D [email protected]


Patología de tejidos blandos (Muscular)

( Cowan et al., 2016)

Ruptura del manguito rotador (Hombro).

-Discapacidad -Dolor musculoesquelético

(Cowan et al., 2016)

Imagen 2. Manguito de los rotadores en condición de lesión (Howard J. Luks, MD, 2014)

MANGUITO DE LOS ROTADORES SANO

Imagen 1. Manguito de los rotadores en condición sanas (Revolution Health & Wellness, n.d.)

● Lesión intrínseca avascularidad (T. Supraespinoso).

● Lesión extrínseca atrapamiento- proceso

inflamatorio- degenerativo- ruptura.

Aguda: práctica deportiva o

movimiento brusco. Crónica: rutina que conlleva tiempo.


Actividad laboral. Exigencia a repeticiones de movimientos

específicos (Síndromes de sobreuso) (Gómez Acevedo, 2014)

Deterioro progresivo. Edad

(Gómez Acevedo, 2014)

Quinta década

Sexta década


REHABILITACIÓN Conjunto de métodos que tiene por finalidad la recuperación de

una actividad o función perdida o disminuida por traumatismo o enfermedad (RAE. 2017)

Terapia robótica para la movilidad

(caminar). Robots de rehabilitación personal. Terapia robótica para extremidades

superiores e inferiores. Prótesis y órtesis inteligentes.

Robots de asistencia social (autismo,

cuidado de ancianos).


Terapias. Convencionales (batería)-

robótica

Nuevas tecnologías. - Materiales blandos

- Exponentes bio-robótica “Active Soft Orthotic System”

Universidad Harvard IEEE (Kesner et al., 2017)

Imagen 5. Ejercicios de terapia convencional ("Lesión del Manguito Rotador", 2016)

No se ha demostrado 100% efectiva la recuperación funcional de todas las lesiones del manguito rotador.

Imagen 4. Efector final para mano y

antebrazo.(Merolla, & Sicuri, 2014)

Imagen 5. Manipulador paralelo de brazo.(Merolla,

& Sicuri, 2014)

Imagen 3. Exoskeleton para hombro. (Merolla,

& Sicuri, 2014)

Imagen 6. Sistema ortopédico blando activo.(Kesner, S., Jentof, L.,

Hammond III, F., Howe, R., & Popovic, M. 2011)


Existencia de tecnología sólida, robusta y de alto costo

Poca ergonomía

Implementos utilizados en mantenimiento de alto

costo

Enfermedades musculo esqueléticas

Aumento de lesiones de miembro superior

Avances robóticos complejos basados en

cadenas cinemáticas de enlaces rígidos Proceso degenerativo

Tensión brusca sobre tendón o luxación

Dolor articular

Patologías del hombro

Estrés por trabajo repetitivo

Cau

sas

Médicas Tecnológicas

Costo elevado para instituciones proveedoras y

prestadoras de servicio

Disminución de la calidad de vida

Dificultad en la aplicación de tecnologías para la rehabilitación y movilidad articular del Manguito rotador.

Disminución del desempeño laboral

Problemas en la realización de actividades cotidianas

Dolor o rigidez

Pérdida de fuerza

Limitación de movilidad

Deficiencia en control o coordinación articular Desestabilización en aspectos

físicos y psicológicos

Desesperación, angustia, impotencia, miedo, posible

depresión

Efec

tos

Difícil acceso a terapias de rehabilitación

Difícil acceso a dispositivos de terapia

Dificultad en la autonomía del manejo de la tecnología para el

paciente

Movilidad del paciente hasta el lugar de terapia

Tiempo y costos


75% inorgánica: rigidez y resistencia a la compresión.

25%orgánica: elasticidad y resistencia a tracción.

Tabla 1. Propiedades mecánicas del hueso.(Uribe, 2017).

Resistencia máxima de los huesos

AVANCES CONCEPTUALES

Imagen 7. Anatomía del manguito rotador ("Aliviar el dolor del Manguito Rotador", n.d.)

Aductor del brazo y

rotación medial del

húmero

Aducción y rotación

externa del brazo

Abducción del brazo

Aducción del brazo y

rotación externa del

húmero

Propiedad

Hueso Cortical Hueso

Trabecular Transversal Longitudinal

Resistencia en compresión (MPa) 106-133 167-231 50

Resistencia en tracción (MPa) 51-56 78-150 8

Módulo de Young 6-13 14,5-34,3 0,05-0,4



Biomecánica del Hombro Es una articulación tipo enartrosis, donde la cabeza humeral es mucho más grande y redondeada que la cara

articular de la escápula (glenoides) mucho más pequeña y plana. Se sacrifica congruencia articular ósea, pasando estabilidad a los tejidos blandos y brindar movilidad.

Movimiento Ángulos de movimiento

A Flexión: 0º-180º Extensión: 0º-60º

B Aducción: 0º-45º Abducción: 0º-180º

C Flexión: 130º-5º Extensión:40º-50º

D Rotación Externa

0º-40º-60º

Rotación Interna:

0º-90º

Tabla 2. Tipos de movimientos y ángulos de movimientos del Hombro (Donatelli, 2009).



Movimiento de flexión del hombro, forma de terapia (Tercero, 2012)

Movimiento de rotación externa del hombro, forma de terapia (Castillo, 2014)

http://www.youtube.com/watch?v=zSrciAncxZo

http://www.youtube.com/watch?v=R9netVbgUEU


DISEÑO CONCEPTUAL

Imagen 8. Diseño Conceptual. Vista Frontal.

Jiménez, Torrente 2017.

Imagen 9. Diseño Conceptual. Vista Superior.


Imagen 10. Diseño Conceptual. Vista Lateral

Derecha. Jiménez, Torrente 2017.


DISEÑO CONCEPTUAL

Imagen 11. Diseño Conceptual. Vista

Isométrica. Jiménez, Torrente 2017.

Imagen 12. Diseño Conceptual. Vista Lateral

Izquierda. Jiménez, Torrente 2017.


SISTEMA CINEMÁTICO DEL DISEÑO

Imagen 13. Diseño Conceptual con ejes de referencia.



SISTEMA DINÁMICO GENERAL

:

→ ENERGÍA CINÉTICA

→ ENERGÍA POTENCIAL

Imagen 15. Sistema Dinámico de un robot planar de dos grados de

libertad.(Vidyasagar, Hutchinson and W. Spong, n.d.)

→ ECUACIÓN DE VELOCIDAD


SISTEMA DINÁMICO DEL DISEÑO CONCEPTUAL




CONCLUSIONES Y TRABAJOS FUTUROS

❏ Se debe tener en cuenta la resistencia de los huesos y la fuerza de los músculos para

seleccionar correctamente los actuadores.

❏ El reto es minimizar el rozamiento del dispositivo (sujetadores) sobre la piel para evitar

enrojecimiento en la zona.

❏ Seleccionar los sensores adecuados para realizar la correcta retroalimentación del

sistema.

❏ Realizar una rutina terapéutica basada en baterías internacionales.


REFERENCIAS: - Aliviar el dolor del Manguito Rotador. Cirugiadelhombro.es. Retrieved 31 August 2017, from

http://www.cirugiadelhombro.es/aliviar-dolor-manguito-rotador/ - Castillo, O. (2014). Rotacion Externa de Hombro con Liga. México: Locación Sport City Universidad. - Cowan, J., Bedi, A., Carpenter, J., Robbins, C., Gagnier, J., & Miller, B. (2016). Evaluation of American Academy of Orthopaedic

Surgeons Appropriate Use Criteria for the management of full-thickness rotator cuff tears. Journal Of Shoulder And Elbow Surgery, 25(7), 1100-1106. http://dx.doi.org/10.1016/j.jse.2015.12.009

- Donatelli, R. (2009). Sports-specific rehabilitation (1st ed.). St. Louis, Mo.: Churchill Livingstone/Elsevier. - Gómez Acevedo, J. (2014). El manguito de los rotadores. mediagraphic. Retrieved 9 July 2017, from

http://www.medigraphic.com/pdfs/orthotips/ot-2014/ot143b.pdf - Kesner, S., Jentof, L., Hammond III, F., Howe, R., & Popovic, M. (2011). Design Considerations for an Active Soft Orthotic System for

Shoulder Rehabilitation. Harvard Biorobotics Lab. Retrieved 2 April 2017, from http://biorobotics.harvard.edu/pubs/2011/ref_conf/Kesner_EMBC2011_SoftOrthotics.pdf

- Lesión del Manguito Rotador. (2016). Rehabilita-T Neurodesarrollo y Fisioterapia. Retrieved 31 August 2017, from https://rehabilitat.wordpress.com/2015/01/28/lesion-del-manguito-rotador/

- Merolla, G., & Sicuri, C. (2014). Robotics in shoulder rehabilitation. PubMed Central (PMC). Retrieved 2 April 2017, from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4187609/

- Nordin, M., Frankel, V., & Andersson, G. (2005). Biomecanica basica del sistema musculoesqueletico(p. 332). Madrid: McGraw-Hill Interamericana.

- Rotator Cuff Injuries and Tears. (2014). Howard J. Luks, MD. Retrieved 9 July 2017, from http://www.howardluksmd.com/education/common-injuries/rotator-cuff-tears-is-surgery-necessary/

- Tercero, D. (2012). Flexión del Hombro. Diego Tercero López. - Vidyasagar, M., Hutchinson, S. and W. Spong,, M. (n.d.). Robot Modeling and Control. [online] Bayanbox.ir. Available at:

http://bayanbox.ir/view/8445052974254475991/Robot-Modeling-and-Control-Spong.pdf [Accessed 10 Nov. 2017].

http://biorobotics.harvard.edu/pubs/2011/ref_conf/Kesner_EMBC2011_SoftOrthotics.pdf














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