Publicación: Diseño de una órtesis dinámica de rodilla enfocado en la post-recuperación de los ligamentos cruzados anterior
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Resumen en español
Las personas con lesiones graves en los ligamentos cruzados anterior (LCA) no solo son deportistas de alto rendimientos o deportistas jóvenes que por la actividad física intensa llegan a afectarse dicho tendón. También se manifiesta en personas con sobrepeso, en cuyos casos la rodilla presenta problemas constantes en las articulaciones y ante mucha fuerza ejercida en la articulación, se llega a sufrir de una ruptura del LCA. Existen varios modelos para la rehabilitación del LCA, lo cual ayuda a mejorar la estabilidad, flexión y extensión de la rodilla y contribuye a lograr una fuerza progresiva, apoyado mediante dispositivos limitadores y de soporte que mantienen la seguridad de la rodilla y permite la recuperación paulatina de la fuerza motora. El propósito de esta investigación es proponer el diseño de una órtesis de rodilla que le brinde al usuario una mejor movilidad y comodidad, a la vez que brindar el nivel de seguridad y estabilidad requerido para su rehabilitación. El diseño cuenta con una estructura ergonómica que permita adaptarse a la anatomía del cuerpo de los usuarios. Para la creación del diseño, se utilizó el software de escaneo Comb-3D para obtener una imagen de referencia para las dimensiones de la estructura. Posteriormente, se utilizó el programa Fusión 360 para realizar el diseño de los componentes y la estructura de la órtesis al igual que el mecanismo de limitación para los movimientos. Una vez se obtuvo el diseño, se corrieron simulaciones y aplicaron las pruebas de tensión, factor de seguridad, deformación y desplazamiento con base a los criterios de entrada: el peso (W) de los sujetos de estudio a 177 lb,110 lb y 200 lb; y el ángulo de flexión de la pierna de cada sujeto a 90°, 130° y 180°. Los supuestos de la simulación incluían la elasticidad y resistencia de los materiales para el diseño de la órtesis, en este caso eran acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) y aluminio.
Resumen en ingles
The people with severe injuries of anterior cruciate ligament (ACL) are not only high- performance athletes or young athletes whose intense physical activity can affect the tendon. These injuries also occur in overweight individuals who experience ontinuous pain in knee and legs. When excessive force is applied to the joint, it can result in a ruptura of the ACL. There are several models for ACL rehabilitation that help improve knee stability, flexion, and extension, and contribute to progressive strength recovery. This process is supported by limiting and supportive devices that ensure the safety of the knee and allow for a gradual restoration of motor strength. The purpose of this research is to propose the design of a knee orthosis that provides users with better mobility and comfort, also offering safety and stability levels required for effective rehabilitation. The design features an ergonomic structure that adapts to the user’s body anatomy. To create the design, the Comb-3D scanning software was used to obtain a reference image for determining the structure's dimensions. Then, Fusion 360 software was used to design the orthosis components, the overall structure, and the motion-limiting mechanism. Once the design was completed, simulations were run to test stress, safety factor, deformation, and displacement based on the input criteria: the weight (W) of the test subjects at 177 lb, 110 lb, and 200 lb, and the leg flexion angles at 90°, 130°, and 180°. The simulation assumptions included the elasticity and resistance of the materials used for the orthosis design, which in this case were acrylonitrile butadiene styrene (ABS) and aluminum.