Tesis profesional presentada por Agustín Rayón Fernández

Licenciatura en Ingeniería Mecatrónica. Departamento de Computación, Electrónica y Mecatrónica. Escuela de Ingeniería y Ciencias, Universidad de las Américas Puebla.

Jurado Calificador

Presidente: Dr. José Luis Vázquez González
Vocal y Director: Dr. Tadeusz Majewski Szymiec
Secretario: Dr. Rubén Alejos Palomares
Suplente: M.C. Juan Antonio Navarro Martínez

Cholula, Puebla, México a 11 de diciembre de 2007.

Resumen

En el siguiente trabajo se desarrollará el diseño de una prótesis de pie, enfocado para personas que han sufrido la desgracia de perder una de sus extremidades inferiores. Para poder realizar este trabajo se realizó una investigación teórica e investigación de campo en "Prosthetic Laboratories" ubicados en Lacrosse, WI.

Debido a que este es el primer trabajo que se realiza en esta área dentro de la Universidad, se da una amplia introducción al tema de la protésica, explicando sus orígenes y el trabajo que se ha desarrollado en el mundo desde su comienzo hasta la actualidad y las partes de las que consta una prótesis. De la misma forma, se explica de manera detallada que es la amputación y las principales razones por las que una persona tiene que ser sometida a la misma, así como también el proceso del tratamiento protésico.

Para poder realizar el diseño de un pie artificial, es necesario contemplar temas como el análisis de la marcha común de las personas, así como la anatomía del pie y tobillo, y la biomecánica de los mismos donde se describen las restricciones y capacidades de movimiento que estos tienen naturalmente. Mas adelante, se hace una revisión de los materiales utilizados en el área de la protésica y se analizan sus propiedades físicas. Estos temas son explicados detalladamente a lo largo de los capítulos.

Una vez que se han explicado estos temas, se proponen alternativas para el diseño y se selecciona la mejor de ellas tomando en cuenta parámetros de funcionalidad, costo, peso y dimensiones. Completado esto se realizan los cálculos correspondientes para el diseño, se elaboran las piezas en software especializado en diseño y se proponen los materiales más adecuados para las mismas.

Obtenido esto, se elabora un prototipo representativo utilizando una técnica de manufactura conocida como "prototipo rápido", en la cual se utilizan materiales de bajo costo como resinas plásticas, y gracias a la elaboración e introducción de un código en máquinas conocidas como impresoras en 3D, se obtiene dicho prototipo.

También se realizan pruebas en software al diseño para validar que los cálculos realizados sean correctos y verificar que el pie diseñado soporte las fuerzas desarrolladas por una persona al caminar.

Al terminar este proceso se explican cuales son las características del diseño final y se elaboran algunas conclusiones.

Índice de contenido

Portada (archivo pdf, 23 kb)

Agradecimientos (archivo pdf, 7 kb)

Introducción (archivo pdf, 10 kb)

Capítulo 1. Introducción a la amputación y a la protésica (archivo pdf, 288 kb)

  • 1.1 Historia de la prótesis y la amputación
  • 1.2 Causas principales de la amputación y consideraciones importantes
  • 1.3 Planeación óptima para una amputación
  • 1.4 Componentes de la prótesis por debajo de rodilla

Capítulo 2. Biomecánica del pie (archivo pdf, 1 mb)

  • 2.1 Anatomía del pie y tobillo
  • 2.2 Biomecánica del pie

Capítulo 3. Análisis de la marcha (archivo pdf, 121 kb)

  • 3.1 Definición de la marcha
  • 3.2 Dinámica de la marcha
  • 3.3 Movimiento de las articulaciones
  • 3.4 Fases de la marcha

Capítulo 4. Materiales protésicos (archivo pdf, 71 kb)

  • 4.1 Materiales termoplásticos
  • 4.2 Silicón
  • 4.3 Metales

Capítulo 5. Diseño de prótesis de pie (archivo pdf, 454 kb)

  • 5.1 Diseño conceptual
  • 5.2 Memorias del diseño

Capítulo 6. Resultados (archivo pdf, 382 kb)

  • 6.1 Prototipo rápido
  • 6.2 Análisis de elemento finito
  • 6.3 Características finales de la prótesis

Capítulo 7. Conclusiones (archivo pdf, 15 kb)

Referencias (archivo pdf, 11 kb)

Apéndice A. Planos (archivo pdf, 83 kb)

Rayón Fernández, A. 2007. Diseño de prótesis de pie. Tesis Licenciatura. Ingeniería Mecatrónica. Departamento de Computación, Electrónica y Mecatrónica, Escuela de Ingeniería y Ciencias, Universidad de las Américas Puebla. Diciembre. Derechos Reservados © 2007.