Análisis de la funcionabilidad de prótesis ortopédicas transfemorales / Analysis of the functional qualities of trans-femoral orthopedic prostheses

RESUMEN

Introducción: la funcionabilidad de los artificios protésicos de miembros inferiores suele expresarse en términos de relacionar sus beneficios operacionales con aquellas necesidades funcionales y de bienestar del amputado. Este bienestar se relaciona fundamentalmente con un mínimo gasto energético del paciente y con la ausencia de enfermedades en las articulaciones residuales y que se inducen por la prótesis durante el régimen de marcha. Objetivo: evaluar la funcionabilidad de prótesis transfemorales utilizadas en Cuba mediante la integración de los resultados del análisis cinemático de la marcha del amputado, combinados con análisis de mecánica de sólidos rígidos aplicando simulaciones numéricas. Métodos: el análisis de la marcha de 8 pacientes con amputaciones unilaterales transfemorales y 5 sujetos normales (control) se realizó mediante técnicas videográficas. Se efectuó la estimación dinámica de las fuerzas que actúan en los segmentos articulares y se determinaron las tensiones y deformaciones que sufren las zonas del muñón y de la articulación del tobillo mediante el método de los elementos finitos. Resultados: cambios significativos en la dinámica de los segmentos articulados del tobillo-rodilla y cadera se reflejan como el resultado de la asimetría de la marcha del miembro protésico y el sano. Tal desequilibrio sugiere ser una de las principales causas de las enfermedades degenerativas de la cadera observadas en este tipo de paciente. Conclusiones: el análisis de la funcionabilidad de los artificios protésicos transfemorales solo es posible mediante la integración de los métodos cinemáticos de caracterización de la marcha, métodos dinámicos que establezcan la posibilidad de replicar la actividad del miembro sano. Mediante este estudio fue posible además el estudio de la resistencia mecánica y se vincularon todos los resultados a la aparición de enfermedades tanto en el miembro intacto como en el residual

ABSTRACT

Introduction: the functional quality of the prosthetic devices of lower extremities is usually expressed in terms to relate the functional benefits to those functional needs and the wellbeing of the amputee. This wellbeing is related mainly to a minimal energetic output of patient and to the lack of diseases of residual joints induced by the prosthesis during the gait. Objective: to assess the functional qualities of trans-femoral prostheses used in Cuba by the integration of results of kinematics analysis of the gait of amputee, combined with mechanics analysis of rigid solids applying numerical simulations. Methods: the gait's analysis of 8 patients with trans-femoral unilateral amputations and 5 normal subjects (controls) was made by videographic techniques. The dynamics estimation of strengths acting on the articular segments was carried out and determination of strain and deformations suffering the stump zones and of the ankle joint by finite elements method. Results: the significant changes in the dynamics of ankle-knee-hip articulation segments are present as the result of gait asymmetry of the prosthetic limb and the healthy one. This imbalance may be one of the leading causes of degenerative diseases of hip observed in this type of patient. Conclusions: the analysis of functional qualities of trans-femoral prosthetic devices only is possible by means of the integration of cinematic methods of gait characterization, dynamic methods establishing the possibility to replicate to the activity of healthy limb. Using this study also it was possible the mechanical resistance study linking all results to the appearance of diseases of intact limb as well as the residual one