Metodología de diseño personalizado de órtesis para el tratamiento de lesiones y fracturas: aplicación a férulas de antebrazo

Abstract

El objetivo de la tesis es proponer una metodología de diseño de dispositivos médicos, centrando el estudio en una férula para estabilización de fracturas en el antebrazo. Para esto, se inició el proceso de ingeniería inversa utilizando escaneo a fin de reconstruir el modelo virtual del antebrazo que permitió ser la fuente de diseño del dispositivo personalizado. Los modelos obtenidos por ingeniería inversa se generaron en formato de malla y se convirtieron a sólido para optimizar su peso, tener más herramientas de trabajo y realizar simulaciones, por esto se hizo un análisis comparativo entre cinco softwares CAD definiendo la mejor opción para realizar dicha transformación. Tras la conversión del antebrazo, se trasladó a un software CAD para implementar el proceso de diseño de férulas personalizadas, detallando las características principales del dispositivo, realizando simulaciones para comprender su comportamiento mecánico y definir los criterios de diseño, como resultado se obtuvieron las gráficas del módulo de elasticidad unitario, fuerza y factor de seguridad de la férula. A partir del análisis de resultados se propuso una unificación de los criterios con el objetivo de converger en la mejor opción para diseño de férulas, optimizando de este modo su volumen y espesor. En base a esto, se seleccionó la férula M2.5 al 21% de porosidad para su fabricación en PLA, además se adicionó el diseño orientado a la fabricación aditiva para contrarrestar los errores de impresión 3D. La metodología de diseño es trasladable a otros casos de estudio en el área biomédica, demostrado a través del diseño y fabricación de plantillas ortopédicas y un protector facial que validan el proceso.