Estudio del Arte en Protesis de Piernas

1. Estudio del Arte en Prótesis de Pierna
Luis Geovanny Torres Jaramillo
ltorresj1@est.ups.edu.ec
Universidad Politécnica Salesiana

Abstract – En el presente documento científico conoceremos
acerca del desarrollo biotecnológico y su aplicación en el ser
humano con el fin de mejorarla calidad de vida de individuos con
amputaciones y la forma de superación y comodidad con
diferentes tipos de prótesis.
Índex Terms – Bioingeniería, Prótesis, Pierna.
B. Prótesis de Miembro Inferior
Historia
El desarrollo de las prótesis va desde hace cientos de años
atrás ya que como conocemos a largo de toda la historia la
supervivencia humana y el desarrollo tecnológico siempre ha
ido en aumento aún más si se trata de mejorar el cuerpo
humano
I. INTRODUCCIÓN
En la actualidad se conoce mucho acerca del desarrollo de
prótesis tanto mecánicas como electrónicas acerca de
miembros del cuerpo amputados o con fallas, en cuyo caso se
hablara acerca de las prótesis de piernas, en tanto se sabe que
en las últimas décadas este desarrollo se ha visto
potencializado a gran escala.
Gracias a esta constante evolución el desarrollo de esta
tecnología, la misma llega a cubrir una de las mayores
necesidades del ser humano que es poder desplazarse a
voluntad. Sin embargo aunque exista una gran zona de
investigación y un gran avance acerca de esta tecnología, está
aún se encuentra dando sus primeros pasos en relación al
suplemento del 100 por ciento de las funciones perdidas del
ser humano, además de su increíble costo de tal manera
haciendo inaccesible su comercio a gran escala.
II. DESARROLLO
Del 424 a.C. al 1 a.C.
Se da el descubrimiento de una pierna artificial que data de
aproximadamente 300 a. C. La misma que se encontraba
elaborada de hierro y bronce, y con núcleo de madera.
Además se afirma que un vidente persa remplaza su propio pie
con una pantalla de palo para escapar de la muerte.
Alta Edad Media (476 a 1000)
En la Alta Edad Media se realizaron muy pocos avances en los
campos de la protésica, además la pata de palo como prótesis
inferior, la mayor parte de las prótesis elaboradas en esa época
se utilizaban para esconder deformidades o heridas producidas
en el campo de batalla.
El Renacimiento (1400 a 1800)
Esta época fue el gran surgimiento de la ciencia y la medicina
por lo cual se llevaron a cabo grandes descubrimientos
médicos relacionados con la protésica de los griegos y los
romanos gracias a lo cual se logró renacer la historia de la
protésica. Durante la época las prótesis generalmente se
elaboraban con hierro, acero, cobre y madera.
A. Bioingeniería
Es la unión de dos ciencias enfocadas en las ciencias
biológicas y de ingeniería ya que la unión de ambas permite
un beneficio al ser humano y su desarrollo.
Principales Disciplinas de la Bioingeniería
Biomecánica
Estudio de la dinámica y la estática asociada a los sistemas
fisiológicos del ser humano
Biomateriales
Estudio, diseño y desarrollo de los materiales bioimplantables
BioSensores
Detección de los elementos biológicos a través de señales
eléctricas hacia diferentes extremidades.
Mediados y fines de 1500
Se elaboraron prótesis para amputados de extremidades
superior e inferior.
Se inventaron dispositivos por encima de la rodilla, las cuales
consistían en una pata de palo que como innovación a la época
estas podían flexionarse en la rodilla y una prótesis de pie con
una posición fija, un arnés ajustable además de un control de
bloqueo de rodilla las cuales aún son usadas en la actualidad.
Siglos XVII al XIX
Se desarrolló la primera prótesis por debajo de la rodilla sin
mecanismo de bloqueo
Se diseñó una prótesis elaborada con una pierna de madera
con encaje, una articulación de rodilla de acero y un pie
articulado controlado por tendones de cuerda de tripa de gato
desde la rodilla hasta el tobillo
Se mejoraron diseños antiguos al agregarle un resorte anterior,
un aspecto suave y tendones escondidos para simular un
movimiento natural y de tal manera obtener una mayor
comodidad.

2. Se inventó una prótesis avanzada con un encaje de succión,
una rodilla policéntrica y un pie multiarticulado.
Se creó el dispositivo más liviano elaborándose así la primera
prótesis de aluminio.
Tiempos modernos
Los dispositivos que se producen en la actualidad tienden a ser
mucho más livianos esto gracias a su elaboración con plástico,
aluminio y materiales compuestos para proporcionar a los
amputados dispositivos más funcionales.
Además de ser dispositivos más livianos y estar hechos a la
medida del paciente, gracias a los microprocesadores, los
chips informáticos y la robótica en los dispositivos actuales
facilitaron que los amputados recuperen el estilo de vida al
que estaban acostumbrados, mas no simplemente
proporcionarles una funcionalidad básica o un aspecto más
agradable.
Se conoce que las prótesis son más reales son creadas con
fundas de silicona y pueden imitar la función de una
extremidad natural.
Socket
Conexión entre el paciente y la prótesis.
Figura3.
Shoket
Rodilla
Conjunto de eslabones que dan origen a un sistema articulado
rígido
C. Partes de la Prótesis de Miembro Inferior
Figura4.
Figura1.
Componentes Prótesis Miembro Inferior
Rodilla
Pilar
Segmento el cual une la rodilla con el pie, se lo fabrico con
materiales resistentes y ligeros como aluminio y fibra de
carbono.
Suspensión
Sujetador de silicón ajustable, posicionado dentro del socket
con la finalidad de evitar fricción y proporcionar comodidad.
Figura5.
Pilar
Pie
Es un sistema el cual ayuda en la distribución del esfuerzo al
contacto con las superficies, articulados y fabricados tomando
en cuenta el pie sano
Figura2.
Suspensión
Figura6.
Pie

3. D. Funcionamiento
Los avances cibernéticos han permitido el diseño de prótesis
inteligentes que funcionan como una pierna y permiten al
usuario realizar multitud de actividades, incluso correr y jugar
al fútbol. Estos ingenios están conectados al sistema
nervioso del amputado y poseen microprocesadores que
ajustan los movimientos.
Las prótesis se pueden sujetar de diversas formas y esto
dependerá de cada caso en particular. La forma más frecuente
es por medio de succión, al colocar la prótesis se forma un
ligero vacío entre el plástico y la piel manteniéndola en su
posición, sin temor a que ésta se suelte durante su uso diario
La persona que va a usar una prótesis debe sentirse a gusto
con ella y estéticamente verse bien para los demás; así podrá
integrarse adecuadamente a su entorno social, laboral y
familiar. Sin embargo, además de enfocarse a lo estético, se
procura también devolver alguna de las funciones.
Figura8.
C-Leg
KXo6
El control de la rodilla KX06 está diseñado para amputados
nivel 3 y 4 que requiere la estabilidad de un bloqueo
geométrico combinado con un va y ven hidráulico y control de
posición.
E. Prótesis Comerciales
C-Leg
La C-Leg es la primera prótesis que cuenta con un sistema
hidráulico del mundo controlada con microprocesador. Con el
uso de la Tecnología única C-Leg, se ha establecido un nuevo
nivel de comodidad, seguridad y movilidad para los
amputados transfemorales.
Figura9.
C-Leg
Power Knee
Es una de las primeras rodillas biónicas para amputados
transfemorales. La Power Knee ofrece niveles de
funcionalidad y desempeño sin precedentes.
La rodilla biónica reemplaza la verdadera actividad del
musculo para flexionar y extender cuando se es requerido.
Figura7.
C-Leg
Smart Adaptive
Cuenta con un control por microprocesador para amputados
nivel 3 y 4. Simplemente se adapta a los terrenos más
complejos. Los sensores en el sistema analizan velocidad,
pendientes, escaleras y otros parámetros.
La adaptación da seguridad, y mejora el estilo de vida del
amputado. El nuevo modo de programación inteligente reduce
el tiempo de programación que permite a la rodilla comenzar a
aprender los movimientos de la marcha del usuario.
Figura10.
C-Leg

4. F. Riesgos de Prótesis Miembro Inferior
Un mal ajuste podría provocar estrés adicional o presión en el
muñón o en la otra pierna. El aumento en la presión puede
conllevar a dolor o a problemas de la piel y estos al no recibir
tratamiento pueden contraer una infección. Con el tiempo,
existe el riesgo de que se necesite otra amputación.
III. CONCLUSIONES



[5] “A BRIEF HISTORY OF PROSTHETICS”, KIM N. NORTON, IN
MOTION, VOLUME
[6] 17, ISSUE 7, NOVEMBER/DECEMBER 2007.
SAMUEL K. AU, JEFF WEBER, AND HUGH HERR,
BIOMECHANICAL DESIGN OF
[7] A POWERED ANKLE-FOOT PROSTHESIS. PROCEEDINGS OF
THE 2007 IEEE 10TH
[8] SALLY ADEE “WINNER: THE REVOLUTION WILL BE
PROSTHETIZED”. IEEE
[9] SPECTRUM.
La implementación de prótesis ha mejorado
notablemente la vida de personas con amputaciones
totales o parciales de miembros por lo cual significa
un gran avance tanto medico como mecánico.
Es de tener cuidado al momento de usar la prótesis
con el objetivo de no causar complicaciones con el
miembro amputado y se necesite una operación para
corregir dicho problema.
La implementación de las prótesis en el mundo se ha
venido dando desde épocas muy antiguas por lo cual
este viene a tener un progreso exponencial según la
época por la cual se desarrolle.
[10] THE NATIONAL INSTITUTE OF BIOMEDICAL IMAGING AND
BIOENGINEERING
(NIBIB),
PIERNAS
ROBÓTICAS
MOTORIZADAS – SALTANDO HACIA EL FUTURO, 2012
[11] MC.C. ENRIQUE JIMÉNEZ ESPRIU, DR ARMANADO ORTIZ
PRADO AND JHONATAN ULISES VEGA CALLADA, ESTUDIO
DEL ARTE Y PROSPECTIVA DE LA INGENIERÍA DE MÉXICO
[12] MANUEL ALEJANDRO CHÁVEZ CARDONA, FELIPE
RODRÍGUEZ
SPITIA,
ASFUR
BARADICA
LÓPEZ,
EXOESQUELETOS PARA POTENCIAR LAS CAPACIDADES
HUMANAS Y APOYAR LA REHABILITACIÓN, 2010
[13] ROCIO FERNANDEZ, BIOTECNOLÓGICA, 2012
[14] ALLINA HELATH, PROTESIS PARA MIEMBRO INFERIOR, 2010

El uso de las prótesis más actualizadas ayuda a
recobrar de una manera más exacta y funcional la
sensación de normalidad en personas con miembros
amputados esto gracias a los avances electrónicos
implementados en ellos.
[15] ANAI VALENCIA LAZCANO, DISEÑO Y DESARROLLO DE UNA
PROTESIS FLEX-FOOT, 2009
[16] DOUG HEWITT, VENTAJAS DE LA PROTESIS DE PIERNAS,
2012
[17] JHONATHAN RUIZ, ROBÓTICA ESTADO DEL ARTE 2009

Existe una gran diversidad de prótesis las cuales en
su mayor desarrollo son las dadas por la electrónica
implementando de tal manera micro controladores
para una precisión y programación más adecuada.
IV. BIBLIOGRAFÍA
[1] KIM NORTON, UN BREVE RECORRIDO POR LA HISTORIA
PROTÉSICA, VOLUMEN 17, 2007
[2] MARISSA
CLAUDIANDS
FERNANDEZ
ESPINOZA,
CARACTERIZACION DEL MOVIMIENTO DE LA RODILLA Y
DISEÑO DE UN MECANISMOS POLICENTRICO, 2008
[3] JOSÉ ANTONIO GARCÍA MERINO AND CARLOS ENRIQUE
RODRÍGUEZ DÁVILA, DISEÑO DE UNA PRÓTESIS TRASNBIAL
AMORTIGUADA, 2012
[4] LISANDRO PUGLISI AND HÉCTOR MORENO, PRÓTESIS
ROBÓTICAS
[18] ADA N. RIVERA SÁNCHEZ, PRÓTESIS TRANSTIBIAL, 2004
[19] PILA SERRA, PROTESIS, 2005
[20] BLANCA KARINA VERA REYES1 / CÉSAR AUGUSTO ARIAS
NUÑEZ2 AIDÉ MERCEDES ESPEJO MORA3 / PEDRO
FERNANDO MARTÍN GÓMEZ4, DISEÑO DE UN ENCAJE PARA
PRÓTESIS DE MIEMBRO INFERIOR CON AMPUTACIÓN POR
ENCIMA DE LA RODILLA, 2007