Desarrollo de prótesis externa de rodilla con mecanismo policéntrico.
Saved in:
| Title: | Desarrollo de prótesis externa de rodilla con mecanismo policéntrico. |
|---|---|
| Authors: | Valentino Orozco, Gerardo Alejandro1 avalentino@ipn.mx, Beltrán, Leobardo Guerrero1, Velasco, Dinora Obregón1, Fernández, Oscar Ávalos1 |
| Source: | Acta Ortopédica Mexicana. jul/ago2008, Vol. 22 Issue 4, p247-253. 7p. 6 Color Photographs, 2 Diagrams. |
| Subjects: | ARTIFICIAL knees, ACTUATORS, STAINLESS steel, MATHEMATICAL optimization, ESTIMATION theory, POLYTEF |
| Abstract (English): | Introduction: This medical and engineering work explains the process carried out to build a four-barred polycentric knee mechanism using a mechanical actuator for modular prosthetics. Imitation of the knee performance was the main goal, as well as to cover the basic needs of amputated patients with a low production cost. Materials and methods: The polycentric knee mechanism was developed in three stages. The first one was the design and building of the four-barred mechanism using materials as stainless steel 304 and aluminum 6,061 which both have high reliability, corrosion resistance and a relatively easy modeling capability. The total mass was of 700 g. Autocad® was used for design and effort analysis was done by using ANSYS®. At the end of the first stage, it was observed that its density did not allow mass optimization and no assistant actuator was available for the walking movement. In the second stage, mechanism mass estimation was done by using Alumold 400®; this material brings lower density than stainless steel keeping strength and fatigue resistance higher than aluminum 6061. The four-barred mechanism was re-engineered and a better ergonomic device was built; a mechanical actuator based on a spring was implemented and tested on two female patients, one geriatric and one 16 years old. The third stage will be described in a future publication, the device mass was optimized by using poly-tetra-fluor-ethylene enhanced with carbon and carbon fiber. Also, the mechanical actuator was complemented with reo-magnetic liquid addition and an electronic control. Results and discussion: At the end of this research, an external polycentric knee mechanism was developed, by observing movement stages, velocities, ergonomics, shapes, sizes and significant weights of Mexican patients. Effort analysis by finite element was done and it was determined that the mechanism was capable of modifying its center of rotation according to the knee flexion angle making it a polycentric mechanisms. Also, it was tested on two patients, both females, one 16 and one 75 years old. [ABSTRACT FROM AUTHOR] |
| Abstract (Spanish): | Introducción: El presente trabajo de medicina e ingeniería, explica el proceso que se llevó a cabo para realizar un diseño de mecanismo de rodilla de tipo policéntrico de 4 barras con actuador mecánico para prótesis modulares. El objetivo es imitar el comportamiento y funcionamiento de la rodilla; además de cubrir las necesidades básicas de las personas que tengan amputación de esta articulación y la necesidad de usar una prótesis externa modular con un bajo costo de producción. Material y métodos: El desarrollo del mecanismo policéntrico de rodilla se llevó a cabo en 3 fases. En la primera, se realizó el diseño y la construcción del mecanismo de 4 barras; propuesta que no culminó en la instalación en un paciente, debido a que fue construido de acero inoxidable 304 y aluminio 6061, ambos de alta confiabilidad, resistentes a la corrosión, de maquinado relativamente sencillo y cuya masa total es de 700 g. Se utilizó software de diseño AutoCAD® y se realizó análisis de esfuerzos con el ANSYS®, así mismo máquinas y herramientas de maquinado como son el torno convencional y la fresadora. Al concluir la construcción se observó que su densidad no permitía la optimización total de la masa; además de no contar con un actuador para asistir la marcha. En la segunda fase, se estimó la masa del mecanismo haciendo uso de Alumold 400®; material de densidad inferior al acero inoxidable pero con dureza y resistencia a la fatiga muy por encima del aluminio 6061; se aplicó reingeniería al mecanismo de 4 barras y se construyó un dispositivo con mayor ergonomía; se agregó un actuador mecánico en base a un resorte, y se probó en dos pacientes: uno geriátrico y en un paciente de 16 años, ambos del sexo femenino; las dos fases anteriores están descritas en este documento. En la tercera fase complementaria a describirse en una posterior publicación, se optimizó la masa del dispositivo haciendo uso de politetrafluoretileno endurecido con carbón y fibra de carbono, además se complementó el actuador mecánico mediante la incorporación de un líquido reomagnético y control electrónico. Resultados y discusión: Al final del desarrollo de este diseño, se obtuvo un mecanismo de rodilla externa de tipo policéntrico, atendiendo a las fases del movimiento, velocidades, ergonomía, formas, tamaños y pesos significativos de pacientes mexicanos. Se realizaron las pruebas de análisis de esfuerzos utilizando el elemento finito y se concluyó que el dispositivo cumplió con la característica de modificar su centro de rotación dependiendo del ángulo de flexión de la rodilla y se puede considerar un mecanismo policéntrico. De igual manera se probó en dos pacientes, ambos de sexo femenino, uno geriátrico de 75 años y otra de 16 años. [ABSTRACT FROM AUTHOR] |
| Copyright of Acta Ortopédica Mexicana is the property of Sociedad Mexicana de Ortopedia, AC and its content may not be copied or emailed to multiple sites without the copyright holder's express written permission. Additionally, content may not be used with any artificial intelligence tools or machine learning technologies. However, users may print, download, or email articles for individual use. This abstract may be abridged. No warranty is given about the accuracy of the copy. Users should refer to the original published version of the material for the full abstract. (Copyright applies to all Abstracts.) | |
| Database: | MedicLatina |
| FullText | Links: – Type: pdflink Text: Availability: 0 |
|---|---|
| Header | DbId: lth DbLabel: MedicLatina An: 34868135 AccessLevel: 6 PubType: Academic Journal PubTypeId: academicJournal PreciseRelevancyScore: 0 |
| IllustrationInfo | |
| Items | – Name: Title Label: Title Group: Ti Data: Desarrollo de prótesis externa de rodilla con mecanismo policéntrico. – Name: Author Label: Authors Group: Au Data: <searchLink fieldCode="AR" term="%22Valentino+Orozco%2C+Gerardo+Alejandro%22">Valentino Orozco, Gerardo Alejandro</searchLink><relatesTo>1</relatesTo><i> avalentino@ipn.mx</i><br /><searchLink fieldCode="AR" term="%22Beltrán%2C+Leobardo+Guerrero%22">Beltrán, Leobardo Guerrero</searchLink><relatesTo>1</relatesTo><br /><searchLink fieldCode="AR" term="%22Velasco%2C+Dinora+Obregón%22">Velasco, Dinora Obregón</searchLink><relatesTo>1</relatesTo><br /><searchLink fieldCode="AR" term="%22Fernández%2C+Oscar+Ávalos%22">Fernández, Oscar Ávalos</searchLink><relatesTo>1</relatesTo> – Name: TitleSource Label: Source Group: Src Data: <searchLink fieldCode="JN" term="%22Acta+Ortopédica+Mexicana%22">Acta Ortopédica Mexicana</searchLink>. jul/ago2008, Vol. 22 Issue 4, p247-253. 7p. 6 Color Photographs, 2 Diagrams. – Name: Subject Label: Subjects Group: Su Data: <searchLink fieldCode="DE" term="%22ARTIFICIAL+knees%22">ARTIFICIAL knees</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22ACTUATORS%22">ACTUATORS</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22STAINLESS+steel%22">STAINLESS steel</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22MATHEMATICAL+optimization%22">MATHEMATICAL optimization</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22ESTIMATION+theory%22">ESTIMATION theory</searchLink><br /><searchLink fieldCode="DE" term="%22POLYTEF%22">POLYTEF</searchLink> – Name: Abstract Label: Abstract (English) Group: Ab Data: Introduction: This medical and engineering work explains the process carried out to build a four-barred polycentric knee mechanism using a mechanical actuator for modular prosthetics. Imitation of the knee performance was the main goal, as well as to cover the basic needs of amputated patients with a low production cost. Materials and methods: The polycentric knee mechanism was developed in three stages. The first one was the design and building of the four-barred mechanism using materials as stainless steel 304 and aluminum 6,061 which both have high reliability, corrosion resistance and a relatively easy modeling capability. The total mass was of 700 g. Autocad® was used for design and effort analysis was done by using ANSYS®. At the end of the first stage, it was observed that its density did not allow mass optimization and no assistant actuator was available for the walking movement. In the second stage, mechanism mass estimation was done by using Alumold 400®; this material brings lower density than stainless steel keeping strength and fatigue resistance higher than aluminum 6061. The four-barred mechanism was re-engineered and a better ergonomic device was built; a mechanical actuator based on a spring was implemented and tested on two female patients, one geriatric and one 16 years old. The third stage will be described in a future publication, the device mass was optimized by using poly-tetra-fluor-ethylene enhanced with carbon and carbon fiber. Also, the mechanical actuator was complemented with reo-magnetic liquid addition and an electronic control. Results and discussion: At the end of this research, an external polycentric knee mechanism was developed, by observing movement stages, velocities, ergonomics, shapes, sizes and significant weights of Mexican patients. Effort analysis by finite element was done and it was determined that the mechanism was capable of modifying its center of rotation according to the knee flexion angle making it a polycentric mechanisms. Also, it was tested on two patients, both females, one 16 and one 75 years old. [ABSTRACT FROM AUTHOR] – Name: Abstract Label: Abstract (Spanish) Group: Ab Data: Introducción: El presente trabajo de medicina e ingeniería, explica el proceso que se llevó a cabo para realizar un diseño de mecanismo de rodilla de tipo policéntrico de 4 barras con actuador mecánico para prótesis modulares. El objetivo es imitar el comportamiento y funcionamiento de la rodilla; además de cubrir las necesidades básicas de las personas que tengan amputación de esta articulación y la necesidad de usar una prótesis externa modular con un bajo costo de producción. Material y métodos: El desarrollo del mecanismo policéntrico de rodilla se llevó a cabo en 3 fases. En la primera, se realizó el diseño y la construcción del mecanismo de 4 barras; propuesta que no culminó en la instalación en un paciente, debido a que fue construido de acero inoxidable 304 y aluminio 6061, ambos de alta confiabilidad, resistentes a la corrosión, de maquinado relativamente sencillo y cuya masa total es de 700 g. Se utilizó software de diseño AutoCAD® y se realizó análisis de esfuerzos con el ANSYS®, así mismo máquinas y herramientas de maquinado como son el torno convencional y la fresadora. Al concluir la construcción se observó que su densidad no permitía la optimización total de la masa; además de no contar con un actuador para asistir la marcha. En la segunda fase, se estimó la masa del mecanismo haciendo uso de Alumold 400®; material de densidad inferior al acero inoxidable pero con dureza y resistencia a la fatiga muy por encima del aluminio 6061; se aplicó reingeniería al mecanismo de 4 barras y se construyó un dispositivo con mayor ergonomía; se agregó un actuador mecánico en base a un resorte, y se probó en dos pacientes: uno geriátrico y en un paciente de 16 años, ambos del sexo femenino; las dos fases anteriores están descritas en este documento. En la tercera fase complementaria a describirse en una posterior publicación, se optimizó la masa del dispositivo haciendo uso de politetrafluoretileno endurecido con carbón y fibra de carbono, además se complementó el actuador mecánico mediante la incorporación de un líquido reomagnético y control electrónico. Resultados y discusión: Al final del desarrollo de este diseño, se obtuvo un mecanismo de rodilla externa de tipo policéntrico, atendiendo a las fases del movimiento, velocidades, ergonomía, formas, tamaños y pesos significativos de pacientes mexicanos. Se realizaron las pruebas de análisis de esfuerzos utilizando el elemento finito y se concluyó que el dispositivo cumplió con la característica de modificar su centro de rotación dependiendo del ángulo de flexión de la rodilla y se puede considerar un mecanismo policéntrico. De igual manera se probó en dos pacientes, ambos de sexo femenino, uno geriátrico de 75 años y otra de 16 años. [ABSTRACT FROM AUTHOR] – Name: AbstractSuppliedCopyright Label: Group: Ab Data: <i>Copyright of Acta Ortopédica Mexicana is the property of Sociedad Mexicana de Ortopedia, AC and its content may not be copied or emailed to multiple sites without the copyright holder's express written permission. Additionally, content may not be used with any artificial intelligence tools or machine learning technologies. However, users may print, download, or email articles for individual use. This abstract may be abridged. No warranty is given about the accuracy of the copy. Users should refer to the original published version of the material for the full abstract.</i> (Copyright applies to all Abstracts.) |
| PLink | https://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&site=eds-live&db=lth&AN=34868135 |
| RecordInfo | BibRecord: BibEntity: Languages: – Code: spa Text: Spanish PhysicalDescription: Pagination: PageCount: 7 StartPage: 247 Subjects: – SubjectFull: ARTIFICIAL knees Type: general – SubjectFull: ACTUATORS Type: general – SubjectFull: STAINLESS steel Type: general – SubjectFull: MATHEMATICAL optimization Type: general – SubjectFull: ESTIMATION theory Type: general – SubjectFull: POLYTEF Type: general Titles: – TitleFull: Desarrollo de prótesis externa de rodilla con mecanismo policéntrico. Type: main BibRelationships: HasContributorRelationships: – PersonEntity: Name: NameFull: Valentino Orozco, Gerardo Alejandro – PersonEntity: Name: NameFull: Beltrán, Leobardo Guerrero – PersonEntity: Name: NameFull: Velasco, Dinora Obregón – PersonEntity: Name: NameFull: Fernández, Oscar Ávalos IsPartOfRelationships: – BibEntity: Dates: – D: 01 M: 07 Text: jul/ago2008 Type: published Y: 2008 Identifiers: – Type: issn-print Value: 23064102 Numbering: – Type: volume Value: 22 – Type: issue Value: 4 Titles: – TitleFull: Acta Ortopédica Mexicana Type: main |
| ResultId | 1 |
