Ciencia y Tecnología
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA MÁQUINA DE MOVIMIENTO PASIVO CONTINUO PARA LA TERAPIA DE RODILLA
Esteban Emilio Rosero G.* Rodrigo Martínez D.** Elmer Galvis L.***
RESUMEN
En este artículo se presenta el diseño sistemático de un prototipo para la terapia de rodilla mediante la aplicación de conceptos integrados de diferentes áreas de la ingeniería como la automática, lamecánica, la electrónica y la medicina. Este diseño provee de una solución económica para realizar sesiones de terapia en la rodilla. En el proceso de diseño se utilizó el Dibujo Asistido por Computadora (CAD) y la Simulación Dinámica (DS), las cuales facilitaron la construcción del prototipo. Se obtuvo un modelo analítico y se compararon con los resultados de la simulación dinámica para validar losmodelos
VOLUMEN 3 – No. 2 – Diciembre de 2001 * Ingeniero Mecánico – Universidad del Valle ** M.Sc. en Automática – Profesor Asociado de la
Facultad de Ingeniería – Universidad del Valle
*** M.Sc. en Ingeniería Mecánica – Profesor Asistente
de la Facultad de Ingeniería – Universidad del Valle.
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computacionales. Finalmente se diseñó y construyó un prototipo así como su sistema depotencia y de control. Palabras Claves: Movimiento Pasivo Continuo (MPC), terapia de rodilla, simulación dinámica, sistemas de control, diseño.
2. ASPECTOS TEÓRICOS
2.1. Definición del Movimiento Pasivo El MPC es una modalidad de terapia postoperatoria, producido por algún mecanismo diferente al grupo muscular actuante sobre la articulación, el paciente no realiza esfuerzo para hacer el movimiento.La articulación se somete a un rango de movimiento preestablecido y por un período de tiempo determinado.
ABSTRACT
This article shows the systematic design of a prototype for the knee therapy using integrated concepts of different engineering areas like Automatics, Mechanics, Electronics and Medicine. This design provides a cheap solution to undertake knee therapies. During the design processComputer Aided Design (CAD) and Dynamic Simulation (DS) tools were used in order to ease the prototype construction. An analytic model was obtained and it was compared with the dynamic simulation results to validate the computational models. Finally, a prototype including its power system and control was designed and constructed. Keywords: Continuous Passive Motion (CPM), knee therapy, dynamicsimulation, control systems, design.
1. INTRODUCCIÓN
La recuperación de pacientes después de una cirugía que se lleva a cabo en alguna articulación muscoloesquelética, por huesos fracturados o problemas articulares, es manejada mediante terapias para mantener el arco de movilidad articular, prevenir la adhesión y rigidez articular y la atrofiación de los músculos, disminuir el período dehospitalización y rehabilitación, además de darle comodidad al paciente[1], [2], uno de los métodos utilizados es la terapia de MPC. En Colombia aún no se cuenta con la facilidad de adquirir máquinas de MPC. El objetivo académico de este trabajo es generar investigación y desarrollo de tecnología propia que conlleven a la innovación, apropiando y adaptando tecnología de punta al medio nacional, así comosustitución de importaciones.
Figura 1. Movimiento de Flexión-Extensión y Ejes de Articulación
2.2. Articulación de la Rodilla La rodilla es un vínculo entre la cadera y el tobillo, concilia dos imperativos contradictorios: poseer gran estabilidad y a la vez gran movilidad. Las partes importantes de la rodilla son: huesos, ligamentos, tendones y cartílagos. 2.3. Movimientos Globales de laRodilla Los principales movimientos de la rodilla [8] son (figura 1): Flexión, extensión, rotación interna y rotación externa. 2.4. Ejes de la Articulación de la Rodilla El primer grado de libertad está condicionado por el eje transversal XX` (figura 1), alrededor del cual se efectúan los movimientos de flexión-
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