Diseño y análisis biomecánico de una prótesis de rodilla para artoplastia

Abstract

En la actualidad, las personas que han sufrido una amputación buscan soluciones en prótesis mecánicas o mecatrónicas para recuperar su capacidad de realizar actividades cotidianas. Sin embargo, el elevado costo de estas prótesis es una limitación para muchas personas. En respuesta a esta problemática, se ha desarrollado un prototipo de prótesis de rodilla con un diseño funcional y ergonómico, utilizando materiales comerciales de titanio y polietileno. Para su diseño, se llevaron a cabo estudios previos sobre la funcionalidad de la rodilla y se identificó el mecanismo óptimo para su construcción. Mediante el uso del software SolidWorks, se diseñó una prótesis total de rodilla para amputados con un nivel de actividad K3 que cumple con los criterios de estabilidad necesarios. En la simulación mecánica, se comprobó que el prototipo, hecho de titanio y polietileno, es capaz de soportar el peso de una persona de 102 kg sin presentar fallos de ruptura, debido a que cuenta con un factor de seguridad mayor a 1. El diseño, cálculos y simulaciones del prototipo se realizaron para procesos de fatiga, desgaste y deformación, lo que garantiza su durabilidad y resistencia. Sin embargo, para la construcción del prototipo se utilizó material de ácido poliláctico (PLA), debido a los altos costos que implicaría su producción en Colombia. Finalmente, el prototipo se construyó en una empresa china, lo que permitió reducir los costos y hacerlo más accesible a quienes necesitan una prótesis de rodilla de calidad.