Diseño de Mecanismo Asistente en Terapia Física para Pacientes Dipléjicos José María Calixto Guzmán Tecnológico Nacional de México en Celaya: ITC 15030307@itcelaya.edu.mx Jiménez Perea Martha Patricia Tecnológico Nacional de México en Celaya: ITC 15030306@itcelaya.edu.mx Mejía Martínez Dulce María Tecnológico Nacional de México en Celaya: ITC 14030997@itcelaya.edu.mx González Quintero Luis Eduardo Tecnológico Nacional de México en Celaya: ITC 15030344@itcelaya.edu.mx| Hernández Toledo Juan Salvador Tecnológico Nacional de México en Celaya: ITC 15030331@itcelaya.edu.mx Resumen La terapia física es parte de los procesos y tareas de rehabilitación y/o prevención de enfermedades como la Osteoporosis y Atrofia Muscular, este último se presenta con mayor frecuencia en pacientes con diplejía, es decir, la pérdida de movilidad en los miembros inferiores del cuerpo. Se realizan diversos ejercicios que involucran distintos arcos de movimiento, para el diseño del mecanismo fueron seleccionados aquellos que brindan los mayores beneficios al paciente, buscando el estímulo máximo de flujo sanguíneo que previene las complicaciones en las extremidades inferiores. Como resultado se logró un diseño basado en principios mecánicos y sistemas dinámicos que simularán dos arcos de movimiento de los miembros inferiores del cuerpo, utilizando dos mecanismos que dependen de la misma fuente de potencia para funcionar, pero son independientes en los elementos que los conforman. La condición de movimiento que se desee realizar, abducción o flexión, dependerá del usuario. Abstract Physical therapy is part of rehabilitation processes and works and/or prevention of some diseases such as Osteoporosis and Muscular Atrophy, this last one occurs more frequently in patients with diplegia which is the lost of mobility in the lower limbs of the body. The performance of some exercises involve different arcs of movement, for the mechanism design were selected those that provide the greatest benefits for patient, looking for the maximum blood flow that prevents complications in the lower extremities. As a result we achived a design based on mechanical principles and dynamic systems that will simulate two arcs of movement of the lower limbs of the body, using two mechanisms that depend on the same power source to function, but are independent in the elements that conform them. The condition of movement wanted (abduction or flexion), would depend on the user. Keywords : Physical therapy, Diplegia, Mechanism, Arcs of Movemnt, Design. Introducción La terapia física es parte de procesos de rehabilitación y en trabajos de prevención de enfermedades como la Osteoporosis y Atrofia Muscular, este último se presenta con mayor frecuencia en pacientes que padecen de diplejía que es la pérdida de movilidad de los miembros inferiores del cuerpo. Los ejercicios utilizados en terapias físicas para estos pacientes tienen como fundamento darles movimiento a los arcos de movilidad de los miembros inferiores. Los arcos de movimientos son los grados de libertad que poseen las articulaciones en todo el cuerpo, estos indican las limitaciones en grados y direcciones que los miembros superiores e inferiores pueden realizar. En los miembros inferiores, cadera y piernas, se poseen catorce grados de libertad, distribuidos en tres articulaciones ubicadas en cadera, rodilla y tobillo. Estos les permiten a las piernas caminar, correr, sentarse, pararse, realizar movimientos en diversas direcciones y con diferentes ángulos. Cuando una persona por enfermedad o alguna situación repentina padece de diplejía temporal o permanente es recomendable que realice trabajos de terapia física para mantener una correcta circulación de la sangre, activación de los músculos y articulaciones. Por tal motivo es necesario que un fisioterapeuta indique para cada paciente específicamente qué trabajos debe realizar. Estas sesiones se recomiendan que sean diarias, con variación en la intensidad y variación en los ejercicios. Pero no siempre se tienen las posibilidades o apoyo para contar con un fisioterapeuta que realice estos ejercicios con el paciente. Hay instituciones públicas y privadas que cuentan con este servicio, pero además de la instalación también debe considerarse el traslado del paciente e incluso la demanda que tienen estas sesiones. En algunos casos el fisioterapeuta capacita a familiares u otra persona para que sea capaz de realizar los trabajos con el paciente, pero la falta de capacitación adecuada y conocimientos no permite que la terapia se realice de manera correcta y se pierda la continuidad. Para evitar que el paciente pierda la continuidad de la terapia es necesario brindar la posibilidad de que este realice los ejercicios sin la presencia obligada del fisioterapeuta, con la confianza de que está realizando todo de manera correcta y apropiada. Así pues, se vio la necesidad de desarrollar un mecanismo que un familiar o persona capacitada pudiese manejar de una forma sencilla para brindar los ejercicios de la terapia física a pacientes dipléjicos. En el presente documento se aborda esta problemática y se propone el diseño de la solución. Métodos La diplejia es una patología física que afecta el movimiento de los miembros inferiores del cuerpo, la lesión puede estar en la neurona central, o en la de la asta anterior de la médula. En la actualidad, esta afecta a las personas sin importar la edad o estatus social. Aún no se conoce cuál es la causa de esta enfermedad, únicamente las investigaciones que ha realizado el campo de la medicina y la fisioterapia han encontrado formas para tratarla y que sus efectos dañen en lo menos posible a la población afectada. Se planteó la idea de diseñar un mecanismo de accionamiento mecánico, que emule las veces de una terapia física. Para conseguir este planteamiento, previamente se revisaron, cuáles son los principales ejercicios que necesita una persona que padece diplejia. De esta forma, se comparó el movimiento de las articulaciones del cuerpo humano, con mecanismos de barras para realizar un análisis cinemático de estas. A continuación, se muestran los principales arcos de movimiento, realizados en las terapias físicas: 1) Abduccion-aduccion: La aducción es un movimiento que sucede cuando las extremidades se mueven hacia una línea imaginaria que va desde la cabeza, pasa por la zona abdominal, terminando en las piernas. Mientras que la abducción es el movimiento hacia afuera de esta línea. El arco de movimiento es de 60° a 80° mínimo y están divididos en 40° a 50° para la abducción y para la aducción 20° a 30°. En la figura 1 podemos observar cómo se realizan estos movimientos. Figura 1. Movimiento de abducción y aducción. 2) Rodilla: Su movilidad está medida por la articulación entre rótula, tibia, fémur y peroné. Así como los meniscos y los respectivos ligamentos. Sus movimientos son: a) Flexión-extensión: Su arco total de movimiento es de 130° asociado a la flexión, aunque en algunas personas se presentan 10° de extensión (Figura 2.). Figura 2. Movimiento de flexión-extensión de rodilla. b) Rotación de la rodilla: de un arco total de 20° repartido equitativamente en 10° para rotación externa y 10° para rotación interna. Figura 3. Vista del movimiento de la rodilla Conocidos los principales arcos de movimiento de las extremidades inferiores del cuerpo humano, se procedió a seleccionar dos de ellos: abducción y flexión, debido a que estimulan el mayor flujo sanguíneo en las extremidades inferiores previniendo así la atrofia muscular; para posteriormente encontrar los mecanismos que emularan estos movimientos. Se presentaron las siguientes propuestas de mecanismos para a partir de ellas diseñar el aparato terapéutico. a) Movimiento de flexión El mecanismo de dos barras simula una pierna del usuario, se planteó el uso de un riel el cual tuviera movimiento longitudinal para que al desplazarse este sobre su carrera permitiese la extensión y flexión de la pierna. (Ver Figura 3., Figura 4. y Figura 5.) Figura 3. Vista lateral del mecanismo de dos barras que emula el movimiento de flexión y extensión de la pierna. Figura 4. Vista superior del mecanimo emulador de Flexión y extensión. Figura 5. Posición del mecanismo b) Movimiento de abducción y aducción Para estem movimiento, de igual manera, se planteó un mecanimos de 2 barras para simular la pierna, y a continuación se presenta el movimiento de este y los ángulos a los cuales trabajaría. (Ver Figura 6.) Figura 6. Mecanismo para abducción y aducción. Una vez que seleccionaron los mecanismos anteriores para los dos arcos de movimientos de interés, fue necesario la identificación del usuario para el dimensionamiento del mecanismo. El aparato auxiliar en terapia física fue diseñado para personas con las siguientes características: Característica Figura 7. Caracterización del usuario Valor Estatura 164 cm Ancho de cadera 45 cm Largo de pie 26 cm Largo de la pierna 95 cm Como parte final de la metodología del diseño de mecanismo asistente en terapia física para pacientes dipléjicos, se decidió utilizar el software AutoCAD para el diseño de este; cabe mencionar que parte clave en la selección de los dos arcos de movimiento a reproducir fue el hecho de que el diseño se planteó para que ambos pudieran funcionar a partir de la misma fuente de poder, es decir, los mecanismos seleccionados: corredera y polea, pueden trabajar en conjunto. Resultados Aprovechando el movimiento longitudinal que nos brinda el motor sobre la corredera 1 se desarrolló un mecanismo para realizar el movimiento de flexión y de abducción en cual se maneja como condición de movimiento 1 y condición de movimiento 2, respectivamente. El mecanismo cuenta con diversas partes que trabajan en conjunto para realizar las tareas y movimientos objetivo. Al analizar las posibilidades, se llegó a la conclusión de optar por correderas para los movimientos tal como se muestra en la imagen. Discusión El artículo expone un diseño que demuestra que es capaz relacionar dos arcos de movimiento que funcionen a base del mismo mecanismo y aprovechando la misma fuente de potencia. Porque podría existir un aparato para cada movimiento que parecería como la mejor opción, pero la realidad es que se busca la practicidad en los equipos y más en áreas de la salud donde hay que obtener el mayor beneficio de cada innovación y recurso posible que mejore la condición de los pacientes. Este diseño no es el único relacionado al tratamiento o rehabilitación de los pacientes dipléjicos, pero sin duda está diseñado para cubrir necesidades que otros diseños simplemente omiten o carecen de cubrirlas. Lograr que este diseño pase de un concepto a una realidad sería una innovación importante que podría llegar a instituciones públicas y privadas para mejorar la salud de los pacientes y ser una herramienta más para los fisioterapeutas. La decisión de cuáles arcos de movimiento integrar en el diseño fue sencilla a partir de observar aquellos que brindan mayores beneficios y activaban más zonas de los miembros inferiores. Como resultado de la tarea de diseño se logró que en base a principios mecánicos y sistemas dinámicos se simularán dos arcos de movimiento de los miembros inferiores del cuerpo, utilizando dos mecanismos que dependen de la misma fuente de potencia para funcionar, pero que son independientes en los elementos que los conforman. La condición de movimiento que se desee realizar, abducción o flexión, dependerá del usuario. Referencias 1) Masso, M., Lasso, I. L., Salinas, S. A., & Vivas, O. A. (2010). Exoesqueleto para reeducación muscular en pacientes con IMOC tipo diplejía espástica moderada. Revista Colombiana de Rehabilitación, 9(1), 6-14. 2) Jarmey, C. (2008). LIBRO CONCISO DEL CUERPO EN MOVIMIENTO, EL (Color) (Vol. 4). Editorial Paidotribo. 3) Calero Pérez, R., & Carta González, J. A. (1999). Fundamentos de mecanismos y máquinas para ingenieros. McGraw-Hill/Interamericana,.