Design of a cost-effective swimming prosthesis for transtibial amputee patients

• MOLINO, JAY ^[1] ; RODRIGUEZ, MILKY ^[2] ; CÁRDENAS, MAYBELLIS ^[2] ; NIETO, CLARISSA ^[2] ; AMBULO, GRACIELA ^[2] ; REGINENSI, DIEGO ^[3] ; IBARRA, ERNESTO ^[4] ; ESTRADA-PETROCELLI, LUIS ^[4]
  1. [1] Department of Engineering and Computer Science, Specialized University of the Americas (UDELAS), Panama, Panama. National Research System (SNI), SENACYT, Panama, Panama.
  2. [2] Department of Engineering and Computer Science, Specialized University of the Americas (UDELAS), Panama, Panama.
  3. [3] National Research System (SNI), SENACYT, Panamá, Panamá. Faculty Department of Health Sciences, Universidad Latina de Panamá, Panamá, Panamá. Faculty of Medicine, University of Panama, Panamá, Panamá.
  4. [4] Latina University of Panama, Faculty of Engineering, Panama City, Panama.

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• Localización: Gente Clave, ISSN-e 2644-3864, ISSN 2521-5795, Vol. 6, Nº. 1, 2022 (Ejemplar dedicado a: KEY PEOPLE), págs. 9-22
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Diseño de una prótesis de natación rentable para pacientes de amputación tibial
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• Resumen
  • español

    A swim fin prosthesis has been manufactured for a transtibial amputee patient by 3D printers using glycol-modified polyethylene terephthalate associated with a video recording analyzer that allows the measurement of the angles of the participant's residual limb. The data provided by the study indicate that the knee flexors present, according to Daniel's scale, the strength of 3.5, the knee extension (quadriceps-rectus femoris) a strength of 4, and the adductors (adductor medius) and abductors (gluteus medius, tensor fascia lata) a strength of 4. Mathematical modeling was performed to determine the critical loading conditions, considering some parameters that affect the mechanics of the transtibial amputee's kick, such as the angular velocity of the kick, drag force, and flipper geometry. Similarly, the mechanical strength of the prosthesis was evaluated by finite element analysis, and it was determined that given the angular velocity of the prosthesis, the maximum stress Von Miss 31.78MPa. In tests, the equipment operated at a pressure of 6.1 kPa.

  • English

    Se ha fabricado una prótesis de aleta de natación para un paciente con amputación transtibial mediante impresoras 3D utilizando tereftalato de polietileno modificado con glicol asociado a un analizador de grabación de vídeo que permite medir los ángulos del muñón del participante. Los datos aportados por el estudio indican que los flexores de rodilla presentan, según la escala de Daniel, una fuerza de 3,5, los extensores de rodilla (cuádriceps-recto femoral) una fuerza de 4, y los aductores (aductor medio) y abductores (glúteo medio, tensor de la fascia lata) una fuerza de 4. Se realizó un modelado matemático para determinar las condiciones críticas de carga, considerando algunos parámetros que afectan la mecánica de la patada del amputado transtibial, como la velocidad angular de la patada, la fuerza de arrastre y la geometría de la aleta. De igual forma se evaluó la resistencia mecánica de la prótesis mediante análisis de elementos finitos, y se determinó que dada la velocidad angular de la prótesis, el esfuerzo máximo de Von Miss 31.78MPa. En las pruebas, el equipo operó a una presión de 6,1 kPa.