Diseño de órtesis de rodilla para monitoreo de variables mecánicas de interés en rehabilitación kinesiológica

Abstract

El presente trabajo busca solucionar la problemática de acceso a tecnología especializada para el análisis biomecánico de marcha y carrera con aplicación en rehabilitación y terapia kinesiológica, la cual suele reservarse para su uso en centros clínicos de carácter deportivo dado su alto costo de adquisición y el mercado de nicho al que pertenece. Se desea estudiar el comportamiento de variables cinemáticas y mecánicas de interés, las cuales presentan información clínica relevante para identificación y diagnóstico de patologías neuromotoras y musculoesqueléticas, sosteniendo, de igual manera, aplicaciones prácticas en asesoría deportiva. Para lo anterior, se diseña una órtesis de rodilla instrumentada de bajo costo, capaz de realizar mediciones de relevancia en el marco de análisis biomecánico. El diseño mecánico de la misma se realiza a través del uso de un software CAD, llevando a cabo su manufactura mediante impresión 3D en material termoplástico flexible, TPU. El diseño electrónico se concibe por medio del uso de la plataforma de desarrollo Arduino y su interacción con una serie de sensores inerciales y biométricos, pudiendo exportar los datos registrados para su posterior procesamiento computacional, realizado en base a un código elaborado en lenguaje Python.

Tras las instancias de validación para las mediciones obtenidas por el prototipo desarrollado frente a equipos especializados de registro y mesura, empleados en el Área de Biomecánica de Clínica MEDS, se logra una correlación superior a 0.8 para las variables cinemáticas estudiadas, presentando una variabilidad inferior al 5\% entre las mediciones realizadas por el prototipo para la reiteración de montajes experimentales de iguales características. Por otro lado, las variables biométricas registradas por la órtesis desarrollada logran emular adecuadamente las lecturas de su par especializado, registrando la totalidad de los eventos relevantes acontecidos en los intervalos de medición para actividades locomotoras de marcha y carrera.