Vol. 9, No. 50 Mayo - Junio 2021 Revista Internacional de Investigación e Innovación Tecnológica Página principal: www.riiit.com.mx Disminución de lesiones causadas por prótesis de miembro superior con mecanismo de tenaza en niños mexicanos a través de propuesta de prótesis impresa en 3D Reduction of injuries caused by upper limb prosthesis with pincer mechanism in Mexican children through a 3D printed prosthesis proposal Ricardez-Sánchez, J.E.a, b, Jiménez-Seade, H.A.a, Ando-Ashijara, L.Y.a, García-González, A.a, Fernández- Moreno, R.A.a a División de Ciencias y Artes para el Diseño; Departamento de Medio Ambiente; Universidad Autónoma Metropolitana Unidad Azcapotzalco; C.P. 02200 Ciudad de México. b Universidad Tecnológica de México – UNITEC MÉXICO – Campus Marina-Cuitláhuac. thejers@hotmail.com; hajs@azc.uam.mx; lyaa@azc.uam.mx; areligg@azc.uam.mx; rafm@azc.uam.mx Innovación tecnológica: Prótesis ergonómica, segura y asequible de miembro superior a nivel transradial, para niños de 6 a 11 años, alternativa a las prótesis funcionales disponibles actualmente en el mercado mexicano. Área de aplicación industrial: Biónica, ortopedia: Laboratorios de fabricación de prótesis, centros de salud públicos y privados. Recibido: 20 enero 2021 Aceptado: 25 marzo 2021 Abstract Mexico is a country that does not provide rehabilitation for people living with disabilities due to de absence of one or more limbs. This is attributable to the inadequacy of the public health system to meet the growing demand for protheses, the lack of trained personnel and high production costs, among many other factors. Daily in the country, 75 amputations are performed, that is, more than 25,000 people a year are added to having to live with the absence of one or more limbs. Although of this figure, only 16% are traumatic amputations caused by accidents, such events occur mainly in children and adolescents during the handling of hand tools or household appliances. 61 Vol. 9, No. 50 Mayo - Junio 2021 In a country where it is already difficult for an adult to have access to a prosthesis that really works as a rehabilitative element, for children the possibilities are even more reduced. There are very few institutions qualified to manufacture special prosthesis for children, access to de ideal components is reduced and import costs are high, so in most cases, the user ends up receiving miniature versions of prosthetic models with parts originally designed to be manipulated by an adult. This has a negative impact on the physical and mental health of the infant. Through the use of design methodologies, the present work aimed to design an ergonomic, safe and affordable upper limb prosthesis at the transradial level for children from 6 to 11 years old as an alternative to the functional prostheses currently available in Mexican market, which promotes the reduction of accidental self-inflicted injuries. To develop the methodology, de User-Centered Design and Design Thinking philosophies were used, with a qualitative approach in order to understand the phenomenon from de user´s perspective and in relation to their specific context. The tools used were the interview and direct and indirect observation with the aim of identifying not only the physical difficulties they faced with conventional prostheses and the aesthetic attributes to which they gave priority over functionality. Subsequently, rapid prototyping of proposals and direct and indirect feedback from the user were used, who discarded the undesirable requirements and guided the way to conclude with a mechanical prosthesis. Keywords: upper limb prosthetics, ergonomic design, 3D printing. Resumen México es un país que no procura la rehabilitación de personas que viven con discapacidad por ausencia de uno o varios miembros. Dicha afirmación es atribuible a la insuficiencia del sistema de salud pública ante la creciente demanda de prótesis, a la falta de personal capacitado y a los altos costos de producción, entre muchos otros factores. Diariamente en el país se realizan 75 amputaciones, es decir, más de 25 000 personas al año se suman a tener que vivir con la ausencia de uno o más miembros. Si bien de esta cifra, únicamente el 16% son amputaciones traumáticas causadas por accidentes, dichos eventos se presentan principalmente en niños y adolescentes durante la manipulación de herramientas manuales o artefactos del hogar. En un país donde ya es difícil que un adulto tenga acceso a una prótesis que realmente le funcione como elemento rehabilitador, para los niños las posibilidades se reducen incluso más. Son muy pocas las instituciones capacitadas para fabricar prótesis especiales para niños, el acceso a los componentes ideales es reducido y el costo de importación es alto, por lo tanto, en la mayoría de los casos, el usuario termina recibiendo versiones en miniatura de modelos protésicos con piezas originalmente pensados para ser manipulado por una persona adulta. Y esto repercute negativamente en la salud tanto física y mental del infante. A través del uso de metodologías de diseño, el presente trabajo tuvo como objetivo diseñar una prótesis ergonómica, segura y asequible, de miembro superior a nivel transradial para niños de 6 a 62 Vol. 9, No. 50 Mayo - Junio 2021 11 años como alternativa a las prótesis funcionales disponibles actualmente en el mercado mexicano, que promueva la disminución de las lesiones accidentales autoinfligidas. Para desarrollar la metodología se emplearon las filosofías de Diseño Centrado en el Usuario y Design Thinking, con enfoque cualitativo en orden de comprender el fenómeno desde la perspectiva de los usuarios y en relación con su contexto especifico. Las herramientas empleadas fueron la entrevista y la observación directa e indirecta con el objetivo de identificar las dificultades físicas que enfrentaban con las prótesis convencionales y los atributos estéticos a los que daban prioridad por encima de la funcionalidad. Posteriormente, se empleó el prototipado rápido de propuestas y la retroalimentación directa e indirecta del usuario, quien descartó los requerimientos no deseables y guió el camino para concluir con una prótesis mecánica. Palabras clave: prótesis miembro superior, diseño ergonómico, impresión 3D. 1 Introducción su hijo tendrá que atravesar (Smith, 2006), ver Figura 1. México es un país con graves deficiencias en la rehabilitación de personas que viven con discapacidad en sus extremidades, ya sea por amputación o de origen congénito. Diariamente en el país se realizan 75 amputaciones, es decir, más de 25 000 personas al año se suman a tener que vivir con la ausencia de uno o más miembros (Vázquez, 2016). Llama la atención que si bien, las amputaciones traumáticas que se dan como resultado de accidentes, no representan más que el 16% del total de amputaciones anuales, dichos eventos se Figura 1. Primer acercamiento por parte de los presentan principalmente en niños y familiares de niño con malformación para conocer más detalles acerca de esta propuesta de protetización. Fuente: adolescentes durante la manipulación de elaboración propia. herramientas manuales o artefactos del hogar (Híjar, 2016). Así mismo, se suma a este fenómeno ocurrido a temprana edad, la Desde la perspectiva epidemiológica, la prevalencia de imperfecciones congénitas ausencia de un miembro corporal ya sea por responsables por la ausencia de las amputación o deficiencia congénita, en niños y extremidades o presencia de extremidades adolescentes tiene mayor incidencia en incompletas en el recién nacido (Vázquez, miembros superiores que inferiores (Rosas, 2016). 2016). Cualquier nivel de amputación de miembro superior repercute en todos los Vivir sin una extremidad es una experiencia aspectos de la vida de la persona afectada, física y emocional devastadora, sin embargo, se provocando afectaciones funcionales, estéticas, vuelve especialmente desafiante cuando esta psicológicas y socio-laborales, sobre todo si situación se vive durante la infancia ya que, no ocurren en edades tempranas (López, 2009). solo afecta al individuo, sino a toda la familia y particularmente a los padres, a quienes suele Cuando se habla de miembro superior, no se costarles aceptar la nueva situación de vida que refiere únicamente a las funciones prensiles de la mano humana, sino a una amplia gama de 63 Vol. 9, No. 50 Mayo - Junio 2021 funciones motrices, finas y de fuerza, o como a ser representaciones en miniatura de instrumento de interacción social y soluciones protésicas aplicadas en adultos, pero expresividad emocional. Mismas que luego de que no así tienen incidencia real en la una amputación, deben ser subsanadas lo antes rehabilitación del infante, dando como posible si se desea la rehabilitación integral resultado el rechazo del dispositivo al provocar para prever la pérdida de las funciones afectaciones físicas causadas por el exceso de residuales. En México esta situación se aborda peso con el que cargan, tales como dolor mediante terapia psicológica, fisioterapia y el lumbar, caídas ocasionadas por alteraciones en uso de prótesis y órtesis. el equilibrio o golpes involuntarios autoinfligidos o a terceros, consecuencia de la La percepción tradicional sobre el uso de desproporción y asimetría que ocasionan, ver prótesis es la de recuperar las funciones íntegras Figura 2. del miembro, sin embargo, la realidad es que hasta el día de hoy las prótesis otorgan una capacidad motriz limitada, incluso para las más complejas manos protésicas disponibles en el mercado. A pesar de ello, el uso de la prótesis otorga beneficios más allá que la recuperación funcional. La finalidad principal de las prótesis de miembro superior es restaurar la funcionalidad perdida por causa de la amputación o de una malformación congénita, también no es menos importante recuperar la imagen física, la Figura 2. Golpes autoinfligidos por accidente con el simetría corporal, gracias a la prótesis y su peso, gancho. Fuente: elaboración propia. sobre todo en los niveles proximales, reinstaurándose aunque sea parcialmente el centro de gravedad corporal, lo que evita Las prótesis para miembro superior fabricadas estrategias automáticas de compensación que mediante impresión 3D se han convertido en generan actitudes posturales anómalas que tendencia a nivel internacional, principalmente podrían provocar escoliosis o tortícolis, debido al bajo costo que representan, la rapidez especialmente cuando se trata de niños (López, en la que se genera un modelo y, sobre todo, la 2009). versatilidad en formas y colores que atrapan la atención de las personas que las necesitan, pues Aunado a esto, la rehabilitación en niños difiere no se parecen a los aparatos ortopédicos considerablemente de los adultos, sobre todo si pesados y visualmente toscos con los que se trata de miembro superior, debido al reto que generalmente son atendidos por los representa el crecimiento constante, el especialistas en órtesis y prótesis tradicionales. adecuado ajuste de la prótesis con el muñón, la proporción estética con las demás extremidades En México estas propuestas se han intentado y la aceptación o apropiación de la prótesis en reproducir, aunque sin cambios formales y su vida (López, 2010). funcionales significativos. Este articulo describe un diseño con enfoque diferente en Lo anterior describe los retos que las prótesis cuanto a la eficiencia de la prensión y la convencionales disponibles en el mercado seguridad que provee al usuario. mexicano no han sabido enfrentar, limitándose 64 Vol. 9, No. 50 Mayo - Junio 2021 2 Materiales y equipos • Pliego de cuero de cabra curtido color café. A continuación, se enlistan los materiales y • Rollo de monofilamento de nylon para equipos empleados en el desarrollo de esta pesca de 1 m. investigación. • Rollo de monofilamento de nylon para pesca de 0.3 mm. • Remaches de aluminio varios. 2.1 Software • Tornillos milimétricos varios. • Rhinoceros 6 • Grasshopper 3 Métodos experimentales • Simplify 3D Como parte de la investigación, se realizó el Estado del Arte, con la finalidad de identificar 2.2 Equipos y comparar dimensiones, materiales, estructura, uso, función y tipo de tecnología de los • Impresora 3D FDM marca Creality, diferentes modelos de prótesis para uso infantil modelo Ender 3, garganta all-metal, disponibles en el mercado mexicano. Además, boquilla 0.4 mm. se analizaron los resultados de las entrevistas, • Impresora 3D FDM marca Creality, observaciones directas e indirectas sobre el modelo CR10, boquilla 0.6 mm. manejo de las prótesis y como el niño interactúa • Impresora 3D FDM marca Anycubic, con su medio, esto con el objeto de identificar modelo Delta linear PLUS, boquilla 0.4 los requerimientos del diseño y continuar con el mm. desarrollo del prototipo tal como se describe a • Máquina remachadora manual tipo continuación. chango. • Pistola de calor marca Titán. Previo a la autorización oral y escrita de los • Cinta métrica. involucrados, se realizaron entrevistas bajo una • Vernier milimétrico. serie de preguntas de control tanto a los padres • Kinect Xbox One utilizado como de familia como a los niños, con la finalidad de escáner 3D. identificar las actividades que integran su rutina diaria, sus expectativas respecto al uso de una prótesis, las actividades que presentaban mayor 2.3 Materiales dificultad de llevar a cabo por sí solos y finalmente separando y dando prioridad a • Filamentos de Ácido Poliláctico (PLA aquellas que surgen como iniciativa del menor por sus siglas en inglés), de 1.75 mm, por sobre las que sus padres consideran como presentación 1 kg, colores varios. necesarias. • Filamentos de Poliuretano Termoplástico (TPU por sus siglas en Las observaciones directas se realizaron inglés), de 1.75 mm, presentación 1 kg, posterior a las entrevistas, en un ambiente color negro. controlado donde se les pedía realizar tareas • Filamentos de Polietileno Tereftalato sencillas, dinámicas y retos básicos con objetos Glicol (PETG por sus siglas en inglés), de diferentes formas y tamaños, solicitados con de 1.75 mm, presentación de 1 kg, la finalidad de observar el nivel de capacidad colores varios. residual y limitaciones que presentan. Su desempeño y comentarios durante las 65 Vol. 9, No. 50 Mayo - Junio 2021 dinámicas fueron documentados en video. Por general y según Fernández y Gonzáles (2000), otro lado, la observación indirecta se realizó de los elementos de una prótesis de manera general manera casual a través de videos y fotografías son como se muestran en la Figura 3 y se del usuario en su hogar, realizando actividades enlistan como sigue: cotidianas y compartidas por los mismos • Elementos de suspensión: Mantiene la familiares. prótesis en su lugar • Elementos de control: Correas o cables que actúan y transmiten los 3.1 Comprensión del funcionamiento de movimientos al miembro artificial las prótesis convencionales y las partes • Conos de enchufe o socket: Parte que se que la conforman adapta al muñón • Articulaciones: Que reemplazan a las Cualquiera de las prótesis disponibles en el anatómicas mercado, ya sean mecánicas o mioeléctricas, • Dispositivos terminales: Son elementos están compuestas por cuatro elementos que se colocan en sustitución de la mano principales, que a su vez se desglosan en (p.242-243). diversos componentes más y que varían según la tecnología y el tipo de prótesis, pero en Figura 3. Elementos generales de las prótesis. Fuente: elaboración propia. 3.2 Revelaciones de entrevistas y e indirecta se documentó a lo largo de dos años, observaciones información de diversos usuarios, tanto adultos como niños, a continuación, la información más Con la ayuda de entrevistas grupales e relevante. individuales, Figura 4, y la observación directa 66 Vol. 9, No. 50 Mayo - Junio 2021 Figura 4. Entrevistas realizadas de manera grupal e individual con usuarios adultos y niños. Fuente: elaboración propia. 3.2.1 Ergonomía Los criterios antropométricos en las prótesis Otro aspecto por resaltar es la desproporción tradicionales resultaron ser pobres, entre el dispositivo terminal y el cuerpo del particularmente en la adaptación del socket con niño. En muchos casos documentados, como el el muñón que en el caso de los niños cambia de la Figura 6, los infantes utilizaban ganchos constantemente de dimensiones a consecuencia terminales de uso adulto, cuyas dimensiones y del crecimiento acelerado propio de la edad, lo peso no correspondían con su edad por lo que, que implica que como mínimo se requieran al no estar acostumbrados a la desproporción en reemplazar la prótesis de dos a tres veces al año, la longitud de la extremidad, afectaban el con el costo y esfuerzo que ello supone. En la equilibrio y los desplazamientos del infante, al Figura 5 se muestra el desajuste mencionado. grado de ocasionar caídas al perder el centro de gravedad y exponerse a golpes autoinfligidos en el rostro y abdomen. Figura 5. Se aprecia la compresión en el músculo del muñón debido al desajuste dimensional del socket por Figura 6. Gancho de prótesis para adulto ajustado en crecimiento. Fuente: elaboración propia. prótesis infantil. Fuente: elaboración propia. 67 Vol. 9, No. 50 Mayo - Junio 2021 3.2.2 Múltiples visitas y largos tiempos de artesanal del proceso y los largos periodos de espera tiempo que implica, es normal que el socket resultante no ajuste adecuadamente con el Los procesos convencionales para la muñón del usuario y cualquier modificación fabricación de prótesis no han evolucionado significativa implicaría reiniciar el proceso. mucho en nuestro país a lo largo de los años: Tener una o varias escuelas institucionalizadas, no universitarias, profesores en el área de órtesis y prótesis en su mayoría no calificados, y egresados que no cumplen con parámetros internacionales que siguen siendo técnicos que solo surten órdenes, son factores que han hecho que México se quede estancado en este campo aunque sea un país que ofrece una increíble variedad de opciones educativas, con prestigiadas universidades y un gran número de licenciaturas, ingenierías, maestrías y doctorados (Caudillo, 2016, p. 52). Esta situación ha mantenido la precariedad del proceso al no haber actualización constante o desarrollo tecnológico propio. Un ejemplo es que para la elaboración del socket se requiere someter al usuario por un proceso que se puede percibir como invasivo, tedioso y sucio. En la Figura 7 se muestran las etapas del proceso que Figura 7. Proceso convencional de protetización. Fuente: comienza en la obtención de un molde mediante elaboración propia. la colocación de vendas de yeso sobre muñón del usuario, el contacto físico durante la En resumen, es necesario que el usuario se aplicación del agente desmoldante graso y el desplace en múltiples ocasiones y permanezca posterior lavado con agua tibia del área impresa por largos periodos de tiempo si es que desea son necesarios en orden de lograr los objetivos. tener el mejor ajuste posible en su socket. Lo El tiempo promedio invertido por el usuario en anterior demuestra la necesidad de actualizar el estas sesiones es de 1 a 2 horas, dependiendo de proceso de protetizado, no solo para la la habilidad y carga de trabajo del protesista. comodidad del usuario, sino para mejorar la Posteriormente, la impresión obtenida se calidad del producto y reducir el número de empleará como contra molde para realizar un errores. Sin embargo, contrario a la necesidad vaciado de yeso que, tras ser detallado con lijas recién expuesta: Existe un decrecimiento en el y resanador, terminará con una representación número de personas capacitadas para fabricar y pétrea del muñón del paciente que debe ser adaptar extremidades artificiales, (prótesis) humedecida y secada alternadamente por varios [sic]. Esta sorprendente aseveración, por más días. Solo entonces es posible utilizar dicho que resulte increíble e inadmisible, ¡ES modelo como molde para realizar el socket en CIERTA! [sic]. En el año 1982 cesó sus fibra de vidrio y resina. actividades la primera y única escuela, por más de 26 años, para ortesistas y protesistas. En el Es necesario indicar que, debido a la 2008 cerró la singular escuela, en su momento, contracción natural del yeso, así como lo 68 Vol. 9, No. 50 Mayo - Junio 2021 que ofreció en un inicio la carrera de técnico obliga a la familia a disponer de una persona, superior universitario y más adelante la de sea pariente o no, a asistir al discapacitado para licenciado en órtesis y prótesis (Vázquez, 2016, asearse, alimentarse, desplazarse y distraerse, p. 1). amén de que el amputado deja de ser productivo y generar ingresos para su manutención Sería injusto negar que en la actualidad existan (Vázquez, 2016, p. 2). esfuerzos para cambiar esta situación, ya que en algunos estados se han comenzado a instaurar Si bien con estas afirmaciones se busca programas para la formación de protesistas establecer la pérdida del poder adquisitivo que calificados, pese a ello: En la actualidad presenta una familia mexicana integrada por al algunas instituciones de estados como Veracruz menos una persona con discapacidad, también y Querétaro hacen grandes esfuerzos para hay que reconocer la inequidad económica desarrollar la carrera de protesista y ortesista propia del país, que vuelve inasequible por pero enfrentan dificultades para encontrar esfuerzo propio cualquier solución protésica profesores experimentados en ambas áreas. para la mayoría de la población Esto ha entorpecido el proceso y el círculo económicamente activa. Por otro lado, la vicioso continúa: sin protesistas capacitados no posibilidad de convertirse en beneficiario de se pueden establecer escuelas, y sin escuelas no algún programa de asistencia social es baja: se contará con el personal capacitado que tanto Existe gran carencia de instituciones requiere el país, por lo tanto, prótesis poco gubernamentales responsables de la eficientes (Vázquez, 2016, p. 1). rehabilitación de los amputados. En la actualidad la Secretaría de Salud Federal dispone en el Instituto Nacional de 3.2.3 Costos Rehabilitación de un departamento de Órtesis y Prótesis en el cual se fabrican y adaptan Sobre el precio de una prótesis de miembro alrededor de 130 prótesis al año. El Sistema superior hay poca información escrita, no queda para el Desarrollo Integral de la Familia [sic], más que creer en la información que de boca en siguiendo las disposiciones oficiales, ha boca, afirma en ser de no menos de 100,000 instalado unidades básicas de rehabilitación pesos mexicanos, si es que se trata de adquirir [sic] en la mayor parte de los estados de la por fuera de los programas de asistencia social. República, pero sólo en 11 de ellos se dispone Según comentaron durante las entrevistas, de un laboratorio para fabricar prótesis. En únicamente el terminal de gancho ronda los dichas unidades se fabrican entre 330 y 440 60,000 pesos, lo que resulta inasequible para el prótesis al año. El Instituto Mexicano del 60.7% de la población trabajadora ocupada Seguro Social y el Instituto de Seguridad y entre mayo y junio del 2020, quienes perciben Servicios Sociales de los Trabajadores del de uno a dos salarios mínimos de acuerdo con Estado están obligados a proveer prótesis de la Encuesta Telefónica de Ocupación y Empleo forma exclusiva a los derechohabientes que han (ETOE) realizada por el Instituto Nacional de perdido una extremidad como consecuencia de Estadística y Geografía (INEGI) (p.10). un accidente ocurrido en su trabajo o durante su Aunado a esto: Gran número de pacientes traslado. Los servicios de salud de las fuerzas amputados se alejan, por temor o incapacidad armadas [sic] atienden al personal militar y física, de la actividad productiva que naval derechohabiente, y les otorgan los desarrollaban antes de sufrir la pérdida de una servicios de rehabilitación que incluyen la o varias extremidades; además, con frecuencia fabricación y adaptación de las prótesis que se vuelven dependientes y evitan llevar a cabo requieren (Vázquez, 2016, p. 2-3). las actividades de la vida diaria. Este solo hecho 69 Vol. 9, No. 50 Mayo - Junio 2021 Para un país con una población de poco más de casera que les beneficie, aunque eso pueda 120 millones de habitantes (INEGI, 2020), son comprometer su bienestar. pocas las instituciones gubernamentales y la oferta anual que estas pueden proveer. En parte Las familias que no residen cerca de los por la falta de recursos públicos que permitan hospitales públicos que atienden a personas aumentar la producción, por el acotado sistema amputadas y que no cuentan con los recursos de cobertura que excluye a los niños y necesarios para solventar gastos de traslado, adolescentes al no ser trabajadores activos o por hospedaje y alimentos durante el periodo de la falta de profesionales capacitados que hospitalización y protetización, también quedan permitan la creación de nuevos centros de fuera del programa de beneficio. Lo anterior sin asistencia pública. Sea cual sea el motivo, la considerar los gastos de terapia física y realidad es que la demanda supera la oferta psicológica que el usuario debe tomar antes, disponible tanto en el sector privado como en el durante y después de recibir la prótesis, público. necesarios para obtener una rehabilitación integral. En nuestro país el número de profesionales de la especialidad de órtesis y prótesis logra cubrir apenas en un 15% la recomendación de la 3.2.4 Estética y percepción social Organización Mundial de la Salud (OMS), que indica que por cada 500 personas con Durante las entrevistas y las observaciones discapacidad debe existir un practicante de la indirectas se identificó un comportamiento rama de órtesis y prótesis con nivel adecuado común entre los diferentes participantes de la para atender usuarios (Caudillo, 2016). Al ser investigación, y consiste en la necesidad de pocas las ofertas de asistencia social en el país tratar de ocultar su discapacidad del mundo que y tanta la demanda, las personas con los rodea, algunos con movimientos discapacidad deben recurrir a cualquier opción aparentemente involuntarios para ocultar su brazo, tal como se muestra en la Figura 8. Figura 8. Usuario realiza el acto consciente de ocultar su muñón detrás de su espalda. Fuente: elaboración propia. Cabe mencionar que esta situación se pudo ausencia de miembro causada por amputación a observar con mayor frecuencia en personas con partir de la adolescencia, por sobre las personas 70 Vol. 9, No. 50 Mayo - Junio 2021 con ausencia de miembro desde el nacimiento o por amputación en los primeros años de vida, quienes dan la impresión de sentirse más cómodos con su aspecto físico y por tanto muestran comportamientos más naturales. Algunos ejemplos documentados son el usuario de la Figura 9, que utiliza vendajes para disimular el muñón a pesar de no haber una razón medica que lo justifique, aquellos que utilizan ropa holgada como camisas de manga larga y chamarras aun cuando el clima exterior sea cálido o como aquél que se presentó a la entrevista usando una prótesis debajo de su sudadera, a pesar de que esta ya no era Figura 9. Vendaje usado para disimular el muñón. funcional por falta de mantenimiento, véase Fuente: elaboración propia. Figura 10. Figura 10. Izquierda, usuario esconde amputación de dedos bajo su ropa. Derecha, usuario disimula su discapacidad con prótesis descompuesta debajo de su ropa. Fuente: elaboración propia. Al ser cuestionados al respecto afirmaban sentir Durante el proceso de protetización es incomodidad de mostrar su discapacidad en importante que sean los usuarios los decididos público debido a la forma como las personas los a buscar opciones protésicas, de esta forma, a observan en la calle, sin mala intención, pero pesar de la incomodidad que sienten por la con curiosidad, lástima o inquietud. mirada de las personas a su alrededor, las utilizarán y se beneficiarán de ellas. 71 Vol. 9, No. 50 Mayo - Junio 2021 Smith (2006), en su artículo “Como se adaptan positiva, y trasladar una inseguridad en los niños a la pérdida de extremidades” de la fortaleza. revista inMotion, aclara que: Los adolescentes que han perdido alguna extremidad tienen los mismos problemas de “madurez” que el resto, 3.2.5 Necesidad que debe ser cubierta a y algunos más. La pérdida de una extremidad toda costa puede hacer más difícil esta etapa ya que los adolescentes no quieren ser diferentes a sus Otro fenómeno interesante de mencionar es la amigos. Pueden intentar ocultar su dismetría. cantidad de personas que, ante la imposibilidad Por ejemplo, los adolescentes sin extremidad de costearse una prótesis convencional, inferior quizás no quieran nadar o realizar mostraron inquietud por fabricarse una ellos actividades que expongan sus piernas. Más mismos. En la Figura 11 y Figura 12 se muestra difícil les resulta ocultar la falta de una como el usuario o alguno de sus familiares, extremidad superior porque sus manos son muy valiéndose de diversos materiales, y sin fáciles de ver. Los adolescentes tienden a experiencia alguna en el tema, se esforzaron ocultar menos la ausencia de extremidades una para materializar lo que para ellos sería una vez que sienten que son del agrado de sus solución suficiente a sus necesidades. Si bien, amigos. (p. 5). dichas propuestas no solían terminar como se esperaba y tanto su funcionalidad como estética Es necesario pues, que la estética de la prótesis era prácticamente nula, si denotan que para el vaya enfocada no solo en agradar al usuario, usuario una prótesis no es un lujo, sino una sino además a las personas que lo rodean para necesidad que requiere ser cubierta sin importar convertir la atención negativa en atención como. Figura 11. Ejemplo de prótesis casera elaborada con tubo PVC. Fuente: elaboración propia. 72 Vol. 9, No. 50 Mayo - Junio 2021 Figura 12. Prótesis casera elaborada con botella de plástico. Fuente: elaboración propia. 3.3 Levantamiento antropométrico de usuarios El proceso fue tardado y demandaba paciencia Posterior a la recopilación de información por parte del usuario, al que se tenía que cualitativa, fue necesario determinar la mejor manipular manualmente por tiempos manera de documentar los datos cuantitativos prolongados de tiempo, sin embargo, los del usuario, específicamente, las dimensiones resultados fueron buenos en cuanto a precisión antropométricas del brazo. Para lograrlo, se solamente en los muñones con formas regulares experimentó con dos posibles opciones usadas que incluso facilitaban la elaboración del simultáneamente, en orden de identificar la que diagrama de referencia como los que se proporcione mayor precisión y requiera menor muestran en la Figura 13. En aquellos con tiempo. forma irregular, como los que se ejemplifican a través de la Figura 14, se requirió una solución digital. 3.3.1 Toma manual de medidas El levantamiento manual de medidas antropométricas se llevó a cabo con vernier milimétrico y cinta métrica. Figura 13. Levantamiento antropométrico manual de muñones con forma regular. Fuente: elaboración propia. 73 Vol. 9, No. 50 Mayo - Junio 2021 Figura 14. Levantamiento antropométrico manual impreciso por geometría anómala del muñón. Fuente: elaboración. Propia. 3.3.2 Toma digital de medidas con escáner del usuario y específicamente aquellos con 3D muñón de forma irregular. Un escáner 3D es un dispositivo que a través de El proceso que se ejemplifica a través de la diferentes cámaras analiza un objeto o una Figura 15, demostró ser sencillo y rápido, no escena, registra la geometría y la analiza en una superando los 20 minutos para realizar al menos nube de puntos digitales para obtener una cuatro capturas en diferentes posiciones. representación virtual del mismo. Existe una Además, demostró ser un proceso poco gran variedad de escáneres en el mercado, para invasivo y cómodo para el usuario al limitar el esta investigación se utilizó un Kinect para contacto y proporcionar la experiencia de ver Xbox One y un software especializado para como aparecía una representación fiel del conseguir capturar modelos tridimensionales usuario frente a sus ojos. Figura 15. Levantamiento antropométrico digital con escáner 3D. Fuente: elaboración propia. 74 Vol. 9, No. 50 Mayo - Junio 2021 Es necesario también el escaneo del miembro mantenga en la medida de lo posible la superior íntegro para que, al momento de proporción entre ambos y de esta manera modelar el socket con las dimensiones de facilitar la función y coordinación bimanual, volumen y extensión de la prótesis, se Figura 16. Figura 16. Diagrama que muestra la combinación de digitalización del muñón para modelado del socket con escaneo de brazo íntegro para definir volumen y extensión de la prótesis. Fuente: elaboración propia. 3.3.3 Selección del mejor proceso 3.4 Diseño de propuestas y prototipado rápido Después de utilizar ambos métodos de levantamiento antropométrico, el manual y el La información recopilada a través de las digital, se hizo evidente que el escaneo 3D entrevistas, en conjunto con las medidas representa una opción más rápida, cómoda y obtenidas en los levantamientos que se adapta mejor a los diferentes tipos de antropométricos, proporcionaron datos muñón que pueden llegar a presentar los suficientes para realizar algunas propuestas, usuarios. mismas que a través de la experimentación aportaron más datos acerca de la función de las Sin embargo, por sí solo no presenta la prótesis y la configuración ideal que debe certidumbre de poder trabajar con la mayor poseer el diseño. A continuación, se muestran precisión posible, un modelo digital siempre en secuencia los modelos fabricados y las podrá ser sometido a modificaciones contribuciones que hicieron para llegar a la accidentales o errores del programa que alteren propuesta final. la geometría o las proporciones finales del modelo tridimensional. Por lo anterior se recomienda utilizar ambos métodos, de tal manera que se complementen y se confirme que se ha trabajado con la información correcta. 75 Vol. 9, No. 50 Mayo - Junio 2021 3.4.1 Prototipado rápido de socket, adaptado al antebrazo que asegure la elementos de control y suspensión suspensión del socket en su posición, pero permite aprovechar el movimiento mecánico El diseño del socket, los elementos de del codo como activador del dispositivo suspensión y control son dependientes unos de terminal, y cuyo ejercicio constante mantiene el otros. Se empleó el socket de diseño estándar, miembro del usuario en buena condición física, también llamado Standard Hinged Socket, véase Figura 17. mismo que requiere el uso de arnés o brazalete Figura 17. Socket de diseño estándar, elementos de control y suspensión final. Fuente: elaboración propia. Se analizaron las ventajas y desventajas de las movimiento del hombro y la extensión del diferentes opciones de socket. En México, el brazo, con el inconveniente de que promueven sistema más utilizado para amputaciones la disminución en la altura del hombro genera transradiales, o debajo del codo, es el tipo actitudes posturales anómalas que, a corto plazo Müenster; este fue diseñado para sujetar la pueden generar dolores o lesiones, y tortícolis y extremidad entre el codo y antebrazo, sin escoliosis a largo plazo. embargo, el enganche por presión al codo también restringe el movimiento de flexión y En orden de conseguir el mejor acople del extensión de este, impidiendo que se aproveche socket con el muñón, se utilizó como guía el la fuerza generada por el mismo como elemento modelo digital del muñón obtenida con el de control para abrir o cerrar el dispositivo escaneo 3D en combinación con el modelo terminal, o mano. Otras opciones de control son digital de un brazo promedio previamente las mecánicas que se controlan a través del obtenido de igual manera, mediante escaneo 76 Vol. 9, No. 50 Mayo - Junio 2021 3D. Combinando ambos modelos se consiguió mediante manufactura aditiva tal como se fabricar efectivamente el socket y la interfaz de muestra en la Figura 18. la propuesta protésica en una sola pieza Figura 18. Reproducción digital del muño a partir de escaneo 3D. Fuente: elaboración propia. 3.4.2 Prototipado rápido de dispositivo modificada la longitud del dedo pulgar para terminal facilitar la prensión pulgar-índice – medio. Esta prueba se materializó en una pieza completa El dispositivo terminal, es probablemente el con impresora 3D y material flexible TPU. El elemento más importante de todo el proyecto, resultado fue una impresión que demoró 10 es este el que define el tipo de prensión manual, horas, y el acabado fue sucio y desprolijo. patrón mediante el cual se accionan las falanges para sostener o manipular objetos, y el elemento que estará expuesto a la vista de las personas, por lo tanto, el responsable de que el usuario sea percibido positiva o negativamente por los que lo rodean. Es por lo que se decidió trabajar imitando lo mejor posible la morfología de la mano humana y probar con diferentes tipos de prensión manual para identificar la que aporte mayores beneficios. A continuación, se exponen de manera breve algunos de los modelos resultantes durante el Figura 19. Modelo de pieza completa de mano con prototipado rápido, y los descubrimientos más muescas, impresa en TPU. Fuente: elaboración propia. relevantes que guiaron el proceso de diseño. El primer modelo, Figura 19, se realizó a partir Se utilizaron cerca de 300 gramos de material, del modelo digital de una mano humana, lo cual elevó el costo de manufactura ya que obtenida de un escaneo 3D, dicho modelo fue kilo de TPU ronda los 900 pesos mexicanos. La suavizado en sus detalles, agregado muescas impresión 3D requiere superficies planas para que permitan la flexión de las falanges y adherirse a la cama de impresión y agregar 77 Vol. 9, No. 50 Mayo - Junio 2021 material de soporte cuando se impriman secciones que desafían la gravedad. Esto sumado a que el TPU al ser un material extremadamente flexible, requiere reducir la velocidad de impresión al 20%, no realiza muy buenos soportes. La flexión de las articulaciones se realizó con éxito, pero se rompieron rápidamente por la mala calidad y orientación de la pieza. En orden de corregir los errores anteriores se buscó, como se muestra a través de la Figura 20, simplificar la forma de la mano para lograr impresiones uniformes, pero manteniendo el aspecto orgánico. Así mismo, para reducir el tiempo y costo de impresión, se decidió Figura 21. Se tiene poca resistencia mecánica al únicamente imprimir en material flexible TPU flexionar cuando la veta de impresión converge con el los dedos que requieren movilidad y parte de la eje de doblez de la articulación. Fuente: elaboración propia. palma para proporcionar un área plana que pueda adherirse a la cama de la impresora 3D y Para corregir el desperfecto, como se puede así evitar el uso de material de soporte. El resto apreciar en la Figura 22, el corte en la pieza de de la palma se imprimió en material PLA, que la zona palmar se realizó prominentemente en es más económico y rápido de emplear. diagonal con respecto a las articulaciones flexibles, de esta manera las vetas de impresión y las articulaciones se complementaban para aumentar la resistencia, de momento se mostraba mejoría por lo que se ensambló y se montaron los cordones para someterla a prueba con el usuario. Figura 20. Modelo de pieza con palma impresa en PLA y falanges impresas en TPU. Fuente: elaboración propia. Durante las pruebas se descubrió que la orientación en que se fabricaron las falanges, con las vetas en la misma dirección de doblez de los dedos, debilitó la unión entre las articulaciones flexibles, por lo que se rompieron con muy poco tiempo de uso, ver Figura 22. Reorientación del corte de la palma para Figura 21. aumentar la resistencia del material. Fuente: elaboración propia. 78 Vol. 9, No. 50 Mayo - Junio 2021 El mecanismo funciona sujetando un cordón terminaba por romperse por la debilidad de las desde la punta de los dedos o el punto distal de vetas, ver Figura 24. las falanges de la mano, atravesando la palma a través de conductos internos que terminan al interior de la muñeca o la zona de las apófisis estiloides del radio y el cúbito. En la Figura 23 se puede apreciar como al tensar los cordones se realiza la flexión de los dedos, y al relajarlos, la extensión. Figura 24. Pruebas de prensión con usuario. Fuente: elaboración propia. Para corregir definitivamente este problema se replanteó el diseño de la palma. En esta ocasión se tomó la decisión de separar por completo las falanges de la palma, fabricarlos mediante impresión 3D con material TPU y ahora Figura 23. Detalle del mecanismo de prensión manual orientando las vetas a lo largo de todo el dedo. por tensión de cordones. Fuente: elaboración propia. De esta forma se eliminaron los puntos de quiebre a lo largo de las falanges. Las pruebas que se realizaron con el usuario demostraron que, si bien la flexión se lograba La palma se fabricó con material rígido de PLA satisfactoriamente, la resistencia del material y y se le agregaron orificios donde los dedos las articulaciones era únicamente aparente, y flexibles pudieran ser insertados y fijados con tornillos individualmente, ver Figura 25. Figura 25. Prototipo con falanges impresas y unidas individualmente a la zona palmar de la mano. Fuente: elaboración propia. 79 Vol. 9, No. 50 Mayo - Junio 2021 El planteamiento en esta ocasión fue correcto, sin embargo, las proporciones y la estética del modelo eran disformes, por lo que se continuó trabajando en una propuesta mejor definida. En esta ocasión, respetando las especificaciones técnicas y formales previamente definidas, se elaboró una propuesta que pudiera ser probada en nuestro usuario meta, los niños. Para optimizar el tiempo y la calidad del acabado de las piezas Figura 26. Prototipo con dimensiones proporcionadas impresas en 3D, se redujeron drásticamente las para usuarios infantes. Fuente: elaboración propia. formas orgánicas de los dedos y palma. Con el sacrificio de la apariencia marcadamente 3.4.3 Calibración de fuerza de activación biomimética se ganó resistencia y velocidad en el modelo. Tras algunos meses bajo pruebas, las prótesis demostraron tener un efecto positivo para el El diseño de la Figura 26, en conjunto con el usuario y las personas que lo rodean. A pesar de socket y los elementos de control se entregaron esto, se identificó un problema significativo de a niños que pudieran probarlo por algunos funcionalidad, y es que, si bien los usuarios de meses. mayor edad con extremidades mejor desarrolladas eran capaces de activar el mecanismo de flexión sin dificultad, no sucedía lo mismo con los usuarios más jóvenes y con muñones menos desarrollados. Al inicio, como se ve en la Figura 27, era evidente que realizaban gran esfuerzo para lograr flexionar el codo, pero se esperaba que con el uso constante las articulaciones se volvieran suaves y fáciles de flexionar, sin embargo, ese no fue el caso y terminó por desincentivar el uso de la prótesis. Figura 27. Pruebas de dispositivo terminal y problemas de flexión de dedos. Fuente: elaboración propia. 80 Vol. 9, No. 50 Mayo - Junio 2021 Se realizaron diversas pruebas y un análisis De esta manera se obtuvo una prótesis que detallado de la interrelación de los estéticamente aparenta tener cinco dedos, pero componentes que integran el sistema flexor y la mecánicamente emplea solo tres cordones forma como cada uno afecta o contribuye a la tensores, véase Figura 29. correcta flexión de los dedos. Los cambios principales se presentan a continuación. Respecto a los cordones se identificó que el índice de elasticidad del cordón en la segunda falange, dedo índice, afecta notablemente la realización de la flexión, el cordón de nylon tradicional tuvo que ser reemplazado por cordón especial para pesca debido a que presenta índices de deformación inferiores y mayor resistencia mecánica ante la tensión y de esta manera aprovechar al máximo la transferencia del esfuerzo desde el codo a la Figura 29. Dispositivo terminal de tres dedos, con punta de los dedos, sin sufrir pérdidas por apariencia de cinco. Fuente: elaboración propia. deformaciones mecánicas. El segundo cambio se llevó a cabo luego de la La tercera modificación se realizó para identificación de la fricción que genera cada disminuir la memoria del TPU, es decir, para uno de los cordones a través de los conductos eliminar la inercia del material para oponerse a de la palma, bajo la premisa de “a menor la fuerza generada por el cordón. cantidad de tensores, menor será el índice de fricción y por consiguiente menor esfuerzo Al igual que al tratar de empujar un objeto requerido durante la flexión”, se redujo el pesado, el mayor esfuerzo se realiza al inicio de número de cordones de cinco a tres, como se ve la marcha, una vez que el objeto ha comenzado en la Figura 28, uniendo los dedos índice-medio a moverse se necesita menos energía para y meñique con el anular, el pulgar permanece mantenerlo de esta forma. La solución independiente. planteada ante este problema, Figura 30, implicó someter los dedos flexibles a una fuente de calor constante hasta llegar al estado moldeable para pre doblar las articulaciones, con esto se desplaza el centro de gravedad de la pieza y favorece la flexión natural. Figura 28. Combinación de dedos para reducir número de cordones tensores. Fuente: elaboración propia. 81 Vol. 9, No. 50 Mayo - Junio 2021 A partir de este punto se realizaron diferentes modelos con variaciones en la longitud de los dedos, posición de las articulaciones y del dedo pulgar, revisar Figura 31, cada configuración favorecía un tipo distinto de prensión manual, pero no era posible conseguir la prensión fina, necesaria para manipular objetos pequeños, sólo se sostenían por periodos breves, Figura 32. Figura 30. Pre doblado de falanges con calor. Fuente: elaboración propia. Figura 31. Modelos con variaciones en posición de articulaciones y dedo pulgar. Fuente: elaboración propia. Figura 32. Modelo sosteniendo objetos pequeños. Fuente: elaboración propia. 82 Vol. 9, No. 50 Mayo - Junio 2021 Una de las pruebas sugirió que parte del colapsa sobre sí mismo, dispersando la fuerza problema lo ocasionaba la excesiva e de tensión en otras direcciones, perdiendo por innecesaria flexibilidad del dedo pulgar. Se consecuencia, la capacidad de presionar con puede observar en la Figura 33 cómo la pieza fuerza objetos pequeños. Figura 33. Pulgar cediendo fuerza de prensión ante la oposición de los otros dos tensores. Fuente: elaboración propia. En la Figura 34 se observa como el dedo pulgar dedo pulgar poco aportaba durante las flexible fue reemplazado por otro sin capacidad prensiones manuales de la prótesis y por el flexora y se realizó una prueba rápida que contrario al eliminar este atributo se favorecía verifico que la flexibilidad y movilidad del la prensión fina entre el dedo pulgar y el índice. Figura 34. Pulgar rígido que si se opone al resto de los dedos para aumentar fuerza de prensión. Fuente: elaboración propia. 83 Vol. 9, No. 50 Mayo - Junio 2021 Bajo esta línea funcional, la prótesis paso de se puede apreciar que se trabajaron los utilizar tres a únicamente dos cordones ensambles del nuevo dedo pulgar y la estética necesarios para la realización de la flexión, lo final de la palma con el objetivo de conseguir que redujo aún más la fricción en los conductos un objeto atractivo pero que proporciona buena y por ende la energía necesaria para activar el amplitud de prensión. mecanismo flexor. Así mismo, en la Figura 35, Figura 35. Pruebas con ensambles de falanges. Fuente: elaboración propia. 4 Discusión de resultados brazo y antebrazo, o si se trata de la extremidad izquierda o derecha. El diseño de productos siempre ha hecho énfasis en el carácter recursivo por sobre la Cabe aclarar que existe muy poca información seriación del proceso. Un buen diseño debe de consulta disponible sobre una propuesta tan prestarse para la mejora continua y reconocer especifica como la aquí presentada, gran parte que un solo producto rara vez constituye la de la información se obtuvo directamente de solución única y definitiva a problemáticas experiencias con usuarios, prototipado rápido, complejas. Los proyectos relacionados a retroalimentación y ajustes. Según las temáticas de discapacidad no son la excepción, necesidades que el usuario presentaba, se el diseño presentado a lo largo de este artículo realizaban las adecuaciones. es el coronamiento de la investigación realizada durante más de dos años. La propuesta final es una prótesis mecánica para miembro superior a nivel transradial o debajo de codo. El diseño y modelado 3D de la prótesis se realizó en el programa Rhinoceros 3D con ayuda del complemento Grasshopper para diseño paramétrico, lo que genera una ventaja al poder ser aplicado a diferentes usuarios, tal como se muestra en la Figura 36, únicamente variando parámetros determinados, como la geometría del muñón, longitud de Figura 36. Imagen del diseño paramétrico. Fuente: elaboración propia. 84 Vol. 9, No. 50 Mayo - Junio 2021 4.1 Resultados del diseño y componentes control, ver Figura 37. Estos a su vez se desglosan en componentes individuales dando Los componentes de la propuesta se dividen en un total 10 piezas estructurales, seis remaches y tres secciones principales: dispositivo terminal, cuatro tornillos milimétricos. socket-interface y elemento de suspensión- Figura 37. Componentes principales de la propuesta. Fuente: elaboración propia. A continuación, el desglose especifico de componentes con el proceso y material de fabricación, ver Figura 38. Figura 38. Desglose específico de componentes con el proceso y material de fabricación. Fuente: elaboración propia. 85 Vol. 9, No. 50 Mayo - Junio 2021 Dispositivo terminal 4.2 Resultados del proceso de fabricación - Dedo flexible meñique-anular (TPU) - Dedo flexible medio-índice (TPU) El proceso inicia con el levantamiento - Dedo flexible pulgar (TPU) antropométrico a través del escáner 3D para - Palma (PLA/PETG) obtener una representación digital del cuerpo - Interfaz tensor (PLA/PETG) del usuario y que, como anteriormente se - Tres tornillos milimétricos menciona, se complementa con la toma manual Socket-interface (PLA/PETG) de las dimensiones generales del muñón para - Tornillo milimétrico usar como referencia en el programa digital. A Elemento de suspensión-control partir del modelo 3D del usuario, se aísla la - Bisagra para codo izquierda geometría correspondiente al muñón para (PLA/PETG) introducirlo como parámetro determinado y - Bisagra para codo derecha comenzar a alimentar al programa. Desde este (PLA/PETG) momento, automáticamente se harán los ajustes - Tensor de cordón (PLA/PETG) pertinentes en el modelo 3D, entonces el - Brazalete para antebrazo (Cuero) programa arrojará el diseño de prótesis idóneo - Seis remaches de aluminio para dicho usuario. Finalmente, bastará que el operador comience la fabricación de las piezas y una vez concluido, realice el ensamble, Figura 39. Figura 39. Diagrama de proceso. Fuente: elaboración propia. El proceso de fabricación se realiza casi en su dependiendo las dimensiones de la prótesis a totalidad por manufactura aditiva, materializar. De las que se han fabricado hasta específicamente el dispositivo terminal ahora, la más pequeña para un niño de 8 años compuesto por el socket, la interface y parte de edad, el tiempo total de impresión fue de 14 los elementos de control. Los elementos horas; por otra parte, la prótesis que más tiempo sobrantes de suspensión se componen de piel requirió fue para un niño de 11 años, y demoró animal y remaches comunes de aluminio para poco menos de 17 horas de impresión continua, mejorar la sensación táctil del usuario y facilitar Figura 40. el mantenimiento respectivamente. Así mismo, los elementos de control restantes emplean cordón de nylon para pesca y cuatro tornillos milimétricos de 3 mm. Respecto al tiempo de fabricación, el proceso de impresión 3D presentó variación de tiempo 86 Vol. 9, No. 50 Mayo - Junio 2021 Si se suma el tiempo anteriormente mencionado a los 30 minutos que se requieren para realizar el levantamiento antropométrico inicial, más las aproximadamente 2 horas invertidas en reparar y limpiar el modelo digital del muñón para introducirlo en el programa generador de la prótesis, podemos afirmar que, si se realiza el levantamiento antropométrico por la mañana, al día siguiente es posible tener fabricada la nueva prótesis para que, si todo ajusta adecuadamente, el usuario pueda llevársela. En palabras Figura 40. Tiempo de impresión 3D aproximado. Fuente: elaboración propia. sencillas, esta propuesta permite que, en un escenario normal, la entrega de la prótesis se lleve a cabo en menos de 48 horas luego de la Otra ventaja de la manufactura aditiva es que primera visita. Esta afirmación podría parecer cuando la máquina se encuentra bien calibrada, hipotética o una estimación conservadora si no no requiere de supervisión humana constante fuera porque en uno de los casos con que se por lo que se puede dejar trabajando por las realizaron pruebas, esta teoría logró noches y en la mañana continuar con el comprobarse. siguiente paso, Figura 41. 4.3 Validación de la propuesta El objetivo planteado al inicio de este proyecto es el diseño de una prótesis ergonómica, segura y asequible. Con vistas a validar su cumplimiento, se seleccionó como usuarios a 3 infantes con diferencias en género, edad y patología en su muñón, dos compartiendo edad siendo hombre y mujer, representando el percentil 5 y 50 respectivamente, siendo el percentil 50 nuestro usuario de control, y uno como el percentil 95 masculino, siendo el mayor. Para fines prácticos serán identificados bajo los siguientes prefijos: • Usuario uno: Infante varón de 8 años, estudiante, presenta ausencia de miembro izquierdo en tercio proximal del brazo causada por mal formación gestacional. La longitud del muñón es inferior a la recomendada para el uso de prótesis, mucho musculo con pocos restos óseos, Figura 42. • Usuario dos: Infante femenina con 8 años, estudiante, presenta ausencia de Figura 41. Impresión conjunta de socket y dispositivo terminal. Fuente: elaboración propia. miembro izquierdo en tercio medio del 87 Vol. 9, No. 50 Mayo - Junio 2021 brazo causada por mal formación gestacional, el muñón tiene poco El proceso de validación se desarrolló en un musculo y suficiente hueso, aunque con lapso de 6 meses, con pruebas documentadas en geometría anómala, Figura 43. observación directa durante la reunión donde • Usuario tres. Puberto varón de 11 años, los usuarios probaron el dispositivo por primera campesino, presenta desarticulación de vez. Seguido de la observación indirecta, donde muñeca por amputación traumática a se les permitió llevarse la prótesis a sus casas y causa de accidente doméstico, la usarla con normalidad bajo la petición a los longitud del muñón es superior a la padres de enviar actualizaciones mensuales recomendada para el uso de prótesis, donde comenten las impresiones positivas y cuenta con un remanente atrofiado de negativas que han podido tener sus hijos, muñeca, Figura 44. acompañado de fotografía y video. Figura 42. Usuario uno. Fuente: elaboración propia. Figura 43. Usuario dos. Fuente: elaboración propia. 88 Vol. 9, No. 50 Mayo - Junio 2021 Figura 44. Usuario tres. Fuente: elaboración propia. 4.4 Impresiones relevantes de la marcadas diferencias morfológicas de sus Observación directa muñones. La impresión inicial tanto de los niños Dos de los tres usuarios lograron activar la receptores como de sus familiares es positiva, prótesis sin dificultad en el primer intento, uno externan agradecimiento y satisfacción por ver presento problemas atribuibles a la poca materializada una necesidad en tan poco longitud de muñón útil que presentaba, sin tiempo. embargo, se corrigió en el momento. En dos de los casos el proceso completo se llevó En la Figura 45 se muestran las pruebas de a cabo en el lapso de una semana y en el caso prensión fina realizadas con diferentes objetos de la fémina, se realizó en un mismo fin de pequeños, si bien fue necesario practicar en un semana. par de ocasiones, pronto lograron adaptarse al funcionamiento de la prótesis para poder asir Los prototipos demostraron adaptarse bien a los objetos grandes y pequeños. diferentes tipos de usuarios sin importar las Figura 45. Pruebas de prensión fina con usuario 1. Fuente: elaboración propia. 89 Vol. 9, No. 50 Mayo - Junio 2021 4.5 Costos para el usuario (E. Ricardez, comunicación personal, 09 de octubre de 2020). El costo de fabricación de la prótesis se calcula sobre el tiempo de trabajo de las impresoras, El adecuado servicio de mantenimiento en las gasto energético, la cantidad de materia prima prótesis es un factor que igual genera un costo, necesaria, la supervisión de las máquinas y la en especial en los niños que se encuentran en la mano de obra necesaria, la cual es mínima, edad de mayor desarrollo, ya que será necesario siendo apenas un 20% del total del proceso. reemplazar el socket conforme al crecimiento Según estas estimaciones el costo de del infante. La periodicidad con que esto se producción ronda los 4,000 pesos mexicanos, realice dependerá de la morfología del muñón y con la posibilidad de poderse reducir anexando velocidad de crecimiento individual. Pudiendo, más equipos y adquiriendo materia prima por según experiencias del usuario uno, llegar a volumen. requerir cambios hasta 3 veces en un año. Se puede comparar este precio con el de su Dependiendo que tanto le creciera el muñón al homólogo convencional, la prótesis de gancho principio era cada 4 meses después cada 6 que otorga el Instituto Nacional de meses [sic] pero solo era el socket (E. Ricardez, Rehabilitación en la Ciudad de México. Que comunicación personal, 09 de octubre de 2020). según informan los padres del usuario uno, maneja un sistema de cobro que varía según el nivel socioeconómico en que sean clasificados: 4.5.1 Impresiones relevantes de la Al principio nosotros éramos nivel 1, duramos Observación indirecta dos años así, y nos cobraban $700 a $800 pesos mexicanos por prótesis [sic] pero después La entrega de los dispositivos se realizó el 12 cambio [sic] de director y ya no tenían el de septiembre del 2020. A partir de esta fecha material y lo teníamos que conseguir por fuera, se enlistan los comentarios y observaciones nos cambiaron de nivel también y ya las relevantes que nos compartieron los padres de prótesis nos costaban $3,500 a $5,000 pero con los usuarios y que permitieron retroalimentar la el gancho de adulto y el gancho de niño no lo propuesta en la tabla 1. tenían [sic] pero nos lo conseguían en $60, 000 Tabla 1. Registro de observación indirecta. Reporte de hechos Comentarios de autor Usuario 1 Se siente un poco incómodo al usarla porque se le sigue La corta longitud del muñón y la falta de saliendo el muñón. Sin embargo [sic] si le funciona [sic] soporte ósea impiden que el socket se pero tiene que estar acomodándosela cada vez que la quiere mantenga en posición. El uso de correa utilizarla (E. Ricardez, comunicación personal, 9 de octubre auxiliar o el cambio de sistema de socket de 2020), Figura 46. serían necesarios para este tipo de casos. El día de ayer le rompió un dedo a la prótesis mientras La pieza se fracturó luego de dos meses jugaba (E. Ricardez, comunicación personal, 9 de de juego intenso, el reemplazo del pulgar noviembre de 2020), Figura 47. roto fue rápida y económica, se ajustó el diseño para reforzar ese punto de quiebre. Usuario 2 La usa en periodos cortos durante la actividad académica y La simetría visual y el equilibrio ocasionalmente para actividades de la vida diaria, esta mejoran. El sistema de prensión manual semana comprobamos que manejar la bicicleta resulta más asegura el agarre al manubrio. cómodo por el alcance de los miembros y corrección en postura. Con la prótesis de gancho, esto era complicado para 90 Vol. 9, No. 50 Mayo - Junio 2021 ella (E. Ricardez, comunicación personal, 21 de septiembre de 2020), Figura 48. Tengo algunas fotos que tomé con la prótesis sobre varias A pesar de soportar estructuralmente actividades que estábamos probando. Acerca de la cargas pesadas, el efecto palanca en el manipulación de una pistola de dardos de esponja, “... para muñón termina cansando al usuario. Se precisión en puntería. Pero la pistola está algo pesada. Para soluciona con terapia de rehabilitación. tiempos prolongados es muy cansado”. (Por el mismo peso de la pistola) [sic]. Respecto al uso de un arco, está [sic] actividad era muy difícil para ella. Con prótesis de gancho no. Sin prótesis no tiene el alcance... Solo que cuando la flecha sale. No alcanza a detener el arco y se le cae” (E. Ricardez, comunicación personal, 3 de noviembre de 2020), Figura 49. Esta semana fue al INR a revisiones de rutina. En honor a El usuario realiza muchos de sus juicios la verdad la prótesis de gancho la usó muy poco. -tiene sus de valor comparando la prótesis temporada- la nueva se la última se la dieron en septiembre convencional de gancho contra la - octubre aproximadamente. Y esta semana nos dimos propuesta que se le otorgó, pero cuenta de que ya no le queda. No así "la roja" como la finalmente reconoce que ambas tienen identificamos nosotros. Por suerte ese día llevó ambas funciones diferentes y deben ser prótesis al hospital. Las opiniones de la ortopediatra tratante empleadas según el contexto. y de los ingenieros del área de órtesis y prótesis fueron positivos. Que esta [sic] genial que tenga ambas, hicieron pruebas y ella hizo algunos ejercicios y pudo enlistar las diferencias de una y otra (ella me lo contó ya que yo no la pude acompañar) [sic]. La roja le queda si, le queda bien. Creo que has hecho un gran trabajo. (E. Ricardez, comunicación personal, 11 de marzo del 2021). Usuario 3 La utiliza unas 3 veces por semana, no muy seguido porque Mantener contacto con el usuario es le es incómoda para trabajar en el campo, como anda en el complicado porque se localiza en una monte siente que le estorba más porque piensa que la va a zona rural sin muchos medios de descomponer (E. Ricardez, comunicación personal, 18 de comunicación. El usuario reconoce la diciembre de 2020). prótesis como un elemento de uso cotidiano, no como un elemento para trabajo pesado. La utiliza para tareas cotidianas. Para la casa y tomar agua Dentro del contexto hogareño la prótesis si la usa [sic] pero como él es más de estar en el campo, hace le es funcional, ya que se apoya en ella cosas más rudas y piensa que si se la lleva siente que la va para realizar tareas cotidianas. a romper o llenar de tierra. [sic] (E. Ricardez, comunicación Un factor importante en la generación de personal, 15 de febrero de 2021). rechazo es la morfología del muñón, la longitud excesiva obliga a mantener cubierta por el socket una mayor porción de piel, lo que en actividades exteriores provoca sudoración e incomodidad al entrar en contacto con polvo y tierra. Fuente: elaboración propia. 91 Vol. 9, No. 50 Mayo - Junio 2021 Figura 47. prótesis de usuario 1 con fractura en dedo pulgar. Fuente: elaboración propia. Figura 46. Muñón de usuario deslizándose fuera del socket. Fuente: elaboración propia. Figura 48. Usuario 2 montando bicicleta con la prótesis. Fuente: elaboración propia. Figura 49. Izquierda: Usuario 2 interactuando con su prótesis y un arco de juguete. Derecha: Usuario 2 interactuando con su prótesis y una pistola de balas de espuma. Fuente: elaboración propia. 92 Vol. 9, No. 50 Mayo - Junio 2021 5 Conclusiones embargo, bajo el contexto nacional, los niños y padres de familia no valoran más la resistencia En nuestro país el contexto social y económico y precisión como la seguridad, costo y estética de las personas con discapacidad reduce el del producto, Figura 48. alcance que las prótesis mioeléctricas pueden llegar a tener, el salario mínimo y las La realización de esta propuesta a través de una actividades que los usuarios desempeñan metodología para diseño de productos agrega la comprometen la posibilidad de adquirir y promesa de mejora continua en su dispositivo, mantener estos dispositivos sin el apoyo de la ya que el sistema planteado y el registro digital asistencia social, lo cual al final los orilla a la del usuario permite la actualización sistemática dependencia en las instituciones. Por lo que el de la tecnología. desarrollo de prótesis mecánicas que puedan fabricarse y repararse a costos cada vez menores debería ser el objetivo principal de la 6 Referencias investigación. Volver el producto tan accesible y económico como comprarse un par de 1. Caudillo Sosa, G. (2016). Formación de zapatos. recursos humanos para la fabricación de ortesis y prótesis. En E. Vázquez Vela La decisión de incorporar herramientas Sánchez. (Ed.), Los amputados y su tecnológicas modernas, como el uso de rehabilitación. un reto para el estado programas CAD, manufactura aditiva y (pp. 49-59). Ciudad de México, escaneo 3D logró reducir el tiempo de México: Intersistemas S.A. de C.V. protetización significativamente con respecto a 2. Digital Resource Foundation for the los procesos homólogos convencionales en Orthotics y Prosthetics Community. México. El escáner 3D y la manufactura aditiva (1960). 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