Desenvolvimento de uma prótese infantil adaptável

Abstract

As próteses infantis distinguem-se dos outros tipos de próteses devido à sua morfologia reduzida e simplificação nas suas funcionalidades em comparação às próteses para adultos ou idosos. Esta última característica é consequente da taxa de incidência da amputação na população pediátrica que é relativamente baixa em relação às outras populações e pelo tempo reduzido de utilização da prótese causado pelo crescimento da crianca, que leva a que as próteses e os seus componentes sejam ajustados ou substituídos periodicamente. O objetivo desta dissertação é desenvolver uma prótese transfemoral infantil adaptável ao crescimento do utilizador e simultaneamente resistente a ambientes balneários para uma criança que sofreu de síndrome de bandas amnióticas do qual resultaram uma série de malformações, incluindo a amputa ção do membro inferior direito ao nível do joelho. O desenvolvimento deste produto, que é considerado um dispositivo médico, começou pela recolha e análise das necessidades do utilizador através de uma ferramenta própria denominada de QFD (Quality Function Deployment). Definidas as características do produto, elaborou-se um conceito que rem ete as necessidades recolhidas do utilizador durante a análise QFD e posteriormente foi elaborado um modelo tridimensional com base nesse mesmo conceito com o apoio de um software de modelação CAD 3D (Computer Aided Design ). Os modelos tridimensionais foram usados como base para a criação dos modelos numéricos para as simulações estruturais com elementos finitos dos componentes constituintes da prótese e para o fabrico dos mesmos. Com os modelos tridimensionais validados passou-se ao processo prototipagem da prótese com objetivo de analisar e detetar potenciais falhas nos sistemas desenvolvidos. Foi construído um protótipo técnico-funcional com recurso a métodos de maquinagem convencional e CNC (Computerized Numerical Control) que requereu uma prévia preparação dos modelos dos componentes a maquinar através de um software CAM (Computer Aided Manufacturing). Seguidamente foi efetuada uma análise de modos de falhas e efeitos ou FMEA para a deteção de falhas e aplicação das respetivas ações corretivas no protótipo. O resultado deste processo de desenvolvimento foi uma prótese de fabrico viável capaz de satisfazer as necessidades do utilizador e contribuir positivamente para a qualidade de vida do mesmo.

Children's prostheses are distinguished from other types of prostheses because of its reduced size and simpli ed features compared to prostheses for adults or seniors. The simpli ed features are the consequence of relatively low incidence rate of amputation in the pediatric population compared to other populations and the short period of use of the prosthesis due to the growth of the child, which leads to periodical adjustments and replacements of the prosthesis components. The aim of this thesis is to develop a transfemoral child prosthesis adaptable to the user's growth and simultaneously resistant to aquatic environments for a child who su ered from amniotic band syndrome which resulted in a series of malformations, including a lower limb amputation at the knee level. The development of this product, which is considered a medical device, began in the collection and analysis of user needs through a tool called QFD (Quality Function Deployment). With the product characteristics de ned, it was elaborated a concept that re ects the collected user needs during the QFD analysis and a three-dimensional model was subsequently prepared based on the same concept with the help of a CAD 3D (Computer Aided Design) modelling software. The three-dimensional models were used as a basis for the creation of numerical models for structural nite element simulations of the prosthesis components. With the validated three-dimensional models trough the structural analyses, the development process went to the prototyping stage in order to analyse and detect potential failures in the systems developed. A technicalfunctional prototype was built using conventional machining methods and CNC machining (Computerized numerical control) which required prior preparation of models of the components to be machined using a CAM (Computer Aided Manufacturing) software. Then it was made an analysis of failure modes and e ects or FMEA for the detection of failures and application of the respective corrective actions on the prototype. The result of this development process was a viable manufacturing prosthesis able to satisfy the user needs and contribute positively to the quality of life.