Desenvolvimento de uma prótese transtibial endoesquelética

Abstract

Actualmente existem milhões de pessoas que necessitam de próteses, sendo a grande maioria residente em países do terceiro mundo. Estas pessoas não conseguem suportar os elevadíssimos custos dos actuais componentes protésicos, motivo pelo qual urge o desenvolvimento de produtos cujo preço lhes seja acessível. O flagelo das minas terrestres continua a ser a principal causa de amputações nos países mais pobres, onde uma percentagem considerável destas vítimas corresponde a crianças dos 6 aos 10 anos. O objectivo deste trabalho foi a comparação de três próteses, cujos componentes estão disponíveis no mercado, visando o desenvolvimento futuro de uma prótese transtibial endoesquelética de baixo custo. Esta prótese deverá ser responsável por uma maior adaptabilidade e funcionalidade no que diz respeito à sua ergonomia e materiais. Recorreu-se a um software de modelação 3D para efectuar a modelação das próteses e posteriormente proceder à simulação e comparação da estrutura membro-prótese, tendo utilizado como modelo uma criança de 10 anos. Para isso utilizou-se o “LifeModeler”, que é uma aplicação computacional destinada a prever e simular a locomoção humana. Estas simulações foram realizadas recorrendo a materiais de diferente natureza, nomeadamente materiais metálicos, compósitos e poliméricos, com intuito de conhecer as forças e momentos aplicados nas articulações do modelo, nomeadamente no joelho esquerdo. Uma vez conhecidos os momentos e forças, estes foram utilizados para efectuar a análise estrutural de cada prótese com o Método dos Elementos Finitos. Os resultados obtidos permitiram determinar a prótese que melhor respondeu às solicitações no que diz respeito ao seu comportamento biomecânico.

ABSTRACT: There are millions of people currently in need of prostheses, living mainly in third world countries. These people can not afford to pay the high cost of the existing prosthetic components, therefore it is urgent the development of lower cost products in order to make them affordable. The plague of landmines is still the main cause of amputations in the poorest countries, where a significant proportion of these victims are 6 to 10 year old children. The purpose of this study was the comparison of three prostheses whose components are available in the market aiming the development of a low cost transtibial endoskeleton prosthesis in the near future. This prosthesis should be responsible for greater adaptability and functionality regarding its ergonomics and materials. A 3D modeling software was used to perform the modeling of the prosthesis and used to simulate and compare the prosthesis-member structure, using a 10 year old child model. "LifeModeler" was used and is a computer application designed to predict and simulate human locomotion. These simulations were carried out using different nature materials such as metallic, composite and polymeric, aiming to determine the forces and moments applied in the joints of the left knee of the model. Once all moments and forces were known, they were used to perform the structural analysis of each implant using the Finite Element Method. The final results made it possible to conclude which prosthesis suits better concerning the biomechanical behaviour requirments.