Download Diseño y Análisis de dispositivo protésico para el núcleo pulposo

UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
INVESTIGACION ,
DOCENCIA Y
EXTENSION EN
BIOMECÁNICA
Prof. Carmen Müller-Karger
Universidad Simón Bolívar
Grupo de Biomecánica, Departamento de Mecánica
Email: cmuller@usb.ve
Oficina MEU 319B, USB
Biomecánica

La Biomecánica es la disciplina en la que
se aplican los conceptos de la mecánica al
comportamiento biológico.

Nosotros lo utilizamos con el fin de aportar
soluciones a las patologías que los seres
humanos puedan sufrir.
Prof. Carmen Müller-Karger, USB
Grupo de Biomecánica de la
USB
El Grupo de Biomecánica G-50 se crea en
noviembre de 2004 adscrito al Decanato
de Investigación y Desarrollo de la USB.
 Desde el 2007 tenemos espacio físico
para análisis computacional , ELE 205.
 Desde el 2010 contamos con el
Laboratorio de Análisis de movimiento, en
espacios del PTS.

Prof. Carmen Müller-Karger, USB
Personal docente
El grupo cuenta actualmente con un conjunto de profesores
dedicados y asesores, responsables de la coordinación de los
diversos proyectos manejados.
Prof. Carmen Müller-Karger, Ing., MSc, Dr.Ing.
Directora del Grupo de Biomecánica USB
Prof. Orlando Pelliccioni, Ing., PhD
Prof. Rafael Torrealba, Ing., MSc, PhD
Prof. Lilibeth Zambrano, Ing. MSc
Prof. Maria Virgina Candal Ing., MSc, COLABORADORA
Prof. Euro Casanova, Ing., MSc, PhD , COLABORADOR
Prof. Carmen Müller-Karger, USB
Asesores médicos

Por ser Biomecánica un área de investigación multidisciplinaria, es
indispensable la colaboración con expertos en el área de medicina, que
planteen las necesidades del sector salud venezolano y que aporten sus
conocimientos para el correcto modelado de los sistemas anatómicos y
fisiológicos.
C.P.O. Fernando Carvalho, Protesista - Ortesista,
Empresa BIOTECPRO Biotecnologías Ortoprotésicas CA.
Área de experticia: Diseño, elaboración y adaptación de ortesis y prótesis.
Prof. Carmen Müller-Karger, USB
Estudiantes Actuales

Los estudiantes, tanto de
pregrado
como
de
postgrado, representan un
recurso muy valioso para
el desarrollo de los
proyectos.
TESIS DOCTORAL:


Ing. Marco Ciaccia, MSc.
Ing. Belkys Amador
TESIS DE MAESTRÍA:

Ing. Adriana Lammardo
TESIS DE PREGRADO :

Br. Astrid Vergara

Br. Salvador Suniaga

Br. Mario Campos

Br. Jorge Romero

Br. Alexander Escobar
Prof. Carmen Müller-Karger, USB
Líneas de investigación

En las tesis que se están desarrollando
actualmente, se han diferenciado seis
grandes líneas de trabajo:
Análisis numérico de
dispositivos médicos
Análisis experimental
del tejido óseo
Simulación ósea
como plataforma
Diseño y construcción de
dispositivos médicos
Análisis de marcha
humana
Prof. Carmen Müller-Karger, USB
Simulación ósea
Wolff (1892) fue el
primero que presentó la
teoría que el hueso
adapta su estructura
según las cargas a las
cuales esta sometido.
Líneas de
fuerza en
huesos que
componen la
rodilla
Líneas de
fuerza el fémur
próximal
El hueso es una
estructura compleja no
homogénea, anisotrópica,
viscoelástica y no lineal
á sometido.
Prof. Carmen Müller-Karger, USB
Simulación de una unidad
vertebral con pediculos
FEM malla
Reconstrucción Geométrica
Asignación de propiedades
Prof., Lilibeth
Carmen Müller-Karger,
Tesistas y Colaboradores: Alexander Escobar, Adriana Lammardo
Zambrano USB
Analisis de esfuerzo de una
vertebra
von Misses Stress
Boundary conditions
By Alexander Escobar, Eng student.
Prof. Carmen Müller-Karger (Tutor)
Prof., Lilibeth
Carmen Müller-Karger,
Tesistas y Colaboradores: Alexander Escobar, Adriana Lammardo
Zambrano USB
Propiedades heterogéneas y
anisotrópicas: Femur proximal
1
6002 41 NUJ
62:93:51
STNEMELE
X
Y
Z
6002 12 NUJ
21:54:01
STNEMELE
Y
1
X
Z
Modelo Isotrópico
Modelo Anisotrópico
Prof. Carmen Müller-Karger
Müller-Karger, USB
Tesistas y Colaboradores: T. San Antonio, M. Ciaccia, E. Casanova,Carmen
Análisis numérico de
Dispositivos médicos

Simulación de dispositivos médicos,
como son fijadores externos, prótesis,
clavos, placas etc., para optimizar su
geometría y analizar su comportamiento
antes de ser colocados en pacientes.
Prof. Carmen Müller-Karger, USB
Diseño y Simulación de
tornillos transpediculares
Diseño y Simulación de
cajas intersomáticas
Simulación de prótesis
de rodilla
Simulación de placas
para la tibia
Prof. Carmen Müller-Karger,
USB
Tesistas y Colaboradores: T San Antonio, D. Vargas, V.Picon, c. Muller-Karger,
L. Zambrano
Diseño y fabricación de
Dispositivos Médicos

Diseñar, modelar, construir y poner a la
disposición de los Hospitales Nacionales
dispositivos médicos que ayuden a
resolver problemas concretos en el sector
salud.
Prof. Carmen Müller-Karger, USB
Diseño de adaptadores
protésicos
1er Prototipo
Modelo CAD
Análisis MEF
Prueba en Paciente
Prof. Carmen Müller-Karger, USB
Tesistas y Colaboradores: Rafael Torrealba, Carmen Müller-Karger
Diseño de pie protésico
dinámico
Modelo a Construir
Análisis MEF para
proceso de
optimización en el
diseño
Prof. Carmen
Müller-Karger, USB
Tesistas y Colaboradores: R. Figueroa, O. Peliccioni, M. V. Candal,
C. Muller-Karger
Diseño de Prótesis de Rodilla
policéntrica
1000
900
Análisis
de estabilidad
800
1
5
9
13
700
600
500
400
13
300
9
5
200
1
100
Policéntrica
0
-1300
-1200
-1100
-1000
-900
-800
-700
-600
Prof. Carmen Müller-Karger, USB
Tesistas y Colaboradores: B. Amador, R. Torrealba, C. Muller-Karger
Diseño y Construcción de
prototipos de Bitutor Largo
Modelo CAD
Prof. Carmen Müller-Karger, USB
Tesistas y Colaboradores: Zuniaga, O. Pellicioni, C. Muller-Karger
Análisis experimental del
tejido óseo.
Se realizan pruebas experimentales a
huesos humanos para caracterizar el
material e introducirlo dentro de los
modelos numéricos
 Se han realizado pruebas a huesos
sintéticos para comparar resultados de
comportamiento de huesos reales.

Prof.Muller-Karger
Carmen Müller-Karger, USB
Tesistas y Colaboradores: N.Gomez, T. Santoni, M Ciacia. C.
Para validar simulaciones:
Ensayos a tejido óseo
Prof. Carmen
Müller-Karger, USB
Tesistas y Colaboradores: N. Gomez, T. Santoni, M.Ciaccia, L.Zambrano
, C. Muller-Karger
Laboratorio de análisis de
Marcha en la USB

Consiste en un sistema
de medición de
avanzada tecnología
para el diagnóstico y
tratamiento de las
enfermedades del
sistema locomotor y
neuromuscular, como
la parálisis cerebral.
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Tesistas y Colaboradores: B. Amador, R. Torrealba, C. Muller-Karger
¿Qué es el Ciclo de Marcha?

El ciclo de la marcha comienza cuando el pie hace
contacto con el piso y termina con el siguiente
contacto del mismo pie con el piso.
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¿Qué permite un Laboratorio de
Análisis de Marcha?

El sistema permite:
 Observar
y analizar de manera gráfica y en video, las
modificaciones que se presenten en el ciclo de
marcha, de acuerdo a la patología del paciente.
 Diagnosticar
de manera precisa los problemas para
deambular, permitiendo así, la planificación de
tratamientos más apropiados.
 Evaluar
nuevos diseños de dispositivos prótesicos.
Prof. Carmen Müller-Karger, USB
¿Cómo se debe realizar un Análisis
de Marcha?


El estudio de la marcha implica un conocimiento amplio
y preciso de cada una de las variables que pueden influir
en los miembros inferiores durante el movimiento.
El estudio de la marcha está compuesto por:








Examen Clínico
Examen Ortopédico
Examen Neurológico
Registro de Movimiento
Cinemática Articular
Cinética 3D
Electromiografía Dinámica
Interpretación y Análisis
Prof. Carmen Müller-Karger, USB
¿Qué podrá realizarse en el
Laboratorio de Marcha de la USB?

Los siguientes exámenes podrán llevarse a cabo en el
laboratorio de la USB, y con un informe el especialista
podrá obtener un diagnóstico.





Registro de Movimiento
Cinemática Articular
Cinética 3D
Electromiografía Dinámica
Interpretación y Análisis
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Estudio Cinemático





El paciente usa marcadores
Se filma
Se reconstruye modelo.
Se elabora un reporte con los
ángulos de cada
Reporte permite al médico
especialista realizar un análisis
cualitativo y comparativo,
detectando anomalías invisibles
a otros tipos de análisis.
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Estudio Cinético



Se realiza al medir la fuerza de reacción del piso
Junto con la cinemática, y análisis de dinámica inversa se
calculan las fuerzas, los momentos y la potencia que actúa
sobre cada articulación durante el ciclo de marcha.
Esta información es esencial para determinar la causa de las
alteraciones.
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Electromiografía (EMG)

Permite evaluar la actividad muscular
durante el ciclo de marcha.
Es posible entonces comparar esta
información con la cinemática y
observar qué grupos musculares
actúan en cada fase del ciclo de
marcha.
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Productos del Grupo
ESTUDIANTES FORMADOS:

1 Estudiantes de Doctorado Finalizada

5 Estudiantes de Maestría Graduados

22 Estudiantes de Pregrado
PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN

6 Proyecto por el DID

1 Proyecto FONACIT
PROYECTOS DE EXTENSIÓN

4 Proyectos por el DEX
PUBLICACIONES

2 Capítulos de Libros

13 Congresos Internacionales

21 Congresos Nacionales

8 Revistas Indexadas

1 Revistas no Indexadas
Prof. Carmen Müller-Karger, USB
E-mail: biomecanica@usb.ve
URL: http://www.biomecanica.mc.usb.ve/
Muchas gracias
(Ciclo de preguntas)