Modelo de alineación estática para prótesis transtibiales

Abstract

La falta de información objetiva en la alineación de prótesis es un fenómeno recurrente en el área de prótesis. Al presentarse una inadecuada ubicación angular del encaje de una prótesis transtibial los parámetros biomecánicos de rangos articulares, distribución de fuerza en los pies y ubicación del Centro de Presión (COP) en los amputados se ven afectados, además influye en la comodidad del amputado en posición bipedestada erguida. En la presente tesis, los efectos de la mala alineación del encaje de la prótesis transtibial sobre parámetros biomecánicos se midieron en términos de ángulos de las extremidades inferiores, distribución de fuerza sobre los pies y ubicación del COP cuando el sujeto se encuentra en posición bipedestada estática. Adicionalmente, se crearon modelos predictivos estocásticos, basados en conocimiento, de la alineación estática de prótesis. Las perturbaciones de angulación del encaje en el plano sagital se introdujeron desde un punto base denominado alineación, establecido por un protesista experimentado. Se utilizaron goniómetros digitales para medir los rangos articulares de las extremidades inferiores y la variación en la ubicación angular del encaje tanto en flexión como en extensión (2°, 4° y 6°). Un sistema de medición de fuerza plantar permitió detectar y almacenar los cambios en la distribución de fuerza sobre los pies y la ubicación del COP. En la investigación participaron siete sujetos amputados transtibiales usuarios de prótesis. Se midieron siete condiciones de alineación del encaje en cada uno de 6 sujetos, al sujeto 7 se le ubicaron seis condiciones, para un total de 144 pruebas. Se registraron en archivos de computador el ángulo del encaje, los ángulos de los rangos articulares, el peso soportado por cada pie y el COP. Los datos de los registros permitieron generar una base de datos de alineación estática donde se involucra ubicación angular en el plano sagital del encaje de la prótesis, rangos articulares de los miembros inferiores, distribución de peso bajo cada pie y la ubicación del COP. Luego se desarrolló un análisis estadístico de las mediciones, en primera instancia un análisis gráfico realizado con diagramas de caja y en segunda instancia la prueba estadística de Levene, ambas pruebas mostraron la existencia de variabilidad intra e inter-sujetos, por esto se planteó una metodología para la obtención del modelo de la alineación estática. El análisis de los datos y la construcción del modelo se hicieron tomando como base la teoría de la información. La prueba de Kolmogorov-Smirnov (KS) aplicada a los datos de entrenamiento mostró que el desempeño de los modelos fue superior al 94%, en los datos de prueba el rendimiento fue superior al 93% y en la validación al 84%. La otra prueba de rendimiento aplicada fue la divergencia de Kullback-Leibler (KL), usada como medida cuantitativa de discriminación entre dos poblaciones, allí la longitud de la distancia es 0.36 bits en la variable Tobillo Amputado, para todos los demás casos es 0 bits. El resultado arrojado por estas dos pruebas evidencia que los datos se ajustan correctamente al modelo desarrollado.