El propósito de la investigación fue comparar las dimensiones del maxilar superior entre menores y mayores de edad para la instalación de miniimplantes de expansión rápida maxilar. Material y método: El estudio fue descriptivo, retroprospectivo y observacional. Se utilizó tomografías computarizadas de haz cónico para la evaluación de 30 pacientes sistemáticamente sanos entre 7 a 56 años de edad (25.47 +/- 13.88), divididos en tres grupos de 10 tomografías de menores hasta 14 años (11.30 +/-2.45), 10 de 15 a 30 años (23.20 +/- 4.83) y 10 de 31 años a más (41.90 +/- 7.92). Se seleccionaron las regiones de premolares y molares, para la medición vertical del maxilar superior, tanto de tejido blando como duro sobre 10 diferentes sitios transversales separados por 1 mm, para realizar las mediciones en el plano coronal. Para comparar las medidas se utilizaron las pruebas Kruskal Wallis y U de Mann-Whitney. Resultados: Se encontró que no existen diferencias estadísticamente significativas entre los grupos estudiados. Las dimensiones del tejido óseo variaron entre 5.40 mm a nivel del segundo molar y 7.84 mm a nivel del primer premolar, y las de tejido blando entre 1 mm a nivel del segundo premolar y 2.72 mm a nivel del primer premolar. Conclusión: Las dimensiones del tejido óseo y blando del maxilar superior, en sentido vertical, para la instalación de miniimplantes, fueron similares en mayores y menores de edad.

En el presente estudio se realizó la modelación y simulación dinámica de un novedoso sistema actuado para tobillo para la asistencia del movimiento de flexión plantar durante la caminata. Es así que, en la primera parte, se describe la anatomía funcional y biomecánica del sistema pierna-pie, y además se detalla el comportamiento de los principales elementos del sistema músculo esquelético. Posteriormente, se realiza el estado del arte sobre tecnologías portátiles asistenciales de tobillo, y se presentan los principales métodos de modelación y simulación computacional para la evaluación del desempeño de dichos dispositivos. En base al marco teórico presentado, se desarrollan los requerimientos y la conceptualización del diseño preliminar de un sistema actuado cuasi pasivo que contiene un accionamiento controlable capaz de almacenar y liberar energía elástica y así asistir a la marcha. Luego se realiza la modelación del cuerpo humano empleando el modelamiento “linksegmento”, ampliamente usado para análisis biomecánico del movimiento, y se implementa virtualmente el dispositivo propuesto a fin de analizar el comportamiento de su interacción durante la caminata a través de simulaciones dinámicas. El cálculo de la simulación se realiza de manera computacional empleando el software MATLAB a través de la técnica de dinámica inversa. Finalmente, estos resultados permiten entender el comportamiento dinámico del sistema actuado propuesto, así como los parámetros del accionamiento controlable para un desempeño óptimo en la asistencia de la marcha. Este conocimiento aporta al entendimiento de la interacción biomecánica de dispositivos asistenciales y además sienta las bases para el futuro diseño e implementación del dispositivo.

En el presente documento se realiza la investigación de un prototipo de prótesis de mano derecha. Este debe ser controlado por señales mioeléctricas, es decir, ser accionado dependiendo de los valores sensados en el sistema. Estos datos vienen a ser los impulsos rápidamente cambiantes provenientes de los nervios y músculos. Para poder desarrollar el tema, en primero lugar, se estudian los movimientos de la mano, de los cuales se escogen: la flexión y extensión de los dedos, la flexión y extensión de la muñeca, y la pronación y supinación de la muñeca. La razón por la cual se decide investigar este tema, es debido al constante incremento de lesiones del miembro superior, los cuales muchas veces terminan en la amputación de este. De esta manera, las personas quedan discapacitadas de las actividades cotidianas que se pueden realizar con la mano, entre ellas, conducir un vehículo. Es por eso que se busca que esta prótesis sea orientada especialmente hacia conductores que presenten este tipo de discapacidad para que puedan conducir cualquier automóvil automático. Se analiza información de diversas fuentes con el fin de conceptualizar diseños óptimos. Posteriormente, en base a un análisis técnico-económico, se escoge la opción más viable.

Introducción: El conocimiento sobre los cuidados y las diferentes técnicas de limpieza después de la instalación de prótesis removible convencional es un imperativo a la profesional salud oral, brindarles toda la información necesaria para prevenir enfermedades en la cavidad bucal. Objetivo: Evaluar el conocimiento sobre los cuidados e higiene post instalación de prótesis removible convencional en odontólogos colegiados Métodos: La investigación se desarrolló durante el 2022. Fue un estudio de tipo descriptivo, observacional de corte transversal. La muestra fue seleccionada por muestreo por redes y estuvo conformada por 72 cirujanos dentistas. Los cirujanos dentistas que decidieron participar de forma voluntaria firmaron un consentimiento informado y completaron la encuesta que estuvo conformada de 13 preguntas. Resultados: Se evidenció que el 47.3% de la muestra tuvo un conocimiento regular sobre los cuidados e higiene post instalación de prótesis removible. El 32.4% tuvieron un conocimiento bueno en el sexo femenino. En el primer grupo etario de 25 a 29 años tienen un conocimiento regular con un 29.7%. En cuanto los odontólogos generales tienen un conocimiento regular con un 44.6%. Conclusiones: Por lo tanto, es muy importante que el odontólogo tenga el conocimiento sobre las instrucciones correctas que debe brindar a sus pacientes para el mantenimiento e higienización de las prótesis removibles, así como agendar controles posteriores para de esta forma evitar cualquier alteración indeseable en la cavidad bucal.

La cadera es una de las articulaciones esféricas más conocidas, y está formada por la cabeza del fémur asentada en la pelvis (acetábulo). En las últimas dos décadas, el reemplazo total de cadera (RTC o THR en inglés) ha sido una intervención quirúrgica de gran éxito. Lamentablemente, el Perú no cuenta con un registro nacional como el de la Academia Americana de Cirujanos Ortopédicos. Sin embargo, en base a los registros de los 5 años anteriores al 2020, se reporta un ingreso anual promedio de entre 20-70 pacientes por hospital de nivel II-2 o III-1. La revisión del implante de la articulación de la cadera indica el fin de la cirugía de sustitución con éxito y anuncia una reaparición de los síntomas que, con frecuencia, superan con creces los de la afección inicial. Los principales motivos registrados fueron: infección e inflamación (20,1%), inestabilidad (18,3%), aflojamiento aséptico (15,9%), complicaciones mecánicas (14,9%), entre otras. En este contexto, la biotribología estudia las interacciones de las superficies en contacto bajo movimiento relativo en sistemas biológicos. Para reducir la pérdida de material, se puede aplicar una capa de lubricante que evite el contacto directo. Debido al aumento de pacientes menores de 30 años, que requieren implantes que no limiten sus actividades y duren más de 10 años, se sigue investigando en nuevos recubrimientos de implantes metálicos o cerámicos seguros bajo las evaluaciones de comportamiento tribológico y corrosivo para reducir la posibilidad de una revisión a corto plazo que retrase la rehabilitación del paciente. En este contexto, esta tesis presenta una alternativa para los lubricantes sólidos como recubrimientos en la cabeza femoral de los implantes de cadera. Esta tesis tiene dos objetivos principales. En primer lugar, es una revisión de los avances actuales en la tecnología de recubrimientos para mejoras tribológicas en materiales de prótesis de cadera. Para ello, se revisan los resultados obtenidos en diferentes tribómetros. En segundo lugar, se presenta el primer intento con éxito de crear un recubrimiento de Ti2AlC y Ti3AlC2 sobre un sustrato de acero inoxidable. La caracterización estructural y morfológica de estos recubrimientos se realizó mediante técnicas como la microscopía electrónica de barrido, la difracción de rayos X y la espectroscopia Raman. Los resultados evidencian una formación significativa de fases MAX sobre un sustrato de acero inoxidable AISI 304 con una barrera de difusión de SixNy. Estas muestras se probaron posteriormente con un tribómetro "bola sobre plano"para estudiar si el coeficiente de fricción (COF) se veía afectado. Las 6 configuraciones trabajadas fueron una combinación de 3 fuerzas (0.16 N, 0.8 N y 1.6 N) con 2 velocidades (2mms−1 y 10mms−1) contra una bola de 4mms de diámetro de AISI 52100 durante 15 minutos. Los resultados fueron prometedores, ya que en todas las condiciones probadas, el Ti3AlC2 tenía un COF en torno a 0,13. El revestimiento de Ti2AlC sobre AISI 304 presentaba valores similares al AISI 304 sin revestimiento a altas fuerzas (COF entre 0.7 y 0.75), pero al aumentar la velocidad y, por tanto, el recorrido, el Ti2AlC tenía un COF más estable en torno a 0,72 para todas las fuerzas. En general, el COF se vió reducido a largo plazo en las muestras con recubrimientos de Ti2AlC y Ti3AlC2, en comparación al AISI 304 sin recubrimiento. Para la caracterización de las huellas dejadas tras la prueba tribológica, se utilizó SEM-EDX para un escaneo lineal de la composición de una sección transversal de huellas y un análisis puntual de puntos alrededor del borde de la huella (donde la bola cambia de dirección). También se utilizó la espectroscopia Raman para caracterizar los subproductos alrededor de las pistas con mayores fuerzas aplicadas (1.6 N). El Ti2AlC tenía marcas visibles y un alto desgaste del revestimiento, con la única excepción de la pista a 2mms−1 y 0,16 N. El Ti3AlC2 tenía las marcas menos visibles, y solo a baja velocidad y alta fuerza (2mms−1 y 1,6 N) había desgaste del revestimiento. En general, la mayoría de los restos en los resultados del análisis elemental provenían de la bola homóloga de AISI 52100. En conclusión, se obtuvieron resultados prometedores en la reducción de los valores de COF de los recubrimientos de Ti2AlC y Ti3AlC2. Especialmente de Ti3AlC2, ya que tuvo la menor formación de partículas y desgaste de recubrimiento con un COF inferior a los materiales comerciales de prótesis de cadera incluso sin lubricación. En el trabajo futuro, el uso de Ti2AlC y Ti3AlC2 recubrimientos debe ser seguido por el estudio de estos recubrimientos biocompatibilidad comportamiento y osteointegración. Para verificar su uso en aplicaciones clínicas, deberá realizarse un análisis sobre un implante de cadera comercial y un ensayo de tribocorrosión. / The hip is one of the most known ball-and-socket joint is formed by the head of the femur, seated in the pelvis (acetabulum). In the last couple of decades, total hip replacement (THR) has been a highly successful surgical intervention. Unfortunaly, Peru does not have a national registry like the American Academy of Orthopaedic Surgeons. However, based on record from the 5 years prior to 2020, in average an anual admission of between 20-70 patient per hospital level II-2 or III-1 are reported. The revision of the hip joint implant indicates the end of the successful replacement surgery and announces a return to symptoms that frequently much outweigh those of the initial condition. The main reasons recorded were: infection and inflammation (20.1%), instability (18.3%), aseptic loosening (15.9%), mechanical complications (14.9%), among others. In this context, biotribology studies the interactions of surfaces in contact under relative motion in biological systems. To reduce material loss, a layer of lubricant might be applied to prevent direct contact. Due to the increase of patients younger than 30 years, who require implants that do not limit their activities and last longer than 10 years, research continues on new safe metallic or ceramic implant coatings under tribological and corrosive behavior evaluations to reduce the possibility of a short-term revision that sets back the patient rehabilitation. In this context, this thesis submits an alternative for solid lubricants as coatings on the femoral head of hip implants. This thesis has two main purposes. First, it is a revision of the current advances in coating technology for tribological improvements in hip replacement materials. This is done mostly by reviewing the results on different tribometers set-ups. Secondly, it presents the first successful attempt on creating a coating of Ti2AlC and Ti3AlC2 coatings over a stainless steel substrate. The structural and morphological characterization of these coatings was performed by techniques like Scanning Electron Microscopy, X-Ray diffraction and Raman spectroscopy. The results evidence a significant formation of MAX phases over a AISI 304 stainless steel substrate with a diffusion barrier of SixNy. These samples were subsequently tested by a tribometer ball-on-flat in to find out if the Coefficient of Friction (COF) was affected. The 6 configurations worked were a combination of 3 forces (0.16 N, 0.8 N and 1.6 N) with 2 speeds (2mms−1 and 10mms−1) against a 4mm diameter ball of AISI 52100 for 15 minutes. The results were promising, as in all conditions tested, Ti3AlC2 had a COF around 0.13. The Ti2AlC coating on AISI 304 had similar values to uncoated AISI 304 at high forces (COF between 0.7 and 0.75), but as the speed and thus the stroke increased, the Ti2AlC had a more stable COF around 0.72 for all forces. In general, the COF was reduced in the long term for the specimens with Ti2AlC and Ti3AlC2 coatings compared to uncoated AISI 304. For the characterization of the tracks left after the tribological test, SEM-EDX was used for a linescan of the composition of a crossection of tracks and point analysis of points around the border of the track (where the ball changes its direction). Also Raman spectroscpy was used to characterize the by products around the tracks with higher forces applied (1.6 N). The Ti2AlC had visible marks and high wear of the coating, with the only exception of the track at 2mms−1 and 0.16 N. The Ti3AlC2 had the least visible marks, and only at low speed and high force (2mms−1 and 1.6 N) there was wear of the coating. In general, most of the debris in the results of the elemental analysis came from from the ball counterpart of AISI 52100. In conclusion, there were promising results on the reduction of COF values from both Ti2AlC and Ti3AlC2 coatings. Specially of Ti3AlC2, since it had the least particles formation and coating wear with a COF lower than commercial hip replacement materials even without lubrication. In the future work, the used of Ti2AlC and Ti3AlC2 coatings must be follow up by the studied of these coating biocompatibility behavior and osteointegration. To verified is used in clinical application, an analysis over a commercial hip implant and tribocorrosive test should be carried out.

En esta investigación se diseñó una prótesis transtibial graduable en niños discapacitados de 6 a 10 años para mejorar para mejorar la rigidez y el pandeo, enfocada en los respectivos cambios que se debe realizar dependiendo del crecimiento del infante, dado que, a discrepancia de los dispositivos protésicos para adultos, estas están elaboradas según sus requerimientos de los niños, además de que se entienden que son personas en pleno crecimiento acelerado, por lo que están diseñadas para adaptarse constantemente a sus medidas, haciendo que la necesidad de comprar nuevas prótesis sean menores. La presente investigación ha conseguido un dispositivo protésico de fibra de carbono que almacena y devuelve energía mejorando la movilidad y la funcionalidad de los amputados. Se elaboró los requerimientos de acorde a los objetivos del diseño y también mediante una conceptualización se obtuvo las funciones que debe cumplir para un buen funcionamiento. Se elaboró las funciones que se reemplazaron por probables soluciones que y fueron mostradas en una matriz morfológica. Se identificarón las cargas presentes para realizar las simulaciones y poder predecir el comportamiento de la prótesis. Se elaboró un diseño y se eligió un material para crearlo; seguidamente, se realizó las pruebas de simulación en el software Solidworks CAD-CAE. Como resultado, el factor de seguridad para la mayoría de los componentes fue aproximadamente 3,64, y la vida del diseño fue de 40 000 000 de ciclos.

Esta tesis presenta el diseño de un mecanismo de dos grados de libertad para una prótesis robótica transtibial que cuenta con dorsiflexión/flexión plantar e inversión/eversión activas. Así mismo, se expone el diseño de un pie protésico que complementa a dicho mecanismo para obtener una prótesis robótica transtibial que no incluye al socket del paciente con amputación. Este mecanismo de 4,63 kg es capaz de proveer el torque adecuado en el momento necesario a fin de que personas con amputación de miembro inferior y de aproximadamente 60 kg de peso, puedan trasladarse en superficies planas e inclinadas realizando giros de hasta 19° en dorsiflexión, 20° en flexión plantar, 25° en inversión y 10° en eversión. Además, el mecanismo permitiría al usuario caminar en un plano horizontal o en un plano inclinado de hasta 25° de inversión. Por otro lado, se seleccionan los componentes electrónicos que utiliza el sistema de control para realizar los giros mencionados automáticamente gracias al uso de un microcontrolador. Por último, se presenta la lista de planos de ensamblaje y despiece del mecanismo, junto al costo total de producción de la prótesis diseñada cuyo valor es de aproximadamente S/. 12 500 mil soles. Entre los pasos a seguir para lograr el diseño del mecanismo se encuentran, un breve estudio en torno a la anatomía y biomecánica del tobillo, y una investigación en torno a los mecanismos en prótesis robóticas transtibiales y sistemas electrónicos y de control. La información obtenida se utilizó para proponer un diseño conceptual considerando la norma alemana de diseño mecatrónico VDI 2206. Luego, se llevó a cabo un análisis cinemático para obtener las fuerzas que el mecanismo debe generar durante todo el ciclo de marcha, las cuales fueron consideradas en los cálculos y simulaciones por elementos finitos realizados para una correcta selección y diseño de los componentes mecánicos del mecanismo. Finalmente, se realizó un modelo dinámico del mecanismo y una selección de componentes electrónicos para obtener las funciones de transferencia de un sistema de control para la prótesis que podría ser implementado en trabajos futuros.

Actualmente, diversos laboratorios están implementando módulos de ensayo que permitan evaluar el funcionamiento de prótesis de miembro inferior sin la intervención de un paciente. Esto se debe a que no existe un estándar para evaluar la funcionalidad estas prótesis; el incremento de costo y tiempo en las pruebas y rediseño por el riesgo que suponen, así como otros inconvenientes como la falta de repetibilidad. Por ello, la presente tesis desarrolla el diseño de un módulo de ensayos para prótesis transtibial que permite emular condiciones de marcha en superficies planas, inclinadas y con irregularidades. Primero, se describe un marco teórico sobre el análisis cinemático y cinético de la marcha humana, así como un estado del arte referente a los módulos de ensayo existentes. Además, se presenta el diseño conceptual del módulo propuesto. Luego, se presenta el subsistema mecánico conformado principalmente por la estructura soporte, un eje lineal de husillo de bolas y una caja reductora rueda-tornillo sinfín; así como los cálculos mecánicos necesarios para su diseño, selección de componentes y una validación estructural por simulación digital. A continuación, en el diseño electrónico y de control, se presenta el diagrama de bloques, en el cual se aprecian los componentes tales como sensores y actuadores, fuentes de alimentación y controladores. Luego, se continúa con la selección de componentes y se presenta el subsistema electrónico definitivo. Después, se presenta el subsistema de control a utilizar y la lógica de funcionamiento general mediante un flujograma. Más adelante, se presenta la interfaz usuario-máquina del módulo de ensayos propuesta. Finalmente, se presenta la estructura de los planos y los costos estimados de diseño y fabricación, los cuales ascienden a S/. 51 212,76. Este diseño se diferencia de aquellos existentes en su capacidad de poder operar en distintas superficies. Gracias a este módulo, se permite prescindir de un paciente humano en una etapa inicial de diseño y fabricación, y de esa manera acelerar la etapa de rediseño, evaluar la competitividad y desempeño de prótesis transtibiales en terrenos variados encontrados en la vida diaria.

El siguiente documento presenta un diseño de pie protésico que permite determinar las fuerzas de contacto en pendientes, escalones y superficies con irregularidades durante la marcha, el cual incluye un sistema de sensado; este monitoreo es importante pues se demuestra que los usuarios unilaterales sufren condiciones degenerativas en la columna baja y cadera, pues comúnmente emplean más su miembro sano como punto de apoyo. Por el motivo presentado, esta tesis tiene como objetivo realizar el diseño de un pie protésico que permita determinar las fuerzas de contacto en pendientes, escalones y superficies irregulares durante la marcha; y, con estas obtenidas se podrían realizar protocolos biomecánicos del pie, ya que se tendría en conocimiento el valor de la variable fuerza. La estructura del desarrollo está basada en la búsqueda de antecedentes que describan la biomecánica del pie y los pies protésicos actuales sea en fase comercial, investigativa o patentados para obtener la manera de cómo las prótesis de pie se adaptan a diversas superficies. En adición, se parte del diseño conceptual de un pie protésico; este diseño contempla la forma y material para la verificación mecánica. Una vez se tenga el concepto, se valida por medio de cálculos mecánicos de cinética y resistencia para comprobar que soporte el peso de 90 kgf de un usuario, peso seleccionado acorde a la carga para la cual están fabricados los pies protésicos comerciales, y obtener la fuerza máxima de contacto en al caso más crítico de movimiento con el fin de seleccionar el sensor adecuado y las cantidades correspondientes. Luego, se realiza el filtro se las señales leídas y la selección de componentes que acompañan a lo relacionado con los circuitos eléctricos-electrónicos; estos se ubican en una carcasa y no en el mismo pie. Posteriormente, se realizan los planos mecánicos, eléctricos-electrónicos y la sección de costos. Además, se acota que la importancia del diseño de una prótesis de pie que permita detectar las fuerzas de contacto es que puede saber el estado actual del miembro inferior con relación a la homogeneidad de la carga con respecto del otro.

El desarrollo de prótesis de mano está evolucionando rápidamente en los últimos años. Los factores que están permitiendo este desarrollo son la creciente demanda que se observa en el Perú y el mundo, y el creciente avance en tecnologías de manufactura y dispositivos electrónicos. Con respecto al primer punto, en el mundo 1.5 de cada 1000 personas sufren de alguna amputación y de estos el 16% del total se estima que es de miembro superior; además, la cifra en Perú asciende a 11,353 personas con este tipo de amputación y la oferta de prótesis de mano que ofrece el mercado peruano con ortopedias estéticas, de garfio y mioeléctricas no llegan a cubrir las expectativas de los potenciales usuarios debido a los altos costos y/o escasas funcionalidades. Con respecto al segundo punto, en el estado del arte expuesto en el capítulo uno se identifica a las prótesis mioeléctricas como prótesis con crecientes avances tecnológicos en la actualidad, y por ello, se presenta una comparativa entre las prótesis mioeléctricas comerciales, de fuente abierta y de investigación, de los últimos 5 años, que se exploraron para el desarrollo del presente trabajo. Por otro lado, después del análisis hecho en el estado del arte, se presenta un breve estudio de los sensores y actuadores en el cual se mencionan las tecnologías más destacadas y sus principios de funcionamiento; para luego, en el capítulo dos, ahondar en las ventajas y desventajas de cada una de estas; también se repasan los componentes a usar en el sistema de alimentación (conversores DC/DC y baterías) y otros componentes relevantes del sistema electrónico como el excitador del motor y la unidad de control. En el capítulo tres se muestra el modelo solución. Finalmente, en las conclusiones se recapitulan las tecnologías más convenientes de los sensores, del actuador, de los conversores DC/DC y de la batería para esta aplicación; en recomendaciones se brindan algunas sobre el diseño de Hardware; y, en futuros trabajos, se explica los pasos a seguir para el diseño e implementación del sistema electrónico.