Modelación de órtesis personalizadas para alivio de presiones plantares en pie diabético

Abstract

Las órtesis de pie para alivio de presión plantar son dispositivos que han sido ampliamente usados para aliviar el dolor en los pies y evitar la aparición de lesiones por altas presiones, factor que está relacionado con los procesos de ulceración especialmente en pacientes con pie diabético consecuencia de la diabetes mellitus. La fabricación de estos dispositivos está sufriendo grandes cambios en los últimos años gracias a la introducción de nuevas tecnologías como el diseño asistido por computador y la simulación computacional, las cuales han brindado la posibilidad de que el proceso de diseño y fabricación pase de ser subjetivo y artesanal a ser un proceso con fundamentos biomecánicos claros y bien definidos, que apoyen la labor del especialista clínico y le permitan a éste obtener mejores tiempos y resultados en los tratamientos. En este trabajo se desarrollan e implementan algunas técnicas computacionales para la generación de topografías de órtesis personalizadas para alivio de presión plantar, basadas en criterios geométricos y en las distribuciones de presión de la región plantar durante el proceso de marcha normal. Las órtesis propuestas por los métodos descritos se evalúan mediante un modelo FEM implementado para la estimación de presiones de contacto entre la región plantar y cualquier superficie de soporte establecida. Con el propósito de analizar el desempeño de las técnicas, se obtienen datos experimentales de un caso de estudio y se realizan los análisis comparativos entre las propuestas obtenidas por la aplicación de los métodos y la propuesta sugerida por un especialista clínico. Los resultados comparativos muestran que la órtesis obtenida mediante la información proveniente de los mapas de presión dinámicos presenta mayores porcentajes de reducción de presión y de incremento de área de contacto, respecto a la basada en criterios geométricos y a la propuesta por el especialista clínico.

Abstract Foot orthotics for plantar pressure relief are devices that have been widely used to relieve foot pain and prevent the occurrence of injury by high pressures, a factor that is related to ulceration process, especially in patients with diabetic foot. The Manufacture of these devices has been changed in last years because of new technologies like computer aided design and computational simulation, this has made that manufacture process become from craft (and subjective) to a process with clear biomechanics guidelines that supports the clinical specialist's work and enable to require less time and to improve the treatments. In this work, several techniques to generation of plantar pressure relief orthoses topographies has been developed and implemented which were based on geometric criteria and pressure distributions in the plantar region during normal gait. The proposed orthoses by the described methods were assessed by a FEM model implemented to estimate contact pressures between plantar region and any established support surface. In order to analyze the performance of the techniques, experimental data were obtained from a study case and performed comparisons between suggested orthoses and a prescription from specialist. The comparative results show that the orthosis obtained by pressure dynamic maps information provide higher plantar pressure reduction percentages than geometric-based and clinical-prescribed custom orthosis.