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• Camilo Andres Noy

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MATERIALES EN ORTESIS Y PROTESIS Se han hallado evidencias de huesos fracturados, en algunos de los cuales se produjo la consolidación con un alineamiento bastante aceptable. Es interesante destacar esto, pues nos proporciona una manera ética de ver los efectos de no aplicar ningún tratamiento, por ejemplo, la aplicación instintiva del reposo y la movilización precoz. Es inevitable que, en algún momento, el hombre prehistórico creara alguna férula tosca, y que desde entonces se reconocieran sus ventajas Los materiales ortesicos han ido mejorando conforme pasa el tiempo, pero en su esencia seguimos viendo prácticamente los mismos: madera, metal, pieles, hoy con nuevas aleaciones grados de liviandad, e incluso materiales que permiten hoy por hoy tomar Radiografías con las Ortesis puesta. Los metales se utilizan en muchas situaciones biomédicas, mismas que en muchas aplicaciones son muy específicas como es el caso de sustituir tejidos dañados o defectuosos con el fin de restablecer una función. Un ejemplo fehaciente de esto son las aplicaciones ortopédicas en las que parte o la totalidad de un hueso o articulación es sustituida o reforzada con aleaciones de metal. Otra aplicación en la que se usa en gran medida a los metales es la odontología donde estos son utiliza dos como material de relleno para obturaciones, en tornillos de soporte para implantes dentales y como material de sustitución dental. Cabe mencionar que los metales que se usan en instrumentos médicos, dentales y quirúrgicos, así como los que son usados en prótesis externas, no se clasifican como biometales porque no están expuestos a los fluidos corporales de manera continua o intermitente. Los principales materiales metálicos utilizados para aplicaciones clínicas como implantes están basados en aleaciones de hierro, cobalto y titanio. Los elementos de aleación ayudan a las propiedades mecánicas del material aleado ya que si usáramos estos materiales en estado puro el resultado sería mejor pero no es así ya que estos materiales en estado puro son considerados tóxicos, pero en cantidades adecuadas no lo son por ejemplo es el caso del cobalto, el níquel o el vanadio.

ACEROS INOXIDABLES El acero inoxidable austenitico es el más usado para implantes que no estarán en contacto prolongado con tejidos vivos por lo que se los utiliza en tornillos para huesos, placas, clavos intramedulares para huesos y otros dispositivos de fijación temporal. Los aceros inoxidables AISI 316 y AISI 316 LVM son los adecuados para aplicaciones ortopédicas por tener una buena biocompatibilidad, bajo costo pero lo que reduce su uso es que no puede usarse en prótesis a largo plazo. Estos aceros son usados con propósitos de estabilización al cumplir con el tiempo que el medico estima necesario se lo retira del cuerpo. ALEACIONES CROMO-COBALTO Las aleaciones de cromo-cobalto han sido utilizadas desde aplicaciones para motores de aviones hasta implantes quirúrgicos. Estas aleaciones sobresalen por su alto grado de resistencia al desgaste. Estas aleaciones tienen mejor resistencia a la corrosión que los aceros inoxidables por lo que son utilizadas para prótesis que tengan contacto con tejidos vivos a largo plazo. Y ya que combina una buena resistencia a la corrosión a largo plazo y dureza, con frecuencia se las usa en dispositivos se sujeción permanente y en componentes de reemplazo de articulaciones como lo muestra la figura 3. Las aleaciones Cr-Co poseen propiedades mecánicas apropiadas para protesis que

requieran tolerancia a carga elevada, resistencia a la tracción y fatiga ya que pueden ser de alto uso sin fractura. Hay que tener en cuenta que la aleación de cobalto F75 (Vitalium) tiene insuficientes propiedades para condiciones de carga y ciclos altos. Estas aleaciones como biometales se pueden dividir en dos tipos: la aleación moldeable Co-Cr-Mo y las aleaciones forjadas Co-Ni-CrMo. En aleaciones cobalto – cromo se añade Molibdeno para producir un grano más pequeño mismo que produce mayor resistencia después de ser moldeado o forjado. Las aleaciones Cr-Co ASTM F75 y ASTM F90 contienen aproximadamente 60 % de cobalto y 28 % de cromo. Las aleaciones ASTM F799 y ASTM F562 tienen menor cantidad en peso cromo y cobalto pero se añade otros elementos aleantes (aprox. 15 % de tungsteno en la ASTM F799 y 35 % de níquel en la ASTM F562) para darle mejores propiedades. TITANIO COMERCIALMENTE PURO Las propiedades mecánicas de titanio son altamente dependientes de la pureza del metal. Se distinguen el titanio de alta pureza y titanio "comercialmente puro" (titanio – cp) en cuatro Grados de pureza (grado 1 a 4). Con el aumento del contenido de oxígeno aumenta la resistencia a la tracción y la resistencia a la fluencia, y alto alargamiento a la ruptura disminuye. El titanio comercialmente puro es un material muy resistente, adaptable y compatible. Generalmente no produce reacciones alérgicas y en los tejidos vivos representa una superficie sobre la que el hueso crece y se adhiere al metal, formando un buen anclaje. Se usa en grapas para cirugía espinal, como material de osteosíntesis y en forma de mallas para reconstrucción de suelo orbitario, maxilar superior y mandíbula. Básicamente, el titanio se caracteriza por su ligereza, alta resistencia a la corrosión, bajo módulo de elasticidad y baja expansión térmica, estas propiedades más la biocompatibilidad han hecho posible una gran cantidad de aplicaciones de enorme utilidad para fines médicos, tales como prótesis de cadera y rodilla, los tornillos óseos, placas antitrauma e incluso, los implantes dentales, válvulas cardiacas (figura 4) y marcapasos. La desventaja que tiene el titanio es el alto precio ya que el proceso de fabricación es complicado. Aleaciones de Titanio El objetivo principal de la aleación de titanio con otros elementos es de mejorar las propiedades mecánicas Las aleaciones de titanio tienen características mecánicas y de moldeo que las hacen adecuadas para aplicaciones médicas, ya que estas tienen una mayor resistencia a la corrosión incluso mayor que las de aceros inoxidables y las aleaciones Cr-Co. Estas aleaciones tienen tres tipos alfa, beta y alfa-beta. La aleación que más se utiliza en aplicaciones ortopédicas es Ti-6 Al-4 V (F1472), debido a su biocompatibilidad, resistencia a la corrosión en ambientes biológicos y resistencia mecánica por esto se la utiliza como el reemplazo de articulaciones completas. Para obtener mayor templabilidad y poder emplearlas en piezas de mayor tamaño se desarrollaron otros aleaciones como Ti-6 Al-7 Nb y Ti-5 Al-2.5 Fe. Que son usadas en vástagos femorales de cadera, placas, tornillos, varillas y clavos.

BIOCERAMICAS El término biocerámicas se refiere a materiales cerámicos biocompatibles, aplicables para usos biomédicos o clínicos como en dispositivos protésicos y en aplicaciones dentales. Estas cerámicas a más de su biocompatibilidad tienen resistencia a la corrosión, alta dureza, resistencia al desgaste usada en aplicaciones donde hay articulación de superficies y baja fricción. Estos biomateriales tienen una característica especial que se los puede hacer porosos lo que ayuda a que el hueso se implante dentro de la estructura porosa y así fortalecer la unión con integridad estructural. “Los biocerámicos de uso común son el óxido de Aluminio, Hidroxiapatita (fosfato tricálcico), nitruro de silicio y varios compuestos de sílice”. La alta fragilidad de los materiales cerámicos es una característica que restringe el uso de estos en prótesis internas que requieran prestaciones mecánicas elevadas, pero algunos de ellos poseen propiedades físicas iguales o mejores que algunas aleaciones metálicas, ya que no presentan oxidación ni corrosión en el medio biológico y poseen una gran dureza que los hace muy resistentes a la fricción y el desgaste. Oxido de aluminio (Alúmina) El óxido de aluminio se usado desde hace algunos años en reemplazo del polietileno en artroplastia de cadera ya que es un material con alta resistencia a la fricción. Las características que hacen de este material adecuado para el reemplazo de cadera es la excelente resistencia a la corrosión, alta resistencia al desgaste, alta solidez y la biocompatibilidad. La alúmina se utiliza en para fabricar el acetábulo de una prótesis de cadera ya que estará en constante contacto. En la fabricación de implantes con alúmina la norma ASTM exige una pureza del 99,5% con un contenido máximo de SiO2 combinado con óxidos alcalinos (principalmente Na2O) inferior al 0.1%. Hidroxiapatita Material que se forma a partir de fosfato tricálcico altamente biocompatible ya que no presenta toxicidad local o sistémica, es quebradiza y mantiene un potencial osteoconductivo que permite el crecimiento interno del hueso pudiendo presentar en forma de bloques sólidos, porosos o en forma de partículas. Tomando en cuenta cada una de sus características es frecuentemente utilizada para el relleno de espacio en la zona mandibular, para aumentos faciales por su facilidad de colocación sobre el hueso y debajo del periostio, se lo puede utilizar también como implantes modulables en cirugía preprotésicas. Hidroxiapatita corálica marina presenta una estructura de poros de 200 micras de tamaño que permiten el crecimiento del tejido óseo dentro de su estructura ya que producen aumento en la osteointegración del material implantado.

Además este es un material que se puede utilizar como reemplazo óseo en caso de falta del mismo, o para aumentar la región malar, mandibular y zigomática cuando es el caso en la aplicación de la cirugía plástica en el campo de la estética. Esta cerámica por estar hecha con calcio se parece mucho al hueso. Nitruro de silicio El nitruro de silicio es el material dominante para los usos de la cerámica estructurales en ambientes de alta tensión mecánica y térmica. El nitruro de silicio también es un material cerámico con características extraordinarias como un material biológico y es sumamente bien tolerado por el organismo biológico. Además, el material tiene un alto coeficiente de desgaste, es decir posee una alta resistencia al desgaste. En comparación con otras cerámicas, el nitruro de silicio tiene excelentes características como un material de prótesis para la implantación. Compuestos de sílice Los compuestos biocerámicos de sílice que más se utilizan son los vidrios bioactivos y ionomero de vidrio, en la figura 5 se muestra algunos ejemplos de sustitutos óseos hechos con biocerámicos. Vidrios bioactivos Estos materiales son compuestos de calcio, fósforo y dióxido de silicio. Las cerámicas de vidrio bioactivas son biocompatibles, osteoinductoras, y se unen al hueso sin la existencia de una capa de tejido conectivo fibroso intermedia además son duros y sólidos. Son usados en defectos óseos como material de relleno; luego de ser implantados estos producen una capa de apatita similar al hueso en la superficie de la cerámica, ayudando a la adhesión y proliferación de células ontogénicas en su superficie. Con el tiempo, esta capa se sustituye parcialmente por hueso. La ultra porosidad de esta cerámica brinda la ventaja de poseer superficies grandes, además es beneficiosa para la reabsorción y la bioactividad. IONÓMEROS DE VIDRIO A diferencia de los vidrios bioactivos estos compuestos cerámicos no son reabsorbibles a pesar de tener elementos de polvo de vidrio de calcio, aluminio y fluorosilicato mezclado con ácido policarboxílico, la ventaja de esta cerámica es que produce una pasta porosa que endurece a los cinco minutos. BIOPOLIMEROS Los polímeros brindan una mayor versatilidad como biomateriales. Ya que son utilizados en el tratamiento de diversas enfermedades dentro del área cardiovascular, oftálmico, ortopédico y odontología. A pesar de que los

polímeros poseen características inferiores a los metales y a las cerámicas en términos de resistencia, su baja densidad, facilidad de moldeo y la posibilidad de modificarlos para lograr una máxima biocompatibilidad hacen de estos muy atractivos en aplicaciones biomédicas. La capacidad de los nuevos polímeros biodegradables de ser absorbidos o integrados en el sistema biológico hace de estos materiales atractivos para las ciertas aplicaciones médicas ya que se puede evitar una nueva intervención quirúrgica para retirar estos elementos. BIOMATERIALES COMPUESTOS (BIOCOMPUESTOS) Estos materiales están formados por una matriz y un refuerzo de fibras naturales. Estos biocompuestos tienen un amplio rango de aplicaciones favorables al medio ambiente, compuestos biodegradables, compuestos biomédicos, para las aplicaciones de ingeniería de tejidos y ortodoncia estética. En muchos casos estos biocompuestos imitan la estructura de la materia viva. Es importante que cada componente del compuesto sea biocompatible, además, la interfaz entre los componentes no deben ser degradados por el entorno del cuerpo. En la actualidad con biocompuestos se trata de igualar las propiedades de los tejidos que se va a reemplazar un ejemplo es el hueso artificial equivalente al hueso natural por lo que se va combinando compuestos orgánico-inorgánico con el fin de obtener propiedades mecánicas aceptables.

Tipos de prótesis: Prótesis estéticas: estas fueron diseñadas con el objetivo de remplazar un miembro o parte del mismo teniendo en cuenta su parte estética, mas no su funcionalidad esto con el fin de mejorar o completar la imagen corporal de la persona y contribuir en la rehabilitación física como psicológica. Estas prótesis son estéticas se deben tomar todas las características de paciente, es un trabajo personalizado, se toma en cuenta el color de piel, molde, medidas exactas a fin de tener una prótesis muy similar al miembro. Con estas prótesis se contribuyen al aumento de la autoestima del paciente. Prótesis activas (energía corporal): prótesis operada por el cuerpo, a la cual se le conoce como prótesis convencional, es accionada y controlada por los movimientos generales del cuerpo. Estos movimientos generalmente del hombro, la parte superior del brazo o el pecho son capturados por sistemas de arneses que está sujeto a un cable que se conecta a un dispositivo terminal puede ser un gancho o una mano. Para algunos niveles de amputación o deficiencia, se puede añadir un sistema de codo para proporcionarle funcionalidad adicional al paciente. Para que los pacientes la puedan utilizar es necesario que tengan al menos un movimiento general como: flexión glenohumeral, abducción o aducción escapular, depresión elevación del hombro, expansión de codo, de esta manera se ofrece al paciente este tipo de prótesis que va depender de la capacidad individual del paciente. Estas prótesis brindan muchas ventajas, debido a su diseño son duraderas, y dan una sensación de percepción de movimiento mejorado. Prótesis mioeléctricas: fueron implementadas basándose en la biónica, la cibernética, la robótica, la mecánica, por la misma razón se le conoce con distintos nombres como: prótesis cibernéticas, biónicas, mioeléctricas, mecatrónicas. Pero todas hacen referencia a la combinación de la electrónica y la mecánica controlada muscularmente. Para que se logre el control muscular, existen distintos tipos de sensores, los cuales son los encargados de tomar las señales musculares del paciente y enviarlas al sistema electrónico encargado de recibir las señales musculares y enviarlas a un sistema electrónico encargado de ejecutar los movimientos de apertura y cierre de mano, entre estos sensores se localizan los electrodos, sensores de cambio del volumen muscular, sensores del tacto, sensores comparadores de frecuencia etc. De esta manera se utilizaran donde mejor le convenga al paciente, y se hará un beneficio más remarcado. Prótesis eléctrica (energía externa): este tipo de prótesis usa pequeños motores eléctricos, para proporcionar funcionalidad, estos motores generalmente pueden encontrarse en el dispositivo terminal ya sea mano o gancho, la muñeca o codo. Es una prótesis accionada por la electricidad, la cual emplea un sistema de batería recargable para sustentar los motores. Debido a que los motores eléctricos se emplean para operar el funcionamiento de la mano, la fuerza de la mano va

aumenta grandemente con una frecuencia aproximadamente de 20-30lb, de esta manera será más útil para su incorporación en la vida diaria. Prótesis hibridas (energía corporal más energía externa) esta prótesis combina la energía del cuerpo con el accionamiento por electricidad en una sola prótesis. Lo hace que esta prótesis sea más eficiente, la mayoría de estas prótesis se utilizan en personas que presentan amputaciones o deficiencias transhumerales (arriba del codo). Normalmente utilizan un codo accionado por el cuerpo y un dispositivo terminal controlado en forma mioeléctricas ya sea en gancho o en mano, si la persona lo dispone se pueden utilizar también incluir una muñeca controlada en forma mioeléctricas y una restauración cosmética del antebrazo y de la mano. Las prótesis hibridas ofrecen la capacidad de controlar paralelamente la flexión y extensión del codo al igual que abrir y cerrar la mano o gancho eléctrico mientras se gira la muñeca. De esta forma se hace una mejoría hacia la persona, abriendo una mayor oportunidad de incorporarse de la mejor manera a la vida diaria. Tipos de Ortesis Ortesis de miembro superior: todas las Ortesis sean activas o pasivas se deben utilizarse sobre segmentos móviles del cuerpo humano por lo tanto la alineación de los ejes de movimiento en la primeras o los puntos de angulación en la segunda, deberán coincidir perfectamente con los ejes de la articulación sobre la que actúan, teniendo en cuenta que las prótesis solo van a suplir el movimiento principal de la articulación. El diseño de todas las Ortesis se basa en brazos de palanca. De esta manera sabemos que existen Ortesis glenohumerales, Ortesis de codo, Ortesis de muñeca, Ortesis de mano (dedos). Ortesis de miembro inferior: La Ortesis del miembro inferior es un aparato ortopédico puesto externamente al individuo. Al igual que las Ortesis del miembro superior se deben clasificar en activas, se usaran dependiendo de lo que el paciente requiera. Se usaran solamente en parte del cuerpo donde existe el movimiento. Las Ortesis del miembro inferior son: Ortesis Larga (OTPM), Ortesis para rodillas (OR), Ortesis de marcha recíproca, OTP articulada, OTP dinámica, OTP tipo klensack, Ortesis de lenox hill, Ortesis muslo, tobillo, pie, Ortesis para Metatarso Aducto. Ortesis de columna: El tratamiento de esta estructura anatómica debe distinguir dos regiones: por un lado el raquis cervical y por otro el resto del raquis y el tronco. Independientemente del dispositivo utilizado será importante la adaptación individualizada del mismo. Columna cervical: el uso de Ortesis en esta región tiene como objetivo conseguir una inmovilización más o menos total con lo que se logra una relajación de la musculatura y una disminución del dolor, los dispositivos más utilizados son Collarín blando, que limita la movilidad. El otro dispositivo es el Collarín rígido, fabricado en polietileno o plastozote reforzado se logra menor inmovilización. Tronco y raquis dorsal y lumbosacro: En estas regiones la columna se haya rodeada por un mayor volumen de partes blandas dispositivos aplicables a ellas abarcarán amplias zonas, usando

relieves óseos y masa musculares como puntos de anclaje para evitar desplazamientos del aparato respecto al cuerpo. La clasificación de las Ortesis del tronco son: en razón a la región topográfica que engloban se clasifican en: cérvido-torácico-lumbo-sacras (CTLSO), lumbo-sacras (LSO), y modelos de uso nocturno. Podologia: historia de la podología antigua y moderna https://books.google.com.co/books?isbn=8490118361

Desarrollo de habilidades en el uso de la tecnología, la información y la comunicación, ensayo “ ortesis y protesiss y su avance tecnogico” http://es.slideshare.net/celinamoraverona/ensayo-dhtics-celina-mora1