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UNIVERSIDAD DE MONTERREY
DIVISIÓN DE CIENCIAS DE LA SALUD
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA
“SELECCIÓN, DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE BIPEDESTADOR INFANTIL
PARA PACIENTES CON PARÁLISIS CEREBRAL”
PROGRAMA DE EVALUACIÓN FINAL
QUE PRESENTA:
Alma Carolina Espejel García
EN OPCION AL TITULO DE
INGENIERIO BIOMEDICO
ASESOR: Ph. D José Santiago Cruz Bañuelos
San Pedro Garza García Diciembre 2013
Proyecto de Evaluación Final Universidad de Monterrey 2013
“SELECCIÓN, DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE BIPEDESTADOR INFANTIL PARA PACIENTES CON PARÁLISIS CEREBRAL”
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“…Nada en este mundo es un regalo. Lo que ha de aprenderse, debe aprenderse
arduamente…”
Carlos Castaneda, “Las Enseñanzas de Don Juan”.
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“SELECCIÓN, DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE BIPEDESTADOR INFANTIL PARA PACIENTES CON PARÁLISIS CEREBRAL”
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Agradecimientos
En la vida, vamos formando nuestro paso a caminos no transitados mediante
decisiones y oportunidades que nos abren puertas nuevas, y en algunas existen
puentes que en ocasiones no podemos cruzar solos.
Para cruzar este puente tan largo, y lleno de momentos que jamás olvidaré, debo
agradecer a cada una de las personas que me tendieron su mano y que estoy
segura estarán en la nueva puerta que estoy por descubrir.
Quiero comenzar por escribirle a unas personas por quienes mi Universo tiene
sentido, que sé que la vida misma son ellos y que gracias a sus enseñanzas a lo
largo de los diferentes caminos que hemos recorrido juntos he podido salir
adelante: mis padres, José Salvador y Alma Rosa, quienes más que un ejemplo a
seguir son mis fuerzas y mis ganas de disfrutar la vida tanto como ellos me lo han
inculcado. Papá y Mamá, viejitos: gracias, por compartir conmigo su vida y por
haberme traído a este mundo que tiene un toque especial porque lo vivo con
ustedes, ustedes han creído en mi aunque sepan que para mí la locura es lo más
sensato que hay. Los amo.
Gracias también padres, por haberme dado una de las mejores compañías que he
tenido en la vida, mi hermana, Gabriela Espejel, quien me cargó en aquellos
momentos en los que caminar para mí era difícil. Hermana, no he olvidado todas
las cosas de nuestra infancia, aún recuerdo lo cómodo que era dormir en el regazo
de tu piernas y que tú no te movieras para no despertarme. Te amo, y te
agradezco el habernos dado a mis padres y a mí a esa personita tan especial que
llegó justo en el momento adecuado para cambiarnos la vida a todos, Helder, mi
“monito”, quien ha sido una lección muy grande y una de mis mayores
inspiraciones y motivos para continuar esta travesía.
Durante este tiempo dentro de la Universidad, conocí a personas brillantes,
quienes hicieron amena la caminata. Mis compañeros y amigos: Gabriela
Legorreta, agradezco que una de las primeras palabras que haya escuchado el
primer día de clases fuera tu “Hola Tlaxcala”, estoy segura que el destino nos unió
porque mi vida en la universidad no habría podido ser de otra manera. Juan
Rodríguez, hemos vivido tantas situaciones inesperadas, que voy a recordar como
una de las mejores etapas que he compartido contigo.
Luis Bautista, eres una de las personas más valientes y perseverantes que
conozco, lo demás ya lo sabes. Melissa González, que no necesité de una vida
Proyecto de Evaluación Final Universidad de Monterrey 2013
“SELECCIÓN, DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE BIPEDESTADOR INFANTIL PARA PACIENTES CON PARÁLISIS CEREBRAL”
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entera para que compartiéramos nuestros más profundos sueños y sentimientos,
muchas gracias por brindarme espacio en tu vida.
Pepe, una de las personas que siempre creyó en mí, y no dudaba en decírmelo,
mi hermano, mi amigo, mi compañero, mi compañero de casa, compañero de vida
y de historias, cómplice de mis pensamientos, gracias por los años, aún tenemos
páginas en blanco.
Al resto de mis amigos, con ustedes el tiempo siempre ha sido y será relativo, pero
eso es lo que nos enseñó la vida juntos, y estoy segura de que nos esperan
muchos más amaneceres para compartir. Gracias.
Agradezco, al Dr. Santiago Cruz, quien me brindó la oportunidad de trabajar con él
en este proyecto de evaluación final, supe que sería un excelente asesor porque
una de sus cualidades más valiosas es compartir sus conocimientos, y eso lo
tendré presente el resto de mis días académicos.
Dra. Dolores, una excelente profesionista, quien me enseñó que perseverar es
clave fundamental para alcanzar el éxito tanto personal como laboral. Gracias
Dra., por sus palabras y su apoyo, estoy segura que algún día podré volver a
colaborar con usted y qué mejor ser buenas colegas.
Las personas que me acompañaron en esta etapa nueva de vivir en una ciudad
tan grande como el Distrito Federal, les agradezco por haberme dado un caluroso
recibimiento y por alentarme a seguir conociendo las sorpresas que tiene esta
gran capital.
De esta manera, termino agradeciendo a Dios, quien me ha dado ya muchas
oportunidades de poder conocer el camino correcto y que sé que, actúa junto con
el destino para poder marcar aciertos en mi vida.
Espero, lector que disfrutes leyendo este Proyecto, tanto cómo yo disfruté
realizándolo y que te sirva de motivación para aportar algo mejor a una de las
carreras más bellas que existen: la Ingeniería Biomédica.
Alma Carolina Espejel García
Proyecto de Evaluación Final Universidad de Monterrey 2013
“SELECCIÓN, DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE BIPEDESTADOR INFANTIL PARA PACIENTES CON PARÁLISIS CEREBRAL”
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Contenido
Agradecimientos ...................................................................................................... 3
Contenido ................................................................................................................ 5
Índice de tablas, figuras e ilustraciones ................................................................... 7
Capitulo 1. Antecedentes ...................................................................................... 10
1.1 Objetivo General .......................................................................................... 10
1.2 Objetivos particulares .................................................................................. 10
1.3 Cliente y Representante .............................................................................. 10
1.4 Descripción de la necesidad ........................................................................ 11
Capitulo 2. Marco Teórico ..................................................................................... 12
2.1 Parálisis cerebral: un padecimiento crónico. ................................................ 12
2.1.1 Definición .............................................................................................. 13
2.1.2 Factores de riesgo................................................................................. 13
2.1.4 Partes del cuerpo afectadas por la parálisis cerebral infantil. ............... 16
2.1.5 Otros problemas que presenta un paciente con PCI ............................. 17
2.1.6 Clasificación de GMFCS para niños entre 6-12 años con PC ............... 18
2.2 Atención Postural ......................................................................................... 20
2.2.1 Desarrollo de la postura ........................................................................ 22
2.3 Bipedestación .............................................................................................. 23
2.3.1 Importancia de la bipedestación ............................................................ 24
2.3.2 Beneficios de la postura bípeda ............................................................ 24
2.4 Ayudas Técnicas ......................................................................................... 29
2.4.1 Tipos de ayudas técnicas ...................................................................... 29
2.5 Estabilizador Infantil ..................................................................................... 30
2.5.1 Tipos de estabilizadores ........................................................................ 31
2.5.2 Beneficios de los estabilizadores .......................................................... 33
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“SELECCIÓN, DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE BIPEDESTADOR INFANTIL PARA PACIENTES CON PARÁLISIS CEREBRAL”
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2.5.3 Tiempo de uso de estabilizador ............................................................ 33
2.5.4 Casos especiales en los que no se debe usar un estabilizador ............ 34
Conclusiones ..................................................................................................... 35
Capitulo 3. Selección de bipedestador infantil ....................................................... 36
3.1 Hospital Juárez de México ........................................................................... 36
3.2 Características de selección ........................................................................ 38
3.2.1 Necesidades en el Área de Rehabilitación y Medicina Física del Hospital
Juárez ............................................................................................................ 38
3.2.2 Pacientes con parálisis cerebral en Hospital Juárez ............................. 40
3.3 Selección final .............................................................................................. 40
Conclusiones ..................................................................................................... 43
Capitulo 4. Diseño de bipedestador infantil ........................................................... 44
4.1 Diseño preliminar ......................................................................................... 44
4.2 Medidas para diseño final ............................................................................ 46
4.2.1 Medidas de paciente .......................................................................... 46
4.2.2 Medidas de otros dispositivos ............................................................ 48
4.3 Selección de Material ............................................................................... 52
4.4 Diseño final .................................................................................................. 53
4.5 Pruebas de diseño final ............................................................................... 56
4.5.1 Pruebas en tronco a 90° ........................................................................ 57
4.5.2 Pruebas en tronco a 70° ........................................................................ 60
4.6 Factor de seguridad ..................................................................................... 62
Conclusiones ......................................................................................................... 63
Capitulo 5. Construcción de bipedestador ............................................................. 64
Capitulo 6. Resultados .......................................................................................... 79
Conclusiones ......................................................................................................... 83
Anexos .................................................................................................................. 84
Referencias ........................................................................................................... 97
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Índice de tablas, figuras e ilustraciones
Figura 2.1-PCI Espástica ...................................................................................... 15
Figura 2.2-PCI Atetoide ......................................................................................... 15
Figura 2.3-PCI Atáxica .......................................................................................... 15
Figura 2.4-Ejemplo de hemiplejía .......................................................................... 16
Figura 2.5-Ejemplo de diplejía ............................................................................... 16
Figura 2.6-Ejemplo de cuadriplejía ........................................................................ 16
Figura 2.7-Nivel 1 .................................................................................................. 18
Figura 2.8-Nivel 2 .................................................................................................. 19
Figura 2.9-Nivel 3 .................................................................................................. 19
Figura 2.10- Nivel 4 ............................................................................................... 20
Figura 2.11-Nivel 5 ................................................................................................ 20
Figura 2.12- Curvas en recién nacidos .................................................................. 22
Figura 2.13-Curvas en infantes ............................................................................. 22
Figura 2.14- Postura bípeda correcta .................................................................... 23
Figura 2.15- Estabilizador supino .......................................................................... 31
Figura 2.16-Estabilizador prono ............................................................................ 32
Figura 2.17-Estabilizador vertical .......................................................................... 32
Figura 3.1. Divisiones Hospital Juárez .................................................................. 36
Figura 3.2. Escudo Hospital Juárez de México ..................................................... 37
Figura 4.1 Diseño preliminar de estabilizador ....................................................... 45
Figura 4.2- Medidas para diseño. .......................................................................... 46
Figura 4.3-Medición a estabilizador vertical .......................................................... 48
Figura 4.4- Vista posterior de estabilizador ........................................................... 49
Figura 4.5-Vista anterior de estabilizador .............................................................. 49
Figura 4.6- Vista lateral de estabilizador ............................................................... 50
Figura 4.7- Estabilizador/andadera para infantes ................................................. 51
Figura 4.8-Vista anterior de estabilizador para infantes ....................................... 51
Figura 4.9- Estructura de mesa donada ................................................................ 52
Figura 4.10- Diseño final de estabilizador ............................................................. 53
Figura 4.11- Base de pies ..................................................................................... 54
Figura 4.12- Estructura principal del tronco ........................................................... 54
Figura 4.13- Diseño de soportes ........................................................................... 55
Figura 4.14- Tubo en forma de “U” ........................................................................ 55
Figura 4.15- Proceso de simulación en estructura de tronco. ............................... 58
Figura 4.16- Tronco modificado ............................................................................. 58
Figura 4.17- Diseño de tronco modificado ............................................................. 59
Figura 4.18- Estabilizador a 70° ............................................................................ 60
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Figura 4.19- Aplicación de fuerzas de 200 N a base de los pies ........................... 61
Figura 4.20- Simulación a 70° de inclinación ........................................................ 61
Figura 5.1- Mantenimiento a material ................................................................... 64
Figura 5.2- Desarme de estructuras ...................................................................... 65
Figura 5.3- Estructura principal donada ................................................................ 66
Figura 5.4- Soldadura autógena a bases .............................................................. 67
Figura 5.5-Chispa para soldar ............................................................................... 67
Figura 5.6- Diferentes llamas de soldadura autógena ........................................... 68
Figura 5.7- Ángulo de 45° para soldar material ..................................................... 68
Figura 5.8- Cordón de soldadura autógena ........................................................... 69
Figura 5.9- Base soldada de estabilizador ............................................................ 69
Figura 5.10-Estructura de tronco soldada ............................................................. 70
Figura 5.11- Diseño de agarradera ....................................................................... 70
Figura 5.12- Estructura principal terminada .......................................................... 71
Figura 5.13- Base de pies hecha de madera......................................................... 72
Figura 5.14- Aplicación de cromato de zinc .......................................................... 72
Figura 5.15-Acabado final con cromato de zinc .................................................... 73
Figura 5.16- Aplicación de pintura en base ........................................................... 74
Figura 5.17-Color verde sobre cromato de zinc .................................................... 74
Figura 5.18-Estructura color anaranjado neón ...................................................... 75
Figura 5.19- Forro de pechera ............................................................................... 75
Figura 5.20-Aplicación de RTS a estructura de tronco .......................................... 76
Figura 5.21- Piezas de madera con RTS .............................................................. 77
Figura 5.22-Remache a cinturones de sujeción .................................................... 77
Figura 5.23-Estructura final de bipedestador ........................................................ 78
Figura 5.24- Don Cuco y Alma Espejel con estabilizador terminado ..................... 78
Figura 6.1- Armado de estabilizador ..................................................................... 79
Figura 6.2- Montaje de estabilizador ..................................................................... 80
Figura 6.3- Atornillado de base con estructura de tronco ...................................... 80
Figura 6.4- Terapeuta Ana y Francisco ................................................................. 81
Figura 6.5-Francisco en estabilizador ................................................................... 82
Tabla 1. Factores de riesgo en PC. (Lubov, 2001) ................................................ 14
Tabla 2. Tabla de Segmentos y articulaciones. (Leckey, 2011) ............................ 21
Tabla 3. Tipos de ayudas técnicas. (Pousada, 2008) ............................................ 30
Tabla 4. Selección de estabilizador para Hospital Juárez de México .................... 42
Tabla 5. Muestra la comparación de medidas promedio. ...................................... 47
Tabla 6- Factor de seguridad de materiales .......................................................... 63
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“SELECCIÓN, DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE BIPEDESTADOR INFANTIL PARA PACIENTES CON PARÁLISIS CEREBRAL”
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Ilustración 1. Densidad ósea ................................................................................. 25
Ilustración 2. Contracturas .................................................................................... 25
Ilustración 3. Respiración ...................................................................................... 26
Ilustración 4. Circulación ....................................................................................... 26
Ilustración 5. Digestión .......................................................................................... 26
Ilustración 6. Cadera ............................................................................................ 27
Ilustración 7. Interacción ....................................................................................... 27
Ilustración 8. Úlceras por presión. ......................................................................... 28
Ilustración 9. Beneficios psicológicos .................................................................... 28
Ecuación 1- Factor de seguridad ........................................................................... 62
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Capitulo 1. Antecedentes
1.1 Objetivo General
Diseñar y construir un bipedestador infantil para pacientes con parálisis cerebral
entre 4 y 6 años para el Hospital Juárez de México.
1.2 Objetivos particulares
Revisar mediante literatura los diferentes bipedestadores que existen.
Seleccionar de acuerdo a las necesidades del hospital, el estabilizador más
adecuado.
Diseñar con ayuda de software, el estabilizador
Realizar pruebas mecánicas en software al diseño propuesto del
bipedestador
Construir con los recursos disponibles el bipedestador infantil
1.3 Cliente y Representante
Cliente
Hospital Juárez de México
Ubicado en: Av. Instituto Politécnico Nacional, 5160, Del. Gustavo A. Madero,
07760. Distrito Federal México.
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Representante:
Dra. Dolores Enciso González.
Coordinadora del Área de Tratamiento del servicio de Rehabilitación.
Tel: 01 (55) 5557477615
1.4 Descripción de la necesidad
El hospital Juárez de México cuenta con un Área de Tratamiento del Servicio de
Rehabilitación donde se atienden pacientes con diferentes patologías.
Actualmente se cuentan con diferentes dispositivos que ayudan a la rehabilitación
oportuna y adecuada de pacientes con edades diferentes y necesidades diversas,
ya que al ser una de las Instituciones con más importancia a nivel nacional, se
debe brindar un servicio de calidad y en donde se cuenten con los dispositivos
adecuados para un tratamiento satisfactorio.
Dentro de las patologías que se atienden en el Hospital Juárez de México, se
encuentra la parálisis cerebral infantil, cuyos pacientes son evaluados en un
principio en el área de Neurología Pediátrica y posteriormente, son canalizados al
Área de Tratamiento del Servicio de Rehabilitación, en donde se les brinda la
rehabilitación óptima, sin embargo, no se cuenta con uno de los dispositivos clave
en cuanto a atención postural para pacientes de este tipo, que es un estabilizador
infantil.
Por lo que, se busca implementar un estabilizador o bipedestador para llevar a
cabo un buen control postural desde una edad temprana, y que esto sea de
beneficio tanto para el terapista físico, como para el paciente.
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Capitulo 2. Marco Teórico
2.1 Parálisis cerebral: un padecimiento crónico.
La parálisis cerebral (PC) es uno de los padecimientos crónicos más comunes de
la niñez hoy en día. Ocurre en cualquier lugar del mundo, como resultado de una
herida al cerebro, donde los niños presentan defectos motores, los cuales afectan
su vida entera.
El tratamiento debe comenzar cuando aún son niños, y debe continuar a lo largo
de su vida adulta. Los problemas que se involucran en esta enfermedad, son
complejos, no solamente son problemas motrices, sino también, presentan males
gastrointestinales, dificultades de aprendizaje o cognitivas, problemas de la vista,
dificultad para escuchar y una deficiencia de crecimiento.
Un diagnóstico de PCI siempre incluye un retraso motor con un examen
neurológico. Es necesario establecer que el niño no está perdiendo función,
asegurándonos que el paciente no tenga un daño progresivo.
Algunas condiciones médicas que tienden a desarrollar los niños con PC son las
siguientes:
- Retraso mental, especialmente en niños con cuadriplejía (52%)
- Epilepsia (45%)
- Desordenes del habla y lenguaje (38%)
- Defectos visuales (28%)
- Defectos auditivos (12%)
- Disfunción oral-motora, disfagia y GERD, que requiere corrección
quirúrgica.
A pesar de todos estos padecimientos, los niños con parálisis cerebral pueden ser
ayudados, para que su calidad de vida mejore y disfruten de una salud un tanto
plena. (Robaina-Castellanos, 2007)
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“SELECCIÓN, DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE BIPEDESTADOR INFANTIL PARA PACIENTES CON PARÁLISIS CEREBRAL”
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2.1.1 Definición
“La parálisis cerebral es un desorden en el movimiento y postura que aparece
durante la infancia o en la niñez temprana. Es causada por un daño no progresivo
en el cerebro, antes, durante o poco tiempo después del nacimiento. La parálisis
cerebral no es un solo padecimiento, pero es el nombre dado a una gran variedad
de síndromes estáticos neuromotores que ocurren como efectos secundarios de
una lesión en el cerebro. Este daño es permanente, y no puede ser curado, sin
embargo, las consecuencias pueden ser minimizadas”. (Jan M. M., 2006)
La parálisis cerebral puede aparecer en consecuencia debido a una lesión en el
Sistema Nervioso Central o una disfunción, que no es el resultado de un daño
progresivo o degenerativo del cerebro. La Parálisis Cerebral es causada en sí, por
una disfunción estática en el cerebro que también puede ser llamada
encefalopatía estática.
2.1.2 Factores de riesgo
Los factores de riesgo relacionados con la PCI, se pueden dividir en tres: prenatal,
perinatal y posnatal. El nacimiento prematuro y el bajo peso al nacer, son dos de
los más importantes factores de riesgo desarrollados en países con altos
estándares de cuidados obstétricos, sin embargo, los factores de riesgo
posnatales juegan un papel más importante en el resto de los países cuyas vías
de desarrollo se encuentran aún en construcción. La parálisis cerebral puede
ocurrir generalmente en 2 de cada 1000 niños.
Por lo general, las familias continúan con la preocupación y el desconcierto de
porque ocurrió la parálisis cerebral. Los padres usualmente se sienten culpables
por algo que hicieron o que tal vez no hicieron durante el periodo de embarazo o
durante el nacimiento, pero es importante que sepan que este hecho no habría
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“SELECCIÓN, DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE BIPEDESTADOR INFANTIL PARA PACIENTES CON PARÁLISIS CEREBRAL”
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podido ser evitado ni prevenido, así, es importante que los familiares del paciente
tengan ayuda psicológica para que puedan superar y tener una mejor perspectiva
de lo que su paciente padece. (Romantseva, 2010)
A continuación se muestra una tabla de la clasificación de los factores de riesgo
en la parálisis cerebral:
Periodo Factores de riesgo
Prenatal
Prematuro (edad de gestación menor a 36 semanas)
Bajo peso (menos de 2500 g)
Epilepsia materna
Hipertiroidismo
Infecciones
Cérvix incompetente
Eclampsia, toxemia severa
Abuso de drogas
Trauma
Embarazos múltiples
Insuficiencia en la placenta
Sangrado en el tercer trimestre
Perinatal
Labor prolongada y difícil
Ruptura de membranas prematura
Presentación de anomalías
Bradicardia
Hipoxia
Sangrado vaginal al mismo tiempo de la labor
Postnatal (0-2 años)
Infección CNS
Hipoxia
Convulsiones
Coagulopatías
Hiperbilirrubinemia neonatal
Trauma encefálico. Tabla 1. Factores de riesgo en PC. (Lubov, 2001)
Es importante mencionar el más común de los factores de riesgo en la parálisis
cerebral es en la etapa prenatal, con un 85% de incidencia en este tipo de casos.
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“SELECCIÓN, DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE BIPEDESTADOR INFANTIL PARA PACIENTES CON PARÁLISIS CEREBRAL”
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2.1.3 Manifestaciones clínicas y esquemas de clasificación
Existen varias clasificaciones de la parálisis cerebral:
Espástica: Afecta al 70% - 80% de los
pacientes y está definida como un incremento
del tomo muscular, en especial la prueba de
navaja. Espasticidad significa contracción o
rigidez de los músculos. Hay contracturas de
flexión en el codo, dificultad para colocar los
antebrazos en prono o supino. Dificultad para
sentarse durante un periodo de tiempo prolongado debido a las
contracturas de cadera que existen. Dificultad en edad temprana para el
cambio de pañales debido al bajo rango en la abducción de caderas.
Atetoide: Afecta del 10-20% de los pacientes y
está definida por movimientos atetoides
involuntarios de las manos, pies, brazos,
músculos de la cara y lengua. Los movimientos
generalmente se intensifican con el estrés y
tienden a desaparecer en el sueño.
Hipotónica/Atáxica: Afecta del 5 al 10% de los
pacientes y es la menos común de todas las PC,
se manifiesta por una coordinación pobre,
movimientos finos y precisos son muy difíciles de
ejecutar.
Figura 2.1-PCI Espástica
Figura 2.2-PCI Atetoide
Figura 2.3-PCI Atáxica
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“SELECCIÓN, DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE BIPEDESTADOR INFANTIL PARA PACIENTES CON PARÁLISIS CEREBRAL”
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Mixta: Es la más común de todas, incluye movimientos de espasticidad y
distonia/Atetoide. (Romantseva, 2010)
2.1.4 Partes del cuerpo afectadas por la parálisis cerebral infantil.
Es importante mencionar que las partes afectadas varían de un niño a otro, sin
embargo, algunas de las definiciones más comunes para describir estos daños
incluyen:
Hemiplejia: En donde se afectan la pierna y el brazo de un solo lado
del cuerpo, también es descrita como hemiparesia.
Diplejía: Se ven afectadas ambas piernas, y los niños tienen también
cierta dificultad para mover sus brazos y sus piernas.
Cuadriplejia: Se afectan ambos brazos, piernas y tronco, también
puede llegar a dañar los músculos de la cara, boca y garganta.
Los niños que presentan hemiplejía y diplejía tienen mayor problema en
comunicación, desordenes de atención y problemas cognitivos. Por lo anterior, es
Figura 2.4-Ejemplo de hemiplejía
Figura 2.5-Ejemplo de diplejía
Figura 2.6-Ejemplo de cuadriplejía
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más difícil que el paciente se desarrolle de manera independiente en su vida
adulta. Así, todas aquellas personas relacionadas con el desarrollo del infante
tienen una gran influencia en su vida futura.
2.1.5 Otros problemas que presenta un paciente con PCI
Problemas auditivos: Debido al daño cerebral persistente, una vez detectado el
diagnóstico, todos los niños deben ser vistos por un especialista auditivo para que
sus problemas puedan ser tratados a una edad temprana y no le afecten en su
vida cotidiana.
Problemas de visión: Muchos niños padecen estrabismo o problemas de visión un
tanto severos en los que se debe actuar a una edad temprana para prevenir
problemas posteriores, por lo que es necesario que acudan al especialista
(oftalmólogo) para que sus padecimientos sean tratados.
Epilepsia: Desgraciadamente, la epilepsia se desarrolla en 1 de cada 3 niños con
PCI, y dependiendo del tipo de epilepsia, esta debe ser tratada, con un neurólogo
pediatra si es que el problema es persistente y severo.
Problemas de aprendizaje e intelectuales: En niños con PCI, las dificultades de
aprendizaje son muy marcadas en los años tempranos de vida. Los niños con
problemas físicos severos pueden tener una inteligencia normal, sin embargo sino
se trata este problema a una edad temprana, el problema puede desembocar en
un retraso del desarrollo. Por lo tanto, es importante que se atienda este tipo de
pacientes.
Dificultades de percepción: El juzgar el tamaño de los objetos, la forma y percibir
que son, en ocasiones se ve afectado por el daño cerebral ocurrido y aparece
desgraciadamente en una edad escolar tardía.
Reflujo gastro-esofágico: Por lo general la comida se regresa del esófago y es
muy común en los niños que tengan este tipo de reflujo. Los síntomas pueden
incluir vómito y dificultad para comer. Una complicación en este tipo de reflujo es
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la inflamación del esófago bajo, que también se llama esofagitis. Los pacientes
con este problema pueden mostrarse inquietos e irritables.
Problemas ortopédicos: En pacientes con problemas de crecimiento, los músculos
que tienen espasticidad y rigidez pueden volverse cortos, causando contracturas.
Lo cual ocurre en la mayoría del tobillo, rodilla, cadera, codo y muñeca.
Constipación: Un problema muy común en los niños con PC, y aunque la causa no
es clara usualmente es debido a una dieta alta en fibras.
Dificultades nutricionales: Algunos pacientes con PCI tienden a tener problemas
con la micción de los alimentos y la coordinación de tragar, lo que ocasiona
problemas prolongados durante la comida.
Problemas de control de saliva: Usualmente los niños tienden a salivar mucho
durante su edad temprana, esto es normal en los niños con parálisis cerebral.
(Jan M. M., 2006)
2.1.6 Clasificación de GMFCS para niños entre 6-12 años con PC
De acuerdo a Barjraszweski (Bajraszewski, 2008) existe la clasificación: Gross
Motor Function Classification System para niños con PC:
GMFCS nivel 1: El niño puede caminar y subir escaleras sin limitación. Los
niños pueden hacer movimientos motores gruesos y poseen ciertas
habilidades incluyendo correr y saltar, pero su velocidad, balance y
coordinación son limitados.
Figura 2.7-Nivel 1
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GMFCS nivel 2: El niño puede caminar y subir escaleras sosteniéndose en
un barandal pero tiene limitaciones caminando en superficies inclinadas y
espacios reducidos.
Figura 2.8-Nivel 2
GMFCS nivel 3: El niño puede caminar dentro y fuera a nivel superficial con
ayuda de un dispositivo de movilidad (silla de ruedas, muletas, etc.). Los
niños pueden subir escaleras sosteniéndose de un barandal. El paciente
puede propulsar una silla de ruedas manualmente.
Figura 2.9-Nivel 3
GMFCS nivel 4: Los niños pueden caminar distancias cortas en un andador
o silla de ruedas, por lo que requieren este tipo de dispositivo tanto en casa,
escuela y en la comunidad.
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Figura 2.10- Nivel 4
GMFCS nivel 5: Debido a las restricciones de movilidad y la falta de control
voluntario, es difícil para ellos mantener la postura debido a la gravedad.
Todas las áreas de función motora son limitadas. Los pacientes no tienen
independencia de movilidad y deben ser transportados, son lo que en
rehabilitación y fisioterapia se denominan: pacientes de custodia.
Figura 2.11-Nivel 5
2.2 Atención Postural
Los seres humanos constantemente se encuentran realizando diferentes posturas
que a lo largo de su vida van a repercutir en su complexión física.
Es importante saber qué es la postura y cómo se va desarrollando desde la niñez
temprana hasta la edad adulta, etapas esenciales en las que la postura ocupa uno
de los papeles más importantes dentro de la actividad física.
La postura se puede definir como: "la posición de uno o varios segmentos del
cuerpo en relación de uno con otro y su orientación en el espacio“.
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“SELECCIÓN, DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE BIPEDESTADOR INFANTIL PARA PACIENTES CON PARÁLISIS CEREBRAL”
21
De esta manera podemos dividir las diferentes proporciones del cuerpo humano
entre segmentos y articulaciones que se muestran en la tabla. (Andújar, Santonja,
& Sáinz, 2010)
Segmentos Articulaciones
Cabeza Articulaciones de columna
Tronco Cadera
Miembros inferiores Rodilla y tobillo
Pies Hombros
Tabla 2. Tabla de Segmentos y articulaciones. (Leckey, 2011)
En base a lo anterior, la postura puede estar definida por factores como:
Tono Muscular
Complexión corporal y talla (peso y estatura)
Gravedad
Superficie
Actividad realizada
Tiempo que se necesita para realizar una postura en particular
Nivel de salud
Quizá uno de los más importantes sea el nivel de salud, ya que este determina en
muchos casos la postura adecuada que debe tener la persona, y sin embargo, si
no se cuenta con un nivel de salud bueno, puede repercutir en enfermedades
graves tanto de segmentos como de las articulaciones. (Leckey, 2011)
Para pacientes con parálisis cerebral es primordial la atención postural, para evitar
patologías de la columna vertebral, como:
Espondilitis anquilosante
Cifosis
Escoliosis
Estenosis
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2.2.1 Desarrollo de la postura
Desde el momento en que los bebés nacen, tienen una postura flexible,
principalmente en forma de “C” con dos curvas de la columna vertebral, conocidas
como “Curva torácica” y “Curva sacra”.
Figura 2.12- Curvas en recién nacidos
Posteriormente, cuando el infante tiene noción de su control postural en contra de
la gravedad, se desarrollan curvas de extensión secundarias, en la región cervical,
y en la región lumbar, las cuales se van fortaleciendo cuando se encuentran de
pie.
Curva torácica
Curva sacra
Figura 2.13-Curvas en infantes
Curva cervical
Curva lumbar
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2.3 Bipedestación
La importancia de la bipedestación radica desde el momento en que nacemos, ya
que los seres humanos estamos diseñados para permanecer de pie. Cuando se
lleva a cabo un desarrollo postural normal, los niños desde una edad temprana
comienzan a tirar de sí mismos para tener una postura bípeda a los 9 meses
aproximadamente. Posteriormente, esta posición desemboca en caminar
sosteniéndose de objetos o muebles a partir de los 12 meses de edad, para que
finalmente el individuo sea capaz de desarrollarse de manera independiente y
realizar actividades cotidianas sin ayuda.
Sin embargo, cuando el niño se ve afectado por algún tipo de discapacidad, el
desarrollo postural no se lleva a cabo de la misma manera, por lo que el cargar
peso de forma independiente se ve afectado y algunas habilidades ya adquiridas
se pueden perder o incluso no ocurrir. Así, la dinámica de caminar se ve afectada
totalmente y el niño va a carecer de este tipo de independencia. (G. P. , 2008)
Figura 2.14- Postura bípeda correcta
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“SELECCIÓN, DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE BIPEDESTADOR INFANTIL PARA PACIENTES CON PARÁLISIS CEREBRAL”
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2.3.1 Importancia de la bipedestación
Algunas investigaciones que los médicos utilizan para tomar decisiones clínicas,
se llevan a cabo mediante una práctica evidenciada. Si bien, actualmente no
existen estudios estadísticos exactos sobre la cantidad de pacientes menores que
se beneficiaron con una postura bípeda, es importante mencionar que de no haber
obtenido buenos resultados, tanto terapeutas, médicos rehabilitadores, pacientes
en el uso de estabilizadores, estos estarían fuera del alcance de las clínicas de
medicina física, por lo que es de suma importancia la postura bípeda desde una
edad temprana, no solamente para personas que sufren algún tipo de
discapacidad, sino para aquellos que se encuentran sanos y quieren obtener
beneficios y evitar patologías a lo largo de su vida.
Una buena postura bípeda ayuda a realizar actividades cotidianas más fácilmente.
Por lo que se debe colocar en línea recta alineando oídos, hombros, caderas y
tobillos, así podrá obtener los múltiples beneficios de permanecer de pie. (G. P. ,
2008)
2.3.2 Beneficios de la postura bípeda
A pesar de que no existe mucha información publicada sobre los beneficios de las
diferentes posturas del cuerpo humano, la investigación y evidencias obtenidas
por médicos y terapeutas demuestran que la postura bípeda no solamente tiene
beneficios fisiológicos, sino psicológicos, a continuación se mencionan los
beneficios de la postura bípeda según el artículo publicado por Leckey (Leckey,
2011):
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Incrementa la densidad ósea y disminuye probabilidad de fracturas
La densidad ósea, al ser una medida de la resistencia de los
huesos se beneficia gracias a la postura bípeda, ya que
además de que el crecimiento óseo normal necesita de una
buena alimentación, soporte de peso, es decir, contra la
gravedad, la postura bípeda es de suma importancia para esta
medida de resistencia ósea. Sin embargo, aquellos niños en
condiciones de discapacidad usualmente inhiben el incremento de la densidad
ósea debido a que no pueden realizar las funciones mencionadas anteriormente,
como correr, caminar, permanecer de pie. Esto desemboca en problemas
posteriores de fracturas, baja densidad ósea, problemas posturales, problemas al
caminar que solamente podrían ser evitados al optar porque el paciente tome la
postura bípeda como una parte importante de su vida cotidiana.
Estira músculos y previene la formación de contracturas.
Para aquellos niños a quienes se les dificulta permanecer de
pie de manera independiente debido al incremento del tono
muscular, la debilidad o falta de equilibrio, el riesgo de sufrir
contracturas aumenta, principalmente de los músculos de las
cadera o psoas ilíaco, el músculo que dobla la rodilla y las
puntas de los de dos de los pies, llamado gastrocnemio, y
sóleo son los que más sufren contracturas que afectan crónicamente al paciente
discapacitado. Por lo tanto, el desarrollo de una postura bípeda ayuda a que el
cambio de posición alivia el dolor en las contracturas ya formadas. En un estudio
realizado por Gibson (2009) se examinó si la estática de soporte de peso influía en
la facilidad de las actividades de la vida diaria en los niños con parálisis cerebral,
por lo que se demostró que los músculos isquiotibiales se alargaron
significativamente durante la segunda fase de apoyo, ya que el primera hubo un
acortamiento levemente significativo. En general, se presentó una mejora en el
Ilustración 1. Densidad ósea
Ilustración 2. Contracturas
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alargamiento y estiramiento de dichos músculos gracias a la postura bípeda
realizada por los pacientes.
Mejora la respiración y el control de voz
Cuando respiramos, el delgado músculo que separa la cavidad
del pecho de la cavidad estomacal, es decir el diafragma se
contrae. Al mismo tiempo, este expande la cavidad torácica,
permitiendo a nuestros pulmones inhalar aire. En la exhalación
ocurre lo contrario, así, cuando nos encontramos de pie, el
diafragma tiene más espacio para expandirse y contraerse, lo que
significa que se puede inhalar y exhalar más fácil, profunda y
eficientemente.
Por otro lado, la modulación y el control de voz se mejoran también gracias al
soporte respiratorio que se obtiene cuando una persona se encuentra de pie.
Mejora la presión y la circulación sanguínea.
Una buena circulación está relacionada con la respiración.
Un buen suplemento de oxígeno a la sangre en conjunto
con un buen bombeo de esta sangre oxigenada, ayuda al
cuerpo a mantener al individuo saludable.
En un artículo de Paleg de 2008, se informaron mejoras en
la presión arterial de los pacientes incluidos en el estudio,
en donde se beneficiaron: ritmo cardíaco, circulación y
disminución de la hinchazón en piernas y pies gracias a la postura bípeda.
Ayuda a la digestión, función intestinal y drenaje vesical.
En conjunto con la gravedad, la postura bípeda ayuda
también al proceso de digestión, gracias a la activación de
los músculos del estómago. Varias investigaciones realizadas
entre 1990 y 2007, demostraron que se mejora la regularidad
Ilustración 3. Respiración
Ilustración 4. Circulación
Ilustración 5. Digestión
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y el tiempo empleado en la depuración intestinal. Por lo que es importante
que una persona se mantenga en postura bípeda durante cierto tiempo
dependiendo de sus capacidades durante el día pues además la vejiga se
ve beneficiada al no presentar infecciones urinarias.
Facilita la formación de la articulación de la cadera en el desarrollo
temprano.
A pesar de que existe poca evidencia científica para decir
que encontrarse de pie beneficia el mantenimiento de la
integridad ósea de la cadera, hay tres estudios relevantes
en los cuales se estudia la prevención de la subluxación de
la cadera y la dislocación (Paleg, 2008).
Se mostraron en dichos estudios que la incidencia de luxación congénita de
cadera en niños con PC, es la misma que en la población infantil general sana, sin
embargo, crónicamente, esto se transforma en un problema para los niños con
parálisis cerebral ya que desemboca en contracturas, ruptura de la piel,
dificultades con la higiene personal y otras complicaciones ortopédicas (Hagglund,
2009). Por lo tanto, la postura bípeda ayuda a mejorar y prevenir este tipo de
patologías que afectan el desarrollo del menor con PC.
Permanecer de pie ayuda a los niños a interactuar cara a cara con otros
infantes
Una de las acciones más importantes para la infancia es
interactuar y convivir con los niños que hay alrededor, sin
embargo, cuando existe una discapacidad en la que el
permanecer de pie, caminar o correr no es posible, esto se
vuelve un problema, y existen ciertos trastornos psicológicos
que pueden terminar en depresión y en problemas que
posteriormente afecten no solamente al infante sino a aquellos que se encuentran
Ilustración 6. Cadera
Ilustración 7. Interacción
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a cargo de él. Así, el permanecer de pie, es importante para que exista una
interacción cara a cara con las demás personas y pueda desarrollarse de manera
adecuada socialmente.
La postura bípeda ayuda a mejorar la integridad de la piel aliviando la
presión ocasionada en posturas como la sedente.
Si una persona permanece mucho tiempo sentada, los músculos
y huesos que se encuentran en la parte inferior de la columna
vertebral, pueden llegar a ser vulnerables a la presión y fomentar
la aparición de úlceras que desembocan en infecciones graves.
Sin embargo, si un paciente se encuentra de pie durante cierto
tiempo a lo largo del día, previene úlceras por presión, rupturas en
la piel, y mejora su higiene dermatológica.
Permanecer de pie mejora los patrones de bienestar, el estado de alerta y el
sueño
Según Paleg (2008) el permanecer de pie, ayuda a mejorar el
estado de alerta, sensación de bienestar, mejoran la calidad de
vida, el sueño y hay una disminución en la fatiga, ya que los
niveles de excitación y estado de alerta aumentan dando una
sensación de alivio al cuerpo.
Ilustración 8. Úlceras por presión.
Ilustración 9. Beneficios psicológicos
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2.4 Ayudas Técnicas
Las ayudas técnicas se refieren a cualquier objeto, equipo o producto que se
utiliza para aumentar, mejorar o mantener habilidades en las personas con algún
tipo de discapacidad, así, se promueve la independencia en todos los aspectos de
la vida cotidiana del paciente.
Las ayudas técnicas deben reconocer las desigualdades en las que se encuentran
las personas con discapacidad, por lo que se debe compensar con oportunidades.
El ambiente en el que se desarrolla el individuo puede hacer que varíe a lo largo
de su vida el diseño o adaptación de la ayuda técnica.
Es importante que estas sean adaptadas al paciente en un momento temprano y
oportuno para que sean efectivas y de calidad.
Al usuario de una ayuda técnica se le debe brindar toda la orientación necesaria, y
además debe ser consultado al respecto de su uso, para que el proceso de
adaptación sea adecuado y sus preferencias sean respetadas. (Pousada, 2008)
2.4.1 Tipos de ayudas técnicas
Dependiendo de su uso y de su actividad principal a realizar, las ayudas técnicas
se dividen en varios grupos que causan beneficio al paciente y al mismo tiempo lo
hacen independiente.
A continuación se presenta una tabla en la cual se reconocen las ayudas técnicas
más importantes para el paciente neurológico y discapacitado:
Tipo Descripción
Ayudas para el aseo y cuidado
personal
Son aquellas que el paciente puede
utilizar para tener una buena higiene
personal, pueden ser cepillos,
esponjas, adaptaciones en el baño, etc.
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Ayudas para la movilidad personal
Estas le permiten al paciente
trasladarse de un lugar a otro de
manera independiente, como bastones,
sillas de ruedas (eléctricas, mecánicas).
Ayudas para la atención postural
Permiten al paciente que es
usualmente de custodia, poder cambiar
de posición para evitar patologías,
como estabilizadores, camas
mecánicas.
Ayudas para el descanso
Son aquellas que dan confort al
paciente después de haber tenido una
postura constante, como las férulas,
vendajes, protectores, reposapiés.
Ayuda para la comunicación,
información y señalización
Ayudan al paciente a desarrollar el
lenguaje de manera independiente,
para tener una mejor comunicación con
el mundo exterior, incluyen tableros
electrónicos de comunicación,
punteros, pulsadores, switches.
Tabla 3. Tipos de ayudas técnicas. (Pousada, 2008)
2.5 Estabilizador Infantil
La postura bípeda es una de las más importantes para el adecuado desarrollo
corporal del ser humano.
Algunas personas con problemas de discapacidad, permanecer de pie no es
posible sin la ayuda de un equipo adecuado llamado “estabilizador”.
Un estabilizador es un dispositivo que facilita el cambio de postura en las
actividades cotidianas y que permite practicar el enderezamiento del tronco y su
mantenimiento activo contra la gravedad. (Pousada, 2008)
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2.5.1 Tipos de estabilizadores
De acuerdo a la necesidad del paciente, existen tres tipos de estabilizadores que
le ayudarán a mejorar su postura conforme sean utilizados.
Estos se componen de ángulos diferentes y de diseños en los cuales, los
beneficios son diferentes.
Supino: En este tipo de estabilizador, el paciente es colocado sobre su
espalda, por lo que debe ser ajustado a un ángulo lo más vertical posible,
esto dependiendo de la capacidad del individuo. Este tipo de estabilizador
se utiliza para aquellas personas que carecen de fuera en la parte superior
del tronco y del cuello. Pacientes con contracturas en las rodillas,
problemas de cadera y problemas similares también son aptos para el uso
de este tipo de estabilizadores. Sin embargo, existen ciertas desventajas,
ya que la posición en la que se encuentra el paciente, debido a la
inclinación posterior se afecta el ángulo de visión del usuario y su
participación en tareas funcionales.
Prono: Este tipo de estabilizador el paciente es inclinado ligeramente hacia
adelante. Es utilizado para pacientes que tienen un buen sostén de tronco y
cuello, sin embargo, esta postura se utiliza para fortalecer la parte superior
del tronco y la cintura escapular, además inhibe el tono extensor. Este tipo
Figura 2.15- Estabilizador supino
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de estabilizador aumenta las ventajas posturales para el paciente y es el
más utilizado actualmente.
Vertical: Son utilizados para realizar la postura bípeda normal, en este tipo
de estabilizador el paciente debe tener un buen fortalecimiento en piernas,
tronco, cuello, columna, ya que el peso que soportan se dirigen a través de
dichos segmentos y articulaciones.
Una de las características más importantes que se debe tomar en cuenta al elegir
un estabilizador es la postura que se desea ya que esta será el beneficio principal
que va a obtener el paciente a través del tiempo y de su desarrollo en la terapia
física que reciba. (Leckey, 2011)
Figura 2.16-Estabilizador prono
Figura 2.17-Estabilizador vertical
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2.5.2 Beneficios de los estabilizadores
Se ha mencionado anteriormente que la postura bípeda da múltiples beneficios no
solamente fisiológicos sino psicológicos que van relacionados entre sí. Por lo
tanto, el uso de un dispositivo que ayude al paciente a permanecer de pie es de
suma importancia durante el proceso de rehabilitación y de terapia física asignada.
Un estabilizador, ayudará al paciente tanto de custodia como semi-independiente
a mejorar su calidad de vida, fortaleciendo sus músculos isquiotibiales, sóleos y
evitando contracturas.
A lo largo de su desarrollo temprano, un niño con PC debe cambiar de postura
frecuentemente, esto para evitar patologías que le perjudiquen en su edad adulta.
De esta manera el paciente podrá realizar actividades que en postura sedente no
realiza con comodidad, como alimentarse, respirar con facilidad, descontracturar
sus músculos por estiramiento, interactuar con otros infantes más fácilmente.
El paciente colocado en un estabilizador se sentirá más seguro de sí mismo y
psicológicamente tendrá motivación en continuar con su tratamiento.
2.5.3 Tiempo de uso de estabilizador
Los pacientes que utilizan las diferentes ayudas técnicas, como ya se mencionó
anteriormente, tienen características diferentes y por lo tanto el tiempo de uso y
terapia varía de acuerdo al diagnóstico brindado por el terapeuta.
El tiempo de uso de un estabilizador está definido por las características físicas,
fisiológicas y psicológicas del paciente, sin embargo, en diferentes estudios se ha
demostrado que el uso de un bipedestador infantil debe ser de 12 minutos, cinco
días a la semana, aunque algunos terapeutas consideran que colocar al paciente
en el estabilizador de 30 a 60 minutos diarios mejora su desempeño en la terapia
física que recibe.
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Es importante mencionar que el paciente debe ser atendido por personal calificado
quien le proveerá el tiempo necesario para que tanto paciente como la persona
que se encuentra cuidándolo se vean beneficiados gracias al uso de un
estabilizador infantil. (Leckey, 2011)
2.5.4 Casos especiales en los que no se debe usar un estabilizador
Existen escazas razones por las que no se deba utilizar un bipedestador, sin
embargo, se debe tomar en cuenta en el diagnóstico si existen complicaciones
ortopédicas o médicas, ya sean fracturas, osteoporosis grave, en cadera, rodilla o
tobillo, contracturas que afecten los músculos gravemente, y además aquellos
pacientes cuya respiración o la circulación sanguínea se vea afectada por la
posición bípeda; si es así el caso, debe haber alguien vigilando permanentemente
al paciente para evitar cualquier tipo de problema derivado de encontrarse en esta
postura. (Rosen, 2010)
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Conclusiones
La atención postural en el paciente con PCI es uno de los factores más
importantes para su desarrollo adecuado a lo largo de su vida.
La postura bípeda es primordial para el ser humano desde el momento en que
nace, ya que se cree que el cuerpo fue diseñado para permanecer de pie e incluso
en el proceso evolutivo es así como se presenta, por lo que se recomienda tanto a
personas sanas como a personas que sufren alguna discapacidad fomentar la
bipedestación a lo largo del día.
Aunque las personas discapacitadas presenten problemas para realizar esta
posición, existen ayudas técnicas, que les facilitan el cambio de postura y
realización de diferentes actividades cotidianas.
Una de las ayudas técnicas más importantes y con mayores beneficios es el
“estabilizador”, que es un dispositivo que ayuda al paciente neurológico a
colocarse de pie, durante cierto tiempo en el día, por lo general esto debe estar
determinado por el terapeuta que lo atiende y debe considerarse su estado físico,
psicológico y fisiológico, ya que los beneficios de este van desde mejorar la
densidad ósea, prevenir contracturas, tener una buena respiración y digestión,
hasta mejorar la convivencia con personas que rodean al paciente y ampliar su
campo de visón durante el día.
Un estabilizador infantil es una ayuda técnica que trae beneficios enormes al
paciente con PC, por lo que es sumamente recomendable incluirlo en su terapia,
con ayuda de un especialista que fomente su uso a lo largo de su vida, no
solamente en el lugar donde se realiza la rehabilitación sino también en el hogar.
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Capitulo 3. Selección de bipedestador infantil
Para la selección adecuada de un bipedestador infantil que fuera utilizado en el
Área de Rehabilitación y Medicina física del Hospital Juárez de México, se hizo
una entrevista al cliente, posteriormente se toaron medidas en lo posible a los
pacientes que durante el periodo que se realizó el proyecto acudieron a terapia.
Se tomaron en cuenta los materiales que fueron donados por el hospital y
finalmente se realizó el diseño y la construcción.
3.1 Hospital Juárez de México
Desde su fundación en 1847, la historia del Hospital Juárez ha estado ligada
estrechamente a grandes acontecimientos de la historia de México y el impacto de
estos se ha reflejado en el Hospital, lo que ha permitido que se le considere como
la cuna de la cirugía en México. (Juárez, 2005)
Actualmente el Hospital Juárez cuenta con las siguientes áreas:
Figura 3.1. Divisiones Hospital Juárez. (Juárez, 2005)
HJM
División Médica División de
Cirugía
División de Gineco-
obstetricia
División de Pediatria
División de Medicina Crítica
Medicina Física y
Rehabilitación
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El desarrollo de este proyecto, se llevó a cabo en el área de Medicina Física y
Rehabilitación del Hospital Juárez en conjunto con el Área de Ingeniería
Biomédica.
Dicha área cuenta con terapeutas especializados en diferentes áreas como:
Terapia Ocupacional
Terapia de Lenguaje
Hidroterapia
Electro estimulación
Isocinesia
Biomecánica
Estimulación temprana
En cada una de las áreas, se atienden a diferentes pacientes con discapacidades
tanto motoras como neurológicas, que buscan en el tratamiento de la
rehabilitación una mejora progresiva y significativa de la patología por la cual
acuden al Servicio.
Para la elaboración de este Proyecto de Evaluación Final, se entrevistaron a
varios terapistas del HJM y al representante, la Dra. Dolores Enciso González
para averiguar cuáles eran las necesidades que presentaba la Institución.
Figura 3.2. Escudo Hospital Juárez de México
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3.2 Características de selección
Está claro que, para que una persona pueda tener un soporte mejor en los
músculos de los miembros pélvicos inferiores, debe estar colocada en una
posición lo más vertical posible, de esta manera los beneficios serán mayores, ya
que existirá una mayor mineralización ósea y el impacto de peso será mayor.
En los diferentes estudios realizados, se demostró que existe una correlación
entre la inclinación del bipedestador y el porcentaje del peso corporal transferidos,
y la diferencia no era muy grande entre las medidas de soporte de peso de
derecha a izquierda.
Por lo tanto, cabe destacar que entre más vertical sea la posición es mejor, sin
embargo, se debe tomar en cuenta que para algunos pacientes, la postura
totalmente erguida es inapropiada para tener evolución a lo largo de su terapia.
(Wechsler, 2009).
Para la selección del estabilizador correcto, se realizó una revisión de la literatura,
en general sobre infantes con PC.
De acuerdo a los diferentes criterios estudiados en el Capítulo 2. Marco Teórico,
se pudo revisar cual era la condición del paciente y el porcentaje de individuos que
padecían de tal patología.
Posteriormente, se hizo un análisis gracias a los diferentes artículos revisados, se
pudo realizar una tabla de selección en la que se descartaron los estabilizadores
que no cumplían con las necesidades citadas en la literatura.
3.2.1 Necesidades en el Área de Rehabilitación y Medicina Física del Hospital
Juárez
El servicio de rehabilitación del Hospital Juárez de México, cuenta con dispositivos
que permiten brindar un servicio adecuado al paciente que acude a terapia, sin
embargo, al ser una Institución de Tercer Nivel, en donde los usuarios acuden
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diariamente con cierto tipo de ayuda, existe escasez en cuanto a tecnología de
primera se refiere, cabe mencionar que con la que se cuenta en el Hospital, es
suficiente para poder dar un servicio de primera y sacar adelante los más de 40
pacientes que son atendidos por día.
Así, el Área de Rehabilitación y Medicina Física, cuenta con cierto tipo de servicios
que ayudan al paciente, y, una de las ayudas técnicas más importantes como es
un estabilizador infantil no se encontraba contemplado dentro de los dispositivos
primordiales para el tratamiento del paciente.
El HJM cuenta actualmente con una cama mecánica, en la cual coloca a sus
pacientes en posición supina, sin embargo, las edades de dichos usuarios oscilan
entre los 20 y los 40 años, debido a que es una cama grande a la cual no se le
pueden realizar adaptaciones. Para el paciente menor, no existía dicho dispositivo,
ni uno similar para poder ser colocado en postura bípeda, ya sea en posición
prono como en supino. Además del área de Rehabilitación y Medicina física, existe
también la especialidad de neurología Pediátrica, en donde se atienden a infantes
con diferentes patologías que posteriormente son referidos para recibir terapia
física y comenzar con su tratamiento a una edad temprana.
Debido a todo lo anterior, es evidente que una de las necesidades claras en el
Hospital Juárez de México, es el uso de un estabilizador infantil, el cual no
solamente ayuda a pacientes con PC, sino cualquier infante con padecimientos
neurológicos que requiera ayuda en cuanto a este dispositivo.
Se necesita también, crear una conciencia en la que los padres tengan claro que
el cambio de postura en pacientes con padecimientos neurológicos es importante,
ya que existen múltiples beneficios de la atención postural que no solamente
harán progresiva la terapia para el individuo discapacitado, sino que el familiar o la
persona a cargo de él, podrá realizar actividades conjuntas de una manera más
cómoda y variada.
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3.2.2 Pacientes con parálisis cerebral en Hospital Juárez
Un claro ejemplo de que se da buen seguimiento a la rehabilitación y terapia de
los pacientes infantes es Francisco, quien padece de mielo meningocele, una
patología congénita que le fue detectada desde los primeros meses de vida, por lo
que ha recibido tratamiento de rehabilitación desde los 7 meses de edad hasta
ahora que tiene 10 años. Francisco, o “Paquito” como lo llaman en el HJM, es un
paciente que necesita de un estabilizador infantil y que desafortunadamente no se
encuentra en la Institución.
Así como Francisco, existen otros pacientes infantes, que aunque su diagnóstico
no sea Parálisis Cerebral, pueden obtener grandes beneficios del uso de un
bipedestador, ya que en el Área de Rehabilitación, se atienden a infantes desde 6
meses, que ya presentan síntomas de cierta patología la cual puede ser tratada
con diferentes dispositivos biomecánicos.
Aunque la población de infantes con PCI en el área de Rehabilitación es baja, esto
no descarta el uso de un estabilizador infantil, pues los beneficios que conlleva
utilizar las ayudas técnicas adecuadas durante la terapia física son de suma
importancia para que el progreso sea notorio.
3.3 Selección final
La selección final del diseño del estabilizador infantil se llevó a cabo mediante la
revisión de literatura y entrevistas a terapeutas y al representante.
Se tomaron en cuenta varias características que serían necesarias para proponer
un tipo de estabilizador correcto al área de Rehabilitación. En la tabla se puede ver
las determinaciones que se tomaron en cuenta para la selección.
Una de las principales características para comenzar la propuesta de diseño fue la
condición del paciente, que como se describió en el Capítulo 2, varía dependiendo
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de su tono muscular y de la afección neurológica, así se muestra que la condición
de PC más abundante es la mixta, que puede ser tratada en un bipedestador tanto
supino como prono, respetando las condiciones que posee el paciente.
En segundo lugar, se encuentra la PC espástica, la cual puede ser tratada tanto
en un estabilizador supino como en un prono, sin embargo, como se ha
mencionado a lo largo de la descripción de este proyecto, la determinación del
tratamiento debe ser realizada por un médico rehabilitador y un terapeuta físico,
quienes propondrán lo mejor para el progreso del paciente.
Otro de los puntos importantes que se evaluaron fueron la debilidad en ciertos
músculos, tanto de miembros pélvicos inferiores (MPI), en el cuello (ya que la
mayoría de los pacientes con problemas neurológicos y motores presenta
problemas de este tipo), como la debilidad en el tronco que abarca miembros
pélvicos superiores (MPS), patologías en la columna congénitas, y escaso sostén
en el tórax.
La mayoría de los pacientes que tienen PC, tienden a presentar debilidad en
músculos isquiotibiales, sóleo y psoas, los cuales se pueden fortalecer de mejor
manera en un estabilizador de tipo prono, ya que como se estudió en el capítulo 2,
el peso no lo sostiene completamente la espalda, y los MPI trabajan mejor que en
un estabilizador supino, en donde el paciente se encuentra totalmente acostado y
apoyado sobre su espalda, sin recibir fuerzas de carga en las piernas y columna.
Mediante la revisión de la literatura existente sobre los diferentes tipos de
estabilizadores y sobre los diseños que ya existían en el mercado, se pudo
seleccionar finalmente que el más adecuado era el tipo “prono” para uso
consecuente en los pacientes con PC en el Hospital Juárez de México, sin
embargo, se propuso también una adaptación en los niveles de inclinación que el
diseño final tendría para que fungiera también papel de estabilizador supino, el
cual no es tan común, pero es igualmente útil.
Como se puede observar en la tabla 4, el bipedestador de tipo prono, tiene las
características necesarias para el tipo de pacientes más comunes que no
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solamente se presentan en el ámbito de la rehabilitación en general, sino que
también se presentan en el Hospital Juárez de México.
Tabla 4. Selección de estabilizador para Hospital Juárez de México
Condición del
Paciente
% de
pacientes Vertical Supino Prono
Atetoide 10-20% SI NO SI
Espástico 70-80% NO SI SI
Mixto 90% NO SI SI
Hipotónico 5-10% NO NO NO
Debilidad en MPI 60-80% SI SI SI
Debilidad en tronco 40-60% NO SI SI
Debilidad en cuello 30-40% NO SI SI
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Conclusiones
Después de un mes de observación y de haber hecho revisión de la literatura
existente en temas de estabilizadores y el tratamiento de la Parálisis Cerebral, se
pudo concluir que el mejor estabilizador a diseñar y construcción sería el tipo
prono, ya que cumplía con las características adecuadas y necesarias que
pacientes en el Hospital Juárez de México presentaban.
Se propuso, así mismo, una adaptación para que aunque su función principal
fuera la postura en prono del paciente, pudiera también tener posición supino para
aquellos pacientes que necesitaran de esta postura.
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Capitulo 4. Diseño de bipedestador infantil
4.1 Diseño preliminar
Una vez terminada la selección del bipedestador adecuado para el área de
Rehabilitación, se hizo un bosquejo de diseño preliminar para mostrarlo al
representante de la Institución.
En la figura 4.1, se muestra el diseño preliminar, el cual se encuentra en un ángulo
recto, sin una mesa de juegos o interacción y además sin llantas, como por lo
general son presentados los estabilizadores en el mercado.
El diseño fue de agrado del representante, quien sugirió que no tuviera llantas o
ruedas como usualmente los presentan a la venta en las diferentes casas de
ortopedia o dispositivos de rehabilitación.
Este, fue realizado en base a estabilizadores ya fabricados, cuyas características
se encontraban establecidas, según la marca y el tipo de paciente, sin embargo, lo
que se buscó en el nuevo diseño fue la innovación de que se pudiera convertir en
prono y supino sin tener ninguna dificultad ni para el terapeuta ni para el paciente,
y que además fuera fácil de manejar, adaptándose a las necesidades primarias del
servicio.
Se propuso también que el estabilizador tuviera ciertos espacios entre los tubos y
diferentes estructuras para poder hacerle modificaciones, ya que al ser el primer
estabilizador que se presentaría en el HJM, se podrían alcanzar más objetivos a lo
largo del tiempo.
Por otro lado, los rangos de edad en los que el bipedestador podría operar iban a
ser variados, desde niños de 3 años hasta infantes de 7 años, pues el diseño se
adaptaría a las necesidades de cada pequeño de dichas grupos etarios, a
diferencia de los que se encuentran en el mercado, cuyos diseños no se adaptan a
los pequeños dependiendo de la edad, sino que existe un estabilizador
determinado para cada año en el que el infante vaya en crecimiento.
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El diseño preliminar tomó en cuenta las necesidades ya planteadas por el área de
Rehabilitación, y además de las sugerencias que se hicieron por los diferentes
terapeutas, quienes proponían un dispositivo que pudiera fortalecer los músculos
isquiotibiales como ya se mencionó anteriormente, así, finalmente el último diseño
mostrado posee estructuras de perfiles tubulares rectangulares como base y para
el sostén de las piernas y pies una placa gruesa de madera, atornillada y pegada a
tres perfiles tubulares que tuvieran dos movimientos, hacia arriba y hacia abajo.
Además se sugirió que en la parte donde estuviera colocado el pecho fuera hecho
de un material suave para evitar daño en el cuerpo y piel del paciente, así mismo
el colocar rodilleras de tipo cojín que sostuvieran adecuadamente las piernas del
usuario.
Finalmente, los colores, debían ser claros y con temática para niños ya que los
usuarios principales de este equipo serían personas entre 3 y 7 años.
Figura 4.1 Diseño preliminar de estabilizador
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4.2 Medidas para diseño final
Para realizar el diseño final, fue importante tomar medidas no solamente al
paciente que iba a utilizar el bipedestador, sino también a diferentes dispositivos
que sirvieron de comparación para tener como referencia un diseño que ya se
encontrara en el mercado y que tuviera las medidas adecuadas.
En los siguientes títulos, se describe cuáles fueron las medidas que se tomaron y
que se sugieren tomar en los pacientes al momento de diseñar un estabilizador
infantil y finalmente las medidas que se obtuvieron en otros dispositivos.
4.2.1 Medidas de paciente
Para el diseño de cualquier dispositivo médico que vaya ser utilizado en el área de
rehabilitación se deben tomar en cuenta medidas estándares que servirán para
cierto tipo de población que va a recibir diferentes tratamientos dependiendo de su
condición física, fisiológica y psicológica.
En este caso, gracias a la revisión de diferentes fuentes bibliográficas, se pudieron
obtener las medidas exactas que se requieren para el diseño básico de un
estabilizador. En la figura 4.2 se analizan las diferentes medidas.
Figura 4.2- Medidas para diseño.
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Las medidas van desde el talón del pie hasta la coronilla de la cabeza.
A continuación se describe la toma de medidas:
A: Baja longitud de la pierna, que va desde la parte posterior de la rodilla
hasta el talón pisando el suelo.
B: Longitud de la pierna, se mide desde el hueso de la cadera, a mitad del
glúteo hasta el suelo.
C1: Altura del codo, se encuentra desde el codo doblado hasta la cadera o
hueso ilíaco.
C2: Altura del codo, se mide desde el codo doblado hasta la planta del pie o
el talón.
D: Altura del pecho, medido desde la axila hasta el suelo.
E: Altura cuerpo entero, medido desde la parte superior de la cabeza hasta
el suelo.
F: Ancho de tronco, se mide en el lugar más amplio
G: Ancho de cadera, se mide en el punto más ancho.
De esta manera se midió a uno de los pacientes más importantes para la
realización de este proyecto, Francisco, y de ahí se obtuvieron resultados que
posteriormente servirían para comparar con otros dispositivos que se encuentran
en diferentes Unidades de Rehabilitación.
En la tabla 5, se pueden ver las medidas que se obtuvieron del paciente,
generalizando las más importantes en comparación con otros dispositivos.
Tabla 5. Muestra la comparación de medidas promedio.
Proporción Paciente E.V. URMH Final
Tórax 35 cm 60 cm 45 cm
Pies 20 cm 30 cm 25 cm
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Altura 90 cm 120 cm 100 cm
4.2.2 Medidas de otros dispositivos
En la Ciudad de México, se encuentran varias Unidades de Rehabilitación que
proporcionan diferentes servicios y terapias como en el Hospital Juárez de México,
por lo que gracias a la ayuda del Ing. Héctor Vega, quien da mantenimiento
correctivo y preventivo al Servicio de Medicina Física y Rehabilitación se pudo
acudir a la Unidad de Rehabilitación de la Delegación Miguel Hidalgo, en donde se
pudieron tomar medidas a dos tipos de estabilizadores diferentes, los cuales eran
de tipo vertical.
En la figura 4.3 , se puede ver el bipedestador de tipo vertical, utilizado para
pacientes mayores de 15 años hasta 18, que sirvió como referencia para conocer
cómo era la estructura principal de estos dispositivos.
Figura 4.3-Medición a estabilizador vertical
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Figura 4.4- Vista posterior de estabilizador
En la figura 4.4, se observa que cuenta con una mesa de trabajo en donde se
pueden realizar varias actividades en conjunto con el terapeuta. Además de que
cuenta con una pechera acolchonada para comodidad del paciente.
Figura 4.5-Vista anterior de estabilizador
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En la figura 4.5, se encuentra la vista anterior del estabilizador vertical, que tiene
dos rodilleras acolchonadas para ajustar las piernas del paciente y que sea más
cómodo durante su uso.
Figura 4.6- Vista lateral de estabilizador
En la figura 4.6, nos da una vista lateral del dispositivo, en donde se puede
observar que es del tipo vertical, es decir, el paciente presenta buen sostén de
tronco, cuello y un fortalecimiento adecuado en los miembros pélvicos inferiores.
De aquí se pudieron obtener varias características para el diseño final las cuales
serán mencionadas posteriormente.
Otro de los dispositivos medidos fue un estabilizador de tipo vertical que al mismo
tiempo fungía como andadera.
En la figura 4.7, el estabilizador medido se observa desde un perfil posterior, y se
puede decir que una de las características principales que ambos dispositivos
compartían era la comodidad del paciente al ser sujeto en dicho aparato.
Aunque, este dispositivo no tiene el mismo uso de un bipedestador exactamente,
ya que el paciente tiene fortaleza tal que puede realizar una marcha dependiente,
sirvió de referencia para que en conjunto con las medidas tomadas en el Hospital
Juárez, se pudiera sacar una media que sirviera para el diseño final.
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Posteriormente, se tomaron medidas de la altura de dicho estabilizador, sin
embargo, es importante mencionar que debido al uso que se le da y que además
está dirigido a pacientes infantes de aproximadamente 5 años de edad sin tener
ajustes de altura, se tuvieron que realizar modificaciones en el diseño para que se
pudiera ajustar de manera correcta en infantes de edades que oscilan entre los 3 a
los 7 años aproximadamente.
Figura 4.7- Estabilizador/andadera para infantes
Figura 4.8-Vista anterior de estabilizador para infantes
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4.3 Selección de Material
Para el diseño y construcción del estabilizador principal de este proyecto, se tomó
en cuenta qué material iba a ser utilizado, sin embargo, en el Hospital Juárez, se
obtuvo la donación de diferentes estructuras con perfiles tubulares de aluminio
5086 y acero rolado, que se encontraban en el almacén y las cuales fueron
donadas para posteriormente realizar la construcción de este proyecto.
Sin embargo, en el mercado, los estabilizadores están hechos de perfiles
tubulares reforzados debido a que se cuentan con los recursos disponibles.
En la figura 4.9, se observa una estructura de mesa donada para la construcción
del bipedestador, hecha de aluminio 5086.
Figura 4.9- Estructura de mesa donada
Es importante mencionar que los estabilizadores en venta, también tienden a ser
hechos de madera, sin embargo se debe evaluar qué es lo que se quiere realizar y
con qué fin será utilizado en la terapia.
La base de los pies, en conjunto con la mesa debían ser de un material que fuera
resistente y durara durante cierto tiempo, por lo que se optó que fuera de madera,
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así era más fácil que se uniera directamente a los perfiles tubulares donados por
el HJM.
4.4 Diseño final
Para la propuesta de diseño final que fue presentada al Hospital Juárez, se utilizó
el software NX, en donde se pudieron realizar varias pruebas utilizando el método
de elementos finitos.
Figura 4.10- Diseño final de estabilizador
Debido a la disponibilidad de material, el diseño quedó compuesto por perfiles
tubulares rectangulares, los cuáles, se encuentran soldados entre sí, para formar
la estructura principal.
Dentro de las partes más importantes del diseño se encuentran la base de los pies
y el soporte del tórax, cuyas características fueron obtenidas de los diferentes
dispositivos que se midieron y además fueron comparados.
En la figura 4.11 se puede observar la base que fue utilizada para el apoyo y
sujeción de los pies, que fue hecha de madera de pino y policarbonato para la
realización de la simulación en el software de diseño NX 8.5.
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Figura 4.11- Base de pies
Posteriormente, el tórax, en conjunto con los perfiles tubulares que fueron
utilizados, para la unión de la base con las rodillas y pies. Se puede observar en la
figura 4.12, el diseño final del tronco con dos cojinetes unidos en la pechera para
darle soporte al paciente.
Figura 4.12- Estructura principal del tronco
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Se implementaron dos agarraderas que se sujetaron al respaldo del estabilizador
en un tubo con forma de “U” y a uno de los tubos que atravesaban la base. En la
figura 4.13, se observa el diseño dichas piezas, las cuáles sirven de sostén para el
ensamble principal del tórax con la base.
Figura 4.13- Diseño de soportes
En la figura 4.14, se muestra el diseño de tubo en “U” con perfiles tubulares
rectangulares soldados entre sí al cual van soldadas las agarraderas diseñadas.
Figura 4.14- Tubo en forma de “U”
Nota: Las medidas de las piezas restantes están incluidas en los anexos
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Estas son las piezas principales que componen al estabilizador, las cuáles fueron
incluidas en la simulación para conocer qué tan efectivo y seguro sería el diseño
final y proceder a su construcción.
4.5 Pruebas de diseño final
NX 8.5 de Siemens es un software de diseño en el que se pueden realizar análisis
de elementos finitos.
“NX para Diseño es una solución de diseño de productos integrada que optimiza y
acelera el proceso de desarrollo de productos para los ingenieros que necesitan
crear productos innovadores en un ambiente colaborativo.
A diferencia de las soluciones basadas solo en CAD y las soluciones
empresariales cerradas, NX para Diseño ofrece el nivel más alto de integración
entre las disciplinas de desarrollo en un ambiente abierto y de colaboración”.
“Las soluciones NX para simulación incluyen NX CAE, que es un ambiente CAE
moderno y multidisciplinario para analistas avanzados, equipos de trabajo y
diseñadores que necesitan brindar percepciones de desempeño de alta calidad en
tiempo para tomar decisiones de producto. NX CAE integra lo más avanzado en
modelado de análisis con soluciones de simulación para estructuras (accionado
por NX Nastran), termodinámica, fluidos, movimiento, optimización de ingeniería,
multifísica, administración de datos de simulación, y simulación llevada por el
diseño a un solo ambiente”. (PLM, 2013)
En la simulación realizada para este diseño, se siguieron los siguientes pasos
importantes para la obtención de resultados adecuados:
1.-Realizar el mallado de elementos finitos
2.-Elegir el material
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3.-Realizar contacto o “gluing”
4.-Aplicar condiciones de frontera
5.-Resolver el sistema de ecuaciones
6.-Obtener el esfuerzo máximo de Von Mises
De esta manera, se procedió a realizar la simulación en dos casos diferentes de
inclinaciones, primero a 90° que es la posición inicial del estabilizador y finalmente
a 70° la inclinación máxima que puede tener el dispositivo.
4.5.1 Pruebas en tronco a 90°
Al ser la posición inicial del dispositivo diseñado, se simuló con los pasos
mencionados anteriormente, la estabilidad del aparato en un ángulo de 90°. En la
figura 4.15, se muestra la estructura del tronco. En el inciso a), se muestra la
estructura en diseño final sin haberse realizado el mallado de elementos finitos,
posteriormente, en el diseño b) se muestra el mallado realizado al tronco y las
fuerzas colocadas sobre la base de los pies de 200 N, equivalente a 20.3 kg de
masa, que simula el peso del paciente, finalmente en el inciso c) de la figura 4.15
se muestra la estructura arrojada por la simulación como resultado de haberle
aplicado dicha fuerza a la base de los pies.
Se puede observar que la estructura principal tubular rectangular sufrió una
notable inclinación hacia atrás, producto de la fuerza soportada. Por otro lado, la
base de los pies, también sufrió una inclinación hacia abajo, debido también a la
fuerza que fue colocada en esta.
Por lo tanto, el diseño fue modificado añadiendo dos placas que dieran un buen
soporte al tronco y a la base de los pies (véase figura 4.16)
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Con el diseño modificado, y una vez que se añadieron las placas que darían
soporte al estabilizador, se procedió a realizar una vez más la simulación para
conocer si las modificaciones sugeridas serían útiles y así proceder a la siguiente
simulación.
Figura 4.15- Proceso de simulación en estructura de tronco.
a) b) c)
Figura 4.16- Tronco modificado
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Los resultados arrojados en la simulación, demostraron que las piezas añadidas a
la estructura principal del tronco modificaron los resultados finales y fueron de gran
utilidad para el diseño. (Véase Figura 4.17)
En la Figura 4.17 a) se muestra el mallado y la aplicación de fuerzas a dicha
estructura, en este caso, también fueron de 200 N, equivalentes a 20.3 kg de
masa. Posteriormente en la Figura 4.17 b) se muestran los resultados arrojados
por la simulación, en donde la estructura principal tubular y la base no sufrieron
inclinaciones gracias a las piezas añadidas.
De esta forma, quedó el diseño final que se analizaría también a 70°.
Figura 4.17- Diseño de tronco modificado
a) b)
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4.5.2 Pruebas en tronco a 70°
Otra de las posiciones fundamentales en el estabilizador diseñado fue a 70°, el
análisis se realizó siguiendo los mismos pasos mencionados anteriormente.
Los resultados mostraron que la estructura soporta la masa de 20.3 kg. En esta
posición, se le agregó fuerza de 10 N en la parte del tórax ya que el paciente se va
a encontrar recostado sobre esta estructura.
En la figura 4.18, se pueden observar las fuerzas aplicadas tanto en la base de los
pies como en la pechera del tórax, con el ángulo de inclinación de 70°, simulando
la postura en la que se encontraría el paciente.
Figura 4.18- Estabilizador a 70°
El mallado se realizó de la misma manera que en el análisis a 90° y en este diseño
ya se puede observar que se incluyen las piezas que dan soporte a los perfiles
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tubulares unidos a la base de los pies, que son una solera de 3 mm de grueso y
de 50 cm de largo por 4 cm de ancho.
Figura 4.19- Aplicación de fuerzas de 200 N a base de los pies
Los resultados arrojados por la simulación fueron óptimos para proceder a conocer
el factor de seguridad y posteriormente con la construcción del dispositivo. (Véase
Figura 4.20).
Figura 4.20- Simulación a 70° de inclinación
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4.6 Factor de seguridad
Los materiales seleccionados para la simulación del diseño en NX fueron:
Aluminio 5086
Acero Rolado
Madera de Pino
Policarbonato
En base a los materiales que fueron donados por el Hospital Juárez, los dos
primeros y los dos últimos para realizar una comparación de resistencia entre
ambos.
Según la “Teoría de fallas” de un material:
“El criterio de máxima tensión de von Mises se basa en la teoría de von Mises-
Hencky, también conocida como teoría de la energía de cortadura o teoría de la
energía de distorsión máxima. Y expone que un material dúctil comienza a ceder
en una ubicación cuando la tensión de von Mises es igual al límite de tensión”
(Varios, 2013)
Por lo tanto, podemos obtener un Factor o Coeficiente de Seguridad con la
siguiente fórmula:
F.S = σy
σvm
En donde:
F.S es el Factor de Seguridad
σy Es el límite de cedencia
σvm Es el Esfuerzo Máximo de Von Mises
Ecuación 1- Factor de seguridad
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Tabla 6- Factor de seguridad de materiales
Material σy (σvm) Máximo F.S
Aluminio 5086 217000 52280 3.0
Acero Rolado 235000 70820 4.4
Madera de Pino 41400 10425 3.9
Policarbonato 62000 12425 4.8
Conclusiones
Gracias a los diferentes factores de seguridad obtenidos se puede concluir que
armar el bipedestador con los materiales donados por el Hospital Juárez son
adecuados para dicho dispositivo.
El siguiente paso y el final fue construir el estabilizador con las características
propuestas y diseñadas en el software NX 8.5.
Nota: Unidades de σ en Kpa
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Capitulo 5. Construcción de bipedestador
Para la construcción del dispositivo, como se mencionó anteriormente, se obtuvo
material donado del almacén del Hospital Juárez que incluía estructuras de mesas
y lámparas, de esta manera. Algunos perfiles presentaban oxidación leve y
pintura, por lo que se procedió a lijarlos. (Véase Figura 5.1)
Se utilizó un cepillo para metal, estopa y diluyente o thinner, para remover
etiquetas, oxidación y pintura.
En la Figura 5.1, se puede observar que se da mantenimiento a uno de los tubos
que fue utilizado para el nivel de inclinación del estabilizador.
Figura 5.1- Mantenimiento a material
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Posteriormente, se procedió a desarmar las estructuras que estaban soldadas,
para hacer el conteo de material que había sido donado por el HJM.
Figura 5.2- Desarme de estructuras
Las estructuras fueron cortadas con una segueta, proporcionada por el Servicio de
Mantenimiento del Hospital Juárez.
En total se contaron 11 perfiles tubulares rectangulares de diferentes tamaños y
de dos calibres principales: 32 mm y 38 mm.
Algunos perfiles tuvieron que ser descartados ya que no cumplían con las medidas
adecuadas para formar parte de la estructura del dispositivo, ya que en base a las
medidas hechas en el diseño final en NX, se hizo la asignación de donde iría cada
pieza.
Una de las estructuras más importantes para la construcción del dispositivo fue la
base de un escritorio, cuyas medidas encajaban perfectamente en el diseño hecho
virtualmente. (Véase Figura 5.3)
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Figura 5.3- Estructura principal donada
De la base de dicha estructura y el entrepaño se armaron las dos bases
principales del estabilizador, el material era aluminio en toda la estructura, y
debido a que en el desarme de piezas quedaron en medidas variadas los perfiles,
se tuvieron que escuadrar para poder obtener la medida exacta y que no hubiera
fallas en la construcción.
Posteriormente, los tubos fueron trasladados al taller del Sr. Evencio Castillo,
quien proporcionó apoyo para la construcción del estabilizador infantil.
Se comenzó por soldar los tubos de las bases (Véase Figura 5.4), con soldadura
autógena, con la que también se realizó la unión de dos perfiles tubulares
rectangulares que obtuvieron una resistencia exacta para poder fungir como base
del estabilizador.
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Figura 5.4- Soldadura autógena a bases
Posteriormente, el corte a los tubos restantes se realizó con un esmeril pequeño,
ya que al ser la primera vez que se utilizaba una herramienta de este tipo, el Sr.
Evencio sugirió que se realizara de esta manera para evitar accidentes.
Los pasos para soldar con autógena fueron los siguientes:
1. Abrir las llaves de oxígeno y de gas, que proporcionarán calor para poder
soldar.
2. Encender la chispa que tiene una piedra la cual hará que la mecha se
encienda. (Véase Figura 5.5)
Figura 5.5-Chispa para soldar
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3. Se deben regular los niveles de oxígeno y gas con los que se soldarán,
para hacer un buen trabajo, la llama debe quedar color azul claro, eso
quiere decir que existe 90% de oxígeno, y se puede proceder a calentar la
herramienta. (Véase Figura 5.6)
Figura 5.6- Diferentes llamas de soldadura autógena
4. La llama debe ser colocada a 45° de las piezas que se deseen soldar. Se
calienta la pieza más gruesa y posteriormente el calor solamente se dirige
hacia el alambre para evitar hacer perforaciones o deformaciones en el
material.
Figura 5.7- Ángulo de 45° para soldar material
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5. El resultado final debe ser un cordón que una a las dos piezas, en este
caso fueron perfiles tubulares de aluminio, el cual no debe tener grumos y
debe tener forma de ondas aplanadas. (Véase Figura 5.8)
Figura 5.8- Cordón de soldadura autógena
Este procedimiento se realizó en la estructura de la base y del tronco, para
obtener los siguientes resultados:
Figura 5.9- Base soldada de estabilizador
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Figura 5.10-Estructura de tronco soldada
Todo lo anterior, fue realizado de acuerdo a las medidas del diseño hecho en el
software NX.
Posteriormente, se construyeron las agarraderas, piezas esenciales en el armado
del estabilizador. Estas fueron hechas de solera de 3 mm de grueso y se respetó
el diseño establecido virtualmente.
Figura 5.11- Diseño de agarradera
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Los agujeros fueron hechos con varias brocas de taladro, hasta que finalmente se
llegó al diámetro deseado. Se dio el acabado con una segueta y para quitar
rebabas se pulió con una piedra caliza.
El material con el que fueron hechas estas piezas requería de más calor para ser
soldado, por lo que se procedió a soldar con soldadura eléctrica, en donde se
utilizaron los electrodos y materiales correctos, cabe mencionar que este proceso
lo realizó el Sr. Evencio ya que este tipo de soldadura lleva más cuidado para su
ejecución.
Una vez ajustadas todas las piezas y colocados los tubos y perfiles, el resultado
fue el siguiente:
Figura 5.12- Estructura principal terminada
La estructura principal del estabilizador lista, con el tubo nivelador ya realizado y
finamente con el ángulo a 70° deseado. Se puede observar en la Figura 5.12, los
diferentes puntos en donde se hizo soldadura autógena y soldadura eléctrica.
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Posteriormente se procedió a cortar la base de los pies y del tórax ambos hechos
de madera, con una caladora especial. Primero se dibujaron las figuras que iban a
tener y finalmente se cortaron a la medida y diseño exactos.
Figura 5.13- Base de pies hecha de madera
Debido a las condiciones en las que se encontraba el material, se aplicó una capa
de cromato de zinc que le dio el primer acabado a la estructura ya construida.
Este, fue aplicado con pistola para que el procedimiento fuera más exacto y el
acabado perfecto.
Figura 5.14- Aplicación de cromato de zinc
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Es importante que el cromato de zinc cubra todas las superficies del material, ya
que además de recubrir las partes oxidadas y dañadas de los perfiles tubulares,
servirá de base para aplicar la pintura.
La estructura se dejó secar 24 horas, para que pudiera engrosar el material y
posteriormente se le aplicaran las capas de pintura.
Figura 5.15-Acabado final con cromato de zinc
El proceso continuó con la aplicación de pintura a la estructura, en este caso, al
ser dirigido a infantes, se utilizaron colores llamativos. Es importante mencionar
que el cromato de zinc le dio un acabo estético y de mejor calidad a la pintura.
Los colores que se utilizaron fueron dos neones tipo mate: verde y anaranjado y
un color esmaltado: rojo.
La aplicación de la pintura fue hecha con aerosol, por lo que fue más rápido y el
acabado le dio un toque estético al diseño del estabilizador.
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Figura 5.16- Aplicación de pintura en base
Gracias a la base de cromato de zinc, la pintura fue más fácil de aplicar, y también
las estructuras se engrosaron dando una mejor calidad al estabilizador.
Figura 5.17-Color verde sobre cromato de zinc
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Figura 5.18-Estructura color anaranjado neón
Para continuar con la construcción del estabilizador, se procedió a hacer el
cojinete que iba a servir de base en la pechera, se utilizó tela azul marino para
carros y hule espuma de 5 cm de grosor.
Figura 5.19- Forro de pechera
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Alrededor de la madera cortada con anterioridad se le colocaron pequeños
remaches que daban sostén a la tela para que quedara hecha de la mejor calidad
posible. (Véase Figura 5.19)
Por otro lado, una vez secada la pintura, después de 24 horas, se le aplicó una
capa de brillo especial llamado “RTS” que tiene un catalizador para que el secado
sea de 1 a 2 horas máximo. Este brillo fue aplicado con pistola especial y se
abarcaba un área mayor en la estructura desarmada.
Figura 5.20-Aplicación de RTS a estructura de tronco
Las piezas obtuvieron un brillo especial y un acabado estético y de calidad
superior. Esta capa también fue aplicada a las piezas de madera, tanto la mesa de
trabajo como la base principal de los pies.
La estructura en general quedó brillante y estética como se había planeado y
gracias a los colores aplicados, tuvo una vista apropiada para los pacientes
infantes del Hospital Juárez de México.
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Figura 5.21- Piezas de madera con RTS
Finalmente se procedió a la colocación de los cinturones de sujeción del paciente,
los cuales fueron colocados con remaches especiales utilizados en carros para
mayor seguridad posterior.
Figura 5.22-Remache a cinturones de sujeción
Una vez terminado de aplicar pintura, brillo y de soldar las piezas, se procedió a
armar la estructura para ver el resultado final del aparato el cual se puede ver en
la Figura 5.23
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Figura 5.23-Estructura final de bipedestador
El paso final una vez armado el estabilizador sería donarlo al Hospital Juárez y
probarlo con uno de los principales pacientes de Área de Rehabilitación:
Francisco.
Figura 5.24- Don Cuco y Alma Espejel con estabilizador terminado
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Capitulo 6. Resultados
Una vez terminada la construcción del dispositivo, se procedió a trasladarlo al
Hospital Juárez de México, con ayuda de dos colaboradores de dicha Institución:
Jaime y Jorge.
El estabilizador tuvo que ser desmontado en dos piezas para que no se dañara,
sin embargo, se armó nuevamente en el Hospital para que fuera entregado al
representante.
Figura 6.1- Armado de estabilizador
Se utilizaron dos tipos de llaves: 7/16 y 9/16, la primera medida para darle nivel
deseado a las rodilleras y a la base de los pies y la segunda para montar la
estructura principal del tórax con la base y las agarraderas.
Por otro lado, fue presentada una carta al Jefe de la División de cirugía, el Dr.
Leobardo Guerrero Beltrán quien está a cargo del Servició de Rehabilitación y al
Jefe de servicio el Dr. Martínez (Véase Anexos).
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Figura 6.3- Atornillado de base con estructura de tronco
Además de haber entregado la carta y el aparato, se elaboró un Manual de
Usuario que se adjunta en anexos.
Figura 6.2- Montaje de estabilizador
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Finalmente, se citó al paciente Francisco, para probar el estabilizador por primera
vez y los resultados fueron óptimos.
Francisco, un paciente de 10 años que presenta además de parálisis cerebral
presenta mielo meningocele, iba a encontrarse en la postura bípeda por primera
vez en todo el transcurso de su tratamiento de rehabilitación.
La terapeuta del servicio, PLTF. Ana Huacuja sugirió que Francisco fuera colocado
en el dispositivo con las férulas que se ajustan a sus pies.
Luego de estas sugerencias, el paciente fue posicionado en el estabilizador y
ajustado a su tamaño, que era lo más pequeño que se podía colocar.
Figura 6.4- Terapeuta Ana y Francisco
Francisco estuvo colocado en el estabilizador 5 minutos, ya que era la primera vez
que se encontraba en esta postura. Al pequeño paciente en un principio esto le
pareció extraño, ya que al ser algo nuevo dentro de su tratamiento, carecía de
conocimiento al respecto, sin embargo, se le avisó con anterioridad que iba a ser
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posicionado en el estabilizador. Luego de unos segundos sobre sobre el
bipedestador Francisco mostró gran alegría ya que era la primera vez en mucho
tiempo que tenía otra visión de las cosas y se encontraba de pie sin ayuda de su
padre a quien vio por primera vez parado en un ángulo diferente.
Los músculos del cuello y tórax del cuerpo del paciente se descontracturaron
gracias a la postura bípeda, por lo que el paciente comenzó a sudar ya que su
cuerpo entero, estaba trabajando de manera diferente. Según indicaciones de la
Terapeuta Ana, el tiempo de uso del estabilizador por Francisco, debe ser
aumentado poco a poco ya que como se menciona en capítulos anteriores, las
características de su discapacidad y además el hecho de ser una postura nueva
para él, hacen que todo deba ir progresando paso a paso.
Por otro lado, debido a que el paciente no tiene buen sostén de cuello, esta
posición fue sugerida en primera instancia para poder fortalecer los músculos de
su tórax y cabeza, sin embargo, la terapeuta también sugirió que el infante fuera
colocado en posición supina para tener una variante durante su tratamiento de
rehabilitación.
De esta manera se concluyó la elaboración
del estabilizador, obteniendo resultados
favorables no solamente para el Hospital,
sino para sus pacientes, terapeutas y
familiares que acuden al Área de
Rehabilitación y Medicina Física.
Figura 6.5-Francisco en estabilizador
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Conclusiones
El proyecto de evaluación final que tuvo lugar en el Hospital Juárez de México, no
solamente cubrió una necesidad para la institución sino que estuvo acompañado
de beneficios tanto para los terapeutas como para el paciente.
Es importante mencionar que este diseño, a comparación de los otros ya
existentes tuvo un costo más bajo, volviéndose accesible para aquellas personas
que no cuentan con los recursos necesarios para adquirir esta importante ayuda
técnica. (Véase tabla de precios en anexos)
El diseño propuesto, permite además realizar mejoras posteriores al dispositivo en
sí, ya sea agregando piezas o retirándolas, para poder ser utilizado de diferentes
maneras en el Servicio.
Los conocimientos adquiridos a lo largo de la elaboración de este proyecto fueron
variados, desde el manejo adecuado de las diferentes herramientas que se
encuentran en el software de diseño NX, hasta la manera de soldar, cortar, pintar,
taladrar en el taller.
Por otro lado, es importante mencionar que si bien, se ha cubierto una necesidad
dentro del HJM, el proyecto puede seguir creciendo con ayuda de las diferentes
ideas y visiones de los terapeutas o algún otro colega ingeniero biomédico que
desee hacerlo.
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Anexos Piezas de madera y agarraderas con medidas
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MANUAL DE USUARIO
Estabilizador Infantil para
Pacientes Neurológicos
Elaboró:
Ing. Alma Carolina Espejel García
2013
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Índice
A.
Posiciones……………………………………………………………………….………5
B. Sujeción del
Paciente…………………………………………………………...…………..…….…..6
C. Remoción de mesa de
trabajo…………………………………….………………………………………..……7
D. Desmonte por
partes…………………………………………………………………………………...7
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Estabilizador Infantil
Considerado una ayuda técnica, es un dispositivo que facilita el cambio de postura
en las actividades cotidianas y que permite practicar el enderezamiento del tronco
y su mantenimiento activo contra la gravedad.
Tipos
Prono: El paciente se encuentra ligeramente inclinado hacia enfrente, aquí se
debe tener un buen sostén de cabeza, sin embargo, se utiliza para fortalecer
dichos músculos y la rehabilitación sea mejor para el paciente.
Supino: El paciente se encuentra apoyado totalmente en su espalda. Se ajusta
para quienes carecen de sostén de tronco y cuello.
Vertical: El paciente es colocado en la posición bípeda natural por lo que debe
haber buen fortalecimiento de piernas, columna, cuello y cabeza.
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A. Posiciones El estabilizador cuenta con dos posiciones principales que ayudarán al usuario a
colocar al paciente como mejor sea necesario.
Inclinación a 70°.
Para colocarlo en esta posición quite el perno que se encuentra en el tubo
nivelador, incline el tronco del aparato ligeramente empujando hacia atrás hasta
que el tubo tope con las agarraderas colocadas en el entrepaño.
70°
Posición a 90°
Para colocarlo en esta posición empuje hacia arriba el tronco y coloque el perno en el
primer orificio del tubo nivelador.
90°
Fig. 1 Estabilizador a 70°
Fig. 2 Estabilizador a 90°
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B. Sujeción del Paciente
Tórax y Rodillas
Coloque al paciente en posición prono y sujete su tórax y sus rodillas con los
cinturones y elásticos sujetos al aparato.
Pies
Fig. 3 Tórax
Fig. 5 Plantillas para pies
Fig. 4 Cojinetes para rodillas
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Coloque los pies del paciente en cada plantilla y sujételos con los cinturones que
se encuentran en el aparato.
C. Remoción de mesa de trabajo
La mesa de trabajo está sujeta con pijas hacia dos tubos por la parte
inferior, para removerla, coloque el estabilizador a 90° y con un desarmador de
cruz remuévala con cuidado de no dañar los demás componentes del equipo.
D. Desmonte por partes
Retire las tuercas y tornillos en la parte lateral del dispositivo.
Fig. 5 Vista inferior de mesa
Fig. 6 Tuerca parte interna Fig. 7 Tuerca parte externa
NOTA: Utilizar llave 9/16 para realizar el desmonte del
tronco y colocarlo de preferencia en posición a 70° por
seguridad.
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Carta de entrega de estabilizador
México, D. F., a de 7 de noviembre de 2013
Dr. Leobardo Guerrero Beltrán Jefe de División de Cirugía
Hospital Juárez de México At’n. Dr. M. Roberto Martínez Serrano Enc. del Servicio de Medicina Física y Rehabilitación del H. J. M. PRESENTE
Estimado Dr. Guerrero:
Por medio de la presente me dirijo a usted para informarle la donación de un Estabilizador Infantil
al área del Servicio de Medicina Física y Rehabilitación del Hospital Juárez de México, como parte
del Proyecto de Evaluación Final de la Pasante de Ingeniería Biomédica ALMA CAROLINA
ESPEJEL GARCÍA, alumna de la Universidad de Monterrey como requerimiento para la obtención
del Título de Ingeniería Biomédica, proyecto que se realizo bajo la Tutoría del Dr. José Santiago
Cruz Bañuelos (Doctor en Mecánica de Materiales de la Universidad de Monterrey) y M. en C.
Dolores Enciso González del Hospital Juárez de México.
Este dispositivo será manejado en el Servicio de Medicina Física y Rehabilitación se anexa manual
de usuario con instrucciones específicas a conveniencia del Terapeuta y para mejora de la
atención del paciente neurológico infantil.
Agradezco de antemano las facilidades para llevar a cabo este proyecto tanto en instalaciones
como el personal de este servicio.
Sin más por el momento, aprovecho la ocasión para enviarle un cordial saludo y quedo de usted.
ATENTAMENTE Vo. Bo.
ALMA CAROLINA ESPEJEL GARCIA M. en. C. DOLORES ENCISO GONZÁLEZ Pasante de Ing. Biomédica Médico del Deporte
c.c.p. DR. José Santiago Cruz Bañuelos. Asesor de Tesis de la UDEM. c.c.p. Ing. Jorge Takenaga Fukushima. Director del Programa de Ingeniería Biomédica del UDEM. c.c.p. M. en C. Dolores Enciso González. Médico del Deporte del HJM.
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Tablas comparativas de costos
Tipo Características País Costo
Easy Stand Bantam Pediatric Stander Sit to Stand Se mueve desde posición sedente hasta
supino
EEUU $2095.00 dls
Ormesa Dondolino Pediatric Stander Vertical/Prono Angulación Variada
EEUU $1588.51 dls
Jenx Prone Stander Prono Soporte en el frente y un rango de ángulos variado
EEUU $2050 dls
Leckey Prone Stander Prono Cinco ángulos diferentes
EEUU $2700.54 dls
E930 Rifton Prone Pediatric Stander Prono Adaptaciones de ángulo pero
sin mesa
EEUU $1685 dls
Horizon Prone Stander Prono Acceso rápido de silla de ruedas a
estabilizador
EEUU $4351.95 dls
TherAdapt Prone Stander Prono Estabilidad y variación angular
EEUU $1280.36 dls
Standing Boxes Vertical Mesa vertical sin soportes
EEUU $635.76 dls
Standing Tables Vertical/Prono Variación de Mesa y angulos
EEUU $810.85
Simmons Preston Tugs Pediatric Stander Prono Posicion prono con mesita
Canadá $2500.09 dls
Early Intervention Prone Stander Prono Base y soporte de madera
EEUU $1069.65 dls
Dondolino Stander Size 1 Vertical/Prono Libre de latex EEUU $2063.00 dls
OBSERVACIONES: la mayoría de los estabilizadores son prono y verticales.
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Pieza No. De Unidades Costo Unitario Total
Perno 2 $ 5. 00 $10.00 Rondana plana 20 $ 1.00 $20.00 Tornillos alta resistencia 4 $ 5.00 $20.00
Cromato de zinc 1 $160.00 $160.00 Pintura en
aerosol 4 $42.00 $168.00 RTS 1 $150.00 $150.00
Perfil tubular A 4 mts $90.00 $90.00 Perfil tubular B 6 mts $350.00 $350.00
Solera 2 mts $70.00 $70.00 Soldadura 1 kg $85.00 $85.00
Madera 4 piezas $250.00 $250.00 Pintura para
madera 4 $18.00 $72.00 Regatones 12 $5.00 $60.00 Diluyente 1 lt $15.00 $15.00
Cepillo para lijar 1 $35.00 $35.00 Estopa 500 grs $25.00 $25.00
Mano de obra - - $900.00
TOTAL $2480.00
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