Materiales Utilizados en la Construcción de Prótesis y Órtesis

Los dispositivos protésicos y ortésicos se construyen a partir de una gama de materiales seleccionados para equilibrar la resistencia, el peso, la rigidez, la durabilidad, la conformabilidad y la compatibilidad con la piel. Estos incluyen termoplásticos que pueden moldearse a los contornos del cuerpo, compuestos reforzados con fibra como la fibra de carbono que son resistentes y ligeros, metales para componentes estructurales y modulares, y polímeros blandos y siliconas utilizados en la interfaz con la piel. La elección del material influye en cómo se siente, funciona y dura un dispositivo.

Definition

Los materiales utilizados en la construcción de prótesis y órtesis son los materiales estructurales, de interfaz y biocompatibles, incluyendo termoplásticos, compuestos reforzados con fibra, metales, y polímeros blandos y siliconas, a partir de los cuales se fabrican los dispositivos de asistencia externos y sus componentes.

Scope

Este tema examina las principales clases de materiales utilizados en prótesis y órtesis y las propiedades que impulsan su selección. Trata los materiales como un tema de referencia para comprender el diseño de dispositivos y no es un procedimiento de fabricación, un respaldo de producto o una guía clínica para elegir un dispositivo para un individuo.

Core questions

• ¿Qué clases de materiales se utilizan en dispositivos protésicos y ortésicos y para qué funciones?
• ¿Qué propiedades, como la relación resistencia-peso, la rigidez, la resistencia a la fatiga y la compatibilidad con la piel, rigen la elección del material?
• ¿Cómo difieren los materiales de interfaz de los materiales estructurales?
• ¿Cómo se equilibran las compensaciones de materiales en el diseño de dispositivos?

Key concepts

• Biocompatibilidad
• Termoplásticos
• Compuestos reforzados con fibra (fibra de carbono)
• Relación resistencia-peso
• Rigidez y flexibilidad
• Fatiga y durabilidad
• Materiales de interfaz (silicona, espumas, geles)

Mechanisms

La selección de materiales sigue las demandas funcionales de cada parte de un dispositivo. Los componentes estructurales deben soportar cargas repetidas del peso corporal sin fallar, lo que favorece materiales con una alta relación resistencia-peso, como los compuestos de fibra de carbono, el titanio y las aleaciones de aluminio. Los termoplásticos se ablandan cuando se calientan y pueden termoformarse al vacío sobre un molde o modelo, permitiendo la conformación personalizada de encajes y órtesis. Los materiales en la interfaz con la piel, como las siliconas, geles y espumas, se eligen para ser flexibles y compatibles con la piel, de modo que amortigüen y distribuyan la carga. La biocompatibilidad, la resistencia a la fatiga y la forma en que se distribuye la rigidez a través de una estructura determinan conjuntamente la comodidad, el rendimiento y la vida útil.

Clinical relevance

Conocer las propiedades y las compensaciones de los materiales de los dispositivos ayuda a los clínicos e ingenieros a comprender por qué un dispositivo es cómodo o duradero y cómo las elecciones de materiales se relacionan con la función. Esta entrada es material de referencia descriptivo sobre los materiales y sus propiedades; no recomienda productos específicos ni guía la selección de dispositivos para pacientes individuales.

Evidence & guidelines

Gran parte de la base de evidencia consiste en estudios de ingeniería y materiales y revisiones narrativas, más que en ensayos clínicos. Las revisiones de materiales basados en polímeros y fabricados aditivamente describen cómo el campo se está moviendo hacia polímeros y compuestos más ligeros y personalizables, mientras que las revisiones sistemáticas de componentes protésicos señalan que vincular las elecciones de materiales o componentes con los resultados funcionales es metodológicamente desafiante.

History

Las primeras prótesis y órtesis se fabricaban en gran medida con madera, cuero y metal. La introducción de plásticos y termoplásticos a mediados del siglo XX permitió dispositivos más ligeros y moldeables, y la posterior adopción de compuestos de fibra de carbono aportó una alta resistencia con bajo peso, posibilitando componentes dinámicos como los pies de almacenamiento de energía. Las siliconas blandas y los geles para la interfaz de la extremidad y, más recientemente, los polímeros adaptados para la fabricación aditiva han continuado expandiendo la paleta de materiales.

Seminal works

• bowker-michael-1992
• sakib-2023

Frequently asked questions

¿Por qué la fibra de carbono es común en las prótesis?

Los compuestos de fibra de carbono ofrecen una alta relación resistencia-peso y pueden almacenar y devolver energía elástica, lo que los hace útiles para componentes estructurales y para dispositivos dinámicos como los pies protésicos de almacenamiento de energía.

¿Por qué se utilizan termoplásticos para encajes y órtesis?

Los termoplásticos se ablandan cuando se calientan y pueden moldearse sobre un modelo del cuerpo, permitiendo una forma ajustada a medida, y pueden recalentarse y ajustarse, lo que se adapta al proceso iterativo de ajuste de encajes y órtesis.