Instrumentalización de unas pinzas de compresión para la medición de la fuerza recuperadora durante la maniobra de corrección espinal
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Resumen
Cuando la deformidad espinal del adulto (DEA), que afecta al 68% en pacientes de más de 60 años, reduce su calidad de vida, se corrige mediante barras y tornillos transpediculares. Debido a su importancia, en los últimos años se han desarrollado numerosos modelos computacionales relacionados con la DEA. Estos estudios están basados en columnas sin deformidad previa, por lo que la evaluación de los sistemas de fijación en ellos puede estar sesgada. Por ello, resultaría útil determinar la fuerza recuperadora ( ) que se ejerce sobre la fijación durante la cirugía de corrección de una columna deformada. Ningún trabajo previo conocido ha estimado dicha fuerza. Los objetivos de este estudio son: (i) el diseñar y fabricar un sistema de medición puramente mecánico integrado en las pinzas para registrar y (ii) caracterizar mecánicamente la transmisión de la fuerza en las pinzas para la medición in vivo de .
En el mango de una pinza de compresión Expedium® de acción paralela se integró un sistema de medición constituido por: casquillo, dial, soporte cónico y varilla roscada. Entre el casquillo y el dial se incluye un muelle de matricería. Mediante el roscado del dial sobre la varilla, el conjunto dial-muelle-casquillo ejerce la fuerza para cerrar las pinzas durante la maniobra, sustituyendo a la que ejercería el cirujano. Sobre el dial y la varilla roscada se grabaron con láser (Láser Iberolaser IL-1390 a 80W) unas reglas de precisión milimétrica para medir la compresión del muelle (d) y la apertura del mango (AP), respectivamente. Todos los componentes fueron fabricados en acero quirúrgico ASTM 316L para permitir su autoclavado.
Para caracterizar la transmisión de la fuerza en la pinza con el fin de obtener la fuerza ejercida en el extremo (Fp) a partir de la fuerza aplicada en el mango ejercida por el muelle (Fm), se midió en un ensayo la relación Fp-Fm para 5 aperturas diferentes, midiendo Fp con una célula de carga (DYLY-106 500N). La medición se repitió 3 veces para asegurar la repetitividad de la medida. Este procedimiento experimental consigue, además de cuantificar las fuerzas de entrada y salida en las pinzas, que la relación que se establezca posteriormente entre ellas incluya, no solo el efecto multiplicador de la fuerza debido al propio diseño del mecanismo (ventaja mecánica), sino también los efectos no lineales producidos por la deformación de los componentes de la pinza durante la compresión.
Finalmente, se obtuvo la nube de puntos formada por los datos de apertura, fuerza del mango, y fuerza en el extremo de la pinza y se realizó un ajuste de la nube de puntos en MATLAB®. Se seleccionó el ajuste con un mayor coeficiente de correlación (R2>0.99). Tras la caracterización de la transmisión de la fuerza en las pinzas, se diseñó el protocolo de recogida de medidas para obtener, a partir de AP y Fm, la fuerza recuperadora en el extremo de la pinza.
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