Diseño de una férula implantable traqueo – bronquial para el control de Enfermedades Pulmonares Obstructivas Crónicas (EPOCS) aplicado en pacientes de las minas de potosí

Authors

  • Blanca Telma Costa Ávila
  • Susana Gloria Vargas Mendieta

DOI:

https://doi.org/10.46932/sfjdv5n1-021

Keywords:

Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica (EPOC), simulación, férula

Abstract

La cirugía de implantes bronquiales o traqueo bronquiales, y el diseño de los mismos es sin duda uno de los avances más llamativos actualmente en el desarrollo de la Ingeniería Biomédica a nivel mundial. Es por ello que se desarrolló un diseño de prototipo propio para la región andina. Para esta investigación se presenta el caso clínico de diferentes pacientes (datos históricos) que trabajaron en las minas de las regiones de Potosí-Estado Plurinacional de Bolivia; los cuales presentan cuadros patológicos bronquiales como ser Enfermedades Pulmonares Obstructivas Crónicas (EPOC) y Asma, las mismas disminuyen la eficiencia respiratoria y afectan la calidad de vida de los pacientes debido a la inflamación de los bronquios. Se realizó la simulación del comportamiento del bronquio con el implante, sin el implante y cuando el mismo está sano; lo cual permitió modelar el caudal respiratorio con el fin de mejorar los estudios de respiración y tratamientos de la EPOC, ya que actualmente el tratamiento utilizado consiste en cirugías de extirpación o respiradores artificiales que no han generado cuadros clínicos de mejora. Se consideró también las características físicas y químicas del implante para adaptarse al organismo y permitir el funcionamiento normal del sistema respiratorio y considerando la biocompatibilidad del material sugerido para la fabricación, siendo ideal el uso de poliuretano termoplástico. El prototipo se adapta al sistema bronquial cumpliendo con la mecánica del fluido de aire del organismo; con la ayuda de software de simulación se elaboró un pequeño sistema de cálculos para diseñar las dimensiones del bronquio, basándose en los resultados y los parámetros con los que se elabora el Stent, de igual forma se añade una capa interna cilíndrica de 1 milímetro de espesor para que el caudal del aire no genere turbulencia dentro de las vías respiratorias, y con el fin de que este sea el que otorgue la consistencia al diseño. La férula bronquial cumpliría la función de incrementar el caudal de aire hacia los pulmones abriendo las paredes inflamadas del bronquio para mejorar el proceso de respiración de los pacientes con EPOC. El diseño posee un radio flexible y auto-expandible, lo cual permite mantener las cavidades bronquiales abiertas y, debido a las características del diseño, responde a las necesidades de cada paciente. Según los resultados de la simulación, el prototipo bronquial posee una resistencia afín a las vías respiratorias gracias al material que lo compone, permitiendo que se implemente durante años en el cuerpo y soporte toda la presión. La interpretación física de la férula por métodos finitos se realizó en el programa ANSYS, respectó a las estructuras dinámicas y rígidas. También se utilizó la herramienta “Static Structural“, que se encuentra dentro el Workbench para simular el comportamiento de las fuerzas sobre el prototipo determinando tensiones y compresiones máximas.

References

Caracciolo, P. C., & Abraham, G. A. (2015). Poliuretanos biomédicos: síntesis, propiedades, procesamiento y aplicaciones. In Imprensa da Universidade de Coimbra eBooks (pp. 147–181). https://doi.org/10.14195/978-989-26-0881-5_4

GBD 2015 Chronic Respiratory Disease Collaborators. (2017). Global, regional, and national deaths, prevalence, disability-adjusted life years, and years lived with disability for chronic obstructive pulmonary disease and asthma, 1990–2015: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2015. The Lancet. Respiratory Medicine, 5(9), 691-706.

Patient Specific Coronary Stent Designing and its Computational Analysis using Ansys. (2019). IOPSCIENCE. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1362/1/012052

Thrinayan, M. (2019). Polyurethane Coating on Coronary Stents. En International Conference on Physics and Photonics Processes in Nano Sciences https://www.researchgate.net/publication/250325584_Polyurethane_Coating_on_Coronary_Stents

Wise, R.A. (2020). Enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC). Recuperado el 20 de julio de 2020, de https://www.msdmanuals.com/es/hogar/trastornos-del-pulmón-y-las-v%C3%ADas-respiratorias/enfermedad-pulmonar-obstructiva-crónica-epoc/enfermedad-pulmonar-obstructiva-crónica-epoc

Jakoi, M., & Carbrey, J. (2019). Respiratory System Physiology, Introductory Human Physiology. ©copyright Jennifer Carbrey & Emma Jakoi.

Lancour, K. L. (2011). Anatomy & Physiology-Training Handout. National Rules Committee Chairman – Life Science.

Downloads

Published

2024-01-18

How to Cite

Ávila, B. T. C., & Mendieta, S. G. V. (2024). Diseño de una férula implantable traqueo – bronquial para el control de Enfermedades Pulmonares Obstructivas Crónicas (EPOCS) aplicado en pacientes de las minas de potosí. South Florida Journal of Development, 5(1), 283–294. https://doi.org/10.46932/sfjdv5n1-021