Inventar una ortesis removible capaz de prevenir el pie caído y la trombosis venosa y de mantener la contracción muscular

Desde la perspectiva de la Organización Mundial de la Salud (OMS), la salud es la ciencia y la tecnología de la prevención de enfermedades, que presta servicios médicos para el diagnóstico inmediato, el tratamiento y el desarrollo con el fin de abordar los problemas. La seguridad es uno de los aspectos más importantes de los sistemas de atención sanitaria [1]. Aumentar la calidad del trabajo incrementa, en consecuencia, la precisión y la mejora del proceso terapéutico, su rapidez y también la satisfacción de los pacientes [2]. Los cuidados intensivos incluyen la atención a pacientes con enfermedades potencialmente mortales, bajo la supervisión del personal más cualificado, con equipos e instalaciones avanzados, e incluyen toda la atención sensible relacionada con la vida del paciente [3-4]. Una parte importante del esfuerzo del sistema de tratamiento se centra en poder ofrecer los mejores servicios a sus pacientes en el menor tiempo y al menor coste. Las unidades de cuidados intensivos (UCI) ocupan un lugar importante por los elevados costes humanos y económicos que pueden suponer para el sistema sanitario [5-6]. Cabe mencionar pacientes con problemas como cetoacidosis diabética, emergencia hipertensiva, autointoxicación no accidental, insuficiencia cardíaca, cardiopatía isquémica, enfermedad cerebrovascular y afecciones respiratorias [7-9]. Se han realizado numerosos estudios para identificar los factores que aumentan la mortalidad de los pacientes ingresados en la UCI. El shock infeccioso, la edad, el tabaquismo y las infecciones nosocomiales figuran entre los factores que aumentan la mortalidad en las unidades de cuidados intensivos [10-11]. Un estudio exhaustivo de hospitales del Reino Unido mostró que la tasa de mortalidad de los pacientes ingresados en las UCI es de alrededor del 20,6 % [12], y la de los hospitales públicos de Singapur, del 9,4 % [13]. Entre las complicaciones de la hospitalización en la unidad de cuidados intensivos se encuentran el pie caído, la trombosis venosa profunda [14], la atrofia muscular [15], etc. El tromboembolismo venoso (TEV), que incluye la trombosis venosa profunda (TVP) y la tromboendarterectomía pulmonar (TEP), es un problema de salud pública que provoca 250 000 hospitalizaciones al año en Estados Unidos [16-17]. Por otra parte, entre cien y cincuenta mil personas son hospitalizadas cada año a causa de una enfermedad benigna y tratable, pero mueren por embolia pulmonar, cuando con la prevención se podría evitar la muerte de estos pacientes [18].

Los factores de riesgo de esta enfermedad son la inmovilidad, los cánceres, el infarto de miocardio, la insuficiencia respiratoria, la cirugía, los traumatismos, la obesidad, el uso de hormonas femeninas y los trastornos hereditarios de la coagulación [19]. Otra complicación de la hospitalización es el «pie caído». El pie caído o prolapso del pie es una afección en la que la persona no puede realizar correctamente la función articular de dorsiflexión debido a la debilidad o la parálisis del músculo tibial anterior o de otros músculos que se originan en el nervio peroneo. El pie caído puede ser unilateral o bilateral. A veces se observan con esta complicación síntomas como dolor, debilidad y entumecimiento [20]. El diagnóstico de esta complicación es fácil mediante la exploración física, pero el uso de técnicas de imagen y de la electromiografía también puede ayudar a examinarla más de cerca [21]. Hoy existen diversos tratamientos para controlar el pie caído y, según la causa de esta complicación, se adopta el método de tratamiento adecuado. Entre los tratamientos disponibles para la prevención y la corrección del pie caído están la fisioterapia, la estimulación eléctrica y la enseñanza, siendo el más habitual el uso de ortesis de tobillo y pie [22]. Otras complicaciones de la hospitalización en la unidad de cuidados intensivos son la atrofia muscular [15], las úlceras por presión, etc. En la actualidad, según el tema y los resultados de la investigación, una de las formas de prevenir y reducir las complicaciones en las salas de los hospitales es producir y utilizar una ortesis móvil capaz de prevenir el prolapso del pie y la trombosis venosa y de mantener la contracción muscular. A continuación, hablaremos de su estructura. Esta idea ha sido registrada en la Oficina de Patentes de Irán con el número de invención 103769. Métodos: este proyecto comenzó con una idea nueva de la investigadora; a continuación, mediante la búsqueda en el contenido científico de artículos y libros, se elaboraron el título y la propuesta del proyecto con la opinión del supervisor. Después se diseñó el modelo del dispositivo en colaboración con ingenieros gráficos y mecánicos de Fianccy. La herramienta principal fue inventada por la investigadora. Con un ingeniero mecánico y SolidWorks, se realizó el diseño de esta herramienta con un software profesional, a partir de la propuesta teórico-académica de los investigadores (Mahmoudi y Mohammadbeik) para fabricar un dispositivo destinado a prevenir el pie caído, la deformidad de los dedos del pie y la atrofia muscular, mejorar el retorno sanguíneo desde los órganos distales hacia los proximales y mantener la función de las válvulas venosas, evaluar las constantes vitales y mantener la fuerza de los músculos sólidos del pie y prevenir su atrofia. Esta idea se diseñó con software y, a continuación, la investigadora y el ingeniero mecánico trasladaron el archivo del diseño al laboratorio para el diseño del hardware y la maqueta. La estructura de la ortesis se analizó en cuanto a la morfología de todos los ángulos y a la medición de las figuras según los estándares y, tras modificar las figuras y las mediciones, fue rediseñada por un experto en software. Esta ortesis móvil, capaz de prevenir el pie caído, mantener la función de las válvulas venosas y evaluar las constantes vitales, se compone de (cierre mecánico: 3×2 cm; cuerpo: 40 cm de longitud; sensor de pulso: 0,5×0,5 cm; sensor de pulsioximetría: 0,5×1 cm; capa interior inflable R: 12 cm; capa exterior R: 15 cm; cables de transmisión de mensajes eléctricos R: 1 cm; plantilla: 25 cm; bisagra removible R: 2 cm; conector entre la capa interior y la bomba de aire R: 2 cm). La ortesis consta de una sección superior y otra inferior que, una vez colocado correctamente el pie en ella, se unen entre sí mediante un cierre mecánico (según la figura 1, número 2). Para el movimiento del pie en su rango de movimiento (ROM), primero se conecta la bisagra removible (según la figura 7, número 11) a la pantalla de control, que está separada de la ortesis por un cable. Todos los movimientos normales del pie (flexión dorsal, flexión plantar, inversión y eversión) los realizará un programa diseñado en la pantalla y, al elegir cada movimiento, el mensaje se transmite por un cable a la bisagra removible (según la figura 3, número 11) y, al moverse la ortesis, el pie se mueve en la dirección deseada y, según las instrucciones dadas al programa, permanece en la postura deseada durante el tiempo especificado (5 s) y vuelve de nuevo a su postura inicial. Los cuatro movimientos del pie (flexión dorsal, flexión plantar, inversión y eversión) se realizan mediante un programa que se programa en la memoria de la pantalla a través de la bisagra removible: la duración de cada movimiento, el número de repeticiones y el tiempo de reposo del pie hasta el siguiente movimiento. Para prevenir la trombosis venosa profunda (TVP) y mantener la función de la válvula unidireccional, primero se conecta la pequeña bomba de aire portátil (según la figura 6, número 1), disponible en el mercado, al conector situado entre la bomba de aire (según la figura 2, número 4) y la capa interior inflable (según la figura 3, número 8) mediante un tubo de aire; al transferir el aire de la bomba a la capa interior inflable se produce la acción de inflado y vaciado. Por supuesto, el número de repeticiones y la intensidad de la presión del aire se definen en la pantalla (según la figura 2, número 6) situada en el cuerpo de la bomba (según la figura 6, número 1) y se aplican al pie; esta acción provoca una presión estándar (17 mmHg) sobre la válvula unidireccional, lo que da continuidad y ayuda a la circulación sanguínea y evita la reducción de la función de la válvula unidireccional. Además, los cables eléctricos (según la figura 1, número 3) se conectan a la posición deseada (según la figura 5, número 5) mediante un cable y, tras conectarse a un aparato TENS (aparato generador de impulsos), generan impulsos que producen la estimulación eléctrica de los músculos y evitan el fallo y la atrofia musculares; la intensidad del voltaje, la duración de la estimulación muscular y el número de estimulaciones se controlan y se realizan desde la pantalla (según la figura 5, número 2), y se hace la programación. Según la ubicación del sensor en la parte superior de la ortesis (según la figura 4, número 10), se mide el pulso pedio dorsal y se muestra en la pantalla. Asimismo, al colocar el sensor de pulsioximetría en la parte superior de la ortesis (según la figura 4, número 9), la cantidad de saturación de oxígeno se muestra en la pantalla. Al fabricar una ortesis móvil, gracias a su estructura y a la estimulación eléctrica de los músculos, se evita la reducción de la contracción muscular, la atrofia y el pie caído, se mantiene la función de las válvulas y se estudia la saturación de oxígeno mediante el sensor del pulso pedio dorsal y el sensor de pulsioximetría, con lo que se puede evitar la aparición de muchas enfermedades y las muertes que causan.

Según la figura 1: 1- Cuerpo de la ortesis 2- Cierre mecánico 3- Cables eléctricos

Según la figura 2: 4- Conector 5- Plantilla de la ortesis 6- Parte superior de la ortesis

Según la figura 3: 7- Capa exterior de la ortesis 8- Capa interior de la ortesis 11- Bisagras removibles

Según la figura 4: 9- Sensor de pulsioximetría 10- Sensor de pulso

Según la figura 5: 1- Dispositivos TENS 2- Pantalla LCD 3- Encendido 4- Apagado 5- Posición de conexión del cable

Según la figura 6: 1- Bomba de aire 2- Pantalla LCD 3- Encendido 4- Apagado 5- Unión con la interfaz

Discusión: esta investigación se ha realizado en el ámbito de la medicina y la ingeniería médica. Dada la magnitud del pie caído y de la trombosis venosa profunda al prestar atención médica al paciente, se siente la necesidad de utilizar equipos preventivos para evitar este problema. Gracias al diseño innovador de este dispositivo, se utiliza para prevenir el pie caído, la deformidad de los dedos del pie y la atrofia muscular, mejorar el flujo sanguíneo desde la parte inferior hacia la superior, vigilar las constantes vitales y mantener la fuerza de los músculos de la pierna. Entre las ventajas de este plan figuran mover el pie en cuatro direcciones (flexión del dorso del pie, flexión de la planta del pie, inversión y eversión), la posibilidad de planificar el número y el tiempo de los movimientos, comprobar las constantes vitales en la extremidad inferior, evitar la reducción de la contracción muscular, prevenir el estancamiento de la sangre y la trombosis en las extremidades inferiores y evitar la atrofia y la pérdida de masa muscular. Asimismo, según la investigación de Esfandiari et al. (2017), un estudio titulado Literature Review of the Effect of Ankle-Foot Orthosis on Gait Parameters After Stroke (23), la de Alnajar et al. (2020), con el título Advances in neuroprosthetic management of foot drop (24) y la de Prenton et al. (2018), con el título FUNCTIONAL ELECTRICAL STIMULATION AND ANKLE FOOT ORTHOSES PROVIDE EQUIVALENT THERAPEUTIC EFFECTS ON FOOT DROP (25), y esta investigación, se sugiere el uso de equipos preventivos para evitar el pie caído, la deformidad de los dedos del pie y la atrofia muscular, mejorar el flujo sanguíneo desde la parte inferior hacia la superior, mantener la función de las válvulas venosas, vigilar las constantes vitales y mantener la fuerza de los músculos de la pierna. Resultados: los resultados de este estudio y de otras investigaciones pueden ser una de las formas más eficaces de prevenir el pie caído, la deformidad de los dedos del pie y la atrofia muscular, mejorar el flujo sanguíneo desde la parte inferior hacia la superior, vigilar las constantes vitales y mantener la fuerza de los músculos del pie. Además, el uso de la ortesis puede reducirlos significativamente. Por otra parte, se recomienda modificar las políticas preventivas, por ejemplo produciendo instrumentos como la ortesis removible. Estamos dispuestos a colaborar con todas las instituciones y personas de los ámbitos de la economía, la educación, la investigación y la salud, y con startups, en torno a esta idea.

Mohammad Masoud Mahmoudi1, Asghar karbord2*, Kourosh Alimohammadbeik1, Parnia Toudehfallah3, Fatemeh KarimiRouzbahani3, Mahyar Mahmoudi4 1Estudiante de enfermería, Young Researchers and elite club, Qazvin Branch, Islamic Azad University, Qazvin, Irán. 2MSC Epidemiology of clinical research development unit, velayat hospital & Faculty Members of Surgical Technologist Group of Paramedical College, Qazvin University of Medical Science. Qazvin, Irán. 3Estudiante de enfermería de la facultad de paramedicina, Qazvin Islamic Azad University, Qazvin, Irán. 4Departamento de Terapia Ocupacional, School of Rehabilitation, University of Social Welfare and Rehabilitation Sciences, Teherán, Irán. *Autor para correspondencia: Asghar karbord. Epidemiology of clinical research development unit, velayat hospital & Faculty Members of Surgical Technologist Group of Paramedical College, Qazvin University of Medical Science. Qazvin, Irán.