Diseño de una férula implantable traqueo – bronquial para el control de enfermedades pulmonares obstructivas crónicas (EPOCS) aplicado en pacientes de las minas de Potosí, Bolivia

Resumen

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 cuáles disminuyen la eficiencia respiratoria y afectan la calidad de vida de los mismos debido a la inflamación de los bronquios.

Se realizó la simulación del comportamiento de la férula cuando el bronquio está con el implante, sin el implante y cuando el mismo está sano; lo cual permitió modelar este caudal respiratorio con el fin de mejorar los estudios de respiración y tratamientos de la EPOC, ya que actualmente el tratamiento utilizado consiste 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 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, la cual cumplirá 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 será diseñado según las necesidades de cada paciente, este 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 adentro el Workbench para simular el comportamiento de las fuerzas sobre el prototipo determinando tensiones y compresiones máximas.