Diseño y construcción de un mecanismo para simular la pleura pulmonar

Abstract

Resumen En la presente tesis se realiza el diseño y construcción de un mecanismo para simular un tórax humano incluyendo la pleura pulmonar humana con el objetivo de recrear las condiciones de una efusión pleural para su análisis por medio de diagnóstico ultrasónico estudiando los ecos presentados a medida que el espacio pleural incrementa su tamaño. El dispositivo realizado simula la región torácica, está orientado a simular casos y condiciones saludables al igual que casos con enfermedades que causan una efusión pleural. El derrame o efusión pleural se produce cuando las membranas pleurales se separan debido a la acumulación de líquido interpleural. El sistema consta de tres partes esenciales, la primera donde se acopla un tejido artificial de músculo y pleura, para simular la cavidad torácica, la segunda, el mecanismo de movimiento que simula la separación de las membranas pleurales obteniendo separaciones con una resolución de 0.009375 mm y la tercera donde se encuentra el sistema de control electrónico del mecanismo. La investigación consta de cinco etapas esenciales; la primera es donde se realiza la investigación del tema para poder tener los fundamentos necesarios para comenzar con la segunda etapa, donde se ejecuta el diseño del dispositivo cubriendo todas las necesidades de la investigación previa; la tercera etapa consta de la elaboración y construcción del dispositivo, obteniendo un dispositivo acorde a los planos de fabricación de cada una de las piezas, así como del ensamble de este. La cuarta etapa es donde se construye y se programa el sistema de control electrónico para el movimiento mecánico de nuestro dispositivo y la última etapa consiste en realizar las pruebas de validación (pruebas de precisión y de inspección ultrasónica del dispositivo). Palabras clave: Efusión pleural, simulador de pleura, diseño mecánico, ultrasonido

Abstract In the present thesis, the design and construction of a mechanism to simulate a human thorax including the human pulmonary pleura is carried out with the aim of recreating the conditions of a pleural effusion for its analysis by means of ultrasonic diagnosis, studying the echoes presented as the pleural space increases in size. The device made simulates the thoracic region, it is oriented to simulate healthy cases and conditions as well as cases with diseases that cause pleural effusion. Pleural effusion occurs when the pleural membranes separate due to the accumulation of interpleural fluid. The system consists of three essential parts, the first where an artificial tissue of muscle and pleura is coupled to simulate the thoracic cavity, the second, the movement mechanism that simulates the separation of the pleural membranes, obtaining separations with a resolution of 0.009375 mm. And the third where the electronic control system of the mechanism is located. The investigation consists of five essential stages; The first is where the investigation of the subject is carried out in order to have the necessary foundations to start with the second stage, where the design of the device is carried out, covering all the needs of the previous investigation; The third stage consists of the elaboration and construction of the device, where a device is obtained according to the manufacturing plans of each one of the pieces, as well as the whole of this. The fourth stage is where the electronic control system for the mechanical movement of our device is built and programmed, and the last stage consists of performing the validation tests (precision tests and ultrasonic inspection of the device). Keywords: Pleural effusion, pleura simulator, mechanical design, ultrasound