https://doi.org/10.35290/ro.v3n3.2022.636
Órtesis de inmovilización impresos en 3D para perros:
revisión sistemática de la literatura
3D printed immobilization orthoses for dogs: a systematic
literature review
Fecha de recepción: 2022-06-16 • Fecha de aceptación: 2022-08-03 • Fecha de publicación: 2022-10-10
José Miguel Segnini Maizo1
Pontificia Universidad Católica del Ecuador Sede Ibarra, Ecuador
jmsegnini@pucesi.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-4894-6482
María Francisca Fernández Badillo1
Pontificia Universidad Católica del Ecuador Sede Ibarra, Ecuador
mffernandez@pucesi.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-5854-0566
Juan Sebastián Velasco Correa1
Pontificia Universidad Católica del Ecuador Sede Ibarra, Ecuador
jsvelasco@pucesi.edu.ec
https://orcid.org/0000-0003-4572-2333
Mary Josefina Vergara Paredes2
Universidad Politécnica Salesiana, Ecuador
mvergarap@ups.edu.ec
https://orcid.org/0000-0002-5718-3325
Resumen
En el mercado nacional no existen empresas ni proyectos académicos que trabajen en el
desarrollo de órtesis de inmovilización para perros, solo se encuentran productos
comerciales de importación con altos costos de adquisición y mantenimiento. En esta
investigación se presenta una revisión sistemática de literatura que considera las órtesis
caninas de inmovilización, haciendo singular enfoque en la impresión 3D. Se aplica el
método de Torres-Carrión, planteando dos preguntas de investigación: a) ¿Qué tipo de
tecnología utilizan las órtesis impresas en 3D de inmovilización para perros?, y b)
¿Cuáles son los métodos considerados en los estudios? La búsqueda en las bases de
datos como Scopus y Google Scholar generaron diez y un artículo, respectivamente.
Como resultados se destaca la utilización del escáner 3D para realizar digitalmente el
levantamiento tridimensional del miembro afectado del animal y así procesar mediante
paquetes computacionales el diseño, análisis del dispositivo para luego fabricarlo
mediante la tecnología de impresión 3D. Concluyendo que no existen muchos estudios
específicos sobre órtesis caninas impresas tridimensionalmente, abriendo una brecha
para futuros estudios en este campo específico.
Palabras clave: método de impresión, rehabilitación médica, animal doméstico,
revisión sistemática.
Abstract
In the national market there are no companies or academic projects working on the
development of immobilization orthoses for dogs, only imported commercial products
with high acquisition and maintenance costs. This research presents a systematic literature
review that considers canine immobilization orthoses, with a singular focus on 3D
printing. The Torres-Carrion method is applied, posing two research questions: a) What
type of technology is used in 3D printed dog immobilization orthoses, and b) What are
the methods considered in the studies? The search in databases such as Scopus and
Google Scholar generated ten and one article, respectively. The results highlight the use
of the 3D scanner to digitally perform the three-dimensional survey of the affected limb
of the animal and thus process through computer packages the design and analysis of the
device and then manufacture it using 3D printing technology. We conclude that there are
not many specific studies on three-dimensional printed canine orthoses, opening a gap for
future studies in this specific field.
Keywords: printing method, medical rehabilitation, domestic animal, systematic
review.
Introducción
Los animales, al igual que los humanos, están expuestos a accidentes, deformidades o
enfermedades que dificultan su normal movimiento. Esto quiere decir que la calidad de
vida se reduce cuando el animal sufre dislocaciones, esguinces, esguinces de
articulaciones, ligamentos y otras enfermedades que pueden o no derivar en cirugía, y,
en la mayoría de los casos, es necesario entablillar para su recuperación. Si bien esto es
cierto, en otros países existen órtesis para rehabilitar o acondicionar animales; son
dispositivos importados, que tienen un alto costo en la realidad social ecuatoriana, y es
la razón principal por la que en su lugar los veterinarios optan por improvisar (Thomas
Splints) con accesorios como tubería de PVC, madera, algodón, etc (Rubio, 2011).
Las órtesis convencionales (yeso) de acuerdo con Segnini et al. (2017) presentan unas
series de desventaja como son, el peso, el impedimento del lavado de heridas, posibles
alergias en la piel, tiempo de recuperación, son incomodas para el usuario y son
solubles en agua.
Bajo la luz de lo anterior, a nivel mundial, muchas Instituciones de Educación Superior
y centros de investigación han desarrollado prototipos de interés, siguiendo
metodologías del proceso de diseño, análogas entre sí, y que parten de la investigación
de referentes que sirven para generar diversas alternativas de mecanismos, materiales y
estética. En este sentido, países como España, Estados Unidos, Israel, Rusia y Suecia
han direccionado esfuerzos para desarrollar dispositivos de inmovilización para
animales, específicamente perros, como se muestra en varios trabajos, como por
mencionar algunos, los de Antonana et al. (2019); Popov et al. (2019); Torres et al.
(2017); Wagoner et al. (2018); Mesa (2020) y Pascual Torres (2019), todos
direccionados a resolver el problema de movilidad y marcha del animal, utilizando
como herramienta principal la manufactura aditiva (impresión 3D). A pesar de ello,
muchos son equipos complejos con sensores electrónicos y con conectividad móvil,
otros poseen componentes de electroestimulación para acelerar la recuperación del
usuario y en otros casos, utilizan materiales especiales como la fibra de carbono.
Países latinoamericanos como Colombia y Guatemala documentan investigaciones en
pro del desarrollo de equipos ortésicos de inmovilización para perros, tal como los
presentados por Rubio (2011), Cortés (2013), Rocha (2019) y Herrera et al. (2020), en
donde dos de las investigaciones, desarrollan dispositivos ortésicos para solucionar
problemas puntuales como la displasia de cadera y la estenosis degenerativa
lumbosacra, mientras que la de Cortés (2013) realiza un producto de inmovilización
estándar, manejando diferentes tallajes derivados de las dimensiones del animal y en la
de Herrera et al. (2019), que se realiza un dispositivo mecánico que utiliza eslabones,
engranajes y resortes (mecanismos), para proporcionar soporte estructural a los perros,
al tiempo que permite la movilidad dentro de un rango específico.
Académicamente, en Ecuador se han mostrado avances en el desarrollo de equipos
ortésicos para perros, como el presentado por Zambonino (2019), en el cual se realizó
un inmovilizador para tratamientos traumatológicos en patas delanteras de canes,
mediante estudios zoométricos para explorar la fisionomía del animal. Por su parte,
Nacevilla (2018) desarrolla un sistema de control sobre una adaptación de órtesis
veterinaria destinado a la rehabilitación del movimiento de la rodilla canina operada
desde un dispositivo móvil.
Por otra parte, las mejores soluciones son las que toman en cuenta la adaptación
fisionómica de la extremidad afectada, requerimiento estudiado solo por algunas
investigaciones como es el caso de Antonana et al. (2019), Popov, et al. (2019), Mesa
(2020 ) y Pascual Torres (2019), los cuales utilizan un escáner 3D para realizar
digitalmente el levantamiento tridimensional del miembro afectado del animal y así
procesar mediante paquetes computacionales el diseño, análisis del dispositivo para
luego fabricarlo mediante la tecnología de impresión 3D. Una limitante de esta
tecnología es que sigue siendo un proceso de manufactura considerablemente lento (36
a 48 hs. de impresión), sin tomar en cuenta el posprocesado.
Por otro lado, tanto las investigaciones como las empresas comerciales, no direccionan
sus proyectos al desarrollo de dispositivos de bajo costo. Lo que conlleva a solucionar
parcialmente el problema en países en desarrollo como los latinoamericanos.
Lo antes expuesto abre una ventana para la utilización de revisiones sistemáticas de
literatura (RSL), las cuales tienen como objetivo identificar, evaluar y combinar la
evidencia de estudios primarios usando un método riguroso (Zhang & Babar, 2011).
Para el desarrollo de esta revisión sistemática de literatura se sigue el método propuesto
por Torres-Carrión et al. (2018), con el cual se obtienen 691 artículos que se redujeron a
123 luego de aplicar criterios y protocolos de inclusión y exclusión, y finalmente 10 al
aplicar criterios de calidad (Fernández et al., 2019).
Metodología
La metodología de revisiones sistemáticas de literatura (RSL) propuesta por Torres-
Carrión et al. (2018) propone dividir el proceso de búsqueda en tres subpartes:
Planificación
Reporte de la revisión
Presentación de resultados.
La etapa de planificación comienza con un conocimiento detallado del campo teórico al
que contribuirá, explicado conceptualmente (ver Figura 1), y la base para crear los
sinónimos científicos utilizados en las estructuras de investigación semántica (ver Tabla
2). Adicionalmente, para orientar la investigación, se han propuesto dos preguntas de
investigación. A partir de estos dos insumos se desarrollan todos los elementos de la
fase de reporte para el examen y presentación de los resultados (Ver Tabla 1).
Tabla 1
Fases de la Metodología Basada
Planificación
Reporte de la revisión
Presentación de resultados
Mentefacto conceptual
Identificación de la búsqueda
Resultados
Estructura semántica de búsqueda
Selección de estudios primarios
Conclusiones
Preguntas de investigación
Evaluación de la calidad del estudio
Desarrollo de protocolos de revisión
Extracción y seguimiento de datos
Revisiones sistemáticas relacionadas
Síntesis y monitoreo de datos
Selección de revistas y bases de datos
Nota. Se toma como base lo planteado por Torres-Carrión et al. (2018)
2.1 Mentefacto conceptual
Para comprender un problema determinado se organiza a través del mentefacto
conceptual, que permite extraer las ideas fundamentales de la investigación y centrar su
atención en el contexto teórico real de la investigación. El mentefacto expuesto en la
Figura 1 detalla la estructura conceptual de las órtesis caninas; concepto que nace desde
las áreas de la órtesis y órtesis para animales. Como ámbitos o subclases según destacan
las órtesis impresas en 3D, órtesis extremidades posteriores y órtesis extremidades
delanteras. Otros campos que son parte de las órtesis caninas y que son de interés en
esta investigación son: órtesis comerciales, órtesis patentadas, órtesis adaptables,
técnicas de inmovilización y diseño generativo. Por último, otros campos que no serán
estudiados son: prótesis caninas, órtesis craneales, dentales y humanas.
2.2 Protocolos de revisión
Por otro lado, para optimizar la revisión se definieron criterios generales, de exclusión y
de calidad, relacionados con las preguntas planteadas, tales como:
• Ámbitos de la investigación: órtesis caninas
• Publicaciones de los seis últimos años, es decir, desde el año 2016 al 2021.
• La base de datos utilizada Scopus, Google Scholar y Google Patents.
Figura 1
Mentefacto Conceptual de Órtesis Caninas
Mientras que como parte de los criterios de exclusión se tuvo en cuenta que:
• No se consideran como órtesis caninas: las prótesis caninas, las órtesis craneales
y dentales.
• Se contemplaron revistas con artículos científicos y tesis de grado y posgrado.
• Se consideraron únicamente publicaciones referentes a Ciencias veterinarias y
de la salud, Ciencias exactas y Tecnologías de los materiales.
2.3 Criterios de calidad
Para la búsqueda de los estándares que describen las órtesis caninas se consideró la
manufactura aditiva (impresión 3D) y el diseño generativo (optimización topológica).
Resultados
3.1 Estructura semántica de búsqueda
Se desarrolla la estructura semántica (ver Tabla 2) basada en la sinonimia. Para la
obtención del tesauro (Thesaurus, 2019).
La búsqueda se organiza en cuatro niveles: Órtesis caninas (L1), La impresión 3D en
caninos (L2), la unión de la impresión 3D con órtesis caninas (L3) y un último nivel
(L4) en el cual se busca órtesis caninas impresas en 3D.
Tabla 2
Estructura Semántica de Búsqueda en la Base de Datos Scopus
Concept
Query
Documents
L1
Canine orthoses
(canino* OR perro* OR canine* OR dog* ) W/10 (órtesis OR
férula* OR escayola* OR orthos* OR splint* OR cast OR
orthotics)
691
L2
3d printed Canine
(canino* OR perro* OR canine* OR dog* ) W/15 (3d OR
"three dimensional" OR “3-dimensional”) W/1 (print* OR
impresion) OR "additive manufact*" OR “manufactura aditiva”
OR "rapid prototyp*" OR “prototipado rapido”)
123
L3
3d printed Canine
orthoses
(canino* OR perro* OR canine* OR dog* ) W/15 ( 3d OR
"three dimensional" OR “3-dimensional” ) W/1 ( print* OR
impresion) OR "additive manufact*" OR “manufactura aditiva”
OR "rapid prototyp*" OR “prototipado rapido”) AND (órtesis OR
férula* OR escayola* OR orthos* OR splint* OR cast OR
orthotics)
10
L4
3d printed Canine
orthoses
(canino* OR perro* OR canine* OR dog* ) W/15 ( 3d OR
"three dimensional" OR “3-dimensional” ) W/1 ( print* OR
impresion ) ) OR "additive manufact*" OR “manufactura aditiva”
OR "rapid prototyp*" OR “prototipado rapido”) W/15 (órtesis
OR férula* OR escayola* OR orthos* OR splint* OR cast OR
orthotics)
1
En la base de datos de Google Académico existe una limitante de caracteres a utilizar en
la codificación de la estructura semántica, obligando en los últimos niveles de búsqueda
(L3 y L4) a individualizar las palabras clave y combinarlas hasta encontrar el mejor
resultado, tal como se muestra en la Tabla 3.
Tabla 3
Estructura Semántica de Búsqueda en la Base de Datos Google Académico
Concept
Query
Documents
L1
Canine orthoses
"órtesis caninas" OR "férulas caninas" OR "veterinary orthotics"
OR "canine splint" OR "dog splint" OR "veterinary splint" OR
"canine cast" OR "dog cast" -Prosthetics -dental -cranial -tooth
182
L2
3d printed Canine
dog canine veterinary perro canino "3d printing" OR "3d printed"
OR "3d print" OR "three dimensional" OR "3 dimensional" OR
"additive manufacturing" -Prosthetics -dental -cranial -tooth
177
L3
3d printed Canine
orthoses
("orthoses" OR"orthosis" OR"limb cast" OR"3d cast" OR"orthotic
device" OR"órtesis" OR "Férula") +(dog OR"perro" OR"canino"
OR"veterinary" OR"veterinaria") +("3d printed" OR"3d print"
OR"3d printing") -cranial -dental -human -ocular -patient -implant
-prótesis
30
L4
3d printed Canine
orthoses
("orthoses" OR"orthosis" OR"limb cast" OR"3d cast" OR"orthotic
device" OR"órtesis" OR" Férula") +(dog OR"perro" OR"canino"
OR"veterinary" OR"veterinaria") +("3d printed" OR"3d print"
OR"3d printing") -cranial -dental -human -ocular -patient -implant
-tooth -Prosthetics
1
De igual manera, se incluyó una búsqueda en la base de datos de patentes de Google, en
la cual se planteó un protocolo de revisión proponiendo búsquedas sobre las órtesis
caninas en los últimos 20 años, tal como se muestra en la Tabla 4.
Tabla 4
Estructura Semántica de Búsqueda en la Base de Datos Google Patentes
Concepto
Código de búsqueda (Script)
Documentos
órtesis caninas
(canine orthotics)1(Veterinary splint)1(dog orthotics) (canine splint) (dog
splint) - ((dental) OR (Cranial) OR (human) OR (orthodontic) 1OR1
(saturing) OR (Surgical) OR (patient) OR (spine) OR (molar) OR (Column)
OR (vehicle) OR (Chair) OR (Concrete-forming) OR
(Collar) OR (machine) OR1(Packaging System)); After: priority 2001-01-
01; Before: priority 2021-06-23; Type: PATENT; Language: SPANISH,
ENGLISH, GERMAN, CHINESE, FRENCH, ARABIC, JAPANESE,
KOREAN, PORTUGUESE, RUSSIAN, ITALIAN, DUTCH, SWEDISH,
FINNISH, NORWEGIAN, DANISH;
7
Al igual que en Fernández et al. (2019) se emplean protocolos de revisión que
proporcionan resultados relevantes, acordes a los parámetros antes expuestos.
3.2 Preguntas de investigación
En este apartado se relacionan las preguntas con el problema general de investigación.
¿Qué tipo de tecnología utilizan las órtesis impresas en 3D de inmovilización
de extremidades para perros?
Es importante conocer el tipo de tecnología utilizado en el desarrollo de las órtesis
impresas en 3D para animales, específicamente para perros, así como qué tipo de
adaptación fisionómica y el tipo de material utilizado (Tabla 5).
Tabla 5
Órtesis para Perros Impresas en 3D
Variable
Indicador
Referencia Bibliográfica
f
Tipos de órtesis
A1: estándar
Zambonino (2019); Torres et al. (2017); Cortés (2013)
3
A2: Personalizada
Antonana et al. (2019); Popov et al. (2019); Mesa
(2020); Pascual Torres (2019)
4
Tipo de tecnología
B1: FDM
Zambonino (2019); Antonana et al. (2019); Popov et
al. (2019); Mesa (2020 ); Pascual Torres (2019)
5
B2: SLS - SLA
Popov et al. (2019)
1
Tipo de material
C1: PLA
Zambonino (2019); Antonana et al. (2019); Popov et
al. (2019); Mesa (2020)
4
C2: ABS
Popov et al. (2019); Pascual Torres (2019)
2
C3: PETG
0
C4: Flexible
Antonana et al. (2019)
1
C5: Otro
Cisneros y Esparza (2019); Torres et al. (2017); Rubio
(2011); Cortés (2013); Wagoner et al. (2018)
4
¿Cuáles son los métodos/instrumentos considerados en las órtesis de
inmovilización de extremidades para perros?
De igual manera resulta importante conocer los instrumentos utilizados para levantar la
geometría del dispositivo, así como el método para obtener los requerimientos de diseño
(ver Tabla 6).
Tabla 6
Metodologías e Instrumentos Utilizados
Variables
Indicadores
Referencia Bibliográfica
f
Levantamiento de
datos
A1: Medidas zoométricas
Zambonino (2019); Cisneros y Esparza (2019);
Torres et al. (2017); Popov et al. (2019); Rubio
(2011); Cortés (2013); Tripaldi y Rojas (2014)
7
A2: Fotogrametría
0
A3: Escaneo 3D
Antonana et al. (2019); Popov et al. (2019);
Pascual Torres (2019)
3
A4: Capturando el contorno de
las extremidades
Mesa (2020)
1
A5: Otros
Rubio (2011)
1
Levantamientos
de los
requerimientos
B1: Entrevistas
Zambonino (2019)
1
B2: Encuestas
Zambonino (2019); Cortés (2013)
2
B3: Fichas de observación
Torres et al. (2017); Antonana et al. (2019)
Popov et al. (2019); Mesa (2020); Pascual
Torres (2019); Rubio (2011)
6
B4: Otros
Wagoner et al. (2018)
1
¿Qué tipo de validación de resistencia mecánica son considerados en las
órtesis de inmovilización de extremidades para perros?
Es fundamental validar los productos ortésicos con metodologías virtuales o físicas que
aseguren el correcto funcionamiento estructural de las órtesis (Tabla 7).
Tabla 7
Validación de las Órtesis
Variables
Indicadores
Referencia Bibliográfica
f
Estudios de
validación
A1: Simulaciones
computacionales
Mesa (2020) (Pascual Torres (2019); Torres et
al. (2017)
3
A2: Pruebas de campo
Zambonino (2019); Cisneros y Esparza (2019);
Tripaldi y Rojas (2014); Cortés (2013); Rubio
(2011)
5
A3: Optimización topológica
(Diseño generativo)
0
3.3 Reporte de revisión
Como se puede apreciar, la tecnología más presente en el desarrollo de órtesis impresas
es el Modelado por Deposición Fundida (FDM); esto se debe al posicionamiento de esta
tecnología dentro del mercado como más económica, dentro de la impresión 3D. Por
otro lado, solo pocas utilizan una adaptación fisionómica personalizada, en las cuales se
utiliza un escáner 3D para realizar digitalmente el levantamiento tridimensional del
miembro afectado del animal y así procesar mediante paquetes computacionales el
diseño. Asimismo, para obtener los requerimientos de diseño, la mayoría de las
investigaciones proponen la ficha de observación; por otro lado, es de gran ayuda contar
con la opinión de los expertos, es por ello que las entrevistas a médicos veterinarios
siempre serán una buena opción. Por último, solo ocho investigaciones reportaron la
validación de su producto, de los cuales más del 60% apuestan a comprobaciones reales
con un sujeto de estudio.
Por otro lado, la utilización de la impresión 3D para el desarrollo de órtesis sigue siendo
una tecnología relativamente lenta para la respuesta inmediata, que requiere la
inmovilización de un miembro animal.
Conclusiones
El método de revisión sistemática de la literatura permite filtrar y ordenar la
información más relevante, brindando datos precisos y sobresalientes para la
investigación y en este caso particular, 10 artículos contienen información y noticias
relevantes.
Para realizar pruebas de validación de resistencia y usabilidad de las órtesis de
inmovilización se utilizaron herramientas de simulación computacional, así como
pruebas de campo, sometiendo a los dispositivos a pruebas físicas con usuarios reales
(perros).
A pesar de existir herramientas tecnológicas (escáner 3D y fotogrametría) que
mejorarían el proceso de diseño, estas siguen siendo poco utilizadas en las
investigaciones; por el contrario, se siguen prefiriendo las medidas zoométricas como
punto de partida en el diseño del dispositivo.
Al no encontrarse muchos estudios específicos sobre órtesis caninas impresas en 3D,
toman importancia futuros estudios relacionados a este campo. Por último, es de gran
importancia direccionar estudios que involucren la optimización topológica (diseño
generativo) con el desarrollo de órtesis impresas, ya que no se encontró ninguna
investigación en este campo específico.
Referencias
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mesa.pdf?sequence=1&isAllowed=y
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and Measurement (ESEM), 88-96. https://doi.org/10.1109/ESEM.2011.17
Copyright (2022) © José Miguel Segnini Maizo, María Francisca Fernández Badillo,
Juan Sebastián Velasco Correa y Mary Josefina Vergara Paredes
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