Development of a smart splint to monitor different parameters during the treatment process

Abstract

[ES]Para determinadas lesiones musculoesqueléticas por rotura compleja, el único tratamiento disponible es el uso de férulas de inmovilización. Este tipo de tratamiento suele provocar molestias y ciertos contratiempos en los pacientes. Además, suelen generarse otras complicaciones a nivel vascular, muscular o articular. Actualmente, existe una alternativa realmente posible que solucionaría estos problemas e incluso permitiría una recuperación más rápida y mejor. Esto es posible gracias a la aplicación de la ingeniería en técnicas de fabricación aditiva y al uso de materiales biocompatibles disponibles en el mercado. Este estudio propone el uso de estos materiales y técnicas, incluyendo la integración de sensores en el interior de las férulas.Los principales parámetros considerados a estudiar son la presión, la humedad y la temperatura. Estos aspectos se combinan y analizan para determinar cualquier tipo de evolución inesperada del tratamiento. De esta forma, será posible monitorizar algunas señales que se estudiarían para detectar problemas asociados a la propia fase inicial del tratamiento. El objetivo de este estudio es generar una férula inteligente mediante el uso de biomateriales y técnicas de ingeniería basadas en la fabricación avanzada y el sistema de sensores, con fines clínicos. Los resultados muestran que el prototipo de la férula inteligente permite obtener datos cuando se coloca sobre el brazo de un paciente. Durante el tratamiento se leen dos temperaturas: en contacto con la piel y entre la piel y la férula. Las variaciones de humedad debidas al sudor dentro de la férula también se leen mediante un sensor de humedad. Un sensor de presión detecta ligeros cambios de presión en el interior de la férula. Además, se ha incluido un sensor de infrarrojos como detector de presencia.

[EN]For certain musculoskeletal complex rupture injuries, the only treatment available is the use of immobilization splints. This type of treatment usually causes discomfort and certain setbacks in patients. In addition, other complications are usually generated at the vascular, muscular, or articular level. Currently, there is a really possible alternative that would solve these problems and even allows a faster and better recovery. This is possible thanks to the application of engineering on additive manufacturing techniques and the use of biocompatible materials available in the market. This study proposes the use of these materials and techniques, including sensor integration inside the splints. The main parameters considered to be studied are pressure, humidity, and temperature. These aspects are combined and analyzed to determine any kind of unexpected evolution of the treatment. This way, it will be possible to monitor some signals that would be studied to detect problems that are associated to the very initial stage of the treatment. The goal of this study is to generate a smart splint by using biomaterials and engineering techniques based on the advanced manufacturing and sensor system, for clinical purposes. The results show that the prototype of the smart splint allows to get data when it is placed over the arm of a patient. Two temperatures are read during the treatment: in contact with the skin and between skin and splint. The humidity variations due to sweat inside the splint are also read by a humidity sensor. A pressure sensor detects slight changes of pressure inside the splint. In addition, an infrared sensor has been included as a presence detector.