طراحی و شبیه سازی ارتز قوزک بیمار محور با عملگر فنر پیچشی

افتادگی مچ پا یکی از اختلالات عصبی عضلانی می باشد که از  ضعف یا فلج بودن عضلات پری تیبیال نشات می گیرد. دو عارضه اصلی افتادگی مچ پا، برخورد ضربه ای کف پا بعد از فاز برخورد اولیه و کشیده شدن انگشتان پا بر زمین در طی فاز گام برداری می باشد. در این مقاله با طراحی ارتز مناسب، نیاز بیماران مختلف دارای ضعف عضله ی پری تیبیال در دو فاز گام برداری و فاز پاسخ بارگزاری پاسخ داده شده است. مقدار گشتاور مورد نیاز در هر گام زمانی برای تقلید سفتی مفصل قوزک سالم با استفاده از نرم افزار اپن سیم و داده برداری آنالیز حرکت، به صورت بهینه شده محاسبه می‌شود. سپس با استفاده از فنر پیچشی، گشتاور مورد نیاز جهت اصلاح سفتی مفصل دو بیمار با مقدار ضعف عضلانی متفاوت را باز تولید کردیم. با طراحی جداگانه ارتز برای هر بیمار با مقدار ضعف عضلانی مختلف، توانستیم با استفاده از ارتز پیشنهاد شده پروفایل سفتی مفصل سالم را تقلید کرده و امکان تجربه سیکل گیت بهتر را برای هر بیمار به وجود بیاوریم.

Design and Simulation of a patientspecific ankle orthosis using torsional spring

People suffering from neuromuscular diseases, may also face certain abnormalities in theirwalking pattern. Drop foot patients suffer from some restrictions in dorsiflexion as well as incontrolling their plantarflexion during the gait cycle because of abnormal stiffness pattern ofthe ankle joint. The two major complications of drop foot are slapping of the foot after heelstrike (foot slap) and dragging of the toe during swing (toe drag). The current treatment optionslike Ankle Foot Orthosis (AFO) while offering some biomechanical benefits, do not adapt todifferent walking conditions and fail to eliminate significant gait complications.This study proposes a passive Ankle Foot Orthosis design which combines an AFO andtorsional spring. The required moment to reproduce the stiffness of a normal ankle joint iscalculated using the OpenSim software package in conjunction with the data collected from themotion analysis of each patient. Torsional spring was then used to reproduce the calculatedmoment for different levels of muscles weakness. It is shown that by designing patientspecificorthosis, the stiffness profile of normal joint for each patient with distinct level of musclesweakness can be reproduced.