طراحی و شبیه سازی ارتز زانو با عملگر فنر پیچشی

ارتزهای زانو و قوزک با در بر گرفتن مفاصل زانو و قوزک پا، به اصلاح الگوی راه رفتن بیماران کمک می کنند. بیماران دارای ضعف عضله ی چهار سر ، به دلیل الگوی سفتی غیر طبیعی مفصل زانو، از محدودیت هایی در حرکات اکستنشن و کنترل فلکشن مفصل زانوی خود در طی سیکل گیت رنج می برند. در این مقاله با طراحی ارتز مناسب با دو مکانیزم متفاوت در طول فاز های ایستادن و گام برداری ، نیاز بیماران مختلف دارای ضعف عضله ی چهار سر پاسخ داده شده است. مکانیزم فاز ایستادن، حرکت مفصل زانو را از لحظه ی تماس اولیه تا انتهای فاز مید-استنس قفل کرده و با توجه به جهت گیری پا بعد از فاز مید-استنس، مفصل زانو می تواند آزادانه فلکشن کند. ابتدا با استفاده از نرم افزار اپن سیم و داده برداری آنالیز حرکت برای هر بیمار، در هر گام زمانی مقدار گشتاور مورد نیاز برای تقلید سفتی مفصل زانوی طبیعی به صورت بهینه شده محاسبه می شود. سپس با استفاده از فنر پیچشی، گشتاور مورد نیاز جهت اصلاح سفتی مفصل زانو 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 ی سیکل گیت روان تر را برای هر بیمار بوجود بیاوریم. استفاده از این ارتز نه تنها باعث بهبود الگوی گیت بیماران شده بلکه سبب جلوگیری از آسیب به عضلات سالم بیمار نیز می شود.

کلیدواژه ها:

Knee-Ankle-Foot Orthosis (KAFO) ، Torsional spring ، OpenSim ، Stiffness ، Quadriceps weakness ، ارتز های زانو و قوزک ، فنر پیجشی ، اپن سیم ، سفتی ، ضعف عضله ی چهار سر