Computer-aided design of orthoses for children with cerebral palsy A proof-of-concept study

Abstract

Els infants amb paràlisi cerebral (PC) sovint presenten patrons de marxa alterats a causa de dèficits neuromusculars i habitualment se’ls prescriuen ortesis de turmell-peu (AFOs) com a part de la seva rehabilitació. Aquesta tesi contribueix al desenvolupament d’eines computacionals per donar suport a la presa de decisions clíniques, explorant l’ús de simulacions musculoesquelètiques predictives per al disseny personalitzat d’ortesis. El projecte investiga com diferents valors de rigidesa de les AFOs i diferents velocitats de marxa afecten la biomecànica del caminar en infants amb PC. La metodologia comença amb la personalització de models musculoesquelètics per a dos pacients pediàtrics amb PC, incorporant afectacions motores com la debilitat muscular i les contractures articulars. A continuació, s’afegeixen AFOs amb diversos nivells de rigidesa als models, i es realitzen simulacions predictives de manera iterativa per a diferents velocitats de marxa. Per interpretar els resultats de les simulacions, s’extreuen sis paràmetres biomecànics de cada simulació: rang de moviment, angle del turmell, torque total del turmell, activació muscular, cost de transport i longitud de la passa. Aquests indicadors s’utilitzen per avaluar la correlació entre el rendiment de la marxa específic del pacient i el rendiment normatiu d’un pacient sà, proporcionant una base per seleccionar les configuracions òptimes de l’ortesi. Finalment, es proposa un criteri de selecció per determinar la rigidesa més eficaç de l’AFO per a cada extremitat i la velocitat de marxa més adequada per a cada pacient. Aquest criteri s’aplica als dos casos d’estudi per recomanar prescripcions ortopèdiques individualitzades. Tot i limitacions com la mida reduïda de la mostra i l’elevada càrrega computacional, l’estudi dona suport a la viabilitat i rellevància clínica del disseny d’ortesis específiques per a cada pacient basat en simulacions.