Abschluss des DFG-Projektes zur Auslegung passiver, strukturoptimierter Orthesen zur Behandlung bzw. Kompensation pathophysiologischer Bewegungsmuster
Die Fähigkeit koordinierte Bewegungen auszuführen, ist ein zentraler Faktor im täglichen Leben der Menschen. Verschiedene Ereignisse, wie z. B. Schlaganfälle, können jedoch die Nervenstrukturen schädigen und damit motorische Störungen bedingen. Häufig betroffen ist dabei die Unterschenkelmuskulatur, was ein pathophysiologisches Bewegungsmuster – das „Foot-Drop-Syndrom“- zur Folge hat. Die Behandlung dessen erfolgt bevorzugt mittels Sprunggelenksorthesen. Aktive Orthesen ermöglichen dabei mittels entsprechender Aktoren die Unterstützung beider Gelenk-Drehrichtungen. Die notwendigen Aktoren und Steuerungseinheiten gehen jedoch mit einer Gewichtszunahme einher, welche gepaart mit einer nicht-trivialen Energieversorgung nachteilig für Patienten sind. Passive Orthesen sind leicht und integral, stabilisieren jedoch meistens lediglich das Sprunggelenk und können nicht beide Gelenk-Drehrichtungen unterstützen.
Im Rahmen des durch die DFG geförderten Projekts (450307023) wurde deswegen eine Methodik zur Auslegung passiver, strukturoptimierter Orthesen zur Unterstützung beider Gelenk-Drehrichtungen erforscht. Das Forschungsvorhaben stellte sich als Kooperation zwischen dem Fachbereich „Nutzerzentrierte Produktentwicklung“ und „Leichtbau“ des KTmfks dar. Im Mittelpunkt des Projekts steht eine Methode, mit der sich die Leichtbaustrukturen an der Orthese so auslegen lassen, dass deren Strukturantwort in Symbiose mit der benötigten Unterstützung im Gangverhalten des Menschen steht. Dazu erfolgte eine Kopplung des FE-Modells der Orthese mit muskuloskelettalen Menschmodellen zur Abbildung der zu behandelnden Patienten. Mittels dieser Kopplung kann das vorliegende Bewegungsverhalten auf die Orthese übertragen, die resultierenden Spannungen in den Unterstützungsstrukturen berechnet und danach die Auswirkungen der Unterstützung auf die Muskulatur des Menschen simuliert werden. Somit lässt sich für Patienten die passende Einstellung bzw. Auslegung der Sprunggelenkorthese zur optimalen Unterstützung bzw. Behandlung identifizieren. Zusätzlich wurde im Laufe des Projekts eine neuartige passive Sprunggelenkorthese zur möglichen Unterstützung beider Gelenk-Drehrichtungen (PCT/EP2023/083782) konzipiert, anhand derer die Methode evaluiert wurde.