Entwurf und Bewertung einer neuartigen dynamischen Knöchel-Fuß-Orthese aus Silikon/SMA-Materialien

Knöchel-Fuß-Orthesen (AFOs) sind Hilfsmittel zur Rehabilitation eines pathologischen Gangs, der z. B. durch einen Schlaganfall verursacht wird. Ziel dieser Forschungsarbeit ist es, ein neuartiges AFO zu entwerfen, zu modellieren, zu simulieren, herzustellen und zu testen, das bei relativ geringen Kosten Benutzerfreundlichkeit, Bewegungsfreiheit und hohe Leistungsfähigkeit für anspruchsvolle Aktivitäten gewährleisten soll. Forschungsprobleme ergeben sich aus der zunehmenden Nachfrage nach AFOs auf Polymerbasis, die relativ geringe biomechanische Eigenschaften haben und langfristig zu Hautschwitzen und -reizungen führen können. Darüber hinaus gibt es Probleme im Zusammenhang mit den hohen Kosten der neueren AFOs aus modernen Verbundwerkstoffen oder Kohlefasern, den Marktbedürfnissen (Orthopädietechniker) und den Anwendern sowie der Notwendigkeit einer neuartigen AFO, die den Anforderungen gerecht wird und dazu beiträgt, Orthesen für jeden Patienten passend herzustellen. So könnten Orthopädietechniker Zeit sparen und einen bequemeren AFO-Prototyp erhalten, der sie bei der Behandlung ihrer Patienten unterstützt.

Diese Studie umfasst aus angewandter Sicht den Entwurf, die Modellierung und die Simulation einer neuartigen Knöchel-Fuß-Orthese auf der Grundlage von Silikon, einer Formgedächtnislegierung (SMA) und elastischen Bändern. Diese wiederum gewährleistet Bewegungsfreiheit und hohe Leistung bei anspruchsvollen Aktivitäten. In praktischer Hinsicht umfasst sie auch die Herstellung der Knöchel-Fuß-Orthese auf der Grundlage des oben genannten Designs und der Materialien sowie die Durchführung geeigneter mechanischer und biomechanischer Tests. Diese Studie umfasst auch eine Literaturübersicht und eine Beschreibung der Materialien, Methoden und Geräte, die bei der Konstruktion, Modellierung, Simulation, Herstellung und Prüfung einer neuartigen dynamischen Knöchel-Fuß-Orthese verwendet wurden.
Dieser Text wurde mit DeepL übersetzt am 18.12.2025

Design and evaluation of a novel dynamic ankle-foot orthosis using silicone/SMA materials

Ankle-Foot Orthoses (AFOs) are those devices used for rehabilitation of a pathological gait, which is caused for instance by a stroke. This research aims to design, model, simulate, manufacture, and test a novel AFO, which is designed to ensure ease of use, freedom of movement, and high performance for high-level activities at relatively low costs. Research problems are inherent in the increasing demand for AFOs based on polymers, which have relatively low biomechanical properties and may cause skin sweating and irritation in the long term. Furthermore, there are problems related to the high costs of recent AFOs made of advanced composites or carbon fiber, the market needs (orthopedic workers) and users alike, and the necessity of a novel AFO that meets the demands and helps to produce orthoses for fitting each patient. Therefore, orthotists could save time and obtain a more convenient AFO prototype, which helps them in patients' treatment.

This study includes, from an applied point of view, the design, modeling, and simulation of a novel ankle-foot orthosis based on silicone, shape memory alloy (SMA), and elastic bands. This, in turn, ensures freedom of movement and high performance for high-level activities. It also includes, in practical terms, the manufacturing of the ankle-foot orthosis, based on the aforementioned design and materials, and conducting appropriate mechanical and biomechanical tests. This study also includes a literature review and description of the materials, methods, and equipment used in the design, modeling, simulation, manufacturing, and testing of a novel dynamic ankle-foot orthosis.