Testung von Orthesen & Schuhen

In Kürze

Mechanische Prüfverfahren werden zur Evaluation der Stabilitätsfunktion und Lebensdauer verschiedener Sprunggelenksorthesen und Schuhen genutzt, um auch in der frühen Prototypenphase ohne den Einsatz von Probanden testen zu können. Zur Aufnahme des Prüflings wurde ein künstliches Fußmodell mit integrierter Sensorik nach anatomischen und biomechanischen Gesichtspunkten entwickelt.

Im Detail

Motivation:

Für eine Verbesserung der evidenzbasierten Entwicklung von Sprunggelenksorthesen ist ein besseres Verständnis ihrer mechanischen Eigenschaften erforderlich. Interindividuelle Eigenschaften sind der Hauptgrund für unterschiedliche Ergebnisse in klinischen Studien. Zudem kann die Hauptfunktion einer Orthese, nämlich der Schutz vor Distorsionen im Sprunggelenk aus ethischen Gründen nur eingeschränkt in einem Probandentest geprüft werden. Da die Kosten für flächendeckende klinische Studien an Hilfsmitteln nicht tragbar sind, können letztendlich nur standardisierte Laborprüfverfahren eine hohe Qualität der Patientenversorgung sicherstellen. Unsere Vision ist es ein standardisiertes Testverfahren zur Evaluation der Produktfunktionalität für Orthesen zu realisieren. Die Herausforderungen hierbei sind die Definition einer hinreichend aber zugleich auch repräsentativen Abbildung der individuellen Eigenschaften des Menschen. Am Fraunhofer IPA wurde ein mechanisches Prüfverfahren entwickelt, um die Stabilitätsfunktion verschiedener Sprunggelenksorthesen auch in der frühen Prototypenphase ohne den Einsatz von Probanden zu testen. Ebenso kann dieses Verfahren zur Qualitätssicherung von bestehenden Produkten genutzt werden. So können Orthesen sowohl unter Alltagsbewegungen als auch bei kritischen Belastungssituationen basierend auf objektiven Daten untersucht werden.

Entwicklung Prüftechnik:

Zur Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften von Sprunggelenksorthesen wurde unter Berücksichtigung der Anatomie und der Biomechanik des menschlichen Fußes ein neuer künstlicher Testfuß mit integrierter Sensorik entwickelt.

Das künstliche Fußmodell beinhaltet mehrere Achsen:

• Eine Achse für das obere Sprunggelenk
• Eine Achse für das untere Sprunggelenk
• Eine Kompromissachse für den Mittelfußbereich
• Eine Kompromissachse für die Zehenbewegung

Mithilfe von verschiedenen Aktor-Systemen kann anschließend der künstliche Testfuß passiv in die gewünschte Position gebracht werden, welche zum Beispiel eine traumatische Gelenkstellung imitiert. Über die integrierte Sensorik kann sowohl die Position der unteren und oberen Sprunggelenksachse, als auch die Bewegung im Mittelfußbereich gemessen werden. Zudem kann über einen Kraftsensor die Stabilitätsfunktion der Orthese evaluiert werden.

Einsatzbereich:

• Sprunggelenkorthesen und Fußheberorthesen
• Bandagen
• Schuhe