Análisis Biomecánico para prescripción ortésica en postoperatorio de cirugía multinivel por diplejía espática. Estudio de caso

Abstract

Las simulaciones biomecánicas para conocer las implicaciones de las órtesis tobillo pie en niños con parálisis cerebral pueden orientar la prescripción médica reduciendo costos y controlando la posibilidad de iatrogenia y compensación postural. El propóstito de este estudio es realizar un análisis biomecánico mediante simulación para guiar la prescripción de un aditamento ortésico en un paciente con marcha agazapada respecto a un patrón de referencia. Usando el software OpenSim ® se adaptó un modelo musculoesquelético genérico sobre el cual se modelaron dos tipos de órtesis: OTPF(órtesis tobillo pie fija) y ORP (órtesis de reacción a piso). Con el propósito de minimizar los efectos de modelización y procesamiento de datos de los marcadores, se implementó un algoritmo de reducción residual, y para resolver los parámetros cinemáticos y cinéticos después de adicionar las fuerzas externas, se implementó el algoritmo de control muscular computacional. Los resultados muestran que el uso de órtesis reduce el tiempo de apoyo y favorece la simetría del paso. El comportamiento cinemático mejora con los dos tipos de órtesis, pero los resultados muestran que es más adecuada la ORP . Los momentos internos de extensión de rodilla y cadera experimentan una reducción favorable con el uso de aditamentos ortésicos y se destaca que la ORP alcanza valores más cercanos al patrón de referencia. La extremidad derecha logra resultados aceptables con OTPF y la izquierda con ORP. Respecto al grado de rigidez de la órtesis, los resultados mostraron valores más altos para la extremidad izquierda. Se concluye que sobre un modelo musculoesquelético genérico es posible simular el efecto de órtesis tobillo-pie en marcha agazapada porque los resultados de este trabajo son comparables con estudios clínicos previos. Anticipar y personalizar los posibles efectos de una órtesis en marcha agazapada podría tener un impacto clínico relevante para alcanzar las metas del tratamiento mientras se protege la integridad del paciente y se reducen las probabilidades de desacierto en el momento de la prescripción . La posibilidad de abordar una prescripción asimétrica es una observación que surge de este trabajo como aporte significativo a estudios clínicos anteriores y representa una alternativa de manejo que debe ser examinada con base en las condiciones físicas del paciente

Abstract. The use of biomechanical simulations to understand the effects of ankle-foot orthoses in children with cerebral palsy could improve medical prescription by reducing costs and controlling the possibility of iatrogenesis and posture compensation. The aim of this study is to perform a biomechanical analysis of a patient with crouching gait and a volunteer with normal gait to develop an appropriate orthotic device for the patient. The analysis has been performed using Opensim, a computerized simulation software. A generic musculoskeletal model was adapted to model two types of orthoses: fixed ankle-foot orthosis (AFO) and floor reaction ankle-foot orthosis (FRAFO). A residual reduction algorithm was applied to minimize the modelling effects as well as the marker data processing errors. Furthermore, a computer muscle control algorithm was used after addition of external forces to resolve Kinematic and kinetic parameters and obtain the end results. This study shows that the use of orthoses reduces the support time and favours step symmetry. AFO and FRAFO devices were compared taking into account parameters such as Kinematic behaviour, articular moments and degrees of rigidity. For example, it was observed that the left lower limb worked better with the FRAFO simulation whereas the right limb achieved a good result with the AFO simulation. Taken together, these data demonstrate that a computerized model could be used to assess the clinical conditions of the patient to design a personalized device and to anticipate and follow up the possible effects of the orthosis on a crouch gait.