طراحي و ساخت مفصل بريس با مكانيسم جديد جهت اصلاح واروم زانو به طور منقطع و بررسي تأثير آن بر پارامترهاي راه رفتن يك بيمار مبتلا به استئوآرتريت كمپارتمان داخلي زانو

Design and Fabrication of a Brace Joint With a New Mechanism for Correcting Intermittent Knee Varus and Examining Its Effect on the Gait Parameters of a Patient With Osteoarthritis of the Internal Compartment of the Knee: A Case Report

اهداف استئوآرتريت زانو بيماري رايج، پيشرونده و مزمني است كه تقريباً 13 درصد جمعيت بالاي 60 سال را درگير كرده است. استئوآرتريت با ايجاد بد راستايي در زانو در صفحه فرونتال به دنبال تخريب غضروف مفصلي باعث ناتواني حركتي پيشرونده و تغيير در پارامترهاي راه رفتن، كاهش عملكرد و كيفيت زندگي بيماران مي‌شود. بريس‌ها به عنوان يك مداخله مكانيكال، يك درمان موفق براي استئوآرتريت زانو و بد راستايي ناشي از آن هستند. بريس‌ها با استفاده از مكانيسم سه نقطه فشار باعث ايجاد راستاي طبيعي در زانو توسط استرپ‌هاي متصل به شل‌هاي ران و ساق مي‌شوند كه منجر به كاهش بار ايجادشده در قسمت داخلي زانو و اصلاح راستاي وارومي مي‌شود. اين كار باعث توزيع مناسب نيرو در طي راه رفتن در زانو مي‌شود. اما اعمال نيروي ثابت به صورت سه نقطه فشار بر ساق، ران و مفصل زانوي مبتلا، باعث كاهش زاويه اداكتوري زانو در همه مراحل راه رفتن مي‌شود و اين در حالي است كه اصلاح زاويه اداكتوري زانو در مبتلايان، فقط در فاصله 30 تا 60 درصد از مرحله استانس راه رفتن كه انحراف زانو به اوج مي‌رسد، ضروري به نظر مي‌آيد. هدف اين مطالعه، طراحي و ساخت مفصل بريس با مكانيسم جديد اصلاح منقطع واروم براي بيماران مبتلا به استئوآرتريت كمپارتمان داخلي زانو و بررسي تأثير آن بر پارامترهاي راه رفتن يك بيمار به عنوان مطالعه اوليه بود. روش بررسي طراحي مفصل جديد بريس زانو بر اساس تبديل حركت اكستنشن زانو در انتهاي سويينگ در صفحه ساجيتال به حركت ابداكشن در صفحه فرونتال با كشش قطعه تبديل‌كننده بود. راه رفتن فرد شركت‌كننده در دو حالت با و بدون بريس ارزيابي شد. متغيرهاي سينماتيك شامل زواياي مفصل زانو در صفحات ساجيتال و فرونتال و متغيرهاي فضايي زماني راه رفتن بيمار اندازه‌گيري و ثبت شدند. يافته‌ها نتايج كلي عملكرد مفصل جديد بريس روي زانو نشان داد زاويه فلكشن زانو در فاز سويينگ از44/72 درجه به 46/19 درجه در زمان استفاده از بريس افزايش يافت. همچنين زاويه اداكشن زانو در فاز استانس از 4/25درجه به 2/3 درجه كاهش يافت و سرعت راه رفتن بيمار هنگام پوشيدن بريس از0/88 متر بر ثانيه به 0/93 متر بر ثانيه افزايش پيدا كرد. از سوي ديگر طول گام از1/125 متر به 1/145 متر در زمان استفاده از بريس افزايش يافت و در صد فاز استانس در زمان استفاده از بريس از 63/53 به 62/68 كاهش پيدا كرد. نتيجه‌گيري در اين مطالعه تك‌نمونه اي، بريس زانو با مفصل جديد توانست به اصلاح راستاي مفصل زانو درصفحه فرونتال و ساجيتال كمك كند و بر پارامترهاي راه رفتن بيمار مؤثر باشد. به نظر مي‌آيد در صورت به دست آوردن همين نتايج در يك مطالعه باليني با مقياس بزرگ، اين بريس مي‌تواند جانشيني مناسب براي روش‌هاي تهاجمي و ارتوزهاي نامناسب باشد.

Objective Knee osteoarthritis is a common, progressive, and chronic disease that affects approximately 13% of the population over the age of 60. Osteoarthritis causes progressive disability and changes in gait parameters, decreased function and quality of life of patients by causing malalignment of the knee in the frontal plane following destruction of articular cartilage. Braces as a mechanical intervention are a successful treatment for osteoarthritis knee and its associated malalignment. Using a three-point pressure mechanism, braces create a natural alignment in the knee by straps attached to the thigh and shank shells, which reduce the medial knee load and correct the varus alignment. This distributes the force properly while walking. However, applying a constant force on three pressure points of the leg, thigh and affected knee joint reduces the adduction angle of the knee in all phases of gait cycle , while the correction of the adduction angle of the knee in patients is essential only in phases between 30% to 60% of the stance phase, when the knee deviation reaches its peak. The aim of this study is to design and fabricate a brace joint with a new intermittent correction mechanism for patients with osteoarthritis medial compartment knee and to investigate its effect on a patient's gait parameters. Materials & Methods The new joint design of the knee brace was based on the conversion of the knee extension movement at the end of the swing on the sagittal plane to the abduction movement on the frontal plate by stretching the converter piece. Participant gait was assessed in two ways with and without braces. Kinematic variables including knee joint angles in the sagittal and frontal planes and spatiotemporal variables of patient gait were measured and recorded. Results The results of the new brace joint function on the knee showed that the angle of flexion of the knee in the swing phase increased from 44.72° to 46.19° when using brace. Also, knee adduction angle in the stance phase decreased from 4.25° to 2.3° and patient's walking speed while wearing the brace increased from 0.88 m/s to 0.93 m/s. On the other hand, step length increased from 1.125 m to 1.451 m when using brace and the percentage of stance phase decreased from 63.53 to 62.68 when using brace. Conclusion In this one-sample study, a knee brace with a new joint was able to help correct the direction of knee joint in the frontal and sagittal plane and affect the patient's gait parameters. It seems that if the same results are obtained in a large-scale clinical study, this brace could be a suitable replacement for invasive methods and inappropriate orthoses.