Foot drop adalah gangguan neuromuskular yang ditandai dengan steppage dalam siklus gaya berjalan yang menghalangi pasien untuk melakukan dorsifleksi atau mengangkat kaki bagian depan. Kondisi ini banyak ditemukan pada penderita stroke atau cerebral palsy. Perangkat menangani kondisi penurunan kaki untuk rehabilitasi, seperti penggunaan Ankle-Foot Orthosis (AFO). Proses fabrikasi AFO biasanya dilakukan untuk kasus tertentu dan disesuaikan untuk satu orang. Trial and error dalam proses fabrikasi biasanya dipilih untuk mendapatkan desain yang benar. Sebuah simulasi dapat dilakukan untuk menganalisis kondisi kegagalan AFO untuk mengurangi kondisi ini, terutama pada kondisi fraktur selama siklus gait. Oleh karena itu, diperlukan studi komputasi untuk memberikan waktu dan biaya yang lebih sedikit dalam merancang AFO. Penelitian ini bertujuan untuk mengamati simulasi model AFO pada kasus foot drop pada fase stance. Model tersebut dikembangkan dan dianalisis dengan menggunakan Solidworks. Fokus dalam penelitian ini adalah GRF pada initial contact, mid-stance, dan terminal stance. GRF pada penelitian ini difokuskan pada initial contact, mid-stance, dan terminal stance pada fase stance. tegangan minimum terletak di ujung footplate atau bagian atas superior-inferior AFO. Deformasi minimum juga ditemukan pada superior-inferior AFO karena merupakan lokasi tumpuan tetap yang tidak bergerak. Strain minimum dapat ditemukan di ujung footplate.
Beban yang diberikan pada footplate menyebabkan konsentrasi stress pada ankle trimline karena pusat rotasi berada di sekitar ankle (sejajar dengan fixed constraint). Selama kontak awal, area kontak adalah yang terkecil di antara subfase lainnya. Jadi, tegangan von Mises selama kontak awal adalah yang tertinggi. Peran jenis material juga signifikan dalam simulasi ini. Polypropylene adalah bahan standar yang digunakan untuk AFO karena sifat termoplastiknya.
Berdasarkan hasil simulasi, model AFO yang diusulkan menunjukkan tegangan tertinggi pada AFO pada saat subfase initial contact. Itu adalah kontak pertama antara kaki dan lantai yang tertutup oleh area kecil tumit. Nilai tersebut masih lebih rendah dari modulus elastisitas bahan model yang menunjukkan bahwa hasil tersebut aman. Namun, keberadaan tegangan terkonsentrasi kemungkinan akan menjadi lokasi retakan setelah AFO digunakan dalam waktu yang lama. AFO cukup kaku karena bahan ini, dan sifat ini bermanfaat karena AFO menjaga kaki dalam posisi dorsifleksi dan mencegah plantarfleksi. Kondisi ini juga mengawali awal siklus gait, yang merupakan kontak awal tumit. Deformasi yang paling besar juga terjadi pada fase kontak awal. AFO berubah bentuk terutama pada posisi kontak awal karena tekanan yang paling signifikan adalah terkonsentrasi pada langkah ini. Ujung AFO berubah bentuk dari posisi awalnya ketika gaya diterapkan. Deformasi ini masih normal karena kondisi ini hanya bertahan selama 10% dari fase stance.
Pada kasus foot drop, penggunaan AFO bertujuan agar foot clearance lebih banyak, terutama pada terminal stance, karena pasien dapat melakukan dorsifleksi kaki. Tegangan maksimum yang ditemukan pada AFO selama posisi terminal stance menunjukkan bahwa AFO dapat menahan GRF dari pengguna dan memberikan jarak bebas kaki tepat setelah posisi terminal stance. Deformasi dan regangan AFO selama fase terminal juga paling rendah di antara dua subfase lainnya dalam fase berdiri. Desain AFO ini dapat digunakan pada kasus foot drop dengan jenis material yang sama dengan simulasi. Tantangan masa depan studi ini adalah melakukan pengaturan eksperimental untuk menguji desain dengan bahan yang diusulkan pengguna, dan gaya berjalannya akan dianalisis. Studi ini hanya berfokus pada satu pemuatan untuk satu AFO spesifik pasien. Model hanya menunjukkan perilaku mekanis selama analisis statis, tetapi respons perangkat selama kelelahan tidak dimodelkan. Tali pengikat yang digunakan untuk memperbaiki kaki pasien pada AFO dapat dimodelkan untuk studi selanjutnya. Kehadiran tali dapat meningkatkan kerumitan model karena ada kontak antara tali dan AFO. Untuk studi lebih lanjut, kondisi batas harus diatur serupa dengan pembebanan selama gait. Interaksi antara AFO, kaki dan insole juga bisa dimodelkan.
Penulis: Alfian Pramudita Putra, S.T., M.Sc.
Hasil penelitian ini telah dipublikasikan pada Journal of Engineering, Science, and Technology (April 2022). Berikut ini adalah link dari artikel tersebut:
https://jestec.taylors.edu.my/Vol%2017%20Issue%202%20April%20%202022/17_2_12.pdf
Putra, A. P., Rahmatillah, A., Rodhiyah, N. K., Pujiyanto, & Pawana, I. P. A. (2022). COMPUTATIONAL ANALYSIS OF ANKLE-FOOT ORTHOSIS FOR FOOT DROP CASE DURING STANCE PHASE IN GAIT CYCLE. Journal of Engineering Science and Technology, 17(2), 885-996.
