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Publicação

Development and implementation of a new system for the production of custom ankle-foot orthoses for stroke patients

2025Tese de doutoramento Acesso aberto
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dc.contributor.authorSilva, Rui Miguel Almeida Dias
dc.contributor.institutionFaculty of Human Kinetics
dc.contributor.supervisorVeloso, António Prieto
dc.contributor.supervisorMorouço, Pedro Gil Frade
dc.contributor.supervisorAlves, Nuno Manuel Fernandes
dc.date.accessioned2026-02-09T15:45:01Z
dc.date.available2026-02-09T15:45:01Z
dc.date.issued2025
dc.descriptionDoutoramento em Motricidade Humana, na especialidade de Biomecânica, 2025, Universidade de Lisboa - Faculdade de Motricidade Humana
dc.description.abstractO Acidente Vascular Cerebral, continua a ser uma das principais causas de mortalidade e incapacidade a longo prazo no Mundo. Geralmente, os sobreviventes de um Acidente Vascular Cerebral apresentam uma série de défices motores, incluindo fraqueza muscular, espasticidade e coordenação reduzida, o que pode prejudicar significativamente a sua capacidade de realizar atividades diárias. Com foco em melhorar a mobilidade, estabilidade e, em última análise, a qualidade de vida, as ortóteses desempenham um papel fundamental na reabilitação e no suporte. Esta tese representa um avanço significativo no cuidado ortopédico para sobreviventes de Acidentes Vasculares Cerebrais, destacando o papel transformador do fabrico aditivo no design e produção de ortóteses tornozelo-pé. Centrado no desenvolvimento de um inovador scanner 3D baseado na tecnologia de fotogrametria, este estudo assinala uma mudança de paradigma na precisão e personalização ortótica. Fundamental para este sucesso é a ênfase na captura anatómica rápida e precisa, melhorando notavelmente o conforto do doente e acelerando a entrega de ortóteses sob medida. Ao longo da tese são abordados vários aspetos relacionados com o tema. Foram realizadas revisões detalhadas de tecnologias de scanner 3D, metodologias de fabrico aditivo, estudos empíricos que validam um novo sistema de obtenção da superfície do membro inferior do doente e a sua integração clínica. Também foi realizada uma análise comparativa abrangente de ortóteses tornozelo-pé personalizadas vs. pré-fabricadas em 10 doentes. Esta abordagem multifacetada, englobando avaliações biomecânicas, e de satisfação do doente, oferece uma visão holística do impacto das ortóteses na reabilitação pós Acidente Vascular Cerebral. Os estudos revelam que as ortóteses tornozelo-pé produzidas por fabrico aditivo são, no mínimo, equivalentes e, em alguns casos, superiores às ortóteses pré-fabricadas em termos de eficácia biomecânica com o feedback dos doentes indicando uma clara preferência pelas ortóteses personalizadas. Este estudo não fornece apenas evidências convincentes dos benefícios do fabrico aditivo na produção de ortóteses, mas também estabelece um precedente para futuras pesquisas e práticas clínicas destacando-se pela análise de dados biomecânicos nunca realizados em estudos anteriores. Serve também como uma base para a inovação centrada no doente, incentivando uma abordagem mais personalizada e baseada em evidências no design ortopédico para melhorar a qualidade de vida dos sobreviventes de Acidentes Vasculares Cerebrais.pt
dc.description.abstractStroke continues to be one of the leading causes of mortality and long-term disability globally. Commonly, stroke survivors exhibit a range of motor deficits, including muscle weakness, spasticity, and reduced coordination, significantly impairing their ability to perform daily activities. Focused on improving mobility, stability, and ultimately quality of life, orthoses play a crucial role in rehabilitation and support. This thesis represents a significant advancement in orthotic care for stroke survivors, highlighting the transformative role of additive manufacturing in the design and production of ankle-foot orthoses. Centered on the development of an innovative 3D scanner based on photogrammetry technology, this study signals a paradigm shift in orthotic precision and customization. Central to this success is the emphasis on rapid and accurate anatomical capture, notably enhancing patient comfort and expediting the delivery of tailored orthoses. Throughout the thesis, various aspects related to the theme are addressed. Detailed reviews of 3D scanner technologies, additive manufacturing methodologies, empirical studies validating a new system for capturing the lower limb surface of patients, and its clinical integration were conducted. A comprehensive comparative analysis of custom vs. prefabricated ankle-foot orthoses in 10 patients was also carried out. This multifaceted approach, encompassing biomechanical assessments, and patient satisfaction, offers a holistic view of the impact of orthoses on post-stroke rehabilitation. The studies reveal that ankle-foot orthoses produced by additive manufacturing are, at minimum, equivalent, and in some cases superior to prefabricated orthoses in terms of biomechanical efficacy, with patient feedback indicating a clear preference for the custom variants. This study not only provides compelling evidence of the benefits of additive manufacturing in orthotic production but also establishes a precedent for future research and clinical practices, distinguished by the analysis of biomechanical data never conducted in previous studies. It also serves as a foundation for patient-centered innovation, encouraging a more personalized and evidence-based approach in orthotic design to improve the quality of life of stroke survivors.en
dc.formatapplication/pdf
dc.identifier.tid101833318
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/10400.5/116934
dc.language.isoeng
dc.subjectKinematics
dc.subjectKinetics
dc.subjectGait Profile Score
dc.subjectSpatiotemporal
dc.subjectStroke
dc.subject3D Scanner
dc.subjectAdditive Manufacturing
dc.subjectQUEST
dc.subjectAnkle Foot Orthosis
dc.subjectPhotogrammetry
dc.subjectCinemática
dc.subjectCinética
dc.subjectPontuação do Perfil de Marcha
dc.subjectEspaço temporal
dc.subjectAcidente Vascular Cerebral
dc.subjectScanner 3D
dc.subjectFabrico Aditivo
dc.subjectQUEST
dc.subjectOrtóteses Tornozelo-Pé
dc.subjectFotogrametria
dc.titleDevelopment and implementation of a new system for the production of custom ankle-foot orthoses for stroke patientsen
dc.typedoctoral thesis
dspace.entity.typePublication
rcaap.rightsopenAccess

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