Design guidelines and implementation methodologies for orthotic devices

Prostheses and orthoses allow people with physical impairment or functional limitations to live healthy, productive, independent, with dignified lives and to participate in education, labor market and social life. The traditional fabrication method for manufacturing these medical devices is time-consuming, material wasting and requires intense labor in the fabrication of each device. Moreover, the current research and advancements for implementing the newest CAD modeling techniques and manufacturing methods, such as additive manufacturing (AM), propose great improvements for solving these issues. Nevertheless, these advancements are primarily focused on the technical development specifically directed towards prosthesis, but do not contemplate an integral approach on the design for the user. This research reviews not only the current state of applying CAD tools and AM for the fabrication process of orthosis but introduces possible technologies that could be introduced in the future of these devices. Additionally, it states the critical emotional aspects that must be considered while designing an orthosis and how this impacts the design of the product. A systematical guideline and an interactive tool are proposed for the therapists to use during the design process of orthosis, which covers the technical and user related aspects of the product, assuring that all the relevant requirements of the device are considered for each specific user.

Le protesi e le ortesi permettono alle persone con menomazioni fisiche o limitazioni funzionali di vivere in modo sano, produttivo, indipendente e dignitoso, consentendo loro di partecipare alla vita sociale, istruzione e mondo del lavoro. Il processo produttivo tradizionale di questi dispositivi medici richiede parecchio tempo, enorme spreco di materiale e un’intensa manodopera per la produzione di ciascun apparecchio. Inoltre, la ricerca e i progressi relativi l’avanzamento delle recenti tecniche di modellazione CAD e dei metodi produttivi, come la manifattura additiva (AM), propongono rilevanti miglioramenti con il fine di risolvere questi problemi. Tuttavia, i progressi si concentrano principalmente sullo sviluppo tecnico diretto alle protesi, ma non contemplano un approccio integrale alla progettazione per l’utente. Questa ricerca non solo esamina lo stato attuale dell’applicazione di strumenti CAD e AM per il processo di fabbricazione delle ortesi, ma introduce possibili tecnologie che potrebbero essere considerate in futuro per la creazione di questi dispositivi. Inoltre, vengono illustrati gli aspetti emotivi critici che necessitano di essere considerati durante tutto il processo di progettazione di un’ortesi e il loro impatto sul design del prodotto. Vengono proposti una linea guida sistematica e uno strumento interattivo per i terapisti da utilizzare durante la progettazione. Quest’ultima copre gli aspetti tecnici e relativi all’utente del prodotto, garantendo che tutti i requisiti del dispositivo siano tenuti in considerazione per ciascun specifico utente.