tsta

فارسی

Home / سی و دومین کنفرانس ملی و دهمین کنفرانس بین المللی مهندسی زیست پزشکی ایران

Finite Element Analysis of Ankle-Foot Orthosis (AFO): Influence of Shell and Insole Thickness Across Material Variants

Authors :

Maryam Sheikhi¹ َAisan Rafiei² Nima Jamshidi³

1- University of Isfahan 2- Iran University of Science and Technology 3- University of Isfahan

Keywords :

Ankle-Foot Orthosis،Finite Element Analysis،Shell Thickness،Material Properties،Orthotic Biomechanics

Abstract :

Ankle-Foot Orthoses (AFOs) are essential biomechanical devices designed to enhance gait stability, reduce excessive limb movement, and redistribute load during rehabilitation for individuals with lower limb impairments. To achieve optimal AFO performance, a precise anatomical fit, lightweight construction that does not compromise functionality, mechanical robustness under multi-axial loading, reduced skin pressure, and enhanced user comfort are all required. This study aimed to develop biomechanically optimized, patient-specific AFOs using advanced technologies such as 3D scanning, additive manufacturing, and topology optimization. A finite element analysis (FEA)-based approach was employed to evaluate the effects of orthotic geometry, material properties, shell and insole thickness, and stiffness under dynamic physiological loading conditions. Four geometric configurations were simulated using patient-specific 3D models, varying shell thicknesses (3 mm and 6 mm) and insole thicknesses (6 mm and 9 mm). Two commonly used materials—polylactic acid (PLA) and polypropylene (PP)—were assessed under a vertical load of 350 N to analyze stress distribution, deformation, and plantar pressure. The results demonstrated that both geometry and material selection significantly influence mechanical performance, including displacement, Von Mises stress, and contact pressure. Thicker shell-insole combinations improved load-bearing capacity, while PP exhibited lower stress concentrations compared to PLA. This integrative simulation framework supports the quantitative evaluation of AFO designs and provides clinically relevant insights for personalized orthotic development and optimization.

Papers List

List of archived papers

بهینه‌سازی ترافیک هوشمند با کنترل مرکزی و داده‌کاوی

سجاد یوسفی - مریم پورنجف - بهارک نادعلی پور - فاطمه سلیمی

The Impact of an Interactive Rehabilitation Protocol ‎on Reorganization of Brain Networks in Children ‎with Cerebral Palsy: A Pilot Study

Shahed Salehzehi - Mahdi Mollaei - Parisa Hosseini - Ali Koohian Mohammad abadi - Mohammad Ebrahim Hashemi - Hamid Reza Kobravi - Narges Hashemi - Mehran Beiraghi Toosi - Javad Akhondian

A Computational Model of Phase-Delayed Balanced Biphasic Deep Brain Stimulation for Essential Tremor in a Cerebellar-Basal Ganglia-Thalamocortical Network

Shabnam Andalibi Miandoab - Nazlar Ghasemzadeh

ارزیابی بیومکانیکی آسیب پذیری پلاک آرترواسکلروتیک و تأثیر مورفولوژی و خواص مکانیکی با استفاده از روش اجزای محدود

زهرا غلامحسینی - حامد قدوسی جوهری - احمد حسین زاده - مهدی کلانی - هادی تقی زاده

بررسی تاثیر سرمایه فکری بر رشد و ارزش شرکت با تاکید بر عملکرد مالی

یعقوب اقدم مزرعه - فائزه هاشم زاده اصل

یادگیری تبدیل تصویر به کمک شبکه‌های مولد تخاصمی

امیر خاکپور

نوآوری فناورانه در هوش مصنوعی و آینده حرفه حسابداری: بررسی مسیرهای شغلی از جایگزینی تا دگرگونی

شبنم بالازاده قره باغی - سعید مصدق

کاربرد هوش مصنوعی در بازاریابی دیجیتال: تحلیل انگیزه‌های کاربران برای تقویت برندسازی در رسانه‌های اجتماعی

پریسا جعفری - سیروس فخیمی آذر - سلیمان ایرانزاده - حسین بوداقی خواجه نوبر

Design and Development of A Focal Vibrating Massager with Wide Frequency Range and Real-Time Control

Ali Bakhshian Talkhoncheh - Mohammad Yousefi - Saeid Niknami - Borhan Beigzadeh

مخابرات و اینترنت اشیا: زیرساختهای نوین برای اقتصاد دیجیتال

سجاد یوسفی - مریم پورنجف - آمنه احمدی - شکوفه گرینی - حسنا هاشم بیگی

Samin Hamayesh - Version 42.5.2