Statical analysis of the muscle-and-tendon-driven system of the human on the pseudo-triangular structure matrix.

伪三角结构矩阵上人体肌肉肌腱驱动系统的静态分析。

基本信息

批准号：
19560265
负责人：
YOKOGAWA Ryuichi
金额：
$ 3万
依托单位：
Doshisha University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、屈曲・伸展運動における指の筋・腱駆動モデルと3関節4腱駆動方式の腱の経路・配置を、筋・腱張力と指先操作力の関係に基づいて比較・検討することにより、屈曲・伸展運動における人の指の器用な動作が、筋・腱駆動系のどのような機構によって実現されているのかを、静力学的に調べることであった。人の指の筋・腱駆動モデルにおいて、屈曲・伸展運動に限定するときの各関節に対する筋・腱の経路と3関節4腱駆動方式の腱の経路を比較した。この比較により、複雑な人の筋・腱駆動系を簡単化し、筋張力で任意の指先操作力が制御できるように各関節に対する筋・腱の経路のモデル化を行った。MRI計測に基づいて、人の指の各関節における各腱のモーメントアームのモデル化を行った(被験者3人)。擬似三角構造マトリクスに基づいて得られた筋・腱の経路モデルとMRI計測に基づいたモーメントアームのモデルより人の示指の新しい腱駆動系モデルを作成した。このモデルを用いて、筋張力空間から指先操作力空間への写像を幾何学的に表し、その幾何学的特徴を基に腱駆動系の静力学的特徴を調べた。結果として、MRI計測に基づいた示指の3つの関節における筋・腱のモーメントアームのモデルを新たに構築できた。そのモデルと3関節4腱駆動方式の腱の経路とを比較することで、指の筋・腱駆動系が擬似三角構造マトリクスに基づく駆動系に近似できることが判った。結論として、人の示指の筋・腱駆動系は、筋張力により任意の各関節トルクを理論的に安定に出力できる筋の数と経路を持っていることが判った。

这项研究的目的是根据肌肉和肌腱张力和肌腱张力和指尖手术力之间的关系进行比较和检查手指数字运动的路径和布置以及3连接4-ten驱动的肌腱，并研究肌肉和肌肉驱动系统的机制，从而使挠性在屈曲期间的运动机制。在人数的肌肉刺激驱动模型中，我们使用三连接四连接四型驱动系统限制屈曲和延伸运动的路径时，比较了每个关节的肌肉 - 弯曲路径。这种比较简化了复杂人的肌肉和肌腱驱动系统，并为每个关节的肌肉和肌腱路径建模，以便可以使用肌肉张力控制任意指尖操纵力。根据MRI测量值，对人手指的每个关节中每个肌腱的矩臂进行了建模（三个受试者）。使用基于伪三角形结构矩阵获得的肌肉/肌腱路径模型以及基于MRI测量值获得的肌肉/肌腱路径模型创建了人类食指的新肌腱传动系统模型。使用此模型，我们几何表示从肌肉张力空间到指尖操纵力空间的地图，并根据几何特征检查了肌腱驱动系统的静态特征。结果，我们能够根据MRI测量值构建肌肉和肌腱的矩臂的新模型。通过将模型与三连接-4-tendon驱动系统的肌腱路径进行比较，发现Digotorum-tendon驱动系统可以近似于基于伪三角形结构矩阵的驱动系统。总之，发现一个人的食指的肌肉和肌腱驱动系统具有肌肉的数量和路径，理论上可以由于肌肉张力而产生稳定的任何关节扭矩输出。