Desarrollo de modelo musculoesquelético de la articulación del codo con evaluación experimental
Autores: Rahman, Munsur; Sharifi Renani, Mohsen; Cil, Akin; Stylianou, Antonis P.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2018
Disponible con Suscripción Virtualpro
Artículos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
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Consultas: 4
Citaciones: Sin citaciones
Un modelo musculoesquelético dinámico de la articulación del codo en el que se predigan simultáneamente las fuerzas de contacto muscular, ligamentoso y de superficie articular sería una herramienta ideal para la planificación preoperatoria específica del paciente, la cirugía asistida por computadora y la rehabilitación. Los modelos existentes de la articulación del codo musculoesqueléticos tienen una aplicabilidad clínica limitada debido a que idealizan el codo como una articulación mecánica de bisagra o ignoran importantes contribuciones de tejidos blandos (por ejemplo, cartílago). El propósito de este estudio fue desarrollar un modelo musculoesquelético de la articulación del codo anatómicamente correcto y específico del sujeto y evaluarlo en base a cinemática experimental y mediciones de electromiografía muscular. El modelo incluyó geometrías óseas tridimensionales, una articulación restringida por múltiples haces ligamentosos, contactos deformables y el enrollamiento oblicuo natural de los ligamentos. El modelo musculoesquelético predijo razonablemente bien la cinemática ósea en tres condiciones de velocidad diferentes. El modelo predijo el tiempo y el número de excitaciones musculares, y las fuerzas musculares normalizadas también estuvieron de acuerdo con el experimento. El modelo pudo predecir parámetros importantes in vivo que no son posibles de medir experimentalmente, como las fuerzas musculares y ligamentosas, y la presión de contacto del cartílago. Además, el modelo musculoesquelético desarrollado fue eficiente computacionalmente para la simulación dinámica a nivel corporal. El tiempo de cálculo máximo fue inferior a 30 minutos para nuestra simulación de 35 segundos. Como herramienta clínica predictiva, las posibles aplicaciones médicas para este modelo y enfoque de modelado son significativas.
Descripción
Un modelo musculoesquelético dinámico de la articulación del codo en el que se predigan simultáneamente las fuerzas de contacto muscular, ligamentoso y de superficie articular sería una herramienta ideal para la planificación preoperatoria específica del paciente, la cirugía asistida por computadora y la rehabilitación. Los modelos existentes de la articulación del codo musculoesqueléticos tienen una aplicabilidad clínica limitada debido a que idealizan el codo como una articulación mecánica de bisagra o ignoran importantes contribuciones de tejidos blandos (por ejemplo, cartílago). El propósito de este estudio fue desarrollar un modelo musculoesquelético de la articulación del codo anatómicamente correcto y específico del sujeto y evaluarlo en base a cinemática experimental y mediciones de electromiografía muscular. El modelo incluyó geometrías óseas tridimensionales, una articulación restringida por múltiples haces ligamentosos, contactos deformables y el enrollamiento oblicuo natural de los ligamentos. El modelo musculoesquelético predijo razonablemente bien la cinemática ósea en tres condiciones de velocidad diferentes. El modelo predijo el tiempo y el número de excitaciones musculares, y las fuerzas musculares normalizadas también estuvieron de acuerdo con el experimento. El modelo pudo predecir parámetros importantes in vivo que no son posibles de medir experimentalmente, como las fuerzas musculares y ligamentosas, y la presión de contacto del cartílago. Además, el modelo musculoesquelético desarrollado fue eficiente computacionalmente para la simulación dinámica a nivel corporal. El tiempo de cálculo máximo fue inferior a 30 minutos para nuestra simulación de 35 segundos. Como herramienta clínica predictiva, las posibles aplicaciones médicas para este modelo y enfoque de modelado son significativas.