基于计算分析理解指屈肌腱滑轮系统

现有的假肢/矫形器设计很少基于生物手指的动静力学，尤其是其肌腱-滑轮系统（TPS），该系统有助于实现一系列非凡功能。关于计算模型或尸体实验的研究确实存在。然而，它们很少提供关于TPS构型的信息，而这些构型可能导致更低的肌腱张力、弓弦现象和滑轮应力，而生物手指可能恰恰采用了此类构型。预先了解这些构型及其权衡，不仅从外骨骼等设计角度有益，也对手术重建过程有帮助。我们提出一项参数化研究，以确定屈肌机制的最优TPS构型。我们开发了一个基于柔顺柔性件的计算机模型，并采用伪刚体方法进行仿真，涵盖了滑轮/肌腱附着点位置、滑轮高度与宽度的多种组合。从收集的数据中得出结论，以推荐最合适的构型。生物TPS构型的许多方面通过所提出的分析得到解释。我们认为，本文的分析方法将有助于得出定制化的（优化的）手部外骨骼设计。