Una simulación biomecánica de flexión del antebrazo utilizando el enfoque del método de elementos finitos
Autores: Liang, Chenyang; Jiang, Fei; Kawaguchi, Daisuke; Chen, Xian
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Una simulación biomecánica de flexión del antebrazo utilizando el enfoque del método de elementos finitos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Bioingeniería
Palabras clave
Simulación biomecánica
Antebrazo
Bíceps braquial
Tendones
Velocidad de contracción muscular
Individuos mayores
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
El movimiento de las extremidades superiores es vital en la vida diaria. Una simulación biomecánica del antebrazo con consideración de las características fisiológicas de los músculos es fundamental para obtener una comprensión más profunda de los mecanismos de movimiento de las extremidades superiores. En este estudio, establecimos un modelo de elementos finitos del antebrazo, incluyendo el radio, el bíceps braquial y los tendones. Simulamos el movimiento del antebrazo resultante de la contracción del bíceps braquial utilizando un modelo muscular hiperelástico transversalmente isotrópico del tipo Hill. Ajustamos la velocidad de contracción del músculo bíceps braquial en la simulación y encontramos que una velocidad de contracción muscular más lenta facilitaba la flexión del antebrazo. Luego, cambiamos el porcentaje de fibras de contracción rápida, la fuerza máxima del músculo y los valores de excitación neural del músculo bíceps braquial para investigar la flexión del antebrazo en individuos de edad avanzada. Nuestros resultados indicaron que la reducción del porcentaje de fibras de contracción rápida, la fuerza máxima del músculo y la excitación neural contribuyeron al deterioro de la capacidad de movimiento del antebrazo en individuos de edad avanzada. Además, existe un umbral para la excitación neural, por debajo del cual la capacidad de movimiento disminuye bruscamente. Nuestro modelo ayuda a comprender el papel del bíceps braquial en la flexión del antebrazo e identificar las causas de los trastornos del movimiento de las extremidades superiores, lo que puede proporcionar orientación para mejorar el rendimiento de las extremidades superiores.
Descripción
El movimiento de las extremidades superiores es vital en la vida diaria. Una simulación biomecánica del antebrazo con consideración de las características fisiológicas de los músculos es fundamental para obtener una comprensión más profunda de los mecanismos de movimiento de las extremidades superiores. En este estudio, establecimos un modelo de elementos finitos del antebrazo, incluyendo el radio, el bíceps braquial y los tendones. Simulamos el movimiento del antebrazo resultante de la contracción del bíceps braquial utilizando un modelo muscular hiperelástico transversalmente isotrópico del tipo Hill. Ajustamos la velocidad de contracción del músculo bíceps braquial en la simulación y encontramos que una velocidad de contracción muscular más lenta facilitaba la flexión del antebrazo. Luego, cambiamos el porcentaje de fibras de contracción rápida, la fuerza máxima del músculo y los valores de excitación neural del músculo bíceps braquial para investigar la flexión del antebrazo en individuos de edad avanzada. Nuestros resultados indicaron que la reducción del porcentaje de fibras de contracción rápida, la fuerza máxima del músculo y la excitación neural contribuyeron al deterioro de la capacidad de movimiento del antebrazo en individuos de edad avanzada. Además, existe un umbral para la excitación neural, por debajo del cual la capacidad de movimiento disminuye bruscamente. Nuestro modelo ayuda a comprender el papel del bíceps braquial en la flexión del antebrazo e identificar las causas de los trastornos del movimiento de las extremidades superiores, lo que puede proporcionar orientación para mejorar el rendimiento de las extremidades superiores.