手根腕の3次元剛性

手首の手根のアーチは、多数の靭帯によって相互接続された不規則な形の手根骨によって形成され、複雑な構造力学をもたらします。この研究の目的は、変位摂動を使用して手根弓の3次元剛性特性を決定することでした。手根のアーチは、従来の解剖学的軸に斜めの主要方向を持つ異方性剛性の挙動を示すと仮定されました。この研究では、8（n = 8）の死体が使用されました。各標本について、ハマテはカスタムの固定装置に固定されました。計装されたロボットアームは、台形の尾根に3次元変位摂動を適用し、対応する反応力を収集しました。変位力データを使用して、最小二乗フィッティングを使用して3次元剛性マトリックスを決定しました。剛性マトリックスの固有カムポジションを使用して、主要な剛性成分の大きさと方向を識別しました。手根腕の構造は、最大主要な剛性が16.4±4.6n/mmの異方性剛性の挙動を示し、3.1±0.9および2.6±0.5n/mmの他の主成分よりも有意に大きかった（P <0.001）。最大剛性の主な方向は、遠位根管弓をしっかりと結合する硬い横靭帯によって説明される手根管の断面内で回避されました。最小限の主要な剛性は、台形と船尾の間の抑制の少ない明瞭度に起因しています。この研究は、手首の生体力学、安定性、および機能に関する洞察を改善するための手首の3次元構造剛性の高度な特性評価を提供します。

The carpal arch of the wrist is formed by irregularly shaped carpal bones interconnected by numerous ligaments, resulting in complex structural mechanics. The purpose of this study was to determine the three-dimensional stiffness characteristics of the carpal arch using displacement perturbations. It was hypothesized that the carpal arch would exhibit an anisotropic stiffness behavior with principal directions that are oblique to the conventional anatomical axes. Eight (n=8) cadavers were used in this study. For each specimen, the hamate was fixed to a custom stationary apparatus. An instrumented robot arm applied three-dimensional displacement perturbations to the ridge of trapezium and corresponding reaction forces were collected. The displacement-force data were used to determine a three-dimensional stiffness matrix using least squares fitting. Eigendecomposition of the stiffness matrix was used to identify the magnitudes and directions of the principal stiffness components. The carpal arch structure exhibited anisotropic stiffness behaviors with a maximum principal stiffness of 16.4±4.6N/mm that was significantly larger than the other principal components of 3.1±0.9 and 2.6±0.5N/mm (p<0.001). The principal direction of the maximum stiffness was pronated within the cross section of the carpal tunnel which is accounted for by the stiff transverse ligaments that tightly bind distal carpal arch. The minimal principal stiffness is attributed to the less constraining articulation between the trapezium and scaphoid. This study provides advanced characterization of the wrist׳s three-dimensional structural stiffness for improved insight into wrist biomechanics, stability, and function.