推测的肌肉激活的有效性与预测的地面反应力在反向动力学基于肌肉骨模拟的步行过程中估计的肌肉激活
Ryo Ueno1, Yasuaki Tsuyuki2, Harukazu Tohyama3
1Department of Research and Development, ORGO, Sapporo, Japan; Faculty of Health Sciences, Hokkaido University, Sapporo, Japan.
Journal of biomechanics
|April 27, 2024
概括
从动力学数据中预测地面反应力 (GRF) 为肌肉骨模拟提供了有效的肌肉激活估计. 这种方法甚至可以在没有强力板的情况下进行模拟,提供与使用测量GRF相似的结果.
科学领域:
- 生物力学 生物力学
- 肌肉骨系统建模
- 运动分析 运动分析
背景情况:
- 基于反向动力学的肌肉骨模拟需要地面反应力 (GRF) 作为外部输入.
- 从动力学数据可以估计GRF,但其对肌肉激活有效性的影响尚不清楚.
- 准确的肌肉激活估计对于可靠的肌肉骨模拟至关重要.
研究的目的:
- 在肌肉骨模拟中使用预测的GRF来确定估计的肌肉激活的有效性.
- 为了比较预测的GRF和实验测量的GRF之间的肌肉激活相似性和残留值.
主要方法:
- 利用一个开源的运动捕捉数据集与来自50名健康受试者的步态数据.
- 在CusToM软件中使用预测GRF (PRED) 和实验测量GRF (EXP) 执行逆动态和静态优化.
- 使用皮尔森相关性评估肌肉激活相似性,并将残留物与配对t测试进行比较.
主要成果:
- 预测 (R=0.477) 和测量 (R=0.475) 的GRF之间的整体肌肉激活相似性是可比的.
- 预测的GRF与测量的GRF相比,残留量明显较低 (2-4倍).
- 部曲-延伸矩与斜腰平面残余矩相关 (R=0.467).
结论:
- 使用预测GRF估计的肌肉激活与在肌肉骨模拟中使用测量GRF的肌肉激活相当.
- GRF预测是一个可行的方法,用于肌肉骨模拟,当力盘是不可用的.
- 这一发现支持使用预测的GRF用于更容易获得的肌肉骨模型.
