肌肉骨模型预测在步行过程中对上肢体质量缩放的敏感性

科学领域:

• 生物力学 生物力学
• 人类运动分析 人类运动分析
• 肌肉骨模型的建模

背景情况:

• 肌肉骨建模中的反向动力学提供了使用动力学数据的非侵入性关节力计算.
• 模型的准确性在很大程度上取决于特定主体的缩放方法.
• 身体上部质量分布的变化可以影响动力学预测.

研究的目的:

• 为了研究上半身质量分布对内部和外部动力学的影响.
• 在正常体重和肥胖个体中比较不同缩放方法之间的动力估计.
• 评估体重指数对模型预测准确性的影响.

主要方法:

• 利用了一个全面的肌肉骨模型和来自19名健康受试者的人类运动数据.
• 在平行行走过程中使用十七个身体佩戴的惯性测量单元收集数据.
• 使用统计分析,包括Wilcoxon-Signed Rank测试和t测试来比较缩放方法.

主要成果:

• 细分质量和质量中心的变化显著影响了肥胖受试者的地面反应力估计.
• 肥胖的受试者在垂直 (54.7 ± 23.8 %BW),中侧 (12.3 ± 8.0 %BW) 和前后 (6.2 ± 3.2 %BW) 力量中显示出更高的平方根平均误差.
• 部,膝盖和脚的垂直关节反应力对个性化质量分布敏感.
• 预测偏差随着体重指数的增加而增加,缩放方法之间存在显著差异 (p < 0.05).

结论:

• 基于身体形状的缩放显著影响肥胖个体的肌肉骨建模.
• 准确的质量分布对于涉及脊柱形,肥胖和腰部疼痛的临床应用至关重要.
• 考虑到身体形状的变化,可以提高肌肉骨模型中预测的关节动力学.