Modelo Músculo-esquelético para Obtener Fuerzas Musculares Individuales

Abstract

Abstract-Mechanical simulat ions of the mu sculoskeletal system ar e a topic of fundame ntal impor tance be cause the y provide infor mation not immediate ly identified fr om a kinematic-dynamic analysis of gait or muscle static te st, to be relevant for treatment of patients with motor disorders. The causes an d ap propriate corrective treatment of ga it ab normalities are difficult to determine because the movements generated by the muscular f orces o f these patients are not clearly understood. Mathem atical optimiz ation methods are used to estimate individual forc es in the human body be cause dir ect measurements are difficult to make. The ass umption that the central nervous system tries to minimize the load on the muscles in general leads to the hypothesis that muscle strength can be found as the solution to optimization problem. In this paper a mechanical system with six degrees of freedom to model the musculoskeletal system of the t high that allo ws the estimatio n of six individual muscle forces in gait showing high correlation with othe r mode ls and musc le ac tivation in healthy subject s. These es timates of in dividual mu scle for ces would faci litate greater unde rstanding of gait pathology he lping to r each be tter diagnosis prior to surgery and rehabilitation treatments. Palabras claves-Simulac ión Músculo-Esquelética, M odelo de Optimización, Biomecánica de la Marcha I. INTRODUCCIÓNEl manejo de las anormalidades de la marcha comúnmen-te presentes en personas con CP representa un gran desafío en la actualidad. Cirugías músculo-esqueléticas y otros tratamientos ortopédicos son comúnmente prescriptos en un esfuerzo por mejorar la alineación de los miembros del paciente y aumentar la habilidad de caminar [1] [2].Las simulaciones mecánicas del sistema músculo-esquelético son un tema de fundamental importancia en investigación así como también en prácticas de ingeniería y aplicaciones médicas [3]. Estos modelos proveen información que no se identifica inmediatamente desde un análisis cinemático-dinámico de la marcha o tests musculares estáti-cos, siendo relevantes para un correcto tratamiento de estos pacientes [4].Idealmente, las recomendaciones para una cirugía ortopédica podrían estar basadas en una descripción cuantitativa de cómo se alterarán probablemente las propiedades musculares de generación de fuerza, y como influenciarán la marcha de los pacientes [5].Las causas y el apropiado tratamiento correctivo de las anomalías de la marcha son difíciles de determinar porque los movimientos generados por las fuerzas musculares de estos pacientes no son comprendidos con claridad [6] [7]. De esta forma, la identificación expresa de la anomalía no presenta una solución directa [8].Mejoras del tratamiento de movimientos anormales presentan un gran desafío en la actualidad dado que no existen bases teóricas para determinar las causas biomecánicas de la marcha anormal de estos pacientes [9][10] [11].Así, una correcta determinación de la etiología de los patrones anormales de la marcha es la clave para ...