{en=Implementation of a Computational Method for Modeling Skeletal Muscle Wrapping} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=No paradigma do sistema músculo-esquelético, implementa-se um método computacional para a modelação da geometria do caminho de um músculo, tendo como base a sua relação anatómica com a superfície tridimensional do sistema esquelético. Consiste numa adaptação do método Obstacle-set, no qual o músculo é idealizado como uma banda elástica sem fricção, representado por um conjunto de linhas rectas e curvilíneas definidas entre os pontos de origem e inserção muscular. Corpos rígidos, referidos como obstáculos, representam estruturas anatómicas e permitem o constrangimento do caminho muscular à sua superfície. O obstacle set compreende o obstáculo e a porção de caminho muscular que o envolve, sendo estudados quatro obstáculos com geometrias diferentes. O método implica a implementação de quatros algoritmos que determinam o contorno muscular em volta de uma esfera ou de um cilindro simples, de um cilindro duplo e de um cilindro com base semiesférica, de forma a possibilitar a reprodução do caminho muscular em torno de articulações com múltiplos graus de liberdade. É ainda proposto que este modelo de representação muscular seja integrado de uma forma elegante e eficiente num código de dinâmica de sistemas multicorpo com coordenadas naturais (APOLLO). De forma a validar o método implementado, comparam-se os resultados derivados da análise cinemática e da dinâmica inversa com os resultados obtidos com o método Straight-line anteriormente implementado. Um modelo do membro superior com dez músculos é considerado para evidenciar a aplicabilidade do método de representação de caminhos musculares em torno de obstáculos nos diversos movimentos das articulações em questão. , en=In the musculoskeletal system paradigm, a computational model is implemented to model the muscle path geometry. This approach is based on the Obstacle-set method, whereupon muscle is idealized as a frictionless elastic band, represented by a set of straight and curved-lines between muscle origin and insertion points. Rigid bodies, referred to as obstacles, represent anatomical structures constraining muscle path at their surface. Hereupon, the obstacle set comprises the obstacle and the muscle path wrapping around it. Four obstacles with different geometries are under study. This method involves the implementation of four algorithms, which determine the muscle path configuration wrapping around different obstacles, which are the single sphere, the single cylinder, the double-cylinder and the sphere-capped cylinder, enabling an effective reproduction of muscle wrapping around joints with multiple degrees of freedom. The developed obstacle set method, is then successfully implemented in an existent multibody system dynamics code with natural coordinates (APOLLO). To validate the method, kinematic and inverse dynamics results are compared with the ones obtained by the Straight-line method, which was the method previously implemented. A model of the human upper limb extremity with ten muscles is regarded to demonstrate the applicability of the method in the representation of muscle paths wrapping around obstacles in different movements at the joints in question. }

Discussão: dezembro 4, 2013, 10:30

Orientação

AUTOR

Salomé Guedes Sequeira de Pádua Azevedo (ist165075)

CO-ORIENTADOR

João Eurico da Fonseca

Faculdade de Medicina da Universidade de Lisboa

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Miguel Pedro Tavares da Silva

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar