Kosterně svalová rovnováha horní končetiny

Bc. Linda VALDMANOVÁ

Master's thesis

Musculo-skeletal stability of the upper extremity

Abstract:

Stěžejním úkolem práce je sestavit počítačový model horní končetiny lidského těla pro výpočet sil generovaných v jednotlivých svalech končetiny v dané zatížené statické poloze. Model sestává ze třech segmentů (paže, předloktí, ruka) a z hlavních svalů pevně upnutých k segmentům. Svaly modelu jsou simulovány modelem Hillova typu sestávajícího z kontraktilního, elastického a viskózního elementu. Končetina představuje soustavu třech tuhých těles vzájemně spojených rotačními klouby. Celá končetina je pevně spojena v místě ramene s hrudníkem. K určení sil, potřebných pro udržení končetiny v dané poloze, je řešena úloha statické rovnováhy principem virtuálních prací. Jelikož k udržení pozice přispívá větší počet svalů, než jaký je nutný, představuje končetina nedourčený mechanický systém. Pro rozložení svalových sil je tedy použita optimalizační metoda, která hledá energeticky nejméně náročné řešení. Model je v závěru práce ověřen elektromyografickým měřením.

Abstract:

The aim of this study is to make a computer model of on upper extremity of the human body for determination of muscle forces generated to keep a given loaded position. Model consists of three segments (arm, forearm, hand) and of all major muscles fixed to the segments. Muscle behavior is defined according to the Hill-type model consisting of contractile and viscoelastic element. The upper extremity represents a system of three rigid segments connected by rotational joints. The whole model is fixed in the shoulder. The musculo-skeletal system is underdetermined. It means that more muscles contribute to get the concrete position than it is necessary. Hence this problem must be solved by an optimization method finding the least energetically-consuming solution. The model is verified by a method called electromyography through measured responses of a biceps brachia muscle.

Keywords

počítačový model lidského těla, model kosterního svalu Hillova typu, elektromyografie, svalová síla, svalová aktivita

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 31. 5. 2011

Identifier: 41059

Thesis defence

• Date of defence: 23. 6. 2011
• Supervisor: Ing. Hana Čechová, Ph.D.

University of West Bohemia

Faculty of Applied Sciences

Master programme / field:
Applied Sciences and Computer Engineering / Mechanics