تخمین نیروی عضلات خم‌کننده و بازکننده‌ی زانو بر اساس سیگنال الکترومایوگرافی و شبیه‌سازی دینامیک مستقیم به کمک نرم‌افزار اپن‌سیم

در بسیاری از موارد مرتبط با تشخیص ناهنجاری های حرکتی، ارزیابی نیروی تولید شده توسط عضلات محرک زانو ضروری است. از سوی دیگر سنجش مستقیم نیروی عضلانی نیازمند عمل تهاجمی و حتی برگشت ناپذیر است که عملا مقدور نمی‌باشد. یک راه حل برای تخمین نیروی عضلانی، سنجش سیگنال الکترومایوگرافی و استفاده از مدل های اسکلتی-عضلانی برای محاسبه‌ی نیروی عضلانی است. از این رو در این مقاله یک مدل اسکلتی-عضلانی برای شبیه سازی حرکت و تخمین نیروی عضلانی در بستر نرم افزار اپن سیم و ارتباط دهی آن با واسط برنامه نویسی کاربردی اپن سیم با نرم افزار متلب توسعه داده شده است. در این مدل از سیگنال emg به عنوان ورودی استفاد شده و خروجی آن که حرکت زانو بوده با داده های گونیامتری جهت اعتبارسنجی مقایسه شده است. داده های تجربی از چهار عضله ی دوسر رانی، نیم وتری راست رانی و پهن میانی به همراه سیگنال گونیامتری زانو از یک پایگاه داده‌ی معتبر برداشته شده است. داده ها پیش از استفاده مورد پیش پردازش قرار گرفته است. این مدل اسکلتی-عضلانی در وضعیت نشسته در نرم افزار اپن سیم سفارشی سازی شده است. مدل عضلات در نرم افزار اپن سیم بر پایه‌ی مدل نوع هیل بوده و پارامترهای آن برای هر عضله جداگانه تنظیم شده است. تحلیل انجام شده در واقع حل یک مساله‌ی دینامیک مستقیم بوده که نرم افزار آن را انجام داده است. در نهایت در این مقاله نیروی عضلانی هر یک از عضلات طی حرکت خم شدن و باز شدن زانو در وضعیت نشسته تخمین زده شده است.