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Sviluppo e validazione di un modello neuromuscolare di arto superiore in ambiente OpenSim = Development and validation of an upper limb neuromuscular model in OpenSim environment

Alessandra Perino

Sviluppo e validazione di un modello neuromuscolare di arto superiore in ambiente OpenSim = Development and validation of an upper limb neuromuscular model in OpenSim environment.

Rel. Laura Gastaldi, Alberto Botter, Stefano Paolo Pastorelli, Taian Martins. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Ingegneria Biomedica, 2018

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Abstract:

In questo lavoro di tesi è stato sviluppato un modello neuromuscolare di estremità superiore utilizzando la Application Programming Interface di OpenSim 3.3. Il modello base ‘Arm26’, presente nella libreria del software, è stato opportunamente modificato ed integrato in modo da realizzare un modello completo di entrambe le estremità superiori. Esso presenta per ogni arto 7 muscoli e 3 GDL. I muscoli implementati sono il bicipite brachiale (capo lungo e breve), il brachiale, il tricipite (capi laterale, mediale e lungo) e il brachioradiale. I gradi di libertà sono la flessione della spalla, la flessione del gomito e la prono-supinazione dell’avambraccio. Successivamente si è personalizzato il modello inserendo i parametri muscolari specifici di due soggetti. Sono stati analizzati i muscoli del braccio destro di due soggetti, uno maschile e uno femminile. Tramite l’utilizzo di un ecografo si sono individuati i punti di origine e inserzione dei muscoli del braccio, le giunzioni muscolo-tendinee, l’area trasversa e l’angolo di pennatura nel caso di muscoli pennati in modo da implementare i parametri muscolari di lunghezza a riposo delle fibre e del tendine, angolo di pennatura e massima forza isometrica nel modello. In seguito, il modello è stato scalato in base alle dimensioni degli arti dei soggetti. Per la validazione del modello si è chiesto ai soggetti di effettuare dei movimenti di flesso-estensione del gomito destro con applicazione o meno di un peso nella mano, acquisendo tramite elettromiografo l’attivazione muscolare dei capi lungo e breve del bicipite, del brachioradiale e dei capi laterale e lungo del tricipite, e tramite elettrogoniometro la cinematica di movimento del gomito. Si è confrontata l’attivazione muscolare ottenuta tramite EMG con l’attivazione calcolata dal software OpenSim tramite lo strumento Computed Muscle Control, inserendo in ingresso la cinematica acquisita durante i task. Dal confronto è emerso che il modello presenta una attivazione muscolare maggiore del 20-30%, a seconda dei muscoli considerati, rispetto all’attivazione normalizzata acquisita con sEMG; sono presenti dei ritardi tra l’attivazione del modello e l’attivazione sperimentale; il muscolo che presenta una maggior correlazione tra modello e EMG è il brachioradiale.

Relators: Laura Gastaldi, Alberto Botter, Stefano Paolo Pastorelli, Taian Martins
Academic year: 2018/19
Publication type: Electronic
Number of Pages: 187
Subjects:
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in Ingegneria Biomedica
Classe di laurea: New organization > Master science > LM-21 - BIOMEDICAL ENGINEERING
Aziende collaboratrici: UNSPECIFIED
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/9359
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