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Development of a Force Scaling Metho...

Marinho, Ana Isabel Magalhaes,

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Development of a Force Scaling Method for Upper Body Musculoskeletal Models to Estimate Muscle Fatigue /

Record Type:	Electronic resources : Monograph/item
Title/Author:	Development of a Force Scaling Method for Upper Body Musculoskeletal Models to Estimate Muscle Fatigue // Ana Isabel Magalhaes Marinho.
Author:	Marinho, Ana Isabel Magalhaes,
Description:	1 electronic resource (102 pages)
Notes:	Source: Masters Abstracts International, Volume: 86-03.
Contained By:	Masters Abstracts International86-03.
Subject:	Physiology. -
Online resource:	https://pqdd.sinica.edu.tw/twdaoapp/servlet/advanced?query=31273829
ISBN:	9798384168539

Development of a Force Scaling Method for Upper Body Musculoskeletal Models to Estimate Muscle Fatigue /
Marinho, Ana Isabel Magalhaes,

Development of a Force Scaling Method for Upper Body Musculoskeletal Models to Estimate Muscle Fatigue /Ana Isabel Magalhaes Marinho. - 1 electronic resource (102 pages)

Source: Masters Abstracts International, Volume: 86-03.

A acumulacao de fadiga fisica resultante da execucao de tarefas que obrigam a aplicacao de forcas intensivas durante longos periodos e um fator de risco grave para as lesoes musculoesqueleticos relacionadas com o trabalho (LMERT), resultando numa debilitacao e absentismo dos trabalhadores a longo prazo, perda de produtividade e piores ambientes de trabalho [1,2,3]. Tipicamente a fadiga e estimada utilizando sensores de Eletromiografia (EMG) que ainda que precisos, apresentam a desvantagem de serem intrusivos e a sua colocacao necessita do conhecimento previo da anatomia humana [4]. Uma possivel abordagem e o desenvolvimento de um modelo musculo-esqueletico que permita a estimacao de fadiga a partir de informacao cinematica. Para tal, e necessaria a criacao de um modelo musculo-esqueletico especifico ao utilizador, ajustando tanto as propriedades geometricas como as de forca [5]. O dimensionamento das propriedades de forca e respetivos procedimentos sao em geral pouco abordados, em particular para modelos de membros superiores, pelo que esta dissertacao tem como objetivo o desenvolvimento e validacao de um metodo preciso e pratico para dimensionar a forca de um modelo musculo-esqueletico de corpo superior. Utilizando o software open-source OpenSim, foi estudada a influencia de varias abordagens de dimensionamento de forca na exatidao da ativacao muscular prevista pela simulacao. Foram recolhidos dados experimentais de 5 participantes durante a realizacao de exercicios do membro superior, e posteriormente foi calculado o erro entre ativacoes estimadas e experimentais para cada metodo. Analisando os resultados, concluiu-se que os metodos de dimensionamento de forca desenvolvidos nao contribuiram significativamente para a diminuicao do erro inicialmente calculado, no entanto verificou-se que o ajuste das propriedades de forca do modelo influenciaram significativamente a precisao da estimativa quando foram aplicadas forcas externas ao movimento.

English

ISBN: 9798384168539Subjects--Topical Terms:

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Physiology.

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520 $a A acumulacao de fadiga fisica resultante da execucao de tarefas que obrigam a aplicacao de forcas intensivas durante longos periodos e um fator de risco grave para as lesoes musculoesqueleticos relacionadas com o trabalho (LMERT), resultando numa debilitacao e absentismo dos trabalhadores a longo prazo, perda de produtividade e piores ambientes de trabalho [1,2,3]. Tipicamente a fadiga e estimada utilizando sensores de Eletromiografia (EMG) que ainda que precisos, apresentam a desvantagem de serem intrusivos e a sua colocacao necessita do conhecimento previo da anatomia humana [4]. Uma possivel abordagem e o desenvolvimento de um modelo musculo-esqueletico que permita a estimacao de fadiga a partir de informacao cinematica. Para tal, e necessaria a criacao de um modelo musculo-esqueletico especifico ao utilizador, ajustando tanto as propriedades geometricas como as de forca [5]. O dimensionamento das propriedades de forca e respetivos procedimentos sao em geral pouco abordados, em particular para modelos de membros superiores, pelo que esta dissertacao tem como objetivo o desenvolvimento e validacao de um metodo preciso e pratico para dimensionar a forca de um modelo musculo-esqueletico de corpo superior. Utilizando o software open-source OpenSim, foi estudada a influencia de varias abordagens de dimensionamento de forca na exatidao da ativacao muscular prevista pela simulacao. Foram recolhidos dados experimentais de 5 participantes durante a realizacao de exercicios do membro superior, e posteriormente foi calculado o erro entre ativacoes estimadas e experimentais para cada metodo. Analisando os resultados, concluiu-se que os metodos de dimensionamento de forca desenvolvidos nao contribuiram significativamente para a diminuicao do erro inicialmente calculado, no entanto verificou-se que o ajuste das propriedades de forca do modelo influenciaram significativamente a precisao da estimativa quando foram aplicadas forcas externas ao movimento.
520 $a The accumulation of physical fatigue resulting from the execution of tasks requiring the application of intensive forces over long periods is a serious risk factor for work-related musculoskeletal disorders (WMSDs), resulting in long-term debilitation and absenteeism of workers, loss of productivity, and worse working environments [1,2,3]. Typically, fatigue is estimated using Electromyography (EMG) sensors which, although accurate, have the disadvantage of being intrusive and their placement needs prior knowledge of human anatomy [4]. One possible approach is the development of a musculoskeletal model that allows fatigue estimation from kinematic information. This requires the creation of a user specific musculoskeletal model, adjusting both geometric and strength properties [5]. The scaling of force properties and approaches to perform such scaling are generally poorly addressed, particularly for upper limb models, so this dissertation aims to develop and validate an accurate and practical method for scaling the force of an upper body musculoskeletal model. Using the open-source software OpenSim, various force scaling approaches were investigated with respect to their influence on the accuracy of muscle activation predicted by the simulation. Experimental data was collected from 5 participants during execution of upper limb exercises, and then the error between estimated and experimental activations was calculated for each method. The results demonstrated that the developed force scaling methods did not contribute significantly to the decrease of the initially calculated error, however it was found that the adjustment of the model's force properties significantly influenced the estimation accuracy when external forces were applied to the movement.
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