例一---骨骼肌肉模型简介

时间:2024-03-29 22:51:37


一:目标

Opensim简介

骨骼肌肉模型能用来研究神经肌肉的*度,分析运动表现,预测肌肉负荷。Opensim是一款开源软件,允许用户开发、分析、可视化骨骼肌肉模型并进行运动动力学仿真。软件中的骨骼肌肉模型,关节连接起刚性身体部分,肌肉发力绕着关节运动。建好模型后,就可以用来研究骨骼肌肉几何体的作用、关节运动学、肌肉-肌腱属性对肌力和关节力矩的影响。

目的

本例的目的是介绍图形化的骨骼肌肉模型,说明下肢的配置如何决定肌肉肌腱长度、力臂。

1.熟悉软件的图形用户界面

2.发现骨骼肌肉模型的局限性

3.发现单关节点与双关节点的区别

4.用软件解决一个重要的医学问题

图形用户界面介绍

二:下肢骨骼肌肉模型

这一部分,将导入一个下肢模型并使模型行走。模型是一个约高1.8m约重785kg的成年年人。模型包括13个刚体、92线状肌肉(每条腿43块、躯干6块)。

导入模型:File>openmodel>在文件夹中找到文件,在navigatorcoordinate中查看模型的情况

观看&驱动模型;左中右键操作分别对应旋转、平移、放大。View窗口右上标可更换观看的视图

CoordinatesCoordinates窗口的滑块与模型中关节*度一一对应。Window>coordimnate可显示此窗口。

每个滑块对应一个*度,拖动以改变位置或关节角度。此窗口右上角posedefault、新建一个姿势的功能。

导入运动:在navigator和上方motion栏均有显示

Motion slider:控制当前运动

Q:1.*度:coordinate栏每一项一个*度,实际建模要建出那些*度视研究目的而定。

看书总结每个关节中总共有那些*度。

2.肌肉路径:肌肉路径在模型中表示为由点连接起来的红色的线。有时需要多条线才能表示实际的一块肌肉。

对于有些肌肉,只需始末点就可描述出肌肉路径`。对于某些包裹在骨头上或被韧带限制住位置的肌肉,还需要中间包或通过点才能描述出肌肉路径。

需要注意的是,包裹点只在一些膝肌特定伸张角度下才会出现,如肌肉绕着骨头运动时,一块肌肉可能有多个包裹点。

看书总结那些膝盖伸肌有包裹点、在什么膝盖角度下有包裹点

3.模型的局限:下肢有些肌肉在极限运动范围可能会穿过骨头或深层的肌肉

三:关节角度、肌腱长度、动量臂

这一部分介绍下肢的配置如何决定肌肉肌腱长度、动量臂。骨骼肌肉几何体对于肌肉功能和定量骨骼肌肉模型的发展非常重要,肌肉肌腱力取决于肌肉肌腱长度,关节动量取决于肌肉肌腱力和动量臂。因此,准确的肌肉骨骼几何体标准对于建立一个准确的模型来研究肌力和关节动量非常重要。

Plotter的使用

只要打开绘图界面就无需关闭肌肉选择窗口,选择一个肌肉窗口,绘图工具拦就会自动更新选择的肌肉

单位:N,M,N/M

Q;4

例一---骨骼肌肉模型简介

5.

例一---骨骼肌肉模型简介

四:评估蹲伏步态的大腿长度

蹲伏行走是脑瘫患者最常见的功能障碍之一,这一部分将研究蹲伏步态的可能成因。它的特征是站姿时膝关节的过分屈曲,而且通常伴随着髋关节的过分屈曲和向内旋转。一个可能的原因是大腿较短,在临床医学上有时会拉长患者的大腿,以图改善姿势和步态。然而也有可能是由于膝关节的过分伸长,而拉长大腿可以协调这些肌肉的长度。接下来将证明大腿拉长手术是否有效。

判断患者大腿是否比正常人偏短,一种可能的方法是:建立一个骨骼肌肉模型,比较蹲伏步态和正常步态下的大腿长度。

文件准备:1.rename不改变文件名,只改变显示的名字

2.注意那个文件才是current

3.同步驱动多个运动,选中运动>right click oneither name>sync.motion

Q:运动范围

6.定性的话可同时驱动多个运动一起观看

定量就看图

例一---骨骼肌肉模型简介

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7.大腿长度

多选:ctrl+左键

例一---骨骼肌肉模型简介

8.其他步态文件

导入其他患者步态文件,在进行上述分析过程,对于他们的治疗意见会有何不同。深入研究参考以下文献。

例一---骨骼肌肉模型简介

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为什么是semitendinosus这块肌肉?