Simulación de la actuación muscular en el diseño de ortesis activas y neuroprótesis

Abstract

Se analiza cómo las patologías asociadas a la marcha aumentan cada año, no solo por los nuevos casos de lesiones medulares, parálisis o derrames cerebrales, sino por la prevalencia de dichos casos. Esto, unido al envejecimiento de la población, hace necesario el desarrollo de dispositivos de asistencia a la marcha que favorezcan la autonomía de las personas con movilidad reducida. Desde el punto de vista de la Ingeniería, el diseño de dispositivos personalizados para cada paciente y cada patología supone un incremento en coste del dispositivo. En este contexto, se necesitan herramientas que faciliten la selección de los actuadores o estimuladores musculares que proporcionarán esa asistencia externa para realizar una marcha funcionalmente correcta, y es en ese sentido donde la simulación de la actuación muscular cobra gran importancia. El estudio de esos modelos musculares es uno de los grandes temas de estudio en Biomecánica: el análisis de las fuerzas que producen un movimiento determinado (análisis dinámico inverso, ADI) o el movimiento producido por un conjunto de fuerzas o activaciones musculares (análisis dinámico directo, ADD) son problemas típicos que necesitan de esa descripción de las propiedades mecánicas del músculo.

It analyses how pathologies associated with walking are increasing every year, not only due to new cases of spinal cord injuries, paralysis or strokes, but also due to the prevalence of such cases. This, together with the ageing of the population, makes it necessary to develop walking assistance devices that favour the autonomy of people with reduced mobility. From the engineering point of view, the design of personalised devices for each patient and each pathology means an increase in the cost of the device. In this context, tools are needed to facilitate the selection of the actuators or muscle stimulators that will provide external assistance in order to perform a functionally correct gait, and it is in this sense where the simulation of muscle action is of great importance. The study of these muscle models is one of the major topics of study in Biomechanics: the analysis of the forces that produce a given movement (inverse dynamic analysis, ADI) or the movement produced by a set of forces or muscle activations (direct dynamic analysis, ADD) are typical problems that require this description of the mechanical properties of the muscle.