関節角と角速度の関数としての最大自発的関節トルク：モデルの開発と下肢への応用

人間の強さの測定は、身体活動の分析中に重要です。このような測定は、しばしば単一の関節角度と角速度で最大の自発的トルクの形をとっています。ただし、利用可能な強度は、関節の位置と速度によって大きく異なります。動的なアクティビティを調べる場合、強度測定はこれらのバリエーションを説明する必要があります。関節角と角速度の関数として、最大の自発的関節トルクのモデルが提示されます。このモデルは、筋肉の力と長さ、筋肉力と速度の間のよく知られている生理学的関係に基づいており、下肢の6つの異なる運動から最大の自発的な関節トルクデータに適合することによりテストされました。股関節伸び、股関節屈曲、膝伸展、膝屈曲、足首の足底屈曲、背屈の等尺性、同心円状、および偏心最大自発的収縮が収集されました。モデルパラメーターは、性別と年齢層ごとにこれらの各運動方向について報告されています。このモデルは、関節角と角速度の強度の変動を、逆ダイナミクスと最大利用可能な関節トルクによって計算された関節トルクの比較に組み込むことができる効率的な方法を提供します。

Measurements of human strength can be important during analyses of physical activities. Such measurements have often taken the form of the maximum voluntary torque at a single joint angle and angular velocity. However, the available strength varies substantially with joint position and velocity. When examining dynamic activities, strength measurements should account for these variations. A model is presented of maximum voluntary joint torque as a function of joint angle and angular velocity. The model is based on well-known physiological relationships between muscle force and length and between muscle force and velocity and was tested by fitting it to maximum voluntary joint torque data from six different exertions in the lower limb. Isometric, concentric and eccentric maximum voluntary contractions were collected during hip extension, hip flexion, knee extension, knee flexion, ankle plantar flexion and dorsiflexion. Model parameters are reported for each of these exertion directions by gender and age group. This model provides an efficient method by which strength variations with joint angle and angular velocity may be incorporated into comparisons between joint torques calculated by inverse dynamics and the maximum available joint torques.