ハクスリーとヒルの筋肉モデルを使用した筋力の推定の比較研究

個々の筋肉における筋力の決定は、人間の動きの最適なパフォーマンスを評価するために不可欠です。与えられた動きの運動学と最適化アプローチの使用に基づく逆動的方法は、筋力の推定に最も広く使用されています。この研究の目的は、筋肉モデルの選択が予測筋力にどのように影響するかを推定することでした。Huxley's（1957、Prog Biophys BiopChem。7：255-318）およびHill's（1938、Proc R Soc B. 126：136-195）筋肉モデルを使用して、サイクリング中の下肢の2つの拮抗筋の筋肉力の測定に使用されました。。Huxleyのモデルは、丘のモデルは驚異的なモデルであるのに対し、生化学的および物理的プロセスを筋肉の微細構造と結び付ける複雑なモデルです。両方のモデルによって予測される筋力は同じ範囲内にあります。Huxleyのモデルは、より現実的な筋肉の活性化パターンを予測していますが、計算的にはより要求が厳しいです。したがって、全体的な筋力を評価する場合、Hillのモデルに基づいてより単純な実装を使用することが合理的です。

Determination of muscle forces in individual muscles is often essential to assess optimal performance of human motion. Inverse dynamic methods based on the kinematics of the given motion and on the use of optimisation approach are the most widely used for muscle force estimation. The aim of this study was to estimate how the choice of muscle model influences predicted muscle forces. Huxley's (1957, Prog Biophys Biop Chem. 7: 255-318) and Hill's (1938, Proc R Soc B. 126: 136-195) muscle models were used for determination of muscle forces of two antagonistic muscles of the lower extremity during cycling. Huxley's model is a complex model that couples biochemical and physical processes with the microstructure of the muscle whereas the Hill's model is a phenomenological model. Muscle forces predicted by both models are within the same range. Huxley's model predicts more realistic patterns of muscle activation but it is computationally more demanding. Therefore, if the overall muscle forces are to be assessed, it is reasonable to use a simpler implementation based on Hill's model.