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La modélisation musculo-squelettique et la théorie de l'optimisation sont souvent utilisées pour déterminer les forces musculaires in vivo. Cependant, l'évaluation quantitative convaincante de ces prédictions a été limitée jusqu'à présent. La présente étude a évalué les prédictions du modèle concernant les forces musculaires du genou pendant la marche en utilisant des mesures in vivo de la charge de contact articulaire acquises à partir d'un implant instrumenté. Le mouvement articulaire, la force de réaction du sol et les données de force de contact tibiale ont été enregistrés simultanément chez un sujet unique marchant à des vitesses lentes, normales et rapides. Le corps a été modélisé comme un lien articulé à 8 segments et 21 degrés de liberté, actionné par 58 muscles. Les moments articulaires obtenus par dynamique inverse ont été décomposés en forces musculaires des jambes en résolvant un problème d'optimisation qui minimisait la somme des carrés des activations musculaires. Les forces musculaires prédites au niveau du genou ont été entrées dans un modèle de contact d'implant de genou en 3D pour calculer les forces de contact tibiales. Les forces de contact tibiales calculées et mesurées étaient en bon accord pour les trois vitesses de marche. Les erreurs quadratiques moyennes (RMS) pour les forces de contact médiales, latérales et totales pendant tout le cycle de marche et sur tous les essais étaient respectivement de 140 +/- 40 N, 115 +/- 32 N et 183 +/- 45 N. La coordination musculaire prévue par le modèle était également cohérente avec les mesures EMG rapportées pour la marche normale. L'approche expérimentale et de modélisation combinée utilisée dans cette étude fournit un cadre quantitatif pour évaluer les prédictions modélisées des forces musculaires dans le mouvement humain.
Kim et al. (ven.) ont étudié cette question.