Investigación de la hipótesis de Hammerstein en el modelado de músculo estimulado eléctricamente

Para restaurar el uso funcional de los músculos paralizados mediante estimulación controlada automáticamente, se desea un modelo cuantitativo preciso de los músculos estimulados. El modelo más comúnmente utilizado para músculo isométrico ha tenido una estructura de Hammerstein, en la que un bloque dinámico lineal es precedido por una función no lineal estática. Para investigar la precisión del modelo de Hammerstein, se utilizaron las respuestas a una secuencia binaria pseudo-aleatoria (PRBS) de excitación de los flexores plantares humanos normales, estimulados con electrodos de superficie, para identificar un modelo de Hammerstein, pero también cuatro modelos locales que describen las respuestas a señales pequeñas en diferentes niveles medios de activación. La comparación de los modelos locales con el modelo de Hammerstein linealizado mostró que el modelo de Hammerstein ocultaba una variación de cinco veces en la velocidad de respuesta. Además, la ganancia de señal pequeña del modelo de Hammerstein estaba errada por factores de hasta tres. Concluimos que, a pesar del uso generalizado en el pasado del modelo de Hammerstein, no es una representación precisa del músculo isométrico. Por otro lado, los modelos locales, que son predictores más precisos, pueden ser identificados a partir de las respuestas a secuencias cortas de PRBS. Se discute la utilidad de los modelos locales para el diseño de controladores.