Función objetivo en problemas de redundancia muscular.Aspectos biológicos y computacionales

摘要

En la estimación de las fuerzas necesarias para realizar un determinado movimiento conocido, también llamado "Problema de redundancia en Biomecánica", diversas metodologías han sido propuestas para su resolución siendo las técnicas de optimización las más empleadas. Al plantear el problema de optimización es posible encontrar en la literatura una gran variedad de funciones objetivo atendiendo a diversos criterios, ya sea minimizar la fatiga muscular, la fuerza muscular instantánea activa o pasiva, el nivel de activación de los músculos o el coste metabólico. Este amplio abanico de posibilidades pueden ser clasificadas atendiendo a dos criterios. En primer lugar, que sean funciones objetivo instantáneas o integrales. En segundo lugar, teniendo en cuenta el grado de fidelidad respecto a la Biología del sistema. Es el objetivo de este trabajo hacer un estudio comparativo de varias funciones objetivo con el propósito de discriminar cuál puede ser más eficiente según el problema tratado. En este caso se ha estudiado las fuerzas producidas por los músculos de la pierna derecha de un ser humano al realizar una flexión de la misma empleando un algoritmo de optimización estática que tiene en cuenta la dinámica de contracción muscular. Los datos de movimiento han sido tomados mediante un sistema de captura de movimiento de la marca VICON(R). Los resultados muestran que para una primera estimación de las fuerzas, las funciones objetivo instantáneas dan una solución sencilla de obtener y aceptable, a falta de una validación experimental. No se han encontrado diferencias apreciables entre los resultados obtenidos con las cuatro funciones objetivo estudiadas por lo que parece razonable el uso de funciones objetivo de fácil implementación aunque sean fenomenológicas y por tanto con menor sentido fisiológico.