Modelagem do comportamento eletromecânico de músculos esqueléticos

• Autor(a) principal: Lagemann, Frederico
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/186182
• topic: Contração muscular; Métodos numéricos; Comportamento mecânico; Sistema musculoesquelético; Skeletal muscle tissue; Combination of contractions; Local tissue activation; Variational constitutive relation; Electromechanical model

Nesta tese é proposto um modelo fenomenológico eletromecânico com relação constitutiva variacional para representar numericamente a resposta ativa/passiva do tecido muscular esquelético, a fadiga muscular de diferentes tipos de fibras e a combinação de contrações. Na literatura não são encontrados modelos que representem esses comportamentos combinados. Para atingir este objetivo são definidos conjuntos de variáveis auxiliares e variáveis internas para desencadear e mapear a evolução das principais características do tecido muscular esquelético. É considerado que o tecido se contrai localmente, através da propagação de um potencial de ação elétrico advindo do sistema nervoso através de uma ou mais unidades motoras. A proposta de propagação do potencial de ação é construída com a criação de critérios de malha e discretização temporal, eliminando o erro dentro desses limites. Com a propagação do potencial de ação é informado ao modelo constitutivo se localmente o tecido está ativo, através de uma variável de acoplamento binária. A relação constitutiva mecânica utiliza este parâmetro para iniciar a contração muscular, que depende da evolução de uma variável interna. A evolução dessa variável substitui a função de ativação encontrada em outros modelos. Também é utilizado um segundo potencial dissipativo para representar a eficiência metabólica do tecido resultando na representação da fadiga muscular. Um conjunto de potenciais elásticos e dissipativos são utilizados para representar diferentes níveis de forças após combinações de contração do tipo isométrica-concêntrica-isométrica e isométrica-excêntrica-isométrica para diferentes velocidades e alterações de comprimento. A proposta é verificada frente ao ajuste de parâmetros de experimentos reais, obtendo boa representação. Através da implementação no método de elementos finitos é possível observar o comportamento do modelo proposto em geometrias tridimensionais.