[发明专利]一种骨骼肌力学行为多尺度建模方法

摘要

一种骨骼肌力学行为多尺度建模方法，本发明涉及骨骼肌力学行为多尺度建模方法。本发明是为了解决现有技术无法实现从细胞电生理动作电位激活到骨骼肌力学输出的完整过程仿真的问题。本发明步骤为步骤一肌纤维的位置和姿态的确定；步骤二根据步骤一建立骨骼肌宏观几何模型和骨骼肌微观几何模型；步骤三对步骤二建立的几何模型进行网格划分；步骤四根据步骤三进行骨骼肌电生理特性建模；步骤五根据步骤三和步骤四进行细胞与肌肉组织间的多尺度计算；步骤六根据步骤五建立骨骼肌多尺度生物力学模型；步骤七根据步骤六进行肌肉力预测。本发明应用于生物医学工程领域。

主权项

一种骨骼肌力学行为多尺度建模方法，其特征在于，所述骨骼肌力学行为多尺度建模方法包括以下步骤：步骤一：肌纤维的位置和姿态的确定；步骤二：根据步骤一建立骨骼肌宏观几何模型和骨骼肌微观几何模型；步骤三：对步骤二建立的几何模型进行网格划分；步骤四：根据步骤三进行骨骼肌电生理特性建模；步骤五：根据步骤三和步骤四进行细胞与肌肉组织间的多尺度计算；步骤六：根据步骤五建立骨骼肌多尺度生物力学模型；步骤七：根据步骤六进行肌肉力预测；所述步骤一中肌纤维的位置和姿态的确定的具体过程为：在肌纤维体元上建立直角坐标系，体元的径向沿着肌纤维轴向方向，体元的其它两个坐标轴位于垂直于肌纤维的平面内，该直角坐标系为几何模型的局部坐标系，全局坐标系放置于骨骼肌的几何中心位置，通过局部坐标系和全局坐标系的连接关系确定肌纤维的位置和姿态；所述步骤二中建立骨骼肌宏观几何模型和骨骼肌微观几何模型的具体过程为：步骤二一：建立骨骼肌宏观几何模型肌肉的医学图像体数据通过MRI设备获取，在获取医学图像后，进行图像预处理，预处理后的图像进行分割，图像分割后进行三维重建，得到骨骼肌宏观几何模型；步骤二二：建立骨骼肌微观几何模型设运动单位共m个，所有运动单位中所包含的肌纤维数目呈指数分布，fm为肌纤维总数，第i个运动单位中肌纤维数目fi由下式计算：fi=f1·exp(i-1mlnfratiom/1)---(1)]]>Σi=1mfi=fm---(2)]]>fm=fm-Σi=1m-1fi---(3)]]>通过迭代运算，确定运动单位分布以及运动单位中肌纤维的分布。