Abstract

HILL-Muskelmodelle können Kontraktionen von Skelettmuskeln mathematisch beschreiben. Kern dieser Modelle ist zumeist eine modifizierte Form der HILLschen Gleichung als Funktion für die Kontraktionsdynamik (HILL 1938). Die Eingangsdaten für die Modellfunktionen enthalten Informationen über funktionelle Zusammenhänge zwischen den Größen Muskellänge, Muskelkraft, Kontraktionsgeschwindigkeit und neuronaler Stimulation. Um mit HILL-Modellen für gegebene Stimulationen (Input) die zeitlichen Verläufe der Muskelkontraktion (Output) unter den betrachteten Bedingungen (Widerstand, Muskellänge usw.) berechnen zu können, müssen charakteristische Eigenschaften der Muskeln in Form von Muskelparametern vorgegeben werden. Den HILL-Modellen wird eine große Perspektive für die Simulation menschlicher Bewegungen eingeräumt. Dennoch stehen sie immer wieder im Blickfeld der Kritik. Diese bezieht sich vor allem auf die hohe Parameterzahl und die umstrittenen Parameterwerte. Die mit den Modellen berechneten Kontraktionsverläufe werden dominant vom Input-Muster (Stimulationsvorgabe) geprägt. Es ist ohne weiteres möglich, bei veränderten Parametervorgaben durch Variation der Stimulation vergleichbare Outputs (Kontraktionsverläufe) zu erzeugen. Im Vordergrund der hier vorgestellten Studie steht der Einfluss und die Variabilität der Muskelparameter der HILL-Modelle. Im Gegensatz zum üblichen Vorgehen, für gegebene Muskelparameter ein passendes Stimulationsmuster zu suchen, wurde hier das Stimulationsmuster aus EMG-Messungen vorgegeben und geeignete Parametersätze für das Muskelmodell gesucht und bezüglich ihrer Korrelation zu physiologischen Befunden geprüft. Aus dem Text