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J-GLOBAL ID：201802267764372938   整理番号：18A0991592

3次元連続体-機械的筋骨格系モデルの順動力学シミュレーションを解くための疎格子上のBスプラインによる勾配ベース最適化【JST・京大機械翻訳】

Gradient-based optimization with B-splines on sparse grids for solving forward-dynamics simulations of three-dimensional, continuum-mechanical musculoskeletal system models

著者 (8件)： Valentin J. (Institute for Parallel and Distributed Systems (IPVS), University of Stuttgart, Universitaetsstrasse 38, 70569 Stuttgart, Germany) ,  Valentin J. (Stuttgart Research Centre for Simulation Technology (SimTech), University of Stuttgart, Pfaffenwaldring 5a, 70569 Stuttgart, Germany) ,  Sprenger M. (Institute of Applied Mechanics (CE), University of Stuttgart, Pfaffenwaldring 7, 70569 Stuttgart, Germany) ,  Sprenger M. (Stuttgart Research Centre for Simulation Technology (SimTech), University of Stuttgart, Pfaffenwaldring 5a, 70569 Stuttgart, Germany) ,  Pflueger D. (Institute for Parallel and Distributed Systems (IPVS), University of Stuttgart, Universitaetsstrasse 38, 70569 Stuttgart, Germany) ,  Pflueger D. (Stuttgart Research Centre for Simulation Technology (SimTech), University of Stuttgart, Pfaffenwaldring 5a, 70569 Stuttgart, Germany) ,  Rohrle O. (Institute of Applied Mechanics (CE), University of Stuttgart, Pfaffenwaldring 7, 70569 Stuttgart, Germany) ,  Rohrle O. (Stuttgart Research Centre for Simulation Technology (SimTech), University of Stuttgart, Pfaffenwaldring 5a, 70569 Stuttgart, Germany)
資料名： International Journal for Numerical Methods in Biomedical Engineering  (International Journal for Numerical Methods in Biomedical Engineering)
巻： 34  号： 5  ページ： e2965  発行年： 2018年 
JST資料番号： D0120C  ISSN： 2040-7939  CODEN： CANMER  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： アメリカ合衆国 (USA)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 筋活動と運動の間の相互作用を調べることは,健康なまたは病的な筋骨格系の理解を改善するための基礎である。筋骨格系を解析するために,計算モデルを用いた。いくつかの厳しいモデリング仮定にもかかわらず,ほとんど全ての既存の筋骨格システムシミュレーションは多体シミュレーションフレームワークにアピールする。連続機械的筋骨格システムモデルはこれらの限界のいくつかを補償できるが,それらは計算の複雑さとコストのために本質的に考慮されていない。提案したフレームワークは,第一の活性化駆動筋骨格系モデルであり,そこでは,作用する骨格筋力を,三次元,連続機械的骨格筋モデルを用いて計算し,筋肉活性化を制約最適化問題に基づいて決定する。数値的実現可能性は,階層的Bスプラインによってまばらなグリッド代用を計算することによって達成して,適応可能なスパースグリッド精密化は,さらに計算努力を減少した。Bスプラインの選択は,更なる数値近似なしで,すべての既存の勾配ベースの最適化技術の使用を可能にする。本論文では,結果として得られた代理が低い相対誤差(0.76%未満)を有し,制約最適化を受ける順方向シミュレーションの範囲内で使用できることを示した。これを実証するために,肘関節,二頭筋および三頭筋から成る上肢モデル,および外部負荷を異なる最適化基準にかけるいくつかの異なる試験シナリオを設定した。この新しい方法は2筋肉系に対してのみ実証されているが,それは3またはそれ以上の筋肉を有する筋骨格系に容易に拡張できる。Copyright 2018 Wiley Publishing Japan K.K. All Rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： 上肢 ,  システムモデル ,  相互作用 ,  *最適化 ,  *三次元 ,  有限要素法 ,  *Bスプライン ,  最適化手法 ,  モデリング ,  *シミュレーション ,  肘関節 ,  *連続体 ,  精密化 ,  *筋骨格系 ,  計算モデル ,  *計算機シミュレーション

著者キーワード (6件)： Bスプライン ,  有限要素法 ,  前進動力学シミュレーション ,  勾配に基づく最適化 ,  骨格筋力学 ,  スパース格子

分類 (1件)： 筋骨格系・皮膚モデル  (EL02040R)

タイトルに関連する用語 (9件)： 3次元 ,  連続体 ,  筋骨格系モデル ,  順 ,  動力学シミュレーション ,  格子 ,  Bスプライン ,  勾配 ,  最適化