하체 근골격 모델 개요 및 버전 별 특징

AnyBody Leg Models

• AnyBody Modeling System의 하체 모델은 인체의 역학적 움직임을 시뮬레이션하기 위해 고안되었습니다.
• 간단한 동작 분석을 위한 Simple Leg Model부터, 해부학적 데이터의 일관성을 극대화하여 수술 시뮬레이션 및 정밀 접촉력 계산이 가능한 TLEM(Twente Lower Extremity Model) 모델을 제공합니다. 

 

Simple Leg Model 

• 연산 효율성을 극대화하여 빠른 해석 결과가 필요하거나, 복잡한 근육 거동보다 전체적인 동역학적 특성이 중요할 때 사용됩니다.
  • 모델 구성: Pelvis, Thigh, Shank, Foo t(단일 세그먼트)
  • 관절 구속(Constraints):
    - Hip: Spherical Joint (3자유도 회전)
    - Knee / Ankle: Revolute Joint (1자유도 회전)
• 근육 모델: 총 35개의 근육으로 구성되어 연산 속도가 매우 빠르며, 하체의 기본적인 토크 발생 기전을 이해하는 데 적합합니다.

 

 

Simple Leg

 

TLEM 1

• 학계 논문을 통해 생체역학적 타당성이 검증된 모델로, 하체 분석의 표준으로 널리 사용됩니다. (AMMR 1.6.0 ~)
  • 주요 특징: 159개의 상세 근육 요소와 관절당 최대 **6자유도(DOF)**를 지원. 
  • 최신 생체역학 문헌을 통해 타당성이 검증되었으며, 특히 보행(Gait) 및 사이클링(Cycling) 동작 분석에서 실제 실험값과 유사한 결과 도출.

 

TLEM 1

 

 

TLEM 2

• TLEM 1의 한계를 극복하기 위해 단일 피험자의 데이터를 기반으로 제작된 차세대 모델입니다. (AMMR 2.0.0 ~)
  • 일관된 데이터셋(Consistent Dataset): 뼈의 표면 스캔과 근육 부착점 위치를 동일한 피험자로부터 확보하여 해부학적 불일치를 제거.
  • 정밀한 관절 접촉: 관절면이 자연스럽게 일치(Congruent)하여 무릎 등의 관절에서 Force Dependent Kinematics (FDK) 적용 시 계산 정확도 향상.
  • 상세 구성: 169개의 근육 요소와 6자유도 관절 모델을 포함.
  • 근육의 래핑(wrapping) 표면을 개선하여 정확도 향상.
    - V2.1: 주요 둔군(Gluteus)과 대퇴 근육들이 뼈와 간섭없이 자연스럽게 감싸도록 개선 (AMMR 2.1.0)
    - V2.2: 아킬레스건에 래핑 표면이 추가되어 발목을 움직일 때 종아리 근육이 내는 힘 계산이 정교해짐 .(AMMR 2.2.0)

 

TLEM 2