神經(jīng)力學實驗裝置系統(tǒng)（神經(jīng)力學科研裝置）

——人體運動的多尺度神經(jīng)力學模型系統(tǒng)

典型應(yīng)用：

實時神經(jīng)肌肉骨骼建模系統(tǒng),人機交互神經(jīng)肌肉骨骼模型,電生理記錄驅(qū)動的肌肉骨骼建模系統(tǒng)裝置,肌肉神經(jīng)動作實時捕獲分析系統(tǒng),神經(jīng)運動控制分析系統(tǒng),運動多尺度神經(jīng)力學實驗,神經(jīng)運動控制建模仿真,人體運動神經(jīng)控制協(xié)調(diào)系統(tǒng),運動作動神經(jīng)控制分析系統(tǒng),人體神經(jīng)肌骨系統(tǒng)運動協(xié)調(diào)及其控制

1、改善腦癱患兒的臨床決策

人體運動神經(jīng)信息傳導系統(tǒng),肌電圖驅(qū)動的肌肉骨骼模型,神經(jīng)肌肉骨骼系統(tǒng),人體運動神經(jīng)控制協(xié)調(diào)系統(tǒng),人體神經(jīng)肌肉骨骼動作力學系統(tǒng),肌肉募集監(jiān)測分析系統(tǒng),神經(jīng)機械生理科學實驗裝置,神經(jīng)動力學模型,肌肉募集水平可視化分析系統(tǒng),神經(jīng)肌肉實驗系統(tǒng)

腦癱是常見的兒童神經(jīng)系統(tǒng)疾病，在歐洲每例活產(chǎn)中有2-3例

多層次的手術(shù)用于糾正肌肉骨骼異常和改善行走

手術(shù)的結(jié)果是適度的(60%的患者沒有改善)，并且在過去的20年里停滯不前

使用基于神經(jīng)肌肉骨骼、統(tǒng)計和有限元模型的計算機模擬來估計臨床相關(guān)參數(shù)，目的是提高我們對步態(tài)功能障礙的因果因素的認識，并增加未來積極治療結(jié)果的數(shù)量

對于我們的模擬，我們一方面開發(fā)方法來為基礎(chǔ)研究問題創(chuàng)建高度特定主題的模型，另一方面開發(fā)快速簡單的工作流程來將的建模集成到臨床實踐中

我們與上的腦癱治療合作，包括佩倫伯格大學醫(yī)院(比利時)、吉列兒童專科保健(美國)和斯佩辛整形醫(yī)院(奧地利)的臨床步態(tài)實驗室

2、根據(jù)一個人的步態(tài)模式預(yù)測個體的骨骼生長

運動多尺度神經(jīng)力學科研裝置,運動動作sEMG分析系統(tǒng),神經(jīng)力學實驗設(shè)備,體內(nèi)神經(jīng)力學系統(tǒng)裝置,可穿戴運動監(jiān)測生物力學系統(tǒng),運動動作肌肉激活募系統(tǒng),生物力學運動控制協(xié)調(diào)研究,人體運動神經(jīng)系統(tǒng),人體-外骨骼物理交互和基于模型的控制,實時肌肉骨骼建模系統(tǒng)裝置

由于骨骼的病理負荷，許多兒童在成長過程中會出現(xiàn)骨骼畸形

矯正性截骨術(shù)，例如去旋轉(zhuǎn)手術(shù)，用于矯正過度畸形

兒童骨骼的機械反應(yīng)提供了一個令人興奮的機會，可以在早期糾正負載環(huán)境，避免骨骼畸形的發(fā)展

我們使用基于神經(jīng)肌肉骨骼和有限元模型的多尺度模擬來預(yù)測股骨的生長趨勢，并研究什么樣的負荷特性會導致典型的病理性生長

為了驗證我們的機械生物學生長預(yù)測，我們將我們的模擬結(jié)果與從兩次采集的磁共振圖像中獲得的股骨幾何形狀的實際變化進行了比較

調(diào)查臨床干預(yù)對肌肉骨骼負荷和股骨生長的影響，使我們能夠確定哪些早期干預(yù)有可能使股骨生長正常化

3、增加我們對復雜運動的運動控制的洞察力

從簡單的直立到復雜的運動，肌肉力量對于任何積極的人體運動都是必要的

肌肉由神經(jīng)電指令控制

肌電圖記錄捕捉導致肌肉收縮的電信號，并能為神經(jīng)肌肉控制策略提供見解

中樞神經(jīng)系統(tǒng)被認為使用特定任務(wù)的運動模塊，稱為肌肉協(xié)同，來降低運動控制的復雜性

肌肉協(xié)同作用可以從肌電圖記錄中計算出來，并用于運動控制研究

我們使用肌肉協(xié)同分析來研究人類如何完成復雜的運動和學習新的運動任務(wù)

4、估計健康和病理人群在不同運動期間的肌肉骨骼負荷

由于不適當?shù)闹貜瓦\動導致的肌肉骨骼系統(tǒng)的過度負荷會導致?lián)p傷

建議進行肌肉強化練習，以防止受傷并加速康復

許多鍛煉和康復建議是基于專家意見，而不是基于證據(jù)的研究

我們使用神經(jīng)肌肉骨骼模擬來增加我們關(guān)于運動和鍛煉對肌肉骨骼系統(tǒng)負荷的影響的知識

在我們的運動分析實驗室，我們收集和分析來自不同人群的數(shù)據(jù)，包括運動員，例如和業(yè)余舞蹈演員、肥胖兒童和健康成人

我們的研究結(jié)果可能有助于預(yù)防未來的傷害，并設(shè)計基于證據(jù)的康復計劃

系統(tǒng)功能概述：

研究人體運動源于神經(jīng)、肌肉和骨骼系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)互動。檢查骨骼、肌肉和神經(jīng)系統(tǒng)的綜合作用，以及它們?nèi)绾蜗嗷プ饔靡援a(chǎn)生完成運動任務(wù)所需的運動。
旨在了解運動及其與大腦的關(guān)系。結(jié)合肌肉、感覺器官、大腦中的模式發(fā)生器和中樞神經(jīng)系統(tǒng)本身的努力來解釋運動的領(lǐng)域。
應(yīng)用包括了解運動神經(jīng)肌肉和肌肉骨骼功能的潛在機制，對復合神經(jīng)肌肉骨骼系統(tǒng)中神經(jīng)機械相互作用等緩解健康問題以及設(shè)計和控制機器人系統(tǒng)。
該設(shè)備開發(fā)綜合多尺度建模方法，包括肌肉、骨骼和神經(jīng)模型。使用的高密度肌電圖 (HD-EMG) 與盲源分離相結(jié)合，將干擾 HD-EMG 信號識別到由同時控制許多
肌肉纖維的脊髓運動神經(jīng)元放電的尖峰列車集合中。開發(fā)的由體內(nèi)運動神經(jīng)元放電驅(qū)動的多尺度肌肉骨骼建模公式，用于計算所得肌肉骨骼力的高保真估計。
這將使神經(jīng)控制的肌肉組織如何與骨骼組織相互作用的分析能力前所未有，因此將為了解神經(jīng)肌肉/骨科疾病的病因、診斷和治療開辟新的途徑。

運動動作肌電圖腦電圖分析系統(tǒng),神經(jīng)肌肉系統(tǒng)的多尺度建模裝置,神經(jīng)控制協(xié)調(diào)運動動作,神經(jīng)控制運動生物力學系統(tǒng),人體-外骨骼物理交互和基于模型的控制,在線肌肉骨骼建模系統(tǒng),多尺度神經(jīng)力學模型,神經(jīng)力學實驗設(shè)備,運動感知覺系統(tǒng),步態(tài)EMGEEG整合系統(tǒng)

●完整人體運動體內(nèi)運動、動作、機械力協(xié)調(diào)互動的分析系統(tǒng)，全面、系統(tǒng)化的數(shù)據(jù)檢測分析
●神經(jīng)、肌肉和骨骼系統(tǒng)之間控制、協(xié)調(diào)、互動的分析評估
●骨骼、肌肉和神經(jīng)系統(tǒng)綜合作用運動、動作的實時捕捉、檢查分析
●研究人體、人機運動動作及其與大腦、骨骼、肌肉之間的關(guān)系
●結(jié)合肌肉、感覺器官、大腦中的模式發(fā)生器和中樞神經(jīng)系統(tǒng)本身解釋運動的領(lǐng)域
●研究運動神經(jīng)肌肉和肌肉骨骼功能的潛在機制
●復合神經(jīng)肌肉骨骼系統(tǒng)中神經(jīng)機械相互作用等健康問題
●其他神經(jīng)與人體所有運動、動作關(guān)聯(lián)問題
●確保組件間協(xié)同工作，為您獨特的研究需求提供全面、系統(tǒng)化、高質(zhì)量捕捉與數(shù)據(jù)分析

人機運動交互力學模型系統(tǒng)裝置,神經(jīng)力學運動機能學,神經(jīng)肌肉系統(tǒng)控制協(xié)調(diào)運動分析,神經(jīng)動力學與力學實驗系統(tǒng),神經(jīng)運動控制建模仿真,脊髓運動神經(jīng)元放電時間和肌肉骨骼水平,神經(jīng)力學模擬儀器設(shè)備,人體運動協(xié)同力學系統(tǒng)模型,神經(jīng)肌肉訓練系統(tǒng),鍛煉身體協(xié)調(diào)性分析檢測系統(tǒng)

系統(tǒng)特點：

一套一站式交鑰匙 3-D運動實時捕捉分析系統(tǒng)，旨在同步收集來自各種運動跟蹤器、EMG（肌電圖）、測力臺、手傳感器、EEG腦電圖、
定量腦電圖(quantitative EEG, qEEG)系統(tǒng)、數(shù)字視頻、事件標記和其他模擬設(shè)備、虛擬現(xiàn)實和觸覺設(shè)備的數(shù)據(jù)。
從豐富的分析工具集合中生成的數(shù)據(jù)可立即通過所有數(shù)據(jù)輸出的圖形顯示進行回放。令人驚嘆的 3-D 計算機渲染對象動畫可以被視為骨架、簡筆畫或人形。集成使用市場上
廣泛的硬件實現(xiàn)對人體運動、大腦活動、眼球運動、肌肉募集和作用在身體上的外力的實時測量。
確保您選擇的組件協(xié)同工作，為您獨特的研究需求提供全面、系統(tǒng)化、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)完全同步，與其他組件準確定位，并通過的計算機
渲染和圖形顯示實時呈現(xiàn)。數(shù)據(jù)輸出包括所有運動學和動力學數(shù)據(jù)，包括關(guān)節(jié)力和力矩，以及從虛擬環(huán)境同步接收的用戶定義變量。數(shù)據(jù)可在不需要編程的直觀下拉菜單中使用。
用戶編寫的腳本可以定義額外的數(shù)據(jù)和事件，并與統(tǒng)計模塊一起擴展該系統(tǒng)的固有功能。

允許用戶對三維肌肉骨骼圖形進行建模、動畫制作和測量以及神經(jīng)控制協(xié)調(diào)。肌肉骨骼模型包括骨骼、肌肉、關(guān)節(jié)、韌帶和其他可由用戶通過圖形界面操縱的物理結(jié)構(gòu)的表示。這些模型可以用來模擬任何數(shù)量的運動，如步行、騎自行車、跑步、跳躍、舉重和投擲。

動作捕捉導入器–可以導入運動捕捉文件(C3D、TRB、TRC)進行回放和測量。它還可以從運動分析系統(tǒng)實時導入數(shù)據(jù)，并在捕獲數(shù)據(jù)時制作三維模型的動畫。
步態(tài)報告–運動報告工具創(chuàng)建一組運動的報告，包括步態(tài)。這些報告包含平均值、標準偏差和數(shù)據(jù)比較。對于步態(tài)報告，該工具計算步態(tài)事件，并自動將記錄的運動分為左右步幅。包含格式化的Excel圖表，以便于比較或研究數(shù)據(jù)。
腳本–腳本工具使用命令執(zhí)行腳本，以加載模型和運動數(shù)據(jù)、執(zhí)行動態(tài)模擬以及創(chuàng)建繪圖和報告。腳本也可用于保存工具設(shè)置，以便下次啟動或加載特定模型時恢復這些設(shè)置。
模型縮放–縮放實用程序會根據(jù)靜態(tài)運動捕捉試驗的測量結(jié)果，自動縮放通用模型以匹配任何尺寸的個體。包括肌肉路徑在內(nèi)的所有模型組件都會隨著身體部分進行縮放。
肌肉包裹–用戶可以交互定義球體、橢圓體、圓柱體和鳥居，以供肌肉肌腱執(zhí)行器包裹。肌肉路徑會在這些對象上自動計算，從而可以為包裹的肌肉計算肌肉長度、力量和運動手臂。
現(xiàn)場直播–只要肌肉的任何屬性發(fā)生變化，肌肉屬性的實時圖就會更新。這允許用戶立即觀察移動附著點、纏繞對象或任何其他屬性對肌肉長度、力臂和力的影響。
骨骼變形–用戶可以將骨骼扭曲成新的形狀，以模擬各種類型的骨骼畸形，如脛骨扭轉(zhuǎn)或股骨前傾。
視頻導入/導出–運動數(shù)據(jù)視頻可以在運動動畫期間導入并在虛擬屏幕上播放。這使得模型動畫和實時視頻的比較變得容易。視頻也可以從模型窗口導出到AVI文件。
外皮–蒙皮是指鏈接到一個或多個身體部分的三維多邊形表面。通過鏈接到一個或多個身體部分，可以使皮膚在關(guān)節(jié)移動時變形。皮膚可用于表示解剖皮膚、肌肉表面、韌帶或其他表面。它們也可以用紋理貼圖渲染，以增強真實感。
圖像使用者界面–更新的用戶界面元素使與模型交互以及更改骨骼、肌肉和其他組件的顯示屬性變得容易。該系統(tǒng)現(xiàn)在支持“拖放”，可以輕松加載模型或運動數(shù)據(jù)，并執(zhí)行添加骨骼或運行腳本等功能。
OpenSim兼容性–可以與OpenSim連接，OpenSim是一個開源軟件系統(tǒng)，允許用戶創(chuàng)建和測量運動的動態(tài)模擬。OpenSim通過提供額外的動力學特性，包括殘余減少和計算肌肉控制，擴展了該系統(tǒng)的功能。OpenSim可以導入和導出該系統(tǒng)模型，允許用戶利用這兩個應(yīng)用程序的功能。

力量和調(diào)節(jié)
提供用于動作捕捉的硬件和軟件的交鑰匙包，根據(jù)力量和調(diào)理人士的需求量身定制。

之運動平衡評估介紹：

分析和跟蹤受試者生物力學能力的變化，監(jiān)測肌肉募集并分析感覺組織

運動多尺度神經(jīng)力學實驗,神經(jīng)力學測試分析系統(tǒng),肌肉骨骼功能因果運動神經(jīng)元行為系統(tǒng)裝置,肌肉神經(jīng)動作實時捕獲分析系統(tǒng),身體控制平衡能力分析系統(tǒng),運動員協(xié)調(diào)能力訓練分析系統(tǒng),運動感知覺系統(tǒng),neuromechanics-system,人類運動控制模型裝置,人體運動執(zhí)行系統(tǒng)

特點：

1、立即評估
輸出同步壓力中心和運動學數(shù)據(jù)，以及用戶定義的測量值，包括局部和全局大/小搖擺和運動范圍。實時提供此信息，以便為您的受試者提供即時的表現(xiàn)反饋。
2、實時生物反饋
通過音調(diào)和視覺提示提供實時生物反饋，以跟蹤和擴展任何身體部位的運動范圍。監(jiān)測肌肉募集的時間和存在以優(yōu)化平衡策略。

3、集成外圍數(shù)據(jù)
通過同步腦電圖、眼動追蹤、數(shù)字參考視頻、虛擬現(xiàn)實和肌電圖擴展運動學和地面力數(shù)據(jù)收集，以調(diào)查有助于平衡和姿勢控制的所有神經(jīng)肌肉因素。可以隨時間添加硬件以擴展功能。所有數(shù)據(jù)源都可以同步收集，也可以通過單擊按鈕單獨收集。

4、分析
利用該系統(tǒng) 的非線性分析功能，例如熵和分形維數(shù)，可以更完整地評估穩(wěn)定性。

5、動態(tài)跑步機控制
使用該系統(tǒng) 的雙向?qū)崟r接口控制 Bertec 的儀表跑步機，以控制皮帶速度。根據(jù)運動學數(shù)據(jù)修改皮帶速度以進行自定步調(diào)步行和跑步，或在數(shù)據(jù)收集期間應(yīng)用用戶定義的擾動以評估姿勢控制

大腦如何控制運動分析系統(tǒng),神經(jīng)力學模擬儀器設(shè)備,人體肌肉骨骼分析系統(tǒng),人體運動神經(jīng)力學,肌電圖驅(qū)動的魯棒實時肌肉骨骼建模,運動神經(jīng)調(diào)控分析系統(tǒng),神經(jīng)肌肉系統(tǒng)控制協(xié)調(diào)運動分析,人體神經(jīng)肌骨系統(tǒng)運動協(xié)調(diào)及其控制,肌肉神經(jīng)動作實時捕獲分析系統(tǒng),關(guān)節(jié)活動度與運動協(xié)調(diào)性運動功能評估

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我們都知道，神經(jīng)控制單元改變肌肉募集順序而維持關(guān)節(jié)穩(wěn)定，失神經(jīng)控制就會導致肌肉的失衡和功能的紊亂，因此理解神經(jīng)控制不僅對于從事神經(jīng)康復來說非常重要，對于長從事肌肉骨骼康復也是具有非常重要的意義的。

神經(jīng)的反射會影響肌肉的平衡和功能，另外，關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)、肌肉功能以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)之間是存在交互作用的。因此，理解中樞神經(jīng)控制是非常有必要的一件事情。

今天來聊聊神經(jīng)重塑的問題，根據(jù)人體發(fā)育學說，人的神經(jīng)細胞在出生都已經(jīng)是基本恒定的，也就是說，神經(jīng)細胞數(shù)量是恒定的，我們從小到大，不停的學習，實際上是皮質(zhì)下中樞和皮質(zhì)中樞不斷的完善過程。

當我們聽到別人說“我根本不懂做這工”時，很多時都會安慰他說︰你一出世就會做嗎？，那就是說除了與生俱來的一部分原始功能外，我們的一生都在學習、熟習新的知識和技巧。

我們能如常活動是因為由嬰兒時代到現(xiàn)在，都不斷在學習、修正、深化每種技能，例如不斷試步行、跌倒、再起來，直至懂得步行為止。之后又會嘗試跳躍、跑步等更高階的動作。

所以說腦卒中的患者就像嬰兒一樣學習、修正每個活動功能，而我們的工作是教師、教練。巴賓斯基癥陽性在2歲以前是屬于正常的生理現(xiàn)象，隨著腦的完善，中樞會對這一個神經(jīng)反射進行抑制，我們發(fā)現(xiàn)腦卒中患者出現(xiàn)巴賓斯基癥陽性，實際上就是中樞對于這一神經(jīng)反射出現(xiàn)失抑制的過程。

我們在學習神經(jīng)康復學這門課程時會提到神經(jīng)可塑性的理論，中樞神經(jīng)損傷后會發(fā)生系統(tǒng)間和系統(tǒng)內(nèi)存在結(jié)構(gòu)和功能的可塑性，怎么去理解這個概念呢？

系統(tǒng)間的重塑也就是當中樞神經(jīng)某一部分損傷時它所支配的功能由另一部分代替，比如當大腦皮質(zhì)受損時，較粗糙低級的功能即可由古、舊腦承擔。系統(tǒng)內(nèi)的可塑，也就是系統(tǒng)內(nèi)功能的重組其重要的表現(xiàn)為突觸的可塑性和神經(jīng)軸突的發(fā)芽。

神經(jīng)細胞是恒定的，也就是說我們的腦細胞發(fā)生死亡后幾乎不會重新生長出新的腦細胞，但是這一損傷后的神經(jīng)支配中樞就會對肌肉控制產(chǎn)生影響，那么我們做康復實際上是通過康復手段去影響突觸數(shù)目的增加或者減少、神經(jīng)軸突側(cè)枝發(fā)芽等實現(xiàn)功能的重造。

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