神经力学实验装置系统（神经力学科研装置）

脑瘫是常见的儿童神经系统ji病，在欧洲每例活产中有2-3例
多层次的手术用于纠正肌肉骨骼异常和改善行走
手术的结果是适度的(60%的患者没有改善)，并且在过去的20年里停滞不前
使用基于神经肌肉骨骼、统计和有限元模型的计算机模拟来估计临床相关参数，目的是提高我们对步态功能障碍的因果因素的认识，并增加未来积*治liao结果的数量
对于我们的模拟，我们一方面开发方法来为基础研究问题创建高度特定主题的模型，另一方面开发快速简单的工作流程来将的建模集成到临床实践中
我们与上的脑瘫治liao合作，包括佩伦伯格大学医院(比利时)、吉列儿童专科保健(美国)和斯佩辛整形医院(奥地利)的临床步态实验室

2、根据一个人的步态模式预测个体的骨骼生长

由于骨骼的病理负荷，许多儿童在成长过程中会出现骨骼畸形
矫正性截骨术，例如去旋转手术，用于矫正过度畸形
儿童骨骼的机械反应提供了一个令人兴奋的机会，可以在早期纠正负载环境，避免骨骼畸形的发展
我们使用基于神经肌肉骨骼和有限元模型的多尺度模拟来预测股骨的生长趋势，并研究什么样的负荷特性会导致典型的病理性生长
为了验证我们的机械生物学生长预测，我们将我们的模拟结果与从两次采集的磁共振图像中获得的股骨几何形状的实际变化进行了比较
调查临床干预对肌肉骨骼负荷和股骨生长的影响，使我们能够确定哪些早期干预有可能使股骨生长正常化

3、增加我们对复杂运动的运动控制的洞察力

从简单的直立到复杂的运动，肌肉力量对于任何积*的人体运动都是必要的
肌肉由神经电指令控制
肌电图记录捕捉导致肌肉收缩的电信号，并能为神经肌肉控制策略提供见解
中qu神经系统被认为使用特定任务的运动模块，称为肌肉协同，来降低运动控制的复杂性
肌肉协同作用可以从肌电图记录中计算出来，并用于运动控制研究
我们使用肌肉协同分析来研究人类如何完成复杂的运动和学习新的运动任务

●完整人体运动体内运动、动作、机械力协调互动的分析系统，、系统化的数据检测分析
●神经、肌肉和骨骼系统之间控制、协调、互动的分析评估
●骨骼、肌肉和神经系统综合作用运动、动作的实时捕捉、检查分析
●研究人体、人机运动动作及其与大脑、骨骼、肌肉之间的关系
●结合肌肉、感觉器官、大脑中的模式发生器和中qu神经系统本身解释运动的领域
●研究运动神经肌肉和肌肉骨骼功能的潜在机制
●复合神经肌肉骨骼系统中神经机械相互作用等健康问题
●其他神经与人体所有运动、动作关联问题
●确保组件间协同工作，为您独特的研究需求提供、系统化、高质量捕捉与数据分析

动作捕捉导入器–可以导入运动捕捉文件(C3D、TRB、TRC)进行回放和测量。它还可以从运动分析系统实时导入数据，并在捕获数据时制作三维模型的动画。
步态报告–运动报告工具创建一组运动的报告，包括步态。这些报告包含平均值、标准偏差和数据比较。对于步态报告，该工具计算步态事件，并自动将记录的运动分为左右步幅。包含格式化的Excel图表，以便于比较或研究数据。
脚本–脚本工具使用命令执行脚本，以加载模型和运动数据、执行动态模拟以及创建绘图和报告。脚本也可用于保存工具设置，以便下次启动或加载特定模型时恢复这些设置。
模型缩放–缩放实用程序会根据静态运动捕捉试验的测量结果，自动缩放通用模型以匹配任何尺寸的个体。包括肌肉路径在内的所有模型组件都会随着身体部分进行缩放。
肌肉包裹–用��可以交互定义球体、椭圆体、圆柱体和鸟居，以供肌肉肌腱执行器包裹。肌肉路径会在这些对象上自动计算，从而可以为包裹的肌肉计算肌肉长度、力量和运动手臂。
现场直播–只要肌肉的任何属性发生变化，肌肉属性的实时图就会更新。这允许用户立即观察移动附着点、缠绕对象或任何其他属性对肌肉长度、力臂和力的影响。
骨骼变形–用户可以将骨骼扭曲成新的形状，以模拟各种类型的骨骼畸形，如胫骨扭转或股骨前倾。
视频导入/导出–运动数据视频可以在运动动画期间导入并在虚拟屏幕上播放。这使得模型动画和实时视频的比较变得容易。视频也可以从模型窗口导出到AVI文件。
外皮–蒙皮是指链接到一个或多个身体部分的三维多边形表面。通过链接到一个或多个身体部分，可以使皮肤在关节移动时变形。皮肤可用于表示解剖皮肤、肌肉表面、韧带或其他表面。它们也可以用纹理贴图渲染，以增强真实感。
图像使用者界面–更新的用户界面元素使与模型交互以及更改骨骼、肌肉和其他组件的显示属性变得容易。该系统现在支持“拖放”，可以轻松加载模型或运动数据，并执行添加骨骼或运行脚本等功能。
OpenSim兼容性–可以与OpenSim连接，OpenSim是一个开源软件系统，允许用户创建和测量运动的动态模拟。OpenSim通过提供额外的动力学特性，包括残余减少和计算肌肉控制，扩展了该系统的功能。OpenSim可以导入和导出该系统模型，允许用户利用这两个应用程序的功能。

分析和跟踪受试者生物力学能力的变化，监测肌肉募集并分析感觉组织

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神经调节机制作如下基础性论述。

人体重要的运动反射—牵张反射

人体中存在神经支配的骨骼肌在受到外力牵拉时所能引起的受牵拉的同一块肌肉的反射活动在生理学中被称作牵张反射。牵张反射目前被分为两种类型，既腱反射和肌紧张两种。

2.1 腱反射是指快速牵拉肌腱时所发生的牵张反射例如，叩击膝关节下的股四头肌肌腱，股四头肌既发生一次收缩，既为膝反射;又如，叩击跟腱使小腿腓肠肌发生一次收缩的牵张反射被称为跟腱反射;而肘反射是指叩击肱二头肌引起的肘部屈曲的牵张反射。一般认为腱反射的传入纤维直径较粗（12～20μm），其传导速度也较快（90m/s以上），其反射的潜伏期较短约0.7ms，故只能够一次突触接替的时间延搁，因此腱反射是单突触反射。腱反射的感受器是肌梭，中qu在脊髓前角，效应器主要是肌肉收缩较快的快肌纤维成分，故有时又被称之为位相性牵张反射。

2.2 另一种重要反射类型—肌紧张肌紧张是维持人体正常姿势基本的反射活动，是姿势反射的基础。例如，人体取直立姿势时，由于重力的作用。其头部将向前倾，胸和腰将不能挺直，髋关节和膝关节也将屈曲，但由于骶棘肌以及颈部某些肌肉群及下肢的伸肌群等的肌紧张加强，所以人体就能抬头、挺胸、伸腰、直腿，从而保持直立的姿势。肌紧张的感受器也是肌梭，但中qu的突触接替有可能不止一个，而是多个，可能为多突触反射，效应器主要是肌肉收缩较慢的慢肌纤维成分。由于肌紧张的反射收缩力量并不大，只是抵抗肌肉被牵拉，表现为同一肌肉的不同运动单位进行交替性收缩，而不是同步收缩，不表现出明显的动作，所以肌紧张能持久地进行而不易发生疲劳。

牵张反射主要是使受牵拉的肌肉发生收缩，但同一关节的协同肌也能发生兴奋，而同一关节的拮抗肌则受到抑制（交互抑制），但并不影响其他关节上的肌肉运动。虽然屈肌和伸肌都产生牵张反射但脊髓的牵张反射主要表现在伸肌。屈肌的牵张反射不明显，主要表现为它的拮抗肌（既伸肌）受到了抑制。牵张反射，尤其是肌紧张的主要生理意义在维持站立姿势，因此伸肌比屈肌的牵张反射明显更符合人体生理情况。牵张反射的基本反射弧较为简单，但整体上牵张反射受高位中qu调节，而且可以建立条件反射。腱反射的减弱或消退，常提示反射弧的传入、传出通路或脊髓反射中qu的损害或中断;而腱反射的亢进在临床中常提示有高位中qu病变，如高位节瘫。因此，临床上常常通过检查腱反射来了解神经系统的功能状态。

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