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

——人體運動的多尺度神經(jīng)力學(xué)模型系統(tǒng)

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(jī)制,，對復(fù)合神經(jīng)肌肉骨骼系統(tǒng)中神經(jīng)機(jī)械相互作用等緩解健康問題以及設(shè)計和控制機(jī)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 (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,，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。

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• ●完整人體運動體內(nèi)運動,、動作,、機(jī)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

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• ●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

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• ●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

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• ●研究人體,、人機(jī)運動動作及其與大腦、骨骼,、肌肉之間的關(guān)系

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• ●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

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• ●研究運動神經(jīng)肌肉和肌肉骨骼功能的潛在機(jī)制

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• ●復(fù)合神經(jīng)肌肉骨骼系統(tǒng)中神經(jīng)機(jī)械相互作用等健康問題

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• ●其他神經(jīng)與人體所有運動、動作關(guān)聯(lián)問題

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• ●確保組件間協(xié)同工作,，為您*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

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（）、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(biāo)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(jìn)行回放。 令人驚嘆的 3-D 計算機(jī)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*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)*同步,，與其他組件準(zhǔn)確定位，并通過的計算機(jī)
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(xué)和動力學(xué)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(kuò)展該系統(tǒng)的固有功能,。

允許用戶對三維肌肉骨骼圖形進(jìn)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。

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• 動作捕捉導(dǎo)入器–可以導(dǎo)入運動捕捉文件(C3D,、TRB,、TRC)進(jìn)行回放和測量。它還可以從運動分析系統(tǒng)實時導(dǎo)入數(shù)據(jù),，并在捕獲數(shù)據(jù)時制作三維模型的動畫,。

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• 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(biāo)準(zhǔn)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),。

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• 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(fù)這些設(shè)置,。

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• 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(jìn)行縮放,。

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• 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,。

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• 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。

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• 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。

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• 視頻導(dǎo)入/導(dǎo)出–運動數(shù)據(jù)視頻可以在運動動畫期間導(dǎo)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(dǎo)出到AVI文件。

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• 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(qiáng)真實感,。

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• 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,。

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• 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(xué)特性，包括殘余減少和計算肌肉控制,，擴(kuò)展了該系統(tǒng)的功能,。OpenSim可以導(dǎo)入和導(dǎo)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(xué)能力的變化,，監(jiān)測肌肉募集并分析感覺組織

特點：

1,、立即評估
輸出同步壓力中心和運動學(xué)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(kuò)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)實和擴(kuò)展運動學(xué)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(kuò)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(jī)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(jī),，以控制皮帶速度,。 根據(jù)運動學(xué)數(shù)據(jù)修改皮帶速度以進(jìn)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

之肌肉建模分析介紹：集成肌肉模型采集的運動捕捉數(shù)據(jù)分析肌肉力量和力矩,。

分析出被測者的肌肉纖維類型,、狀態(tài)、適應(yīng)潛力等指標(biāo)從而評判被測者適合哪種類型的運動,；還可以準(zhǔn)確測量被測肌肉的疲勞度,，監(jiān)測肌肉疲勞恢復(fù)情況所需要的時間，從而科學(xué)合理制定訓(xùn)練計劃和強(qiáng)度,；并從測試中可分析得出,，左右兩側(cè)肌肉是否對稱，狀態(tài)是否正常,，在運動員訓(xùn)練或是比賽前,，規(guī)避受傷風(fēng)險，不會給測試者帶來任何傷害和影響,，還可在受傷后直接選取受傷部位得到受傷肌肉的具體信息,，根據(jù)信息，可以很準(zhǔn)確判斷肌肉受傷情況并制定康復(fù)計劃流程,，幫助縮短康復(fù)所需要的時間

建模變得容易
直接從從標(biāo)記,、I M U、電磁跟蹤器和 C 3 D 文件收集的運動捕捉數(shù)據(jù)中生成肌肉模型,。
用戶自定義 & 導(dǎo)入模型
導(dǎo)入 O p e n S i m 模型,，定義您自己的模型或修改現(xiàn)有模型,。 使用主題設(shè)置中的數(shù)據(jù)使您的模型特定于主題
數(shù)據(jù)分析和可視化
對肌肉應(yīng)用顏色和不透明度以可視化募集水平。繪制單個肌肉力量以了解單個肌肉的相對貢獻(xiàn)和排序,。 比較肌肉力矩和外部關(guān)節(jié)力矩,。 通過比較內(nèi)部肌肉力矩與總關(guān)節(jié)力矩的總和來分析優(yōu)化的質(zhì)量。
靈活堅固
使用您現(xiàn)有的收集方法,。 該系統(tǒng)自動將在該系統(tǒng)中收集的運動學(xué)和動力學(xué)數(shù)據(jù)鏈接到肌肉模型靜態(tài)優(yōu)化程序,。 優(yōu)化力或激活。

允許用戶對三維肌肉骨骼圖形進(jìn)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。

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• 動作捕捉導(dǎo)入器–可以導(dǎo)入運動捕捉文件(C3D,、TRB,、TRC)進(jìn)行回放和測量。它還可以從運動分析系統(tǒng)實時導(dǎo)入數(shù)據(jù),，并在捕獲數(shù)據(jù)時制作三維模型的動畫,。

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• 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(biāo)準(zhǔn)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)。

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• 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(fù)這些設(shè)置,。

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• 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(jìn)行縮放,。

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• 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,。

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• 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,。

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• 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,。

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• 視頻導(dǎo)入/導(dǎo)出–運動數(shù)據(jù)視頻可以在運動動畫期間導(dǎo)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(dǎo)出到AVI文件,。

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• 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(qiáng)真實感。

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• 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,。

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• 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(xué)特性，包括殘余減少和計算肌肉控制,，擴(kuò)展了該系統(tǒng)的功能,。OpenSim可以導(dǎo)入和導(dǎo)出該系統(tǒng)模型,，允許用戶利用這兩個應(yīng)用程序的功能。

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• 由于不適當(dāng)?shù)闹貜?fù)運動導(dǎo)致的肌肉骨骼系統(tǒng)的過度負(fù)荷會導(dǎo)致?lián)p傷

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• 建議進(jìn)行肌肉強(qiáng)化練習(xí),，以防止受傷并加速康復(fù)

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• 許多鍛煉和康復(fù)建議是基于專家意見,，而不是基于證據(jù)的研究

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• 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(fù)荷的影響的知識

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• 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

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• 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(fù)計劃

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