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新型医疗设备 在康复医学中的应用. 广州市康复中心 张鹰. MOTOmed 来源 ：. MOTO ： motor------------- 发动机、电机 Med ： medicine, medical--- 医药，医疗 So ： MOTOmed--- 电机支持的医疗设备. 影响肌力的主要因素. 传统观念 肌肉横截面 运动神经元募集 肌肉收缩的杠杆作用 肌肉收缩初长度 肌肉纤维类型（走向） 但是新近的研究提出新的分类方法和思路。. 肌肉因素 肌肉横截面 肌纤维类型 神经因素 运动学习和募集 抑制性反射 理想化现象. 力学因素 力量 - 速度关系
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新型医疗设备在康复医学中的应用 广州市康复中心 张鹰
MOTOmed来源： MOTO：motor-------------发动机、电机 Med：medicine, medical---医药，医疗 So：MOTOmed---电机支持的医疗设备
影响肌力的主要因素 • 传统观念 • 肌肉横截面 • 运动神经元募集 • 肌肉收缩的杠杆作用 • 肌肉收缩初长度 • 肌肉纤维类型（走向） • 但是新近的研究提出新的分类方法和思路。
肌肉因素 肌肉横截面 肌纤维类型 神经因素 运动学习和募集 抑制性反射 理想化现象 力学因素 力量-速度关系 正性和负性做工 小范围僵硬 肌纤维走向和附着 长度-张力关系 杠杆作用 力的传递 弹性储备和恢复 影响肌力的主要因素-新观念
运动学习和募集 • Motor learning and recruitment • 肌力训练后短期内就可以造成力量增加。 • 而此时肌肉横截面并没有特殊的变化。 • 研究提示这一时期的改变主要是通过中枢运动再学习的途径，促进运动神经元募集增加，协调性收缩能力改善，从而提高肌力。
抑制性反射（Inhibitory reflexes） • 抑制性反射是一种保护性反射。 • 疼痛时肌力往往降低，就是抑制性反射的作用。 • 去除抑制性反射的诱因，就可以增加肌力。 • 抑制性反射是肌梭内牵张感受器传入冲动介导。
抑制性反射 • 通过不抗阻或者非力量性训练，而获得力量提高的重要机制，就是降低抑制性反射的作用。 • 另一个现象是，在靶肌肉训练时先让拮抗肌尽量收缩，然后突然放松，进行主缩肌的收缩，可以通过降低保护性反射的机理，获得更大的肌力。
肌力的理想化现象 • Optimal phenomena • 同样做功和能量消耗的前提下，骑车的频率有明显的个体差异，步行速度和步长也有差异，即不同个体肌肉运动理想化现象 • 康复训练时应该充分考虑，采用最合理的训练方案，同时应该将理想日常活动的模式定位在最省力（理想化）的基础上。
运动控制模型 • 传统运动控制模型： • 反射模型、等级模型、闭环与开环系统模型 • 现代运动控制模型： • 多系统模型。
一、反射模型的核心思想： • 反射是运动的基本单位，人体运动是各种反射的总和或整合的结果。最简单的反射是腱反射，较复杂的反射(如莫勒反射、屈肌退缩反射、非对称紧张性颈反射、紧张性迷路反射、联合反应、调整反应、平衡反应等)活动见于新生儿和中枢神经系统损伤患者。
反射模型不能解释或说明快速运动是如何发生的，新的运动技能是如何学习的，环境背景与运动反应变化之间的关系。因此，运动控制的反射模型自身存在着明显的局限性，并不能解释所有的运动控制现象。
通过自上而下的中枢性方式控制运动，即大脑皮质、脑干和脊髓按照高、中、低水平由上一级水平对下一级水平依次进行控制。运动控制的等级模型强调中枢性运动控制的观点即中枢神经系统通过运动程序管理正常运动。所谓运动程序是指在运动开始之前即已编好的、不受外周反馈影响的一整套关于肌肉运动的命令。通过自上而下的中枢性方式控制运动，即大脑皮质、脑干和脊髓按照高、中、低水平由上一级水平对下一级水平依次进行控制。运动控制的等级模型强调中枢性运动控制的观点即中枢神经系统通过运动程序管理正常运动。所谓运动程序是指在运动开始之前即已编好的、不受外周反馈影响的一整套关于肌肉运动的命令。 二、运动控制的等级模型
高水平 大脑 （随意运动控制） 中等水平 低水平 （反射运动控制） ↓ 控制结果 的行为表现 输入 指令 输出 运动控制的等级模型 大脑 小脑 基底节 脑干 运动控制器 效应器 脊髓 肌肉骨骼系统 运动
三、闭环控制模型原理： • 是系统被控对象的输出量直接或间接地反馈到输入端控制器，影响控制器的输出，形成一个或多个闭合回路。为了实现闭环控制，必须对输出量进行测量，并将测量的结果反馈到输入端，与输入量相减得到偏差，再由偏差产生直接控制作用消除偏差。闭环控制系统是一个伺服系统，即通过对输出反应结果的精确跟踪与监测，将动作、状态或信息调整到最精确、最准确的水平。
主张运动的学习者在控制、调节和产生行为的过程中扮演主动和主要的角色患者在治疗过程中应积极主动地参鼓励患者利用外周感觉反馈以获得更好的随意控制。主张运动的学习者在控制、调节和产生行为的过程中扮演主动和主要的角色患者在治疗过程中应积极主动地参鼓励患者利用外周感觉反馈以获得更好的随意控制。 闭环控制模型的观点
错误纠正 执行控制器 命令 错误检测 各种运动参数 （方向、速度） 肌肉活动 反馈 运动 运动控制的闭环系统结构
四、开环控制模型 • 开环控制系统是指被控对象的输出(被控制量)对控制器的输出没有影响。在这种控制系统中，不依赖于将被控制量送回控制器，因而不形成任何闭环回路。在人体的运动控制中该模型系统中的运动命令包括所有与产生运动有关的必要信息，神经元以链条的方式在一个方向上进行单向联系。
开环控制系统不依赖感觉反馈指导运动，而是按照已预先编制的固定运动模式进行；由于不利用反馈信息且不需要跟踪错误，因此各种运动参数在运动中不发生调整性变化。开环控制模型见于已熟练掌握的技巧(能)运动、预见性姿势调整和快速运动中。 执行控制器 命令 各种运动参数 (方向速度等) 肌肉激活 运动
在快速运动(如棒球手击球或弹钢琴)中，由于速度太快而没有时间利用感觉反馈信息对运动输出进行监测、调整和和修正。开环控制模型在概念上与等级模型一致。在快速运动(如棒球手击球或弹钢琴)中，由于速度太快而没有时间利用感觉反馈信息对运动输出进行监测、调整和和修正。开环控制模型在概念上与等级模型一致。
大多数功能性活动任务通过开环和闭环运动模式相结合来实现。在分工上，开环控制系统用于产生运动，闭环控制系统则对运动进行调节。但是，这些信息加工的模型仅仅能部分描述和解释人体运动行为，并未完全反映感觉和运动系统多方面相互影响的复杂性。无论经典理论还是信息加工理论都不能解释、说明正常运动的变化性。大多数功能性活动任务通过开环和闭环运动模式相结合来实现。在分工上，开环控制系统用于产生运动，闭环控制系统则对运动进行调节。但是，这些信息加工的模型仅仅能部分描述和解释人体运动行为，并未完全反映感觉和运动系统多方面相互影响的复杂性。无论经典理论还是信息加工理论都不能解释、说明正常运动的变化性。
(五)多系统控制模型 • 多系统控制模型是20世纪60年代末问世、近30多年不断充实和完善的现代理论体系。该模型体现出运动控制是一个动态、多系统分配控制的模式，而不是一个单向等级控制模式的观点，强调个体与其所在环境(背景)之间相互作用的密切关系。多系统控制模型的理论表明运动行为是个体多个系统与特定任务和环境条件相互作用的结果。因此，与反射等级模型比较，运动控制的系统模型是一个更具有相互作用或多层交织结构特征的模型，它更强调环境的作用。
从力学角度分析，有许多肌肉以外的力量如重力或惯性决定肌肉收缩的程度，如肌肉抗重力收缩所付出的力要大于去除重力收缩所需要的力（离心性收缩）。从力学角度分析，有许多肌肉以外的力量如重力或惯性决定肌肉收缩的程度，如肌肉抗重力收缩所付出的力要大于去除重力收缩所需要的力（离心性收缩）。 • 生理学因素也影响肌肉的收缩状态。当较高级中枢下传某一肌肉收缩的指令时，低、中级中枢通过接受外周感觉反馈来修正该指令。因此，该指令对肌肉的影响将取决于当时的背景环境和低、中级中枢的影响程度，高级中枢或指令与肌肉之间并没有一对一的关系。许多关节都可以屈曲、伸展或旋转，这些选择使得运动控制变得十分复杂
Bernstein认为在协调运动中，对运动的这种多自由度需要加以控制。他认为中枢神经系统不可能解决运动自由度问题，协调性结构则是解决自由度问题的一个办法。这一协调性结构就是多组肌群，它们通常跨多个关节并被作为一个功能单位一起工作。Bernstein认为在协调运动中，对运动的这种多自由度需要加以控制。他认为中枢神经系统不可能解决运动自由度问题，协调性结构则是解决自由度问题的一个办法。这一协调性结构就是多组肌群，它们通常跨多个关节并被作为一个功能单位一起工作。
在协调运动中，在没有高级中枢的参与下，知觉信息具有调整协调性结构的作用，姿势和运动根据知觉信息的变化而进行调整。知觉信息的形成是多次反复练习的结果在协调运动中，在没有高级中枢的参与下，知觉信息具有调整协调性结构的作用，姿势和运动根据知觉信息的变化而进行调整。知觉信息的形成是多次反复练习的结果
行走训练新模式的作用：动物实验 横断脊髓 • 切断猫和猴的下段脊髓，保存其节段性输入，经踩车训练，可恢复行走功能 • 提示 • 行走功能恢复取决于感觉输入 • 在腰骶部脊髓中存在中枢模式发生器（Central Pattern Generators，CPG） • 感觉输入（被动行走）激活了CPG • 脊髓步行发生器SSG 中山大学附属第二医院康复医学科
中枢模式发生器(CPG)环路 屈肌群 伸肌群 中山大学附属第二医院康复医学科
治疗作用：基础理论 • 长时程增强（long term potentiation, LTP） • Hebb(1949)在实验中发现 • 反复刺激突触前神经元后，在突触后神经元上记录到的电位会增大，且会维持相当长的时间提出 • 频繁的突触联系会加强神经元之间的联系 • 突触的提到是用进废退（use it or lose it） • 结论 • 保持最大运动量的步行训练有可能恢复步行功能 重复下肢的行走动作！ 中山大学附属第二医院康复医学科
治疗作用：人体证明 • 人体可能也存在CPG • 减重步行训练的疗效 • 大部分不完全脊髓损伤患者都有步行的潜力 • 在人不完全性颈或胸髓损伤时，也可见无自主活动的下肢有EMG活动出现 • 行走功能有恢复的可能性 • 可能与存在中枢模式发器有关 中山大学附属第二医院康复医学科
MOTOmed适应症 神经系统和神经肌肉方面的疾病： 多发性硬化、 脑中风、 脊髓损伤（截瘫、四肢瘫痪） • 颅脑损伤、 • 大脑性麻痹、 • 帕金森综合症
神经系统疾病 • 小儿麻痹症, • 急性骨髓灰白质炎 • 四肢麻痹 • 痉挛瘫痪、肌肉残疾、 • 身体虚弱四肢乏力、痉挛、关节僵硬、力量和协调性下降、行走能力受损等
MOTOmed治疗目标 减轻/减少痉挛 使身体变得更灵活 在突发痉挛和一般僵硬情况下放松肌肉
MOTOmed治疗目标 • 重新发现残余肌肉力量： • 不明显的或者不足以完成一个完整的运动/活动的残余肌肉力量，能被重新发现和应用。
MOTOmed治疗目标 • 消除缺乏运动的后果： • 循环问题（下肢冰冷） • 关节僵硬 • 肌肉挛缩 • 消化问题 • 排便问题 • 骨质疏松 • 下肢水肿
MOTOmed治疗目标 改善/提高行走能力： 增强和维持行走所需要的基本要求 --耐力与力量 减少残存的肌肉僵硬， 提高行走的姿势和信心
MOTOmed治疗目标 • 增强心理健康感觉： • 进行有规律的训练， • 做些力能所及的事情， • 对身心健康有积极的影响。
MOTOmed • MOTOmed三种运动方式
电机驱动的被动训练 上下肢通过电机实现运动： 1、这种被动训练有着积极的作用，特别对于痉挛性瘫痪的四肢，或作为身体治疗前的准备工作。 2、四肢肌肉得以放松，高肌张力会自我调节并逐渐减轻。
发动机协助的助力训练-----ServoCycling 1、 MOTOmed ServoCycling功能可使患者甚至用非常小的肌肉力量也能够积极地做循环训练（在电机的协助下）。 2、很多时候，患者运用残余肌肉力量，通过电机和特殊软件，就能够加快运动训练。 3、患者在康复过程中可以早些开始运用和增强那些即使最微弱的肌肉力量。
主动训练 1、这种模式就像测力计，通过自身肌肉力量进行有阻力的主动训练。 2、这种阻力是可以调整的，阻力变化齿 轮很细致。 3、显示屏幕会反馈当前的积极训练情况（近似地用watt瓦特表示）
热身与放松 在主动训练之前、主动训练过程中或结束后，被动训练能够非常有效地放松肌肉、热身。
