运动功能重塑与康复机器人.ppt

,肢体瘫痪 肌肉痉挛 肌肉无力 关节/肌腱挛缩 运动控制障碍 本体感觉障碍 平衡功能障碍 感知认知障碍,认知,训练与适应 中枢与外周适应-功能重塑,适应：adaptation, conditioning, functioning 适应是人类运动机能和技能获得的结果 适应是生物体生存的条件：适者生存 适应是功能与环境的结合：天人合一 适应是训练与功能的结合：功能重塑 适应是康复的核心理论：改善/代偿/替代,运动训练后产生的形态与功能调节，以符合新的运动任务和环境作用。 所有的运动能力学习和提高的过程都是运动适应的过程。 运动适应是运动训练长期效应的基础。 运动适应是运动器官、神经器官、代谢器官综合作用的结果。 运动适应是康复治疗的终极功能目标。,行动需要三个主要系统，即感觉、运动和动机激发（边缘）系统。 动机激发系统的作用：在动作开始时提供有意识的动力；集成全部感觉输入；在运动表达中起作用。 动机激发系统在控制自主神经系统和躯体性感觉运动系统中都发挥作用，通过下丘脑将感觉输入到额叶、脑干、平滑肌和腺体，以控制骨骼肌活动。,情感学习一旦被反复强化就很难忘却 与负性情绪反应密切相关的运动行为可能是一种非常难以忘记的行为。 因此，拥有中性情绪或成功以后正性强化感觉的运动行为的重复训练在治疗室内至关重要。,重复训练或患者渴望成功的任务（运动或认知）练习都将形成长时程记忆。 重复训练及长时程记忆可以对患者的生活质量产生显著疗效，并使患者在离开医院后仍保持长期的治疗效果。,运动控制理论与边缘系统的研究成果在强化机制上是重叠的。 让患者在多种允许纠错的环境背景中不断进行内在反馈过程，将导致更多的记忆保留。 如果没有反复练习或缺乏学习欲望，运动学习的成功机会将很小甚至不存在。,目的：使患者对拟学习的技有深入的了解，更好地调整技能以适应不同环境及要求的需求，并采用应答反馈来引导调整过程。 价值：设计需求导向性的训练动作或程序，并激发患者有意识、有目的的学习欲望。 关键：了解患者的特定目标。只有在与那些有要求、有愿望并参与到康复结局设计的患者进行沟通后才能获得。,由于边缘系统与运动系统相关联，治疗师对患者情绪状态的感受可能是了解患者治疗过程中运动应答的关键因素。 患者感觉安全就会放松，不会带着强烈的情绪反应参与学习。 现在的医疗环境强调患者主动运动及自行修正运动程序，许多治疗师认为他们不需要也不应当主动与患者接触。这是错误的！,治疗师通过言语而非身体的接触来纠正患者的运动，是听觉系统取代本体感觉系统的外部反馈过程。 声音与身体接触一样，可以安抚患者并给予信心；但语言不能替代有力的接触给身体及情绪带来的信赖感和安全感。 治疗师及患者之间的紧密联系和信任往往是通过接触而不是语言交流产生的。,治疗师通过自己的行动赢得患者的信任。 信任也来自于治疗师承认患者存在生活能力受限问题，并对日常生活活动有情绪和运动方面产生影响。 诚实和事实产生信任。如果治疗师告诉患者不会对他造成伤害，但持续在无痛范围之外活动关节，这种不诚实的行为就不能使患者产生信任感。 当患者用言语或躯体反应显示疼痛时应立即停止康复动作就可以获得患者的信任。需要反复强调尽量减少或避免疼痛。,治疗师除了要能体会患者的痛苦，还应当采取各种治疗技术尽可能地缓解疼痛。 这些技术包括手法调整生物力线及关节活动，活动肌筋膜使纤维滑动，以及在运动程序下进行拉伸和压迫等关节活动。 一旦治疗师获得患者的信任，就能自如移动患者而不引起抵抗，不会使患者产生恐惧或自我保护的念头。此时对患者进行评估或干预更能始终如一地反映患者运动受限或运动障碍的情况。,如果治疗师对自己的治疗技能产生怀疑，动作就会变形/走样，对患者的传入冲动就会发生改变，进而改变患者的运动输出和期望的运动应答。 与信任关系密切的概念是责任。医务人员对自己的行为承担责任是显而易见的，并把责任作为职业角色的一部分来接受。承认并允许患者有对自我运动环境承担责任的权利也是建立成功的临床环境及使患者具有独立人格的关键因素。,组织基础：神经干细胞迁移(Homing) 生理基础：千万次重复的靶肌肉运动 瓶颈： 无法重复千万次的功能动作 恐惧情绪对运动控制的影响,反射性运动：运动形式固定，反应迅速，不受意识控制。主要在脊髓水平控制。中间神经元在反射性运动中可以有一定的调控作用。临床常见的反射有保护反射和牵张反射。例如疼痛的撤退反射等。此类运动的能量应用效率最高。,模式化运动：运动形式固定、有节奏和连续性运动、主观意识控制运动开始与结束 运动由中枢模式调控器（central pattern generator，CPG）调控。 除了CPG机制外，模式化运动已知与锥体外系和小脑系统的机能相关，出现下意识的横纹肌自动节律性收缩来“控制”。 步行是典型的模式化运动。,中枢模式激动环路 Central Pattern Generation,随意性运动：整个运动过程均受主观意识控制，可以通过运动学习过程不断提高，并获得运动技巧。 随意运动主要是锥体束的机能，由横纹肌的收缩来完成。 皮层的随意运动冲动受两个神经元体系控制：a.上运动神经元-皮层脊髓束和皮层脑干束；b.下运动神经元。,儿童的运动发育过程是沿着反射性运动-模式化运动-随意运动的顺序发展。而上运动神经元综合征的患者也是沿着类似的路径恢复。 高级运动功能则是从随意运动开始，通过专项的训练向模式化运动发展，最高境界是进入某种“反射性”运动的状态。,高水平运动员基本功指特定的模式化运动 高水平钢琴家的击键次数可以高达10次/秒以上。这种涉及数十块肌肉协调收缩的高速运动已经超过外周神经向脑高级中枢传递的速度，因此只能以有控制的“反射性运动”才能解释。 高水平的康复训练要促使患者从随意运动向新的模式化运动发展，甚至向有控制的反射性运动发展。,Ericsson et al 1993,运动效率：反射、模式、随意 发育过程：反射、模式、随意 运动技巧：随意、模式、反射 神经功能重塑： 反射、模式和随意运动 螺旋式发展,Beginning of the climb,From here the pictures dont need any commentary. But if you suffer from vertigo I would advise you not to look down!,Grandpa not affected!,从20世纪末的萌芽，到21世纪初的迅猛发展，康复机器人已经显示了强大的生命力和价值。,拐杖控制的机器人控制外骨骼支架 The exoskeleton consists of a robotic frame controlled through crutches. 拐杖装有传感器，右拐触地启动左腿迈步，反之相反 The crutches contain sensors; putting forward the right crutch moves the left leg, and vise versa. eLEGS的电池可以驱动步行1天 The eLEGS battery can enable a user to walk for one day before it needs to be recharged.,肢体智能反馈训练系统,步行训练：LOKO-HELP; LOKOMAD; RHEO 圆周运动： MOTOMED 踏步训练：,生物载荷下进行踏步运动，强化刺激下肢的本体感觉，能促进神经细胞的生长，有助于功能的恢复。,最强大的下肢/躯干本体感觉传入反馈 最强大的下肢/躯干运动能力诱发刺激 最强大的下肢/躯干骨质疏松防治措施 最安全有力的步行前期训练,010腰部后仰角度 增加髋关节后伸活动,步行时限制髋关节后伸将阻止步行,Grillner & Debuc 1988,大量重复运动的感觉体验是学习正常运动模式的基础，也有助于抑制患者的异常运动模式. 当患者能主动地以正常的协调运动模式移动患侧肢体时，患者的肌肉痉挛则可减轻。,上肢机器人,美国亚利桑那州立大学 何继平教授,