教培用运动功能重塑与康复机器人励建安课件.ppt

1、运动功能重塑与康复机器人励建安颅脑损伤的运动功能障碍颅脑损伤的运动功能障碍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常见的康复瓶颈常见的康复瓶颈认知认知运动功能重塑运动功能重塑训练与适应中枢与外周适应-功能重塑适应适应-康复的核心理论康复的核心理论适应：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/替代运动适应运动适应运动训练后产生的形态与功能调节，以符合新的运动任

2、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。运动适应的相关环节运动适应的相关环节运动控制训练的运动控制训练的Kandel假说假说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。正性情绪的价值正性情绪的价值情感学习一旦被反复强化就很

3、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。长时程记忆的价值长时程记忆的价值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。反复训练的价值反复训练的价值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。患者主动参与的价值患者主动参与的

4、价值目的：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。治疗师的价值治疗师的价值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！接触和非接触的价值接触和非

5、接触的价值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。信任是治疗成功的关键因素信任是治疗成功的关键因素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

6、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。治疗技术的价值治疗技术的价值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。治疗师自信的价值治疗师自信的价值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

7、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。实现运动控制实现运动控制-神经功能重塑神经功能重塑组织基础：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神经支配的躯体运动形式神经支配的躯体运动形式神经支配的躯体运动形式神经支配的躯体运动形式 反射性运动：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

8、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。神经支配的躯体运动形式神经支配的躯体运动形式 模式化运动：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。CPG环路环路中枢模式激动环路中枢模式激动环路Central Pattern Generation神经支配的躯体运动形式神经支配的躯体运动形式 随意性运动：随意性运动：整

9、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。三种运动形式间没有绝对界限三种运动形式间没有绝对界限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

10、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。小提琴手的练习量与表演水平的关系小提琴手的练习量与表演水平的关系Ericsson et al 1993运动模式与神经功能重塑运动模式与神经功能重塑运动效率：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反射反射模式模式随意随意Beginning of the climbFrom here the pictures dont need any co

11、mmentary.But if you suffer from vertigo I would advise you not to look down!Grandpa not affected!康复机器人的应用康复机器人的应用 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。eLEGS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。适应是生物体生存的条件：适者生存拐杖装有传感器，右拐触地启动左腿迈步，反之相反模式化运动：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

12、序发展。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。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。临床常见的反射有保护反射和牵张反射。适应：adaptation,conditioning,functioningBeginning of the climb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。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。上运动神经元-皮层脊髓束和皮层脑干束；上运动神经元-皮层脊髓束和皮层脑干束；运动控制训练的Kan

13、del假说eLEGS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 ne

14、eds to be recharged.下肢康复机器人下肢康复机器人肢体智能反馈训练系统肢体智能反馈训练系统类型类型步行训练：LOKO-HELP;LOKOMAD;RHEO圆周运动：MOTOMED踏步训练：新型减重机器人新型减重机器人下肢踏步康复机器人下肢踏步康复机器人踏步踏步从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。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。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。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

15、小甚至不存在。例如疼痛的撤退反射等。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。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。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。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。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。高水平钢琴家的击键次数可以高达10次/秒以上。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。让患者在多种允许纠错的

16、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。Ericsson et al 1993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。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。关键：了解患者的特定目标。010腰部后仰角度神经支配的躯体运动形式减重程度对减重程度对EMG的影响的影响下肢适当负重影响肌电下肢适当负重影响肌电强化的传入感觉刺激强化的传入感觉刺激 生物载荷下进行踏步运动，强化刺激下肢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，有的本体感觉，能促进神经细胞的生长，有助于功能的恢复。助于功能的恢复。承重步行的价值

17、承重步行的价值最强大的下肢/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髋关节后伸训练髋关节后伸训练010腰部后仰角度腰部后仰角度增加髋关节后伸活动增加髋关节后伸活动屈髋肌的传入冲动是促进屈髋肌收缩的前提屈髋肌的传入冲动是促进屈髋肌收缩的前提步行时限制髋关节后伸将阻止步行Grillner&Debuc 1988髂腰肌牵张髂腰肌牵张-不可忽视的训练不可忽视的训练减少痉挛减少痉挛 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。上肢机器人上肢机器人可穿戴式机器人的研制和模拟生物反馈可穿戴式机器人的研制和模拟生物反馈环境在脑卒中患者康复中的应用环境在脑卒中患者康复中的应用 亚利桑那州立大学何继平教授被动被动-助力助力-主动运动主动运动上肢机器人上肢机器人机器人机器人-运动反馈运动反馈康复机器人康复机器人-运动功能重塑的最得力助手运动功能重塑的最得力助手