预测模拟可以识别出潜在的神经肌肉贡献者,使得特异性脚行走
Kirsten Veerkamp1, Marjolein M van der Krogt2, Niels F J Waterval3
1Amsterdam UMC, Vrije Universiteit Amsterdam, Department of Rehabilitation Medicine, Boelelaan 1117, Amsterdam, the Netherlands; Amsterdam Movement Sciences, Rehabilitation & Development, Amsterdam, the Netherlands; School of Health Sciences and Social Work, Griffith University, Gold Coast, Australia; Griffith Centre of Biomedical & Rehabilitation Engineering (GCORE), Menzies Health Institute Queensland, and Advanced Design and Prototyping Technologies Institute (ADAPT), Griffith University Gold Coast, Australia.
Clinical biomechanics (Bristol, Avon)
|December 13, 2023
概括
儿童的异常脚行走可能源于脚肌肉收缩和神经控制的改变. 预测模拟显示,这些因素有助于这种情况,为未来的研究提供了见解.
科学领域:
- 生物力学 生物力学
- 神经肌肉生理学 神经肌肉生理学
- 计算建模 计算建模
背景情况:
- 异常脚行走 (ITW) 在儿童中很常见,往往缺乏明确的原因.
- 了解底层的神经肌肉骨机制对于有效干预至关重要.
研究的目的:
- 通过预测模拟来识别潜在的神经和肌肉机制,这些机制有助于ITW.
- 通过将病理特征纳入肌肉骨模型来建模ITW.
主要方法:
- 一个肌肉骨模型被调整为脚脚伸缩或肌收缩,以模拟ITW.
- 前进动态模拟包括反射和脊柱上驱动,具有多目标成本功能.
- 预测的步态模式与ITW儿童的实验数据进行了验证.
主要成果:
- 与收缩的模拟与实验ITW数据 (RMSE = 1.37 SD) 密切匹配.
- 模拟的ITW表现出加倍的胃肌激活,而没有典型的早期姿势峰值和增加的脚伸缩反射收益.
- 模拟的ITW在能源方面比典型的步行更昂贵.
结论:
- 肌收缩与神经控制改变相结合,为ITW提供了一个合理的解释.
- 这些发现可以指导未来的计算和实验研究对ITW的原因.
