Вход в личный кабинет | Регистрация
Избранное (0) Список сравнения (0)
Ваши покупки:
0 товаров на 0 Р
Итого: 0 Р Купить

Сгибание рук в тренажере: Выполнение сгибания рук в тренажере

Содержание

Выполнение сгибания рук в тренажере

Сгибание рук в тренажере позволяет задействовать бицепс и проработать группу мышц. Если сравнивать это с выполнением упражнения с гантелями, то здесь нет лишних движений, которые могут возникать из-за потери равновесия. Относится к группе изолирующих упражнений.

Техника выполнения

Тренажер для нагрузки совмещает в себе скамью Скотта и сам тренажер со специальной рукоятью. Надо сесть на скамью, подмышечными впадинами упереться в поверхность, если не получается создать нужную опору, то тренажер надо отрегулировать.

Положение рук должно быть параллельным, это гарантирует правильное выполнение. Далее происходит нагрузка со сгибаниями на бицепс. В процессе подъема делается глубокий выдох, в наивысшей точке надо остановиться на несколько секунд, чтобы мышцы почувствовали напряжение. На спуске делается вдох.

Обязательным элементом правильного сгибания рук в тренажере считается техника дыхания. Опускать руки надо медленно, нельзя бросать рукоять, поскольку это может привести к травмированию мягких тканей из-за резкой смены нагрузки.

В процессе выполнения надо следить за осанкой. При сгибании рук в тренажере спина должна быть неподвижной, так же как и руки. В процессе не нужно помогать себе всем телом, поскольку нагрузка должна направляться только на бицепсы. Если вы хотите накачать руки в домашних условиях можете взять на вооружение программу описанную в данной статье: https://www.syl.ru/article/337911/kak-nakachat-bitsepsyi-i-tritsepsyi-v-domashnih-usloviyah-programma-trenirovok-i-rekomendatsii.

Преимущества тренажера

Хотя накачать бицепсы можно с помощью обычных гантелей, нагрузка не даст качественного результата. Гантели подойдут для начинающих, поскольку здесь можно выбирать минимальный вес и заниматься поочередно, корректируя нагрузку на одну и вторую конечность.

Также гантели можно держать под разным углом и разводить их в стороны для комплексного прокачивания мышц рук. Но риск потянуть мышцы или травмировать мягкие ткани путем неправильного выполнения высок. Это стоит учитывать при выборе инструмента для работы.

Выполнение со штангой более тяжелое за счет того, что половина усилий идет на правильное держание штанги. Сгибание рук в тренажере избавляет от этих недостатков. Здесь можно нагрузить только нужную группу мышц и не переживать о технике выполнения.

Благодаря прочным опорам для подмышечных впадин можно не бояться возможных ошибок в процессе выполнения. Руки надежно фиксируются, и риск что-то сделать не так сводится к минимуму.

Советы специалистов

Выполнять сгибание рук на бицепс на тренажере нужно только после комплексного разогрева мышечного атласа. Для этого делаются кардионагрузки. Нельзя сразу брать большой вес, неподготовленные мышцы будут чувствовать только переутомление.

Для мужчин оптимальным будет вес от 15 до 20 кг, для женщин — 5-10 кг. Стандартное число повторений в каждом подходе — от 10 до 15. По желанию количество можно увеличить для большей результативности.

Тренажер для сгибания рук сидя относится к универсальным, то есть работу на нем можно включать в любой тип программы. Когда нужно держать бицепсы в тонусе и разогревать мышцы для силовых упражнений, то лучшей нагрузки, чем сгибание рук, нет.

Не нужно забывать о темпе работы. Для эффективного результата достаточно средней скорости. Если упражнения выполняются на время или нагрузка включена в круговую тренировку, то можно немого повысить темп работы, но это не для начинающих.

Сгибание рук на бицепс на тренажере. Все тонкости и секреты

Добрый день, веселый час, рады видеть Вас у нас! И сегодня мы поговорим  про сгибание рук на бицепс на тренажере.

На календаре среда, 4 сентября, а это значит время технической заметки на Азбука Бодибилдинга. По прочтении Вы узнаете все о мышечном атласе, преимуществах и технике выполнения упражнения, также мы выясним степень его эффективности и проведем некоторый сравнительный анализ на предмет “лучшести” того или иного варианта исполнения.

Итак, рассаживайтесь поудобней, мы начинаем.

Сгибание рук на бицепс на тренажере. Что, к чему и почему?

“Я хочу более рельефные руки, какие упражнения мне выполнять», — такие и схожие с ними вопросы часто поступают от читательниц проекта на нашу почту. Однако намного чаще поступают вопросы, связанные с боязнью девушек перекачать ту или иную мышечную группу. Причем это не какая-то абстрактная ситуация, а случившийся факт. Барышня-новичок пришла в зал за тонусом мышц, а на выходе получила (или чувствует, что получает) +1 размер. В большинстве своем это связано с тем, что тамошне-тутошные тренеры не понимают конечную цель под названием “тонус мышц”,  посему не совсем корректно подбирают упражнения. Ну, а т.к. новичок полностью полагается на тренера/инструктора тренажерного зала, то он обязан нести ответственность за предлагаемые решения и не просто нести ее, но и аргументировать, почему решено использовать именно это, а не другое упражнение.

Рассмотрим пример: в зал пришла девушка-новичок и хочет подкачать руки. Женское понимание “подкачать” в корне отличается от мужского, поэтому не следует формировать тренировочную схему только на основании базовых (условно-базовых) упражнений со свободными весами. На первых порах такая девушка лучше воспримет (имеется ввиду дольше задержится в зале) блочную работу. И один из таких вариантов, сгибание рук на бицепс на тренажере, мы и рассмотрим далее по тексту.

Примечание:
Для лучшего усвоения материала все дальнейшее повествование будет разбито на подглавы.

Мышечный атлас

Упражнение относится к классу изолированных и имеет своей целью проработку бицепса.

Мышечный ансамбль включает в себя следующие единицы:

  • таргетируемая – двуглавая мышца плеча;
  • синергисты – брахиалис, брахиорадиалис;
  • стабилизаторы – сгибатели запястья;
  • антагонисты стабилизаторов – трицепс (длинная головка).

Полный мышечный атлас представляет собой такую картину.

Преимущества

Выполняя упражнение сгибание рук на бицепс на тренажере, Вы вправе рассчитывать на получение следующих преимуществ:

  • изолированная проработка двуглавой мышцы плеча;
  • постоянная нагрузка на протяжении всей траектории движения (лучшее омывание мышц кровью и питательными веществами);
  • развитие силы бицепса;
  • рельеф и детализация мышц рук;
  • формирование лучшей пиковой формы бицепса;
  • укрепление запястий (в т.ч. предотвращение туннельного синдрома запястий);
  • укрепление локтевых суставов.

Техника выполнения

Сгибание рук на бицепс на тренажере относится к упражнениям начального уровня сложности. Пошаговая техника выполнения выглядит следующим образом:

Шаг №0.

Займите место в тренажере для сгибаний и выставите нужный вес через блок. Расположите трицепсы на специальной подушке и возьмитесь за рукоятки, обхватив их снизу (ладони смотрят на себя). Не полностью разогните руки вперед. Это Ваша исходная позиция.

Шаг №1.

Вдохните и на выдохе начните тянуть рукояти на себя. Дойдя до верхней точки, задержитесь на 1-2 счета и дополнительно прожмите бицепс. Медленно и подконтрольно опустите рукояти в ИП. Повторите заданное количество раз.

В картинном виде все это безобразие выглядит следующим образом:

В движении так:

Вариации

Помимо стандартного варианта сгибаний рук на бицепс на тренажере существует несколько вариаций упражнения:

  • сгибания поочередно каждой рукой;
  • сгибания обратным хватом.

Секреты и тонкости

Чтобы выжать максимум из упражнения, придерживайтесь следующих рекомендаций:

  • верно отрегулируйте высоту подушки для рук – Ваша подмышка должна плотно прилегать к верхнему ее краю;
  • на протяжении всего движения держите локти/трицепсы плотно прижатыми к спинке скамьи;
  • задержитесь в верхней точке траектории на 1-2 счета и дополнительно прожмите бицепс;
  • сохраняйте постоянное напряжение в целевой мышце — не разгиба руки до конца;
  • не елозьте корпусом по скамье;
  • не помогайте себе поднимать вес за счет привставания со скамьи, а делайте это только посредством растяжения и сокращения двуглавых мышц плеча;
  • техника дыхания: выдох – при сокращении/сгибании рук, вдох — при разгибании/возвращении в ИП;
  • численные параметры тренировки: количество подходов 3, количество повторений – 12-15.

С теоретической стороной закончили, теперь давайте разберем некоторые практические моменты.

Сгибание рук на бицепс на тренажере VS свободные веса. Что лучше?

Принято считать (и научные данные это подтверждают), что упражнения со свободными весами, например, подъем гантели или штанги на бицепс, лучше нагружают двуглавую мышцу плеча. Однако с точки зрения биомеханики чем дальше Вы перемещаетесь от

90-градусного угла с вектором нагрузки, тем короче рычаг, тем меньше работает бицепс. Другими словами, выполняя стандартные подъемы эффективный диапазон работы бицепса достаточно маленький, пик приходится на позицию, когда предплечье параллельно полу. Чем выше (или ниже) от этой точки находится Ваша рука, тем меньше нагрузки приходится на двуглавую мышцу.

Получается, что при выполнении базовых упражнений атлет берет бОльшие веса, но работает в неэффективном диапазоне, уводя руку сильно вверх (при сокращении) и вниз (при расслаблении).

Тренажеры сконструированы таким образом, что они лишены зависимости от вектора нагрузки и обеспечивают более устойчивое сопротивление во всем диапазоне движения. При их использовании бицепс больше времени находится под напряжением, т.к. у него нет возможности отдохнуть в верхней/нижней точках траектории.

Вывод: если Вы девушка, и Ваша цель- тонус мышц рук, то сгибание рук на бицепс может дать больше преимуществ по сравнению со штанго-гантельными упражнениями. Если Вы представитель мужского пола и хотите добиться объемного увеличения рук и лучшей формы бицепса, то после силовой работы добивайте их на изолированном тренажере по количественной схеме.

Итак, с содержательной частью закончили, теперь подведем итоги.

Послесловие

Наверняка Вам знакомы сгибания рук на бицепс на тренажере, но Вы обходили их стороной из-за кажущейся неэффективности. Ключевое слово здесь – “кажущейся”. На самом деле упражнение весьма и весьма действенное. И, кто знает, может, именно оно заставит заиграть Ваши руки по-новому. Попробуйте! За спрос деньги не берут 🙂

На сим все, до скорых встреч!

PS: а Вы жалуете тренажеры на руки? Почему да, почему нет?

PPS: помог проект? Тогда оставьте ссылку на него в статусе своей социальной сети — плюс 100 очков к карме гарантировано 🙂

Скачать статью в pdf>>

С уважением и признательностью, Протасов Дмитрий.

Вы можете пропустить чтение записи и оставить комментарий. Размещение ссылок запрещено.

Сгибание в тренажере на бицепс |

на бицепс

Автор Андрей Захаров На чтение 3 мин Просмотров 26 Опубликовано

Сгибание в тренажере на бицепс — изолирующее упражнение, которое направлено на развитие мышц бицепса и брахиалиса. Упражнение является альтернативным упражнению сгибание руки на скамье Скотта. Сгибания в тренажере рекомендуется выполнять в конце тренировки, чтобы «добить» мышцы бицепсов, уже получивших основную нагрузку в базовых упражнениях.

Разновидности сгибаний (с обычной штангой, штангой с EZ-грифом, с гантелями), выполняемые на скамье для работы со свободными весами, также как и скручивания одной и двумя руками на тренажере часто подвергаются видоизменениям со стороны бодибилдеров. Скамья помогает избежать читинга и фокусировать всю нагрузку непосредственно на бицепс с максимальной точностью.

Техника выполнения:

  1. Удобно займите положение сидя в тренажере для сгибания на бицепс, установите рабочий вес для выполнения движения. Установите спинку на такую высоту, чтобы ваши подмышки удобно прилегали к доске тренажера в положении сидя.
  2. Поставьте ваши руки (упираясь трицепсами) на площадку тренажера и надежно возьмитесь за ручки тренажера, при этом используется супинированный хват (ладонями вверх). Совет: Когда ваши руки поставлены на площадке тренажера, локти зафиксированы и неподвижны.
  3. Теперь на выдохе поднимите ручки тренажера, сокращая мышцы бицепсов. В верхней точке амплитуды можно сделать короткую паузу на секунду и удерживайте сокращение  в бицепсах.
  4. На вдохе опустите ручки медленно вниз в исходное положение.
  5. Сделайте 3 — 4  подхода, 10 -15 повторений.

Особенности выполнения

  • Следите за тем, чтобы в момент выполнения данного упражнения вы не привставали и не раскачивались на сиденье, отводите рукоять как можно дальше без отрыва локтя от доски, после чего вернитесь в положение, слегка не доводя груз до крайней нижней точки. Только предплечья должны двигаться. Плечи должны оставаться неподвижными, а на площадке во все времена.
  • Выкладывайтесь по полной. С помощью многофункциональных тренажеров легче выполнять дропсеты — сбросьте ограничитель, скиньте один или два блина после отказа и можете продолжать работать.
  • Площадку необходимо установить под себя, чтобы верхняя часть находилась в районе середины груди и упиралась в подмышки при сгибании рук. Если площадка будет находиться выше этого уровня, то локти рук будут висеть в воздухе и упражнение будет выполнено неправильно.
  • Конструкцией некоторых тренажеров предусмотрен специальный рычаг, подающий рукоятку, и атлету не нужно тянуться за ней перед выполнением подхода. Но если у вашего тренажера такого рычага нет, то вам лучше попросить партнера или инструктора подать рукоятку, чтобы не потянуть связки или сухожилия.
  • Выполняя движение не сгибайте руки полностью в локте, останавливайте их примерно на 2/3 амплитуды и не доводите их до вертикального положения, поскольку мышцы бицепсов должны сохранять максимальное напряжение и в верхней точке амплитуды.
Старайтесь избегать выполнения этого упражнения, если вы испытываете болевые ощущения в локтях при  его выполнении. В этом случае, попробуйте, сделать это упражнение одной рукой, затем меняя руки, аналогично выполнению с гантелей на скамье Скотта. При выполнении поочередно каждой рукой — возьмитесь одной рукой за рукоять, а свободную руку используйте в качестве подпорки.
Варианты выполнения
  1. Вы можете использовать свободные веса (штанги и гантели), чтобы выполнять это упражнение на скамье Скотта.
  2. В качестве альтернативы, вы можете использовать нижний блок кроссовера как отдельно, так и в сочетании со скамьей Скотта.

Видео: Сгибание в тренажере на бицепс:

Читайте также:
Упражнения на руки

Сгибания рук на тренажере Скотта

Сгибания рук на тренажере Скотта является одним из любимых упражнений на бицепс среди бодибилдеров, так как позволяет изолированно прокачать бицепсы.

Займите исходное положение — сидя в тренажере Скотта. Упритесь локтями в подставку, возьмите рукоятку хватом снизу.

  • Сделайте вдох. Согните руки в локте.
  • Сделайте выдох.

Сгибания рук на тренажере Скотта — выполнение

Благодаря тому, что локти плотно зафиксированы, в этом упражнении невозможно применять читинг. По этой же причине упор делается на технику.

    Рекомендации:
  • Не берите вес, с которым не можете сделать 8 повторений;
  • Так как в этом упражнении нет возможности «помочь» бицепсу другими мышцами, не распрямляйте локти до конца;
  • Отрегулируйте высоту сиденья и длину рычага с рукояткой, чтобы Вы могли комфортно выполнять упражнение;

Это упражнение по технике выполнения очень похоже на сгибания рук на скамье Скотта и имеет свои преимущества и недостатки. Перед тем, как преступить к работе на тренажере Скотта, очень важно отрелугировать тренажер под себя. Как правило, это высота сиденья и опоры под плечи. Очень важно правильно настроить тренажер под себя, иначе у вас не получится сделать упражнение правильно. В отличии от похожего упражнения, сгибнай рук на скамье Скотта, которое выполняется со свободным весом и гриф двигается вместе с вашими руками, тут рукоятка двигается по заданной траектории и нужно подобрать такое положение, где траектория ваших рук будет совпадать с траекторией тренажера. Если у вас возникли сложности с настройкой тренажера, обратитесь к тренеру. Все люди, которые пробовали сгибания на тренажере Скотта, делятся на два типа: которым нравится это упражнение и которые не смогли оптимально настроить тренажер. В этой шутке есть доля истины.

К преимуществам этого упражнения по сравнению с похожим со свободным весом следует отнести рукоятку, которая параллельна полу всё время. Вам не нужно следить за тем, чтобы гриф не наклонялся и не играл. Второе преимущество — вам не нужно беспокоится о том, как поднять штангу в начале упражнения и как её поставить по завершению. Третье преимущество — у тренажера, как правило, есть ограничители по амплитуде. Вам не нужно следить за амплитудой.
Ну и как же без недостатков по сравнению со сгибаниями рук на скамье Скотта. В тренажере нет такого богатого выбора грифов, как и нет возможности выполнять упражнение с гантелями. Иногда случается так, что тренажер не получается настроить оптимально и не остается ничего, кроме как выполнять аналогичное упражнение со свободным весом.

Рекомендации к выполнению. Займите удобное положение до того, как начнете выполнять подход. Не ерзайте на сиденье, когда держите рукоять на весу. Хоть локти и уперты в подставку, это может вызвать травму позвоночника. Не отрывайте локти от подставки, не двигайте их вверх или вниз во время выполнения сгибаний на тренажере Скотта. Следите за положением спины, не сутульте спину, плечи должны быть расправлены, спина ровная. Не нужно недооценивать негативную фазу, уже неоднократно было доказано, что негативная фаза способствует лучшему тренингу мышц и соответственно, их росту. Не рекомендуется выполнять сгибания рук на тренажере Скотта первым в тренировке бицепсов. Перед этим упражнением обычно выполняют 1-2 базовых упражнения на бицепс.


Раздел:
Другие упражнения на руки:

Как выполнять: 3-4 подходов по 8-15 повторений.

Сгибание рук в тренажере | Proka4aem.ru

Сгибание рук в тренажере

Сгибание рук в тренажере позволяет максимально задействовать именно бицепс. Отличие сгибаний рук в тренажере от сгибаний со штангой состоит в том, что исключены лишние движения из-за потери равновесия. 

Выполняем упражнение
«Сгибание рук в тренажере» – несколько неопределенное словосочетание, но под ним, прежде всего, имеется в виду сгибание рук в специальном тренажере, который совмещает скамью Скотта и, собственно, тренажер. Скамья Скотта, кстати, позволяет создать изолированную нагрузку именно на бицепс, а не на плечелучевую мышцы.

Техника выполнения самого упражнения довольно проста: вы садитесь за скамью и беретесь за рукоять. Нужно упираться подмышечной впадиной, если этого не происходит, то отрегулируйте высоту. Не поленитесь, это отнимет буквально минуту, зато позволит выполнять упражнение правильно. Обратите внимание также на положение рук: они должны быть параллельны друг другу.

А дальше выполняете обычные сгибания на бицепс: во время подъема следует делать выдох, в верхней точке желательна небольшая пауза, опускать руки следует медленно, не бросайте рукоять. Следите за спиной и телом в целом: они должны быть неподвижны. Выполняйте сгибания только руками, не нужно помогать себе всем телом.

Почему именно в тренажере, а не со штангой? 
В принципе, большой разницы между тренажером и штангой нет. Хотя, наверное, в каждом тренажерном зале найдется специалист, который приведет сто преимуществ того или иного типа выполнения упражнения. Со штангой часть усилий тратится на то, чтобы удерживать ее в правильном положении, а тренажер делает это за вас. Плохо это или хорошо? На самом деле, существенное значение это имеет только для профессионалов. Удобнее вам выполнять сгибания рук на бицепс в тренажере – делайте в тренажере.

Видео «Сгибание рук в тренажере»:

Предыдущая

БицепсСгибание рук на бицепс на нижнем блоке

Упражнения на бицепс в тренажерном зале

Не стоит видимо описывать – какую роль играет для мужчины бицепс. Это красивый силуэт, мощь и вообще – сила рук в сочетании с красотой. Рельеф здесь по понятным причинам нужен, даже необходим. Бицепс – очень ревнивые мышцы, они любят, чтобы им уделяли значительное время. В идеале – всё время. И не зря, мы знаем, что если занялись бицепсом – работай только с ним.

Размер бицепса должен быть пропорционален всем другим мышечным группам

Правильность исполнения упражнений – залог успеха, так как бицепс любит точность – немного отошел от техники – все упражнения прошли даром. Другие мышцы рук с удовольствием переключают на себя внимание в своем желании помочь бицепсу.

Что нужно знать тем, кто решил заняться бицепсом плотно, кто решил достичь успеха

Качественная тренировка, благодаря которой будут результаты, возможна только в спортзале. Конечно, если у вас есть спортзал дома – оборудованный всеми тренажерами – дерзайте. Если нет – добро пожаловать в спортзал. Плюсы тренировок в спортзале:

Рабочая обстановка. Вокруг люди занимаются спортом – ты просто не сможешь филонить:

В спортзале есть тренер, благодаря которому ты сможешь получить хорошие советы:

В спортзале есть весь инвентарь и тренажеры, а они достаточно дороги и габаритны, чтобы обзавестись ими для дома;

Ты сможешь заниматься нужное время без отвлечений по просьбам родственников (допустим, сходить за хлебушком, или ребенком, в сад) – это отвлекает значительно и желания начать сначала у тебя не будет;

В спортзале возможно найти ассистента для выполнения сложных упражнений где нужна поддержка и подстраховка;

Как правило, в зале работа ведётся легче и результат приходит быстрее за счет того, что здесь вы будете выполнять не 3-4 упражнения, а гораздо больше

Так вот, без спортзала никак! Идем в спортзал! Если учесть, что их сейчас великое множество – ты сможешь найти его в своем дворе, и еще один плюс – познакомишься с людьми из твоего района, которые занимаются тем же делом, что и ты – а это многого стоит.

Но первая причина пойти в зал – это все же инструментарий, без которого сложно добиться нужного эффекта. Какие тренажеры станут в помощь нашему бицепсу? На что обратить особое внимание в зале?

Бицепс – машина. Техника выполнения упражнения

Бицепс-машина

Это современна, стократно улучшенная скамья Скотта. Здесь, если выполнять все упражнения правильно – вы не сможете не накачать бицепс. Это тренажер, с подушкой, фиксирующей идеально – правильное положение рук во время проработки бицепса. В роли грифа или гантелей выступает рычаг. Благодаря его статичности во всех плоскостях, кроме как приема на бицепс – делать упражнение неправильно невозможно. Если на скамье Скотта, вы фиксировали положение руки, и это позволяло не делать махи спиной, то здесь – вы не сможете выдвигать запястье. Отличный тренажер для бицепса. Один из самых основных в этом направлении.

Рассмотрим технику упражнения на тренажере Бицепс – машина

  • Сядьте максимально удобно на сиденье тренажера и выберите вес. При выборе веса исходите из веса на 20% ниже, чем вы делаете со штангой.
  • Поставьте локти на подставки, следите, чтобы подушка была на уровне середины груди. Возьмите за рукоятки так, чтобы ладони были обращены вверх. Следите за тем, чтобы локти были на одной линии с плечами. Прижимайте локти и грудь к подушке.
  • На выдохе, напрягая бицепсы, поднимайте рукоятку. На пике движения, в верхней точке максимально напрягите бицепс, сделайте небольшую паузу, зафиксируйтесь в максимальном напряжении. Старайтесь, чтобы работало только предплечье (Как накачать большие предплечья читаем здесь), плечи остаются неподвижными на подставке во время выполнения всего упражнения.
  • На вдохе медленно опускайте рукоятку в исходное положение. Движения должны быть плавными. Сделайте необходимое количество повторов.

    В упражнении задействовано только предплечье, плечи остаются неподвижными.

КроссоверТехника сгибания рук при помощи нижних и верхних блоков

Тренажер кроссовер

Кроссовер – отличный блочный тренажер. Он так же поможет качественно проработать бицепс. В нем можно работать как с верхнего, так и с нижнего блока. Сгибание рук с нижнего блока в кроссовере включит бицепсы и позволит прорисовать их. Бицепс станет значительно заметен и качественно – сильнее. Все упражнения, которые выполняются в кроссовере – изолирующие. Все упражнения будут на определенную группу мышц. Стоит делать упражнения на кроссовере последними. Это добьет бицепс.

Техника сгибания рук в кроссовере с нижнего блока
  • Довольно близко станьте к тренажеру, чтобы трос имел практически вертикальное положение. Если трос будет под большим наклоном, то упражнение будет выполнять очень неудобно.
  • Возьмитесь за рукояти тренажера снизу. Следите, чтобы локтевые суставы находились в области широчайшей мышцы спины и слегка отводились назад.
  • Прогните спину, сведите лопатки, приподнимите голову вверх. Следите, чтобы колени были немного согнутыми, а стопы были плотно прижаты к полу.
  • В верхней точке, где бицепс должен максимально сократиться, зафиксируйтесь на несколько секунд.
  • После этого, плавно опускайте руки в исходное положение. Выполняйте необходимое количество повторений.
  • Как и во всех упражнениях старайтесь не разгибать руки до конца в нижнем положении. Это позволит вам без труда сдвигать с места груз.
  • Новичкам-мужчинам и новичкам-женщинам рекомендуется выполнять по 12-15 повторов, не больше 3 подходов.
  • Вес для женщин – максимум 15 кг, а для мужчин – 25 кг.

    При выполнении этого упражнения локти должны быть прижаты к корпусу, чтобы нагрузка приходилась только на бицепс

В этом тренажере вы можете использовать различные рукоятки. Они имитируют прямой и изогнутый гриф. Прямой гриф прорабатвает внешнюю головку бицепса, а изогнутый гриф – внутреннюю головку. W – образный гриф поможет распределить нагрузку под разными углами. Так вы сможете выбрать для себя действительно нужное упражнение. И еще возможно поменять рукоятку тренажера на канаты.

Различные рукоятки для сгибания рук в кроссовере

Техника сгибания рук обратным хватом на блоке стоя
  • Прикрепите прямую рукоять к нижнему блоку и возьмитесь за неё обратным хватом (ладонями вниз) на ширину плеч или чуть уже.
  • Стопы на ширине плеч, колени при согнуты.
  • Следите за положением локтей, они должны быть прижаты к корпусу и не «гулять» во время выполнения упражнения.
  • На выдохе сгибайте руки в локтях, поднимая рукоять к груди.
  • В верхней точке дополнительно напрягите бицепс, затем на вдохе опустите рукоять в исходное положение.
  • Корпус остаётся прямым, не допускайте его раскачивания.

    Разные варианты хвата по разному прорабатывают мышцы предплечья, но на работе бицепса это не сказывается

Сгибание рук с рукоятками при помощи верхних блоков кроссовера

Здесь вся нагрузка ложится на бицепс. Это возможность развить в общем плечевой пояс.  Сложность упражнения – не высокая и новичкам она доступна в первых занятиях. Все зависит от веса, который вы поставите. Главное – вы должны сделать 8 – 10 повторов. Исходите из этого при выборе веса, не превышайте своих возможностей.

Упражнение изолирующее, и акцентировано нагружает лишь одну мышечную группу – собственно, сам бицепс. Он выполняет достаточно серьезную работу, причем задействуются не только обе головки двуглавой мышцы, но еще и брахиалис – небольшой мышечный пучок, расположенный глубже, под бицепсом. Хотя он принимает полноценное участие только в начале сгибания, этого вполне достаточно, чтобы обеспечить его рост. Это, в свою очередь, как бы выталкивает бицепс, визуально увеличивая его объем

Техника выполнения:

  • Прикрепите рукоятки к тросам кроссовера. Затем возьмитесь за обе рукоятки. Локти должны смотреть в разные стороны.
  • Ноги на ширине плеч, руки немного согнуты в локтях или прямые – это будет исходным положением.  Не заходите  назад или вперед. Стойте строго параллельно обеим стойкам тренажера.
  • Сделав глубокий вдох, задержите дыхание, согните руки в локтях. При движении, крепко держитесь за обе рукоятки.
  • Когда кисти практически коснутся дельтовидных мышц и напряжение будет максимальным, зафиксируйтесь на несколько секунд и максимально напрягите бицепс.
  • Делая плавный выдох, вернитесь в исходное положение. Корпус не должен участвовать в движении. Только руки! Все движения должны быть максимально плавными.

    При выпрямлении рук если хотите сильнее растянуть бицепсы, то можно кисть поворачивать ладонью вперёд (и даже ладонью вниз). И руки желательно разгибать до конца.

Если делать это упражнение не стоя а сидя, то плечи окажутся значительнее ниже блока. Это значит что руки будут смотреть в стороны и вверх, и бицепсы будут сильнее сокращаться.

Сгибание рук сидя в верхнем блоке кроссовера

Это упражнение возможно выполнять  и одной рукой. Для удержания равновесия и неподвижности корпуса, держитесь свободной рукой, а другой выполняйте сгибания.

Сгибание одной руки в верхнем блоке кроссовера

Качайте бицепс правильно

При работе с бицепсом, помните – он любит статику и напряжение. Важно – максимальное напряжение в самой верхней точке напряжения. Это залог успеха. Существует множество тренажеров и приспособлений, которые помогают сделать упражнения правильно, а для бицепса важна максимальная отдача.

Все упражнения должны быть соразмерны вашей подготовке. Помните – даже не значительная травма откинет вас назад на пару месяцев, и мышцы придется снова восстанавливать до прежнего состояния. Выбирайте правильный вес.

Занимайтесь с бицепсом, не тратя энергию на другие группы мышц.

Правильная – длительная разминка и растяжка помогут избежать травм и преждевременной усталости организма. Не обходите разминку стороной. Советуйтесь с тренером по вопросам, которые вам не понятны!

Бицепс – красивая и строптивая мышца, но правильная техника и ваш азарт сделают свое дело. Спортзал вам в помощь!

Обязательно прочитайте об этом

Сгибание рук на тренажере «larry-scott»

Сидя. Рукоятку-гриф тренажера держать хватом снизу: расположив локти на доске:
— сделать вдох и согнуть руки, поднимая рукоятку-гриф;

— по окончании движения сделать выдох.

Поскольку руки плотно опираются о доску, движение невозможно симулировать. Так как в начале движения в нижнем положении нагрузка на сухожилия достаточно велика, эффективнее использовать легкий вес.

Во избежание травмы сухожилий не распрямляйте полностью руки, не используйте большой вес, предварительно хорошенько разогрейте мышцы.

Это одно из лучших упражнений для изолированной проработки бицепсов. Оно тренирует также плечевые мышцы и в меньшей степени плечелучевые мышцы и круглые пронаторы.

Попеременные сгибания рук с гантелями
Концентрированное сгибание одной руки с гантелью
Сгибание рук с гантелями хватом «молоток»
Сгибание одной руки с рукояткой нижнего блока
Сгибание рук с рукоятками верхних блоков
Сгибание рук с грифом штанги
Сгибание рук со штангой
Сгибание рук на тренажере «Larry-Scott»
Сгибание рук на скамье «Larry-Scott»
Сгибание рук со штангой хватом сверху
Разгибание запястий со штангой хватом сверху
Сгибание запястий со штангой хватом снизу
Разгибание рук с рукояткой верхнего блока хватом сверху
Разгибание рук с рукояткой верхнего блока хватом снизу
Разгибание одной рукой с верхним блоком хватом снизу
Разгибание рук со штангой лежа
Разгибание рук с гантелями лежа
Разгибание одной руки с гантелью из-за головы
Разгибание рук с одной гантелью из-за головы
Разгибание рук с изогнутым грифом штанги из-за головы
Разгибание одной руки назад с гантелью в наклоне
Отжимания трицепсами спиной к скамье

Фото — Обратные отжимания
Обратные отжимания от скамьи — Упражнение на трицепсы. Фото — Женщины
Фото — Жим лежа
Жим лежа. Фото — Женщины
Фото — Жим лежа с цепями
Жим лежа с цепями. Фото — Женщины
Фото — Жим лежа с опоры.
Жим лежа с опоры. Фото — Женщины
Фото — Трицепсовые разгибания на наклонной скамье с верхнего блока.
Трицепсовые разгибания на наклонной скамье с верхнего блока. Фото — Женщины
Фото — Трицепсовые разгибания на горизонтальной скамье с нижнего блока
Трицепсовые разгибания на горизонтальной скамье с нижнего блока. Фото — Женщины
Фото — Трицепсовые разгибания одной рукой с верхнего блока.
Трицепсовые разгибания одной рукой с верхнего блока. Фото — Женщины
Фото — Трицепсовые разгибания из-за головы с нижнего блока.
Трицепсовые разгибания из-за головы с нижнего блока. Фото — Женщины
Фото — Французский жим с цепями.
Французский жим с цепями. Фото — Женщины
Фото — Жим лежа средним хватом.
Жим лежа узким хватом. Фото — Женщины
Фото — Жим лежа на скамье с обратным уклоном.
Жим лежа на скамье с обратным уклоном. Фото — Женщины
Фото — Французский жим гантелей на скамье с обратным уклоном.
Французский жим гантелей на скамье с обратным уклоном. Фото — Женщины
Фото — Французский жим Z-штанги на скамье с обратным уклоном.
Французский жим Z-штанги на скамье с обратным уклоном. Фото — Женщины
Фото — Разгибания рук в тренажере.
Разгибания рук в тренажере. Фото — Женщины
Фото — Отжимания на брусьях.
Отжимания на брусьях. Фото — Женщины

A 3D-модель опорно-двигательного аппарата в реальном времени для динамического моделирования движений рук

IEEE Trans Biomed Eng. Авторская рукопись; доступно в PMC 2010 3 ноября.

Опубликован в окончательной отредактированной форме как:

PMCID: PMC2971671

NIHMSID: NIHMS240588

Эдвард К. Чедвик

Отдел биомедицинской инженерии университета Кейс Вестерн Резерв

Кафедра биомедицинской инженерии Университета Кейс Вестерн Резерв

Антони Дж.ван ден Богерт

Отдел биомедицинской инженерии клиники Кливленда

Роберт Ф. Кирш

Отдел биомедицинской инженерии Западного резервного университета Кейса; Научно-исследовательская карьера Ученый, Отдел исследований и разработок службы реабилитации ветеранов

Эдвард К. Чедвик, факультет биомедицинской инженерии Университета Кейс Вестерн Резерв;

См. Другие статьи в PMC, в которых цитируется опубликованная статья.

Abstract

Нейропротезы могут использоваться для восстановления движений верхней конечности у лиц с травмой спинного мозга высокой степени.Разработка и оценка схем управления и контроля для таких устройств обычно требует экспериментов в режиме реального времени с участием пациента. Трехмерная скелетно-мышечная модель верхней конечности в реальном времени была разработана для использования в среде моделирования, что позволяет проводить такое тестирование неинвазивно. Модель обеспечивает обратную связь в реальном времени о динамике руки человека, которая может отображаться пользователю в среде виртуальной реальности. Модель имеет плечевой и плечевой суставы с тремя степенями свободы, а также сгибание / разгибание в локтевом суставе и пронацию / супинацию, а также содержит 22 мышцы плеча и локтя, разделенные на несколько элементов.Модель может работать в реальном времени на скромном настольном оборудовании и демонстрирует, что крупномасштабную 3D-модель можно запустить в реальном времени. Это предварительное условие для создания модели всей руки в реальном времени, которая станет частью динамического симулятора руки для использования при разработке, тестировании и обучении пользователей систем нейронных протезов.

Ключевые слова: Функциональная электростимуляция, биомеханика, скелетно-мышечное моделирование, плечо, верхняя конечность, моделирование

I. Введение

Функциональная электрическая стимуляция (FES) может использоваться для восстановления функции верхних конечностей у людей с высоким уровнем позвоночника. повреждение спинного мозга (ТСМ) посредством электростимуляции нервов и мышц для создания движения в парализованной конечности.Системы FES верхних конечностей были описаны многочисленными группами [1] — [5], но чаще применялись у людей с травмами среднего шейного отдела (C5-C6 SCI) или грудного уровня [6]. Люди с травмами высокого уровня (C1-C4 SCI) имеют меньше возможностей для источников команд для FES, чем люди с травмами более низкого уровня, которые часто могут использовать сохраненную произвольную функцию для управления нейропротезом на основе FES.

Работа системы FES требует сложного управления кинематически связанной системой шарниров с множеством степеней свободы с использованием резервных нелинейных исполнительных механизмов от ограниченного искусственного источника команд.Для целенаправленных движений в верхних конечностях важно управление с обратной связью, включающее ввод данных пользователем, и командный интерфейс для пользователя становится неотъемлемой частью системы управления. Модели опорно-двигательного аппарата успешно использовались при разработке систем управления для FES рядом авторов [7] — [10]. Эти исследования моделирования состояли из автономного анализа поведения модели и контроллера, а не моделирования в реальном времени. Они не генерировали обратную связь в реальном времени для пользователя и не позволяли адаптировать управляющие сигналы в реальном времени.Выполнение экспериментов «пациент в цикле», в которых можно дать субъекту обратную связь в реальном времени о моделированном движении руки, требует среды виртуальной реальности с моделированием динамики руки в реальном времени.

Интерфейс мозг-машина (ИМТ) является примером такого командного интерфейса и предлагает многообещающий источник команд для нейропротезного контроля, но на сегодняшний день исследования ИМТ, как правило, сосредоточены на управлении нединамическими задачами, такими как 2D движение компьютерной мыши [11] или, в некоторых случаях, моделирование задач достижения трехмерной цели [12].Для использования сигналов мозга для реального управления рукой (то есть с нейропротезом) может быть важно учитывать влияние динамики руки и мышц на характер извлеченного сигнала. Кармена и др. [13], например, продемонстрировали управление движением с помощью ИМТ путем декодирования нескольких параметров движения, включая силу руки и активацию мышц, а не только траектории движения.

Чтобы помочь ответить на вопрос о том, влияет ли динамика руки на характер требуемой команды движения, и облегчить разработку контроллера FES, было бы очень полезно средство для динамического моделирования движения руки в реальном времени.В литературе описан ряд крупномасштабных моделей верхней конечности [14] — [17], но в центре внимания этих моделей всегда была анатомическая точность, а не скорость моделирования. Моделирование в реальном времени не было целью этих исследований, и данные о скорости моделирования не приводятся. Другие группы описали очень многообещающие среды моделирования, которые действительно включают моделирование в реальном времени, включая моделирование опорно-двигательного аппарата и визуализацию [18], но на сегодняшний день подробности о сложности моделей, которые можно моделировать в реальном времени, недоступны.Davoodi et al. [19] подробно описал аспекты виртуальной реальности среды моделирования, но не предоставил много деталей по аспектам биомеханического моделирования.

Таким образом, долгосрочной целью этой работы было создание сложной трехмерной (3D) биомеханической модели верхней конечности, работающей в режиме реального времени. Описанная модель имитирует реалистичную динамику руки (инерцию, кинематическое сцепление, динамику мышц) для использования в так называемом динамическом симуляторе руки (DAS).Модель динамики в реальном времени взаимодействует со средой визуализации, разработанной с помощью Game Studio (Conitec Data Systems, Inc.). Это дает пользователю симулятора прямую визуальную обратную связь относительно движения его виртуальной руки и позволяет разрабатывать контроллеры нейронных протезов и интерфейсы мозг-машина, а также предоставляет среду обучения для потенциальных пользователей таких систем. Модель полностью настраиваема, например позволяя точно смоделировать компромисс в мышечной силе, связанный с травмой спинного мозга.Таким образом, клиническая значимость этой работы заключается в том, что она позволяет быстро разработать реабилитационные технологии для людей с травмой спинного мозга или другими неврологическими нарушениями.

Целью настоящего исследования было разработать динамическую модель верхней конечности человека, которая будет работать в реальном времени и обладать достаточной сложностью, чтобы позволить реалистичное моделирование движения руки. Эта модель в реальном времени является предпосылкой для симулятора Dynamic Arm Simulator, который можно использовать при разработке, тестировании и обучении пользователей систем нейронных протезов.

II. Методы

A. Модель опорно-двигательного аппарата в SIMM

Структура модели изначально была построена с использованием SIMM (MusculoGraphics Inc.), пакета графического моделирования опорно-двигательного аппарата. Модель имеет пять степеней свободы: три в плечевом суставе, одну для сгибания / разгибания в локтевом суставе и одну для пронации / супинации. Основанием данной модели посчитали лопатку и зафиксировали. Плечево-плечевой сустав был смоделирован как три ортогональных шарнира или штифтовых суставов, как их называют в SIMM.Ось сгибания в локтевом суставе и ось пронации предплечья также моделировались как шарнирные суставы с векторами направления, определяемыми кинематическим измерением трупа [20]. Ограничения на диапазон движений суставов были наложены на основании данных Gûnal et al. [21], который измерил диапазон движений верхней конечности у большого числа мужчин. Эти углы были немного ограничены там, где это необходимо, чтобы обеспечить правильное обертывание мышц в модели SIMM, и окончательные значения показаны в.Диапазон движений плечевой кости по отношению к грудной клетке, конечно, уменьшается по сравнению с полной моделью верхней конечности из-за фиксированной лопатки.

ТАБЛИЦА I

Угловые пределы для каждой степени свободы (градусы)

Степень свободы Мин. Угол Макс. Угол

Плоскость возвышения -90 90
Угол подъема 5 90
Внутреннее вращение -55 70
Сгибание локтя 5 140
Пронация предплечья 5 160

Мышцы, пересекающие суставы проксимальнее плечево-плечевого сустава, имеют правильную линию действия и обертывания, но считаются происходящими от твердого тела лопатки.Всего в модель в реальном времени включены 22 мышцы и мышечные части, разделенные на 102 мышечных элемента, которые моделируются независимо. Мышцы моделируются с использованием минимального количества элементов, необходимых для точного моделирования механической линии действия каждой части. В случае широко расходящихся мышц, таких как дельтовидные мышцы, это было целых 11 элементов. Количество элементов, используемых для каждой мышцы, и степени свободы, пересекаемые мышцами, показаны в.

ТАБЛИЦА II

Мышцы, включенные в модель в реальном времени, с указанием суставов, пересекаемых каждой мышцей (плечево-плечевой: GH, плечево-локтевой: HU или радио-локтевой: RU), а также количество элементов, используемых для моделирования мышца

9 0077
мышца Суставы No.элементов

Дельтовидная, лопатная часть GH 11
Дельтовидная, ключичная часть GH 4
Coracobrachialis GH GH
Infraspinatus GH 6
Teres minor GH 3
Teres major GH 4
Supraspinatus GH 70 GH 11
Бицепс, длинная голова GH, HU и RU 1
Бицепс, короткая голова GH, HU и RU 2
Трицепс, длинная голова GH и HU 4
Latissimus dorsi GH 6
Большая грудная мышца, грудная часть GH 6
Большая грудная мышца, ключичная часть GH 2
Трицепс, медиальная головка HU 5
Плечо HU 7
Brachioradialis HU и RU 3
Круглый пронатор HU и RU 2
Supinator HU и RU 5
RU 3
Трицепс, боковая головка HU 5
Anconeus HU 5

Геометрические данные для модели в реальном времени были взяты из исследований на трупе из Klein-Breteler et al. [20]. В этих исследованиях мышцы и части мышц, управляющие движением плеча и локтя, были разделены на несколько элементов, а также измерено их происхождение и прикрепление. Поверхности суставов и другие костные контуры были оцифрованы для моделирования с использованием геометрических форм, и был измерен обширный набор параметров архитектуры мышц. Это включало длину сухожилия, физиологическую площадь поперечного сечения (PCSA), угол перистости, длину саркомера и длину волокна. Все эти данные доступны на сайте International Shoulder Group (http: // internationalshouldergroup.org).

B. Уравнения движения

Уравнения движения были выведены с использованием SDFAST (Symbolic Dynamics and Parametric Technology Corporation, Needham, MA, USA). Функция экспорта динамики SIMM была использована для формирования файла описания модели для SDFAST, model.sd. Этот файл был обработан SDFAST для создания уравнений движения в виде кода C для использования в моделировании. Уравнения движения выражаются в виде дифференциальных уравнений второго порядка следующего вида:

M (q) q¨ = QM (q, q˙, t) + QE (q, q˙) + QC (q, q˙ )

(1)

, где M — матрица масс, q — обобщенные координаты и Q M , Q E и Q C — общие условия силы из-за мышцы, внешние силы и силы Кориолиса и центробежные силы.

C. Обертывание мышц и линии действия

Объекты обертывания мышц были определены в файле SIMM, чтобы можно было вычислить линии действия и моментные рычаги мышц во всех положениях модели. Они были основаны на геометрических структурах, измеренных в исследованиях трупов, описанных выше [20] и использованных в [22], и включали сферы для головки плечевой кости, эллипсоид для грудной клетки и цилиндры для плечевой кости, локтевой кости и лучевой кости. Однако расчет обертывания мышц во время выполнения занимает слишком много времени для приложения, работающего в реальном времени.В этом исследовании была проведена предварительная обработка рычагов мышечного момента и линий действия, чтобы обеспечить более быструю работу во время выполнения.

Плечи мышечного момента были экспортированы из SIMM для каждого мышечного элемента, пересекающего каждую степень свободы во всем диапазоне движений модели. В модели реального времени сцепление мышцы и скелета было представлено полиномиальной моделью длины мышцы как функции кинематических степеней свободы. Это было сделано вместо непосредственной подгонки рычагов момента, так как это уменьшает количество необходимых коэффициентов модели, следовательно, сокращает время моделирования.Это также позволяет избежать чрезмерной подгонки данных, которая может произойти при непосредственной подгонке рычагов момента, в результате чего модель не будет механически согласованной. Затем для оценки точности подгонки использовались данные плеча момента из модели SIMM. Полиномиальные члены добавлялись к модели до тех пор, пока ошибка плеча момента для каждого элемента не стала меньше 10% от максимального значения плеча момента или 2 мм, в зависимости от того, какое из значений больше. Это дало хороший компромисс между точным описанием моментов плеч и ограничением количества полиномиальных членов, необходимых для этого описания.Аналогичная процедура использовалась для приблизительного определения линий действия мышц. В случае линий действия требовался один полином для каждой ортогональной составляющей пути. Линии действия мышц были необходимы для расчета силы реакции сустава и последующей оценки суставно-плечевой устойчивости, описанной в Разделе II-E.

D. Модель мышцы

Трехкомпонентная модель мышц типа Хилла использовалась для моделирования генерации мышечной силы. Модель состоит из сократительного элемента для создания активной силы, последовательного упругого элемента (SEE), представляющего жесткость сухожилий и других последовательностей, и параллельного упругого элемента (PEE), представляющего пассивную жесткость мускульного живота.Динамика активации описывалась дифференциальным уравнением первого порядка:

a˙ (t) = (c1u (t) + c2) (u (t) −a (t))

(2)

, где a — активное состояние, u — это нейронная команда, а термины c 1 и c 2 выбраны для определения постоянных времени активации и деактивации, полученных из пропорций быстрых и медленных сокращающихся волокон в мышце ( получено из [23]).

Сократительный элемент создает силу, F ce , которая зависит от скорости укорочения, V ce , длины волокна L ce и активного состояния a :

F CE = F ( L CE ) ⋅ g ( V CE , a ) ⋅ a

(3) описывает соотношение силы и длины, а g описывает уравнение сокращения Хилла (подробности см. в McLean et al. [24]). Чтобы предотвратить бесконечную скорость мышц при нулевой активации, пассивный демпфер 10 Н / м / с был смоделирован параллельно с сократительным элементом для низких активаций (менее 0,02). Это значение находилось в пределах диапазона, найденного Kirsch et al. [25] и позволил руке упасть с реалистичной скоростью.

Свойства жесткости для последовательных и параллельных упругих компонентов были заданы квадратичным соотношением между силой и удлинением (где L провисание — длина провисания элемента, нормированная на оптимальную длину волокна):

Параметр жесткости k для SEE был установлен таким образом, что удлинение на 4% достигалось при приложении максимальной изометрической силы (из [24]). L провисание для последовательного упругого элемента было приблизительно равно длине провисания сухожилия, измеренной в исследованиях на трупах. L провисание для PEE — более сложный параметр для оценки, поскольку данные для этого недоступны. Следуя примеру McLean et al. [24] использовалось значение по умолчанию 1,0 (нормализовано к оптимальной длине волокна), за исключением небольшого количества мышечных элементов, для которых это привело к недопустимо высоким пассивным силам. Для этих элементов величина L слабина была оценена на основе желаемого диапазона движения сустава, который пересекала мышца.В литературе недостаточно данных, чтобы получить это значение каким-либо другим способом. Эти значения показаны в.

E. Расчет стабильности GH

Плечево-плечевой сустав минимально стабилизирован пассивными структурами вокруг сустава и требует активной стабилизации со стороны мышц вращающей манжеты во время движения. Возможность контролировать стабильность этого соединения имеет важное значение при разработке контроллеров для систем FES, которые являются основным приложением этой модели.

На каждом основном временном шаге моделирования вычислялся вектор результирующей силы между головкой плечевой кости и суставной впадиной.Это была векторная сумма всех вкладов в силу реакции сустава: внешних сил на конечность, а также суммы всех мышечных сил для мышц, пересекающих плечево-плечевой сустав. Стабильность плечевого сустава определяется как функция угла результирующей силы в суставе по отношению к максимальному углу, который может быть достигнут до вывиха сустава. В частности, значение стабильности определяется как:

G H stab = (θ / θ a ) 2 + (φ / φ a ) 2

(5)

, где θ и ϕ — углы вектора от нормали к гленоиду вдоль большой и малой осей эллипса, а θ a и ϕ a — углы этого вектора, когда он достигает края гленоида.Таким образом, значение GH stab достигает 1, когда вектор силы реакции достигает края эллипсоида, определяющего суставную ямку, и имеет нулевое значение, когда вектор находится точно в центре ямки. Значения менее 1 указывают на то, что сила действует внутри края ямки и сустав является стабильным, а значения более 1 указывают на то, что вектор силы реакции будет указывать за пределы ямки, стремясь вызвать вывих сустава.

F. Simulink и xPC target

Чтобы гарантировать работу модели в реальном времени, использовалась операционная система Matlab xPC Target.Это специализированное приложение Real-Time Workshop, позволяющее быстро разрабатывать приложения в реальном времени на оборудовании x86. Модель разрабатывается в Simulink в режиме симуляции перед компиляцией как исполняемый файл реального времени для выполнения в операционной системе реального времени (RTOS). Такой подход позволяет быстро разрабатывать код, максимизировать производительность модели на данном оборудовании, а также гарантировать работу в реальном времени.

При запуске модели в системе реального времени xPC Target необходимо использовать решатель с фиксированным шагом, чтобы гарантировать работу в реальном времени.Время, затраченное на одну полную интеграцию системы, указывается xPC Target как время выполнения задачи (TET). Минимальный размер шага, который можно использовать с данной моделью, — это TET (плюс небольшая величина, чтобы учесть колебания во времени выполнения). Если симуляция стабильна с таким размером шага для данного интегратора или решателя, тогда возможна работа в реальном времени.

В этом исследовании два решателя сравнивались по их производительности и стабильности: решатель Эйлера порядка 1 st и решатель Рунге-Кутте 4 th порядок.

G. Эксперименты по стимуляции мышц.

Моделирование простых экспериментов по стимуляции мышц проводилось для проверки реакции модели на активацию различных групп мышц. Группы мышц активировались последовательно в модели, и наблюдались результирующие движения. Во время этих симуляций было записано время выполнения задачи для модели, чтобы оценить возможности модели в реальном времени во время имитируемых движений.

показывает базовые активации, используемые во время моделирования.Это минимальные активации, необходимые для обеспечения стабильности плечево-плечевого сустава в положении покоя. В этом состоянии активны только мышцы вращающей манжеты (подостной, малой круглой, надостной и подлопаточной), и максимальное значение этих активизаций составляет 0,07. Эти значения были найдены путем итеративного увеличения значений активаций до тех пор, пока не была найдена комбинация, которая уменьшала значение ограничения суставно-плечевой устойчивости ( GH stab ) до менее чем 0.5, что дает коэффициент безопасности, равный двум, и позволяет рычагу висеть в нейтральном положении (то есть без чрезмерного внутреннего или внешнего вращения). Как определено ранее, GH stab должно быть меньше единицы, чтобы обеспечить стабильность соединения. Таблица III. Teres minor Supraspinatus Subscapularis


0.04 0,02 0,02 0,07

Затем к этим базовым активациям применялась активация различных групп мышц для создания движения. Были определены три набора активаций. Первый тестировал сгибание / разгибание в локтевом суставе и прогиб / супинацию предплечья модели. Второй тестировал реакцию отведения плечевой кости, поднимая руку в лопаточной плоскости, а третий повторил это движение, но увеличил активность вращающей манжеты для стабилизации плечевого сустава.

III. Результаты

демонстрируют влияние на модель активации комбинаций сгибателей локтя (двуглавой мышцы плеча, плечевой мышцы, плечевой кости), разгибателей (трицепса) и пронаторов (круглого пронатора и квадратного пронатора). Часть A показывает активацию мышц-сгибателей локтя (через 4 секунды), совместное сокращение сгибателей и разгибателей (через 10 секунд) и активацию сгибателей, разгибателей и пронаторов (через 14 секунд). Часть B показывает движения, произведенные активацией, примененной в Части A: сгибание локтя до 140 ° в сочетании с полной супинацией, затем разгибание назад до 100 °, а затем пронация предплечья до 160 °.Наконец, деактивация всех мышц позволяет модели вернуться в исходное положение сгибания 5 ° и пронации 70 °.

Часть A показывает активацию мышц сгибателей локтя (через 4 секунды), совместное сокращение сгибателей и разгибателей (через 10 секунд) и активацию сгибателей, разгибателей и пронаторов (через 14 секунд). Часть B показывает сгибание локтя до 140 ° в сочетании с полной супинацией, разгибание спины до 100 ° с последующей пронацией до 160 °. Наконец, отключение всех мышц позволяет модели вернуться в исходное положение сгибания 5 ° и пронации 70 °.

показывает эффект активации абдукторов плечевой кости (средняя и передняя части дельтовидных мышц) (часть A) в дополнение к постоянной базовой активации мышц вращающей манжеты. Результирующее движение модели (часть B) показывает отведение плечевой кости примерно в лопаточной плоскости (на полпути между латеральным отведением и сгибанием вперед). Активность мышц вращающей манжеты не регулировалась во время этих движений, и часть C рисунка показывает увеличение значения GH stab до более чем 1, что указывает на нестабильность плечевого сустава.

Часть A показывает активацию средней и передней частей дельтовидных мышц, а часть B — движения модели в ответ на эти активации. Активность вращательной манжеты поддерживалась на исходном уровне на протяжении всего движения, и часть C показывает увеличение значения GH stab до более чем 1, что указывает на потенциальное смещение сустава.

показывает ту же дельтовидную активность, что и на предыдущем рисунке, но на этот раз с одновременным увеличением активности вращающей манжеты.Этот уровень активации был выбран просто как достаточный для поддержания стабильности плечевого и плечевого суставов. Результирующее движение очень похоже, с немного увеличенным возвышением плечевой кости, обусловленным тенденцией этих мышц к отведению. Часть C, тем не менее, показывает значительно уменьшенное значение GH stab до менее 0,5, что указывает на то, что стабильность плечевого сустава сохраняется на протяжении всего движения (с коэффициентом запаса прочности, равным двум).

Активация средней и передней части дельтовидных мышц с усиленной стимуляцией мышц вращающей манжеты показана в части А.Результирующие движения модели показаны в Части B. Обратите внимание на повышенную стабильность плечево-плечевого сустава, показанную значением стабильности <0,5 в Части C.

показывает влияние двух различных решателей на стабильность модели во время моделирование. Часть A показывает, что в глобальном масштабе два решателя приводят к одному и тому же движению при одинаковых активациях входа. Часть B показывает увеличенную ось Y, чтобы проиллюстрировать более стабильную работу решателя Рунге-Кутты порядка 4 th по сравнению с решателем Эйлера 1 st порядка.

Устойчивость моделирования с двумя разными решателями при минимальных размерах шага. Часть A показывает, что реакция модели на данный ввод очень похожа для двух решателей. В части B показана повышенная стабильность решателя порядка Runge-Kutta 4 th по сравнению с порядком Euler 1 st .

показывает производительность модели в системе реального времени. Время выполнения задачи (TET) — это время вычислений, необходимое процессору для выполнения одной интеграции системы.Если самый большой стабильный размер шага для модели больше, чем этот TET, тогда возможна работа в реальном времени. Из таблицы видно, что оба решателя могут работать с этой моделью в реальном времени.

ТАБЛИЦА IV

Производительность модели в системе реального времени (Pentium 4 1,8 ГГц), усредненная по трем задачам

Решатель Время выполнения задачи Стабильный размер шага
Runge -Кутта 4-го порядка 0.51 мс 1,0 мс
Эйлера 1-го порядка 0,13 мс 0,5 мс

IV. Обсуждение

A. Оценка модели

Целью этого исследования было разработать в реальном времени модель опорно-двигательного аппарата верхней конечности человека для использования в динамическом симуляторе руки. Модель реального времени, описанная в этом исследовании, основана на анатомических параметрах и структурах, описанных в [20] и ранее реализованных в крупномасштабной модели с использованием SIMM [22].Проверка реакции модели на активацию мышц показывает, что модель по-прежнему ведет себя так, как ожидалось, даже после преобразования данных в формат, подходящий для выполнения в реальном времени. Таким образом, основным результатом этой работы является работа в режиме реального времени, позволяющая использовать модель при тестировании систем нейронных протезов «на рабочем месте».

Эксперименты по стимуляции мышц показали, что модель предсказуемо реагирует на различные уровни стимуляции мышц. Модель стабильна в положении покоя только при низком уровне базовой активации мышц вращающей манжеты для стабилизации плечевого сустава, а также стабильна в произвольных промежуточных положениях сгибания локтя, пронации предплечья и отведения плечевой кости (и).Более того, суставно-плечевая стабильность поддерживается во время отведения плечевой кости за счет активации мышц вращающей манжеты и, как видно, нарушается, когда эти мышцы не активируются одновременно (и). Однако главный результат этих экспериментов заключается в том, что все эти движения были успешно смоделированы в реальном времени.

B. Вычислительная производительность

Simulink предлагает ряд решателей с фиксированным шагом для использования с xPC Target, от 1 st до 5 th order.Решатель Эйлера порядка 1 st имеет наименьшие вычислительные затраты, но также требует наименьшего размера шага для поддержания заданного уровня точности. Решатель порядка Runge-Kutta 4 th , напротив, имеет более высокие вычислительные затраты, но дает меньшие ошибки для заданного размера шага. Это означает, что решающая программа более высокого порядка может выполнять моделирование с большим размером шага, что позволяет увеличить время выполнения задачи (TET), продолжая работать в реальном времени.Это компромисс, который необходимо учитывать при оценке решающих программ. Было обнаружено, что решатели в промежуточных порядках по сравнению с описанными не дают какого-либо преимущества в производительности, и поэтому не использовались. На выбор лучшего решателя также влияет диапазон жесткости системы.

В нашей системе высокая жесткость обеспечивается комбинацией мышечных элементов высокой жесткости (с короткими последовательными эластичными компонентами, т. Е. Короткими длинами провисания сухожилий, таких как квадратный пронатор) и малоинерционных степеней свободы, таких как пронация предплечья / супинация.Эта жесткость требует использования небольших размеров шага, чтобы гарантировать стабильное решение. Решатель заказов Runge-Kutta 4 th оказался лучшим компромиссом между скоростью и точностью для интеграции этой системы. Этот решатель позволял работать с моделью в реальном времени на Pentium 4 1,8 ГГц с размером шага решателя 1 мс. Решатель порядка Euler 1 st также мог работать в реальном времени с шагом 0,5 мс, но в этом случае моделирование было немного менее стабильным, как показано на рис.

По нашему опыту, расчет мышечных элементов является наиболее трудоемкой частью моделирования, а дополнительные степени свободы в кинематике менее значительны. Поэтому мы ожидаем некоторого увеличения времени моделирования с более сложной моделью, включающей больше мышечных элементов, но это имеет тенденцию линейно увеличиваться с количеством полиномиальных членов, используемых для моделирования мышц, и количества мышечных элементов. Поэтому мы уверены, что вся модель руки, которая является долгосрочной целью этой работы, также будет подходить для моделирования в реальном времени, поскольку увеличение сложности должно быть примерно в два раза или меньше.

C. Ограничения модели

Модель представляет собой полностью трехмерное изображение плечево-плечевого сустава и локтя, которое включает все соответствующие мышцы и степени свободы. Насколько видно из литературы, это единственная модель такого масштаба, чья способность работать в реальном времени была протестирована. Однако наша модель имеет ограничение фиксированной лопатки. Это упрощение было использовано, чтобы позволить нам разработать структуру в реальном времени, не переходя сразу к сложности замкнутого плечевого пояса, и сосредоточиться на необходимых разработках, таких как мониторинг и обеспечение стабильности плечевого сустава.Это несколько ограничивает диапазон движений руки, так как плечевой пояс обычно влияет на диапазон движений руки. Это также приводит к увеличению диапазона длин, в котором должны работать некоторые мышцы, поскольку плечево-плечевой сустав должен обеспечивать все движения, которые в противном случае были бы обеспечены комбинацией движений лопатки и плечевой кости. Модель по-прежнему работает в этих условиях, обеспечивая трехмерное моделирование движения руки в реальном времени, но движения отдельных суставов могут быть немного менее реалистичными, чем они были бы с полной моделью, включая плечевой пояс.

Анатомические параметры в модели взяты из измерений на одном трупе, но наша модель может использовать любой внутренне согласованный набор параметров, описывающий механизм плеча и локтя. Многие другие модели, описанные в литературе, основаны на усреднении всех доступных данных (например, [16]) или оптимизации параметров (например, [26]), обе из которых имеют свои достоинства. Измерение одного трупа позволяет сохранить взаимосвязь между структурами, такими как точки прикрепления мышц, моментные рычаги, оптимальная длина волокон и т. Д., которые можно потерять другими способами. Для экспериментов в режиме реального времени «пациент в цикле» сопоставление модели с пациентом за счет использования фактических данных пациента, таких как точки происхождения и прикрепления мышц, было бы очень привлекательным. В настоящее время это неосуществимо, но может стать таковым в будущем с улучшением методов визуализации. Несмотря на различия между реальным объектом и моделью, имитатор в реальном времени по-прежнему представляет собой чрезвычайно полезный инструмент, который позволяет нам исследовать, насколько хорошо пользователь может управлять сложным нейропротезом и как различные командные интерфейсы и контроллеры влияют на этот элемент управления.

D. Приложения

Реалистичная трехмерная модель верхней конечности человека, которая обеспечивает обратную связь в реальном времени по движению руки, позволяет нам проводить эксперименты с пациентом в петле таким образом, который иначе был бы невозможен. Например, при разработке алгоритмов управления для имплантированных систем FES различные виртуальные системы могут быть исследованы до того, как какое-либо фактическое вмешательство FES будет применено к субъекту. Можно попробовать моделировать различные группы мышц, проверить уровни стимуляции и разработать дизайн контроллера.Уровень контроля, который потенциальный пользователь будет иметь с этой системой, может быть оценен с минимальным риском и неудобствами для субъекта. В области интерфейсов мозг-машина алгоритмы декодирования могут быть протестированы для оценки возможности управления с несколькими степенями свободы, а на фундаментальные вопросы о механизмах управления можно ответить для условий, которые в противном случае были бы невозможны.

V. Выводы

Мы разработали динамическую модель плеча и локтя человека с разрешением 5 степеней свободы в реальном времени.Эта модель отличается от предыдущих моделей этих суставов тем, что она может вычислять динамику для соответствующей продолжительности времени быстрее, чем продолжительность этого времени, то есть в «реальном времени». Это было достигнуто путем замены требовательных к вычислениям вычислений (мышечный момент, руки и линии действия мышц) на эффективные, предварительно вычисленные полиномиальные аппроксимации. Наша модель достигла производительности в реальном времени с использованием очень скромного вычислительного оборудования, демонстрируя полезность нашего подхода и предоставляя широкие возможности для увеличения сложности модели в будущем.

Это исследование продемонстрировало возможность создания модели достаточной сложности, которая будет работать в реальном времени, что является необходимым условием для динамического симулятора руки, который позволит проводить эксперименты «с пациентом в контуре» для разработки команд и управления FES. . Дальнейшая работа будет сосредоточена на интеграции плечевого пояса и руки в модель. То есть будут добавлены дополнительные степени свободы для моделирования грудино-ключичного и акромиоключичного суставов, а также будет добавлена ​​простая модель руки.Это сформирует полноценный симулятор плеча для проектирования и тестирования контроллеров нейронных протезов и интерфейсов мозг-машина.

Благодарности

Эта работа поддерживается Национальными институтами здравоохранения по контрактам N01-HD-5-3403 и N01-NS-5-2365.

Биографии

Эдвард Чедвик получил степень бакалавра инженеров. получил степень в области машиностроения в Ноттингемском университете, Великобритания, в 1993 году и получил степень доктора философии. в биоинженерии для работы по биомеханическому моделированию верхней конечности Университетом Стратклайда, У.K., в 1999 году. После этого он продолжил четырехлетнюю докторантуру в области биомеханики плеча в Техническом университете Делфта в Нидерландах. С 2003 года он работал старшим научным сотрудником на факультете биомедицинской инженерии Университета Кейс Вестерн Резерв в Кливленде, штат Огайо. Его исследовательские интересы включают биомеханическое моделирование верхней конечности, анализ движений и моторный контроль, а также применение моделирования и биомеханики для реабилитации людей с нервно-мышечным дефицитом.

Димитра Блана получила B.S. степень в области электротехники и вычислительной техники в Афинском национальном техническом университете, Греция, в 2001 году. Затем она получила степень магистра наук. степень в области биомедицинской инженерии в Университете Кейс Вестерн Резерв, Кливленд, Огайо, в 2003 году и докторская степень в том же институте в 2008 году. В настоящее время она является научным сотрудником по биомедицинской инженерии в Университете Кейс Вестерн Резерв. Ее исследовательские интересы связаны с биомеханическим моделированием и разработкой контроллеров для нейропротезов верхних конечностей.

Антони Дж. (Тон) ван ден Богерт получил степень бакалавра наук. и М.С. степень по физике и прикладной математике в Утрехтском университете, а в 1989 г. — докторская степень. степень в области ветеринарии того же университета по компьютерному моделированию передвижения лошадей. После докторантуры в области спортивной биомеханики в Университете Калгари он стал преподавателем кинезиологии в 1993 году. В 1998 году он переехал в Кливленд, где в настоящее время работает доцентом в Исследовательском институте Лернера клиники Кливленда и доцентом в Case Western. Резервный университет.В настоящее время он занимается исследованиями в области биомеханики человека и моторного контроля, а также в области профилактики и реабилитации скелетно-мышечных травм и разработки вспомогательных технологий для людей с ограниченными возможностями. Эта работа поддерживается инновационными методами анализа движений человека и компьютерным моделированием динамики опорно-двигательного аппарата. Он является одним из основателей Технической группы компьютерного моделирования (TGCS) Международного общества биомеханики, а с 1988 года модератором интернет-дискуссионной группы BIOMCH-L.

Роберт Кирш (M’82) получил B.S. степень в области электротехники из Университета Цинциннати, Огайо, в 1982 году, и M.S. и к.т.н. степени в области биомедицинской инженерии Северо-Западного университета в 1986 и 1990 годах соответственно. С 1990 по 1993 год он был научным сотрудником факультета биомедицинской инженерии Университета Макгилла, Монреаль, Квебек, Канада. В настоящее время он является профессором биомедицинской инженерии в Университете Кейс Вестерн Резерв, Кливленд, Огайо, и заместителем директора по исследованиям в Кливлендский центр VA FES.Его исследования сосредоточены на восстановлении движения людей с ограниченными возможностями с помощью функциональной электрической стимуляции (FES) и контроле за действиями FES с помощью естественных нейронных команд. Компьютерные модели верхней конечности человека используются для разработки новых подходов к FES. Пользовательские интерфейсы FES, в том числе основанные на записях мозга, разрабатываются, чтобы предоставить пользователям FES возможность управлять движениями своей руки.

Приложение: параметры жесткости мышц

показывает значения провисания PEE (длина провисания параллельных упругих элементов), которые были изменены по сравнению со значением по умолчанию, равным 1.0, чтобы обеспечить разумную длину отдыха для мышц в зависимости от положения конечности в покое.

ТАБЛИЦА V

Значения PEE slack для мышечных элементов, в которых оно отличается от значения по умолчанию 1,0 (нормализовано до оптимальной длины волокна)

Название мышцы Номер элемента. PEE провисание

Infraspinatus [4 5 6] [1.1 1,2 1,1]
Teres minor [1 2 3] [1,3 1,4 1,4]
Supraspinatus [1] [1,1]
Бицепс, длинная голова [ 1] [1,3]
Бицепс, короткая голова [1 2] [1,5 1,6]
Трицепс, длинная голова [1 2 3 4] [1,5 1,5 1,4 1,2 ]
Трицепс, медиальная головка [1 2 3 4 5] [1.3 1,3 1,4 1,3 1,2]
Brachialis [1 2 3 4 5 6 7] [1,2 1,2 1,1 1,4 1,3 1,2 1,3]
Brachioradialis [1 2 3] [1,2 1,2 1,3]
Круглый пронатор [1] [1,3]
Супинатор [2 3 4 5] [1,2 1,3 1,2 1,3]
Квадратный пронатор [1] [1.1]
Трицепс, боковая головка [1 2 3 4] [1.2 1,2 1,2 1,2]

Информация для авторов

Эдвард К. Чедвик, факультет биомедицинской инженерии Университета Кейс Вестерн Резерв.

Димитра Блана, факультет биомедицинской инженерии Университета Кейс Вестерн Резерв.

Антони Дж. Ван ден Богерт, отдел биомедицинской инженерии клиники Кливленда.

Роберт Ф. Кирш, факультет биомедицинской инженерии Университета Кейс Вестерн Резерв; Исследовательская карьера Ученый, отдел.службы исследований и развития реабилитации ветеранов.

Ссылки

1. Кейт М.В., Пекхэм PH, Троп Дж. Б., Стро К. К., Смит Б., Бакетт Дж. Р., Килгор К. Л., Джатич Дж. У. Имплантируемая функциональная нервно-мышечная стимуляция в руку с тетраплегией. J Hand Surg [Am] 1989 May; 14: 524–530. [PubMed] [Google Scholar] 2. Брайден AM, член WD, Crago PE. Электростимулируемое разгибание локтей у людей с тетраплегией c5 / c6: функциональная и физиологическая оценка. Arch Phys Med Rehabil.2000, январь; 81: 80–88. [PubMed] [Google Scholar] 3. Торсен Р., Спадон Р., Феррарин М. Пилотное исследование миоэлектрически контролируемой ФЭ верхних конечностей. IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng. 2001 июн; 9: 161–168. [PubMed] [Google Scholar] 4. Попович М.Р., Попович Д.Б., Келлер Т. Нейропротезы для схватывания. Neurol Res. 2002 июл; 24: 443–452. [PubMed] [Google Scholar] 5. Рагнарссон К.Т. Функциональная электростимуляция после травмы спинного мозга: текущее использование, терапевтические эффекты и будущие направления. Спинной мозг.2007 сен; [PubMed] [Google Scholar] 6. Рупп Р., Гернер Х.Дж. Нейропротезирование верхних конечностей — клиническое применение при травмах спинного мозга и вызовы будущего. Acta Neurochir Suppl. 2007. 97: 419–426. [PubMed] [Google Scholar] 7. Кирш Р., Акоста А., ван дер Хельм Ф., Роттевил Р., Кэш Л. Разработка нейропротезов на основе моделей для восстановления функции проксимальных отделов руки. J Rehabil Res Dev. 2001 декабрь; 38: 619–626. [PubMed] [Google Scholar] 8. Феррарин М., Палаццо Ф, Ринер Р., Квинтерн Дж. Управление на основе моделей движений отдельных суставов, вызванных fes.IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng. 2001 сентябрь; 9: 245–257. [PubMed] [Google Scholar] 9. Джуффрида JP, Crago PE. Функциональное восстановление разгибания локтя после травмы спинного мозга с использованием синергетического контроллера fes на основе нейронной сети. IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng. 2005 июн; 13: 147–152. [PubMed] [Google Scholar] 10. Heilman BP, Кирш РФ. Модельно-ориентированная разработка пользовательского алгоритма управления осанкой с помощью стоячего нейропротеза на основе fes. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc; 2004. С. 4614–4617.хх. [PubMed] [Google Scholar] 11. Пистоль Т., Болл Т., Шульце-Бонхаге А., Аэрцен А., Меринг С. Прогнозирование траекторий движения рук на основе записей эког у людей. J Neurosci Methods. Январь 2008; 167: 105–114. [PubMed] [Google Scholar] 12. Тейлор Д.М., Тиллери СИХ, Шварц А.Б. Прямой кортикальный контроль трехмерных нейропротезных устройств. Наука. 2002 июнь; 296: 1829–1832. [PubMed] [Google Scholar] 13. Кармена Дж., Лебедев М., Крист Р., О’Догерти Дж., Сантуччи Д., Димитров Д., Патил П., Энрикес С., Николелис М. Обучение управлению интерфейсом мозговой машины для достижения и хватания приматов.PLoS Biol. 2003 ноя; 1: e42. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 14. ван дер Хельм. Конечно-элементная модель опорно-двигательного аппарата плечевого механизма. J Biomech. 1994 May; 27: 551–569. [PubMed] [Google Scholar] 15. Гарнер Б.А., Панди М.Г. Скелетно-мышечная модель верхней конечности на основе видимого набора данных мужского пола. Вычислительные методы Biomech Biomed Engin. 2001 февраль; 4: 93–126. [PubMed] [Google Scholar] 16. Хольцбаур KRS, Мюррей WM, Delp SL. Модель верхней конечности для моделирования опорно-двигательного аппарата и анализа нервно-мышечного контроля.Энн Биомед Eng. 2005 июн; 33: 829–840. [PubMed] [Google Scholar] 17. Чарльтон И. В., Джонсон Г. Р.. Модель для прогнозирования сил в плечевом суставе. Proc Inst Mech Eng [H], ноябрь 2006 г., 220: 801–812. [PubMed] [Google Scholar] 18. Хаушильд М., Давуди Р., Лоеб Г.Е. Среда виртуальной реальности для проектирования и подгонки нервных протезов. IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng. Март 2007 г .; 15: 9–15. [PubMed] [Google Scholar] 19. Давуди Р., Урата С., Хаушильд М., Хачани М., Леб Г.Е. Модельная разработка нервных протезов движения.IEEE Trans Biomed Eng. 2007 ноя; 54: 1909–1918. [PubMed] [Google Scholar] 20. Кляйн Бретелер MD, Spoor CW, Van der Helm FC. Измерение параметров геометрии мышц и суставов плеча для моделирования. J Biomech. 1999 ноя; 32: 1191–1197. [PubMed] [Google Scholar] 21. Gûnal I, Köse N, Erdogan O, Göktürk E, Seber S. Нормальный диапазон движений суставов верхней конечности у мужчин, с особым упором на сторону. J Bone Joint Surg Am. 1996 сентябрь; 78: 1401–1404. [PubMed] [Google Scholar] 22. Блана Д., Хинкапи Дж. Г., Чедвик Е. К., Кирш РФ.Модель опорно-двигательного аппарата верхней конечности для использования при разработке нейропротезных систем. J Biomech. 2008; 41: 1714–1721. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 23. Винтерс Дж. М., Старк Л. Анализ фундаментальных моделей движений человека с использованием глубоких антагонистических моделей мышц. IEEE Trans Biomed Eng. 1985 Октябрь; 32: 826–839. [PubMed] [Google Scholar] 24. Маклин С.Г., Су А, ван ден Богерт А.Дж. Разработка и проверка трехмерной модели для прогнозирования нагрузки на коленный сустав во время динамического движения.J Biomech Eng. Декабрь 2003 г .; 125: 864–874. [PubMed] [Google Scholar] 25. Кирш Р.Ф., Босков Д., Раймер В.З. Жесткость мышц во время кратковременных и непрерывных движений мышц кошки: характеристики возмущения и физиологическое значение. IEEE Trans Biomed Eng. 1994, август; 41: 758–770. [PubMed] [Google Scholar] 26. Гарнер Б.А., Панди М.Г. Оценка свойств сухожилий верхней конечности человека. Энн Биомед Eng. 2003 февраль; 31: 207–220. [PubMed] [Google Scholar]

ПОДВИЖЕНИЕ РУК В СИМУЛЯТОРЕ БИЦЕПСА: ТЕХНИКА ВЫПОЛНЕНИЯ

Поделиться

Штифт

Твитнуть

Отправить

Поделиться

Отправить

Упражнение изолирующее, направленное на проработку рельефа головки бицепса, наполнение ее кровью с целью «накачки», предназначено для спортсменов, стремящихся достичь максимальной тренировки и расслабления всех мышечных волокон.Он не подходит для набора массы, в этом случае лучше обратиться к штанге.

Рабочие мышцы

Двуглавая мышца плеча, мышцы плеча, косвенно воздействующие на мышцы предплечья.

Тренажер для тренировки бицепса выглядит как скамья Скотта с подвижно прикрепленной к его основанию ручкой, которая имеет возможность перемещаться со строго заданной амплитудой вокруг оси вращения. Разновидностей этого тренажера очень много, в каждой комнате свои, но смысл их работы один и тот же.

Техника выполнения

  • Сядьте на сиденье или, если конструкция тренажера этого не предусматривает, встаньте рядом с ним, положив руки на опору так, чтобы она касалась подмышек. Конечно, высоту упора нужно заранее отрегулировать с учетом вашего роста.
  • Возьмитесь за ручки тренажера, слегка сгибая руки в локтях, и с усилием бицепса начните сгибать руки, преодолевая вес отягощения.
  • Медленно сгибая руки чуть больше, чем под прямым углом, без промедления опускайте их вниз.Внизу полностью выпрямите локти, так вы дополнительно простимулируете низ бицепса.
  • Сосредоточьтесь больше на отрицательной фазе — скорость опускания рук должна составлять примерно половину скорости их подъема. Выполните упражнение 10-12 раз.
  • Все время выполнения упражнения следите за тем, чтобы руки были плотно прижаты к упору, локти точно на нем, а не свисали — это снимет часть нежелательной нагрузки с локтевых суставов.
  • Тело всегда должно находиться в удобном и устойчивом положении и четко фиксироваться на тренажере.

Самым удобным является тот, который позволяет делать сгибания рук стоя, но если вы тренируетесь в сидячем положении, сядьте как можно ближе к краю скамьи. в противном случае нагрузка на поясницу увеличится, и упражнение станет неудобным.

Приоритет

В конце тренировки, как и все упражнения на тренажерах. Его можно совмещать с тяжелой работой на бицепс, можно выполнять отдельно от всех других упражнений, интенсивность работы в этом случае необходимо увеличивать за счет большего количества повторений и подходов, сокращая паузы между ними.

Сгибание рук в тренажере: техника и нюансы

Поделиться

Штифт

Твитнуть

Отправить

Поделиться

Отправить

Учебное пособие 2 — Моделирование и анализ операции по пересадке сухожилия — Документация OpenSim

Учебное пособие, приведенное ниже, предназначено для использования с OpenSim версии 4.0 и новее. Версия учебника, совместимая с OpenSim версии 3.3, доступна здесь.

И.Цели

Цель

Цель этого руководства — продемонстрировать, как можно использовать скелетно-мышечные модели для изучения ортопедических хирургических методов, и проиллюстрировать, как плечо силы момента мышц, оптимальная длина мышечных волокон и длина провисания сухожилий влияют на изменение силы мышц в зависимости от к изменениям угла сустава. В этом руководстве вы:

  • Познакомитесь с моделью запястья и редактором свойств OpenSim
  • Моделируйте операцию по пересадке сухожилия
  • Изучите влияние операции на момент сустава, силу мышц и момент мышц руки
  • Изучите влияние длины провисания сухожилий на изометрическую силу мышц

Формат

В каждом разделе учебного пособия вы познакомитесь с определенными инструментами в графическом интерфейсе OpenSim и попросите ответить на несколько вопросов.Заголовки меню и названия опций, которые вы должны выбрать, и любые команды, которые вы должны ввести для запуска OpenSim, будут выделены полужирным шрифтом . На вопросы можно ответить, основываясь на информации из OpenSim и базовых знаниях опорно-двигательного аппарата человека. По мере прохождения каждого раздела учебника не стесняйтесь самостоятельно исследовать OpenSim и модель запястья. В зависимости от того, насколько вы исследуете, это руководство займет около 1-2 часов.

II. Скелетно-мышечная модель запястья


В этом разделе вы загрузите модель запястья человека [1] и изучите ее движения.Затем вы изучите мышцы запястья и их функции.

  • Щелкните меню File и выберите Open Model.
  • Найдите папку Models, которая находится в папке Documents на ПК, например, Documents \ OpenSim \ 4.0 \ Models, или вашу папку Documents на Mac, например Documents / OpenSim / 4.0 / Models. Примечание: При первом запуске OpenSim по умолчанию для установки файлов моделей и сценариев используются папки с документами, y у вас есть выбор, чтобы изменить папку, в которую вы хотите установить эти файлы .
  • Откройте папку WristModel , выберите файл wrist.osim и нажмите Открыть .

Используйте ползунки координат для исследования модели запястья. В частности, ознакомьтесь с запястьем сгибанием и разгибанием и лучево-локтевым отклонением . Важно понимать соглашения об углах для интерпретации графиков, которые вы сделаете позже в этом руководстве.
Примечание. Радиальное отклонение определяется как движение запястья к лучевой кости или в сторону большого пальца. Сгибание запястья определяется как движение запястья, направленное ладонью к предплечью, в то время как разгибание запястья направлено ладонью от предплечья.

В этой модели OpenSim мышцы сгруппированы в зависимости от их функции.

  • В навигаторе разверните заголовки Forces и Muscles . С помощью кнопок слева от навигатора (+ или -) с по разверните или сверните заголовок.
  • Чтобы скрыть все мышцы в модели, щелкните правой кнопкой мыши на заголовке группы мышц all , затем выберите Display> Hide .
  • Чтобы показать сгибателей группы мышц, щелкните правой кнопкой мыши на заголовке сгибателей , затем выберите Display> Show . Теперь единственными отображаемыми мышцами должны быть сгибатели запястья. Чтобы скрыть сгибатели запястья, снова щелкните правой кнопкой мыши на заголовке сгибателей и выберите Показать> Скрыть .Вы можете увидеть, какие мышцы входят в группу сгибателей, по , расширив список .
  • Повторите те же шаги, чтобы отобразить разгибателей , радиальных отклоняющих и локтевых отклонений отклоняющих групп мышц по отдельности.
Вопросы

1. Какое движение выражается в положительных углах: сгибание запястья или разгибание запястья?

2. Какое движение выражается в положительных углах: радиальное отклонение или локтевое отклонение?

3.Каковы функции мышцы Extensor Carpi Ulnaris (ECU)? Отметьте или обведите все подходящие варианты.
Ο разгибание запястья Ο сгибание запястья Ο радиальное отклонение Ο локтевое отклонение Ο разгибание бедра

4. Каковы функции Extensor Carpi Radialis Brevis (ECRB)? Отметьте или обведите все подходящие варианты.
Ο разгибание запястья Ο сгибание запястья Ο радиальное отклонение Ο локтевое отклонение Ο разгибание бедра

III.Моделирование переноса сухожилия

Повреждение спинного мозга на уровне шейного отдела позвоночника приводит к потере функции руки. У некоторых пациентов способность захватывать и отпускать предметы может быть восстановлена ​​посредством электрической стимуляции парализованных мышц, называемой функциональной электрической стимуляцией (FES). Однако FES возможен только в тех мышцах, где связь между нервной системой и мышцей остается неизменной внутри мышцы. Во многих случаях мышцы, выполняющие желаемые функции (например,g., сгибание пальца, отведение большого пальца) были повреждены слишком сильно, чтобы реагировать на FES. Кроме того, часто наблюдается потеря равновесия в лучезапястном суставе, в результате чего запястье остается в согнутом и локально искривленном положении [2]. В этих ситуациях выполняется перенос сухожилий, чтобы: i) изменить траекторию мышц, которые действительно реагируют на FES, в места, где они могут улучшить функцию руки, и ii) восстановить более функциональную конфигурацию лучезапястного сустава, чтобы можно было выполнять задачи по захвату и отпусканию. удавшийся.

В этом разделе руководства вы перенесете сухожилие ECU на сухожилие ECRB и оцените механизм, с помощью которого этот перенос сухожилия восстанавливает баланс запястья.

  • Отображение переноса группы мышц только , щелкнув правой кнопкой мыши ее заголовок и выбрав Показать> Показать только . Теперь на модели должны быть видны мышечные пути ECU_pre -gery и ECRB .
    Примечание: ECU_pre -gery представляет мышцу ECU до имитации операции по пересадке сухожилия.
  • Разверните , перенесите группу мышц и определите каждую мышцу, используя Display> Show Только на каждой.

Чтобы смоделировать операцию, вы отредактируете траектории мышц в окне визуализатора. Каждый конец комплекса мышцы-сухожилия соединяется с костью. В этой модели наиболее проксимальным соединением является точка , а самым дальним соединением является точка вставки .Сначала вы выберете точку вставки мышцы ECU_pre -gery и переместите ее местоположение. Затем вы выполните аналогичную операцию для двух ближайших к нему промежуточных точек. Все промежуточные точки мышц графически представлены в виде маленьких красных сфер на пути мышц и совпадают с «изгибами» на пути мышц.

  • Перед редактированием модели перейдите в меню Файл выберите Сохранить модель как .. . Сохраните текущую модель как wrist_TendonSurgery.osim .
  • После этого щелкните правой кнопкой мыши на имени Wrist_Model в окне OpenSim Navigator и выберите « Переименовать … ». Переименуйте модель в «Wrist_Model_Tendon_Surgery».
  • Чтобы вернуть модель в позу по умолчанию, щелкните Позы> По умолчанию в окне Координаты.
  • Чтобы просмотреть свойства мышц, щелкните на ECU_pre -gery имени мышцы в навигаторе.Параметры мышц появятся в окне под навигатором.
    Примечание. Если окно «Свойства» не открыто, его можно открыть, выбрав «Окно»> «Свойства» в строке главного меню в верхней части окна OpenSim.
  • Перед тем, как начать симуляцию операции, убедитесь, что вы видите обе мышцы из группы мышц , передающей . Затем увеличьте масштаб изображения лучезапястного сустава. Щелкните на точке прикрепления мышцы ECU_pre -gery .
    Примечание. После выбора вокруг точки мышцы появится желтая рамка. Его имя ( ECU_pre -gery-P7 ) должно отображаться в нижнем левом углу графического интерфейса пользователя
  • Чтобы переместить выбранную точку мышцы, используйте красные, синие и зеленые стрелки, которые появляются при выборе мышцы, чтобы настроить расположение точки мышцы вдоль единой оси.

  • Повторите этот процесс для двух оставшихся проксимальных мышечных точек ECU: ECU_pre -gery-P6 и ECU_pre -gery-P5.

  • Ваша цель — выровнять путь ECU_pre -gery с путем ECRB , как показано справа. Примечание: на изображении ниже мы увеличили размер точек траектории мышц, чтобы улучшить их видимость.

IV. Биомеханические эффекты переноса сухожилия

Чтобы проанализировать последствия операции, вам понадобится модель мышцы ECU как до, так и после операции. Хотя вы проделали отличную работу по перемещению мышечных точек, в модель уже встроена мышца с траекторией, аналогичной той, которую вы только что завершили.

  • Чтобы закрыть текущую модель, которую вы только что редактировали, щелкните правой кнопкой мыши на модели в окне навигации и выберите Закрыть . В качестве альтернативы вы можете щелкнуть меню File и выбрать Close Model .
  • Откройте исходную неотредактированную модель wrist.osim, щелкнув File > Open Model и открыв wrist.osim .
  • Разверните группу «Силы и мышцы». Откройте все группы мышц , щелкните правой кнопкой мыши на мышце с названием ECU_post -gery, и выберите Display> Show Only .На модели должен появиться мышечный путь, подобный завершенному вами переносу.
    Примечание: ECU_post -gery представляет мышцу ECU после имитации операции по пересадке сухожилия.
  • Убедитесь, что точки мышц не выбраны и модель находится в нейтральной ( по умолчанию, ) конфигурации.
    Примечание. Вы можете вернуть модель к ее конфигурации по умолчанию, выбрав Позы> По умолчанию на вкладке Координаты .


Теперь вы исследуете влияние переноса на силу разгибателей запястья, создав графики максимальных изометрических моментов запястья до и после имитации операции. Чтобы увидеть, как операция повлияет на силу разгибания запястья, вы исследуете максимальные изометрические моменты разгибания запястья (то есть моменты, возникающие при максимальном возбуждении всех мышц-разгибателей).
Примечание. Изометрические моменты предполагают нулевую скорость мышц.

  • Откройте новый график в меню «Инструменты».Нажмите кнопку Properties и введите Момент сгибания запястья против угла сгибания в текстовое поле на вкладке Title . Нажмите ОК . Нажмите кнопку Y-Quantity и выберите момент > сгибание .
    Примечание. Не выбирайте elbow_flexion!
  • Отфильтруйте список мышц по модели и группе разгибателей . Выберите все мышцы в группе разгибателей , установив флажок выбрать все показанные .Снимите флажок ECU_ после операции , выбрав « un-check » и отметив поле ECU_post -gery . Чтобы построить сумму всех моментов, установите флажок только сумма .
  • Нажмите кнопку X-Quantity и выберите сгибание .
  • Измените текст Curve Name , чтобы он читался как Before Surgery .
  • Затем нажмите Добавить .

На графике должна появиться кривая с надписью «Перед переносом», которая представляет собой сумму изометрических моментов, созданных всеми разгибателями запястья до операции.Теперь вы добавите еще одну кривую, чтобы сравнить силу разгибателей после переноса.

  • В окне выбора мышц отмените выбор ECU_pre -gery и выберите ECU_post -gery.
    Примечание. Убедитесь, что флажок «Сумма только » по-прежнему установлен, и оставьте окно выбора мышц открытым.
  • Добавьте a Кривая с именем После операции .
    Примечание. Чтобы распечатать или сохранить график, щелкните правой кнопкой мыши на графике и выберите Печать или Экспорт изображения .

Теперь давайте рассмотрим влияние передачи на силу отклонения мышц запястья.

  • Начните новый график, измените заголовок графика так, чтобы он читался как Момент отклонения запястья в зависимости от угла отклонения .
  • Щелкните Y-Quantity и выберите момент > отклонение .
  • Отфильтруйте группу ulnar deviators и установите флажок выбрать все показанные .
  • Отмените выбор ECU_ после операции мышцы
    Примечание: убедитесь, что сумма сумма только все еще установлена, и оставьте окно выбора мышц открытым.
  • Щелкните X-Quantity и выберите отклонение , измените имя кривой на До операции и щелкните Добавить.

  • Повторите описанные выше шаги, замените мышцу ECU_pre -gery на мышцу ECU_post -gery .Добавьте к кривой с именем После операции .

Вопросы

5. На этих графиках g Когда модель определяет степень свободы сгибания запястья , момент разгибания запястья обозначается положительными или отрицательными значениями?

6. Что происходит с максимальным моментом разгибателей запястья, если ECU-мышца переносится на ECRB?
Подсказка: помните, одна из целей операции — увеличить силу разгибания запястья.

7. На этих графиках знак момента локтевого отклонения положительный или отрицательный?

8. Что происходит с максимальным моментом локтевых девиаторов, если мышца ECU перемещается в место ECRB?

9. Одной из целей этой операции по пересадке сухожилия является уменьшение чрезмерного локтевого отклонения. Достигла ли ваша смоделированная операция этой цели? Почему или почему нет?

Ответив на эти вопросы, закройте окно плоттера.

Теперь вы собираетесь более подробно изучить влияние переноса сухожилия на функцию мышцы ECU .

  • Откройте новый график, щелкните Y-Quantity и выберите момент > сгибание .
  • Нажмите кнопку Muscles и выберите из списка ECU_pre -gery и ECU_post -gery .
  • Щелкните X-Quantity и выберите сгибание .
  • Измените заголовок графика, чтобы он читался как Запястье Момент в зависимости от угла сгибания , а затем щелкните Добавить .
  • Наведите курсор на кривую на графике, чтобы увидеть всплывающую подсказку, которая дает координаты этой конкретной точки на кривой.
Вопросы

10. Каково пиковое значение момента выдвижения ЭБУ перед передачей? При каком угле сгибания это происходит?
Примечание. Помните, что моменты растяжения на графиках отрицательны.

11. Каково пиковое значение момента выдвижения ЭБУ после передачи? При каком угле сгибания это происходит?

12. Меняется ли способность ЭБУ генерировать момент больше в зависимости от угла сгибания до или после имитации операции?

Изучите различия в силе запястья дополнительно, создав графики 1) сгибающего момента по сравнению с сгибанием , 2) сухожилия силы по сравнению с сгибанием и 3) сгибающего момента руки по сравнению ссгибание для ECU_ до операции и ECU_ после операции мышц. Примечание: Вы можете одновременно открывать несколько окон плоттера. По завершении вы должны были создать три графика (момент сгибания, сила сухожилия, плечо момента) в трех отдельных окнах плоттера с двумя кривыми в каждом.

Вопросы

13. Запишите пиковые значения каждой кривой (момент сгибания , сила сухожилия, плечо момента ), угол сустава, при котором возникает пик, и опишите общие формы кривых .

Редактор свойств OpenSim позволяет вам исследовать и редактировать параметры мышц, используемые для оценки кривой сила-длина этой мышцы.

  • Чтобы просмотреть свойства мышцы, щелкните на имени мышцы в навигаторе. Параметры мышц видны под навигатором в окне Properties .
Вопросы

14. Какова оптимальная длина волокна дооперационной мышцы ECU?

15. Какая оптимальная длина волокна после операции ECU?

16. Рассчитайте отношение оптимальной длины волокна к плечу пикового момента для ECU_pre -gery и ECU_post -gery .

17. Объясните различия в графиках изометрического момента и угла сгибания запястья для мышц ECU_ до операции и ECU_ после операции на основе графиков силы и плеча момента и отношения оптимальной длины волокна к плечу максимального момента.

18. В частности, о чем вам говорит разница между отношениями оптимальной длины волокна к моменту плеча для ЭБУ до и после переноса сухожилия?

Ответив на эти вопросы, закройте все окна плоттера.

V. Влияние длины провисания сухожилия на изометрическую кривую сила-угол

Предыдущее моделирование показало, как плечо силы и оптимальная длина волокна мышцы влияют на ее изометрическую силу и часть кривой сила-угол, на которой мышца работает. Еще одним фактором, определяющим зависимость изометрической силы от угла сустава, является длина провисания сухожилия. Длина провисания сухожилия — это длина, при которой сухожилие начинает создавать силу.

  • Создайте три новых графика в трех отдельных окнах плоттера для мышцы ECRB : Сухожилие сила vs.сгибание , длина мышцы-сухожилия по сравнению с сгибанием , длина волокна по сравнению с сгибанием .
    Примечание: Y Можно одновременно открывать несколько окон плоттера. Не закрывать ни один из участков.
  • Щелкните на ECRB в навигаторе и изучите его свойства в окне Properties .
Вопросы

19. Какова длина провисания сухожилия мышцы ECRB?

20. Какова оптимальная длина волокна мышцы ECRB?


Теперь вы исследуете эффект изменения параметров мышц.

  • Измените текстовое поле tendon_slack_length так, чтобы в окне свойств было указано 0,2105 .
  • Чтобы добавить новые кривые для отредактированной мышцы ECRB , щелкните Добавить в каждом окне плоттера.
    Примечание. Может оказаться полезным отредактировать каждое имя кривых так, чтобы оно читалось как « ECRB lts = 0.2105 м « перед добавлением кривых.
Вопросы

21. Как изменение длины провисания сухожилия ECRB повлияло на кривую зависимости силы сухожилия от угла сгибания?

22. Как изменение длины провисания сухожилий ECRB изменило длину мышцы-сухожилие по сравнению с кривой угла сгибания ?

23. Как изменение длины провисания сухожилия ECRB изменило длину волокна по сравнению с кривой сгибания?

24. При каких углах изгиба длины волокон ECRB и отредактированного ECRB достигают оптимальной длины волокна? Сравните эти углы с пиками графиков зависимости силы от сгибания.

25. Объясните влияние длины провисания сухожилий на соотношение силы и угла в мышце, основываясь на том, что вы узнали о его влиянии на длину волокна и длину мышцы-сухожилия.

Не стесняйтесь изменять длину провисания сухожилий и делать больше изгибов, чтобы дополнительно продемонстрировать наблюдаемые эффекты.Для получения дополнительной информации см. Ссылки ниже.

Кредиты

Венди Мюррей и Скотт Делп с помощью многих других.

Ссылки

1. Гонсалес, Р.В., Бьюкенен, Т.С., Делп, С.Л. Как структура мышц и момент рук влияют на моменты сгибания-разгибания запястья. Журнал биомеханики, вып. 30, pp. 705-712, 1997.

2, Herrmann, A., Delp, S.L. Момент рук и способность формировать силу локтевого разгибателя запястья после переноса на короткий лучевой разгибатель запястья.Журнал хирургии кисти, вып. 24A, pp. 1083-1090, 1999.

3. Zajac, F.E. Мышцы и сухожилия: свойства, модели, масштабирование и применение в биомеханике и моторном управлении. Критические обзоры Биомедицинская инженерия, т. 17, pp. 359-411, 1989.

4. Delp, S.L. и Zajac, F.E. Способность мышц нижних конечностей генерировать силу и момент до и после удлинения сухожилий. Клиническая ортопедия и родственные исследования, т. 284, стр. 247-259, 1992.

Автоматическая оценка непрерывного движения сгибания-разгибания в локтевом суставе на основе электромиографических и электроэнцефалографических сигналов

https: // doi.org / 10.1016 / j.bspc.2021.102950Получить права и контент

Abstract

Целью этого исследования было оценить угол локтевого сустава на основе сигналов ЭМГ и ЭЭГ с использованием методов обработки сигналов и машинного обучения. 21 испытуемый (десять женщин, одиннадцать мужчин) выполнял синхронные движения сгибания-разгибания, при этом записывались кинематические сигналы ЭМГ, ЭЭГ и локтевого сустава. Сигналы ЭМГ и ЭЭГ использовались для оценки угла локтя с использованием нейронной сети с долговременной краткосрочной памятью. Наилучшие результаты были получены при обучении одной сети для каждого предмета (внутри предмета).Наименьшая ошибка была достигнута при использовании сигнала ЭМГ, RMSE = 8,59 ° ± 2,17 ° и R2 = 0,95 с 95% доверительным интервалом (0,93–0,96). Использование сигналов ЭЭГ генерировало RMSE = 9,27 ° ± 1,85 ° и R2 = 0,95 с 95% доверительным интервалом (0,94–0,95). Когда использовались оба сигнала, ЭМГ / ЭЭГ, результаты составили RMSE = 9,53 ° ± 2,13 ° и R2 = 0,95 с 95% доверительным интервалом (0,94–0,95). Статистически для внутриобъектных данных нет существенной разницы в RMSE при использовании определенного типа сигнала. В случае межпредметных данных мы получили самые низкие значения RMSE с учетом комбинации сигналов ЭМГ / ЭЭГ как для женщин, так и для мужчин, RMSE = 10.96 ° ± 5,28 ° и RMSE = 9,92 ° ± 4,62 ° соответственно. С другой стороны, при использовании предметной перекрестной проверки количество ошибок увеличивалось, как и ожидалось; однако сигналы ЭМГ / ЭЭГ у мужчин оказались устойчивыми, увеличивая RMSE только на 3,47 °. Предлагается новая методика оценки углов локтей на основе биосигналов ЭМГ и ЭЭГ. Это может быть полезно для генерации управляющих сигналов для протезов и / или экзоскелетов, предназначенных для обеспечения поддержки, необходимой людям с двигательными нарушениями.

Ключевые слова

ЭЭГ

ЭМГ

LSTM

Оценка угла локтевого сустава

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

© 2021 Авторы.Опубликовано Elsevier Ltd.

Рекомендуемые статьи

Цитирование статей

«Трехмерная модель опорно-двигательного аппарата для динамического моделирования руки M в реальном времени» Эдварда К. Чедвика, Димитры Блана и др.

Название публикации

Транзакции IEEE по биомедицинской инженерии

Аннотация

Нейропротезы могут использоваться для восстановления подвижности верхней конечности у людей с травмой спинного мозга высокой степени. Разработка и оценка схем управления и контроля для таких устройств обычно требует экспериментов в режиме реального времени.Трехмерная модель опорно-двигательного аппарата верхней конечности в режиме реального времени была разработана для использования в среде моделирования, что позволяет проводить такое тестирование неинвазивно. Модель обеспечивает обратную связь в реальном времени о динамике руки человека, которая может отображаться пользователю в среде виртуальной реальности. Модель имеет плечевой сустав с 3 степенями свободы, а также сгибание / разгибание и пронацию / супинацию в локтевом суставе, а также 22 мышцы плеча и локтя, разделенные на несколько элементов. Модель может работать в реальном времени на скромном настольном оборудовании и демонстрирует, что крупномасштабную трехмерную модель можно заставить работать в реальном времени.Это предварительное условие для модели целой руки в реальном времени, которая станет частью динамического симулятора руки для использования при разработке, тестировании и обучении пользователей систем нейронных протезов.

Рекомендуемое цитирование

Чедвик, Е.К., Блана, Д., ван ден Богерт, А.Дж., и Кирш, РФ, 2009, «Трехмерная модель опорно-двигательного аппарата для динамического моделирования движений рук», Биомедицинская инженерия, IEEE Transactions on, 56 (4) С. 941-948.

DOI

10.1109 / TBME.2008.2005946

Заявление издателя

© 2009 IEEE. Использование данного материала в личных целях разрешено. Разрешение от IEEE должно быть получено для всех других видов использования, на любых текущих или будущих носителях, включая перепечатку / переиздание этого материала в рекламных или рекламных целях, создание новых коллективных работ, для перепродажи или распространения на серверы или списки, или повторное использование любого защищенного авторским правом компонента. этой работы в других работах.

Оценка кинематики спасателя при непрерывном сжатии грудной клетки во время 10-минутной симуляции сердечно-легочной реанимации | Европейский журнал медицинских исследований

  • 1.

    Neumar RW, Shuster M, Callaway CW, Gent LM, Atkins DL, Bhanji F, Brooks SC, Caen AR, Donnino MW, Ferrer JM, Kleinman ME, Kronick SL, Lavonas EJ, Link, Mancini ME, Morrison LJ, Connor RE , Самсон Р.А., Шекснайдер С.М., Синглетарный Е.М., Синз Э.Х., Траверс А.Х., Вайкофф М.Х., Хазински М.Ф. Часть 1: Краткое содержание: Обновление рекомендаций Американской кардиологической ассоциации 2015 г. по сердечно-легочной реанимации и неотложной сердечно-сосудистой помощи. Тираж. 2015; 132 (18 S2): 315–67.

    Артикул Google ученый

  • 2.

    Monsieurs KG, Nolan JP, Bossaert LL, Greif R, Maconochie I.K, Nikolaou NI, Perkins GD, Soar J, Truhlář A, Wyllie J, Zideman DA, ERC Guidelines 2015 Writing Group. Рекомендации Европейского совета реаниматологов по реанимации 2015: раздел 1. Резюме. Реанимация. Реанимация. 2015; 95: 1–80.

    Артикул Google ученый

  • 3.

    Майранд К.П., Фишер Э.Дж., Тенейк Р.П. Рандомизированное контролируемое исследование факторов, влияющих на глубину сжатия грудной клетки, на основе моделирования.West J Emerg Med. 2015; 16 (7): 1135–40.

    Артикул Google ученый

  • 4.

    John AR, Manivannan M, Ramakrishnan TV. Компьютерное моделирование СЛР для подтверждения рекомендаций AHA / ERC. Cardiovasc Eng Technol. 2017; 2: 229–35.

    Артикул Google ученый

  • 5.

    Ewy GA, Sanders AB. Альтернативный подход к увеличению выживаемости пациентов с первичной остановкой сердца вне стационара.J Am Cool Cardiol. 2013. 61 (2): 113–8.

    Артикул Google ученый

  • 6.

    Урбан Д.И., Тоде А., Стэплтон Е., Зингер А.Дж. Текущие знания и готовность выполнять СЛР без помощи рук у лейперсона. Реанимация. 2013. 84 (11): 1574–8.

    Артикул Google ученый

  • 7.

    Kurz MC, Schmicker RH, Leroux B, et al. Продвинутое и базовое жизнеобеспечение в лечении внебольничной остановки сердца и легких в консорциуме результатов реанимации.Реанимация. 2018; 128 (30): 132–7.

    Артикул Google ученый

  • 8.

    Hupfl M, Selig HF, Nagele P. СЛР только с компрессией грудной клетки: метаанализ. Ланцет. 2010. 376 (9752): 1552–7. https://doi.org/10.1016/s0140-6736(10)61454-7.

    Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

  • 9.

    Olsveengen TM, Wik L, Steen PA. Стандартное базовое жизнеобеспечение по сравнению с постоянным сжатием грудной клетки только вне больницы.Реанимация. 2008; 52: 914–9.

    Google ученый

  • 10.

    Нишияма К., Ивами Т., Китамура Т., Андо М., Сакамото Т., Мрукава С., Кавамура Т. Долгосрочное сохранение навыков сердечно-легочной реанимации после тренировки только с укороченной компрессией грудной клетки и обычной тренировки: рандомизированное испытание. Acad Emerg Med. 2014; 21 (1): 47–54.

    Артикул Google ученый

  • 11.

    Ko RJM, Lim SH, Wu VX, Leong TY, Liaw SY.Простая в освоении программа обучения сердечно-легочной реанимации: рандомизированное контролируемое испытание эффективности реанимации непрофессионалами. Singapore Med J. 2018; 59 (4): 217–23.

    Артикул Google ученый

  • 12.

    Baldi E, Contri E, Burkart R, Borrelli P, Ferraro OE, Tonani M, Cutuli A, Bertaia D, Iozzo P, Tinguely C, Lopez D, Boldarin S, Deiuri C, Dénéréaz S, Dénéréaz Y , Terrapon M, Tami C, Cereda C, Somaschini A, Cornara S, Cortegiani A.Протокол многоцентрового международного рандомизированного контролируемого исследования манекена по различным протоколам сердечно-легочной реанимации для непрофессионалов (MANI-CPR). BMJ Open. 2018; 8 (4): e019723.

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 13.

    Трэверс А.Х., Ри Т.Д., Бобров Б.Дж. и др. Часть 4: Обзор сердечно-легочной реанимации: Руководство Американской кардиологической ассоциации 2010 г. по сердечно-легочной реанимации и неотложной сердечно-сосудистой помощи. Тираж.2010. 122 (18): 676–84.

    Артикул Google ученый

  • 14.

    Сандрони С., Нолан Дж., Европейский совет по реанимации. Руководство ERC 2010 по реанимации взрослых и детей: краткое изложение основных изменений. Минерва Анестезиол. 2011. 77 (2): 220–6.

    CAS PubMed Google ученый

  • 15.

    Оркин А.М. Давай, давай быстро, если ты в центре: обзор цитирования урбанистического центризма в американских и европейских основных принципах жизнеобеспечения.Scand J Trauma Resusc Emerg Med. 2013; 20: 21–32.

    Google ученый

  • 16.

    Ли К.Дж. Сердечно-легочная реанимация: новая концепция. Tuberc Respir Dis. 2012. 72 (5): 401–8.

    Артикул Google ученый

  • 17.

    Vadeboncoeur T, Stolz U, Panchal A, Silver A, Venuti M, Tobin J, Smith G, Nunez M, Karamooz M, Spaite D, Bobrow B. Глубина компрессии грудной клетки и выживаемость при внебольничной остановке сердца .Реанимация. 2014. 85 (2): 182–8.

    Артикул Google ученый

  • 18.

    Jones CMI, Owen A, Thorne CJ, Hulme J. Сравнение качества базовой жизнеобеспечения, оказываемой спасателями, прошедшими обучение в соответствии с рекомендациями ERC 2005 или 2010. Scand J Trauma Resusc Emerg Med. 2012; 9 (20): 53.

    Артикул Google ученый

  • 19.

    Ким М.Дж., Пак И.С., Ким С.В., Юн Ю.С., Ли К.Р., Лим ТХ, Лим Х., Пак Х.Й., Пак Дж.М., Чанг С.П.Травма грудной клетки после сердечно-легочной реанимации: оценка проспективной компьютерной томографии. Реанимация. 2013. 84 (3): 361–4.

    Артикул Google ученый

  • 20.

    Онг EH. Повышение качества СЛР в сообществе. Singapore Med J. 2012; 52 (8): 586–91.

    Google ученый

  • 21.

    Gzik-Zroska B, Wolański W, Gzik M. Инженерное лечение деформаций грудной клетки для улучшения процесса дыхания.Int J Num Methods Biomed Eng. 2013. 29 (9): 926–37.

    Артикул Google ученый

  • 22.

    Wininger KL. Компрессии грудной клетки: биомеханика и травмы. Radiol Technol. 2007. 78 (4): 269–74.

    PubMed Google ученый

  • 23.

    Meamey PA, Bobow BJ, Mancini ME, et al. Качество сердечно-легочной реанимации: улучшение результатов сердечной реанимации как в больнице, так и за ее пределами.консенсусное заявление Американской кардиологической ассоциации. Тираж. 2013; 128: 417–35.

    Артикул Google ученый

  • 24.

    Нассар Б.С., Кербер Р. Повышение эффективности СЛР. Грудь. 2017; 3692 (17): 30883–8.

    Google ученый

  • 25.

    Стиелл И.Г., Браун С.П., Кристенсон Дж., Ческес С., Никол Дж., Пауэлл Дж., Бигхэм Б., Моррисон Л.Дж., Ларсен Дж., Хесс Э., Вайланкур С., Дэвис Д.П., Каллавей К.В.Какова роль глубины сжатия грудной клетки во время реанимации при остановке сердца вне больницы? Crit Care Med. 2012. 40 (4): 1192–8.

    Артикул Google ученый

  • 26.

    Bucki B, Karpe J, Michnik R, Niczyporuk A, Makarska J, Waniczek D, Bieniek A, Misiołek H. Глубина и частота сжатия грудной клетки при моделировании СЛР во время 10-минутного непрерывного внешнего сжатия сердца. Ann Acad Med Siles. 2017; 71: 1–6.

    Артикул Google ученый

  • 27.

    Томоюки Х., Риэ Д., Шин С., Яёи С. Взаимосвязь между весом спасателя и качеством сжатия грудной клетки во время сердечно-легочной реанимации. J Physiol Anthropol. 2014; 33: 16.

    Артикул Google ученый

  • 28.

    Yang Z, Li H, Yu T, Chen C, Xu J, Chu Y, Zhou T, Jiang L, Huang Z. Качество компрессий грудной клетки во время СЛР только с компрессией: сравнительный анализ после 2005 г. и Рекомендации Американской кардиологической ассоциации 2010 г.Am J Emerg Med. 2014; 32 (1): 50–4.

    CAS Статья Google ученый

  • 29.

    McDonald CH, Heggie J, Jones CM, Thorne CJ, Hulme J. Усталость спасателя в соответствии с рекомендациями ERC 2010 г. и ее влияние на эффективность сердечно-легочной реанимации (CPR). Emerg Med J. 2013; 30 (8): 623–7.

    Артикул Google ученый

  • 30.

    Jo CH, Cho GC, Ahn JH, Park YS, Lee CH. Ограниченная спасателем сердечно-легочная реанимация в качестве альтернативы 2-минутной переключаемой СЛР в условиях остановки сердца в больнице: рандомизированное перекрестное исследование.Emerg Med J. 2015; 32 (7): 539–43.

    Артикул Google ученый

  • 31.

    Kampmeier TG, Lukas RP, Steffler C, Sauerland C, Weber TP, Van Aachen H, Bohn A. Глубина компрессии грудной клетки после изменения рекомендаций по СЛР — улучшена, но недостаточна. Реанимация. 2014. 85 (4): 503–8.

    Артикул Google ученый

  • 32.

    О, Дж. Х., Ким Ч. Взаимосвязь между глубиной сжатия грудной клетки и массой тела начинающего спасателя во время сердечно-легочной реанимации.Am J Emerg Med. 2016; 34 (12): 2411–3.

    Артикул Google ученый

  • 33.

    Лин CC, Kuo CW, Ng CJ, Li WC, Weng YM, Chen JC. Факторы спасателя предсказывают высококачественное СЛР — исследование медицинских работников на основе манекена. Am J Emerg Med. 2016; 34 (1): 20–4.

    Артикул Google ученый

  • 34.

    Chi CH, Tsou JY, Su FC. Влияние положения спасателя на кинематику сердечно-легочной реанимации (СЛР) и силу выполненных компрессий.Реанимация. 2008. 76 (1): 69–75.

    Артикул Google ученый

  • 35.

    Chi CH, Tsou JY, Su FC. Сравнение кинематики компрессии грудной клетки, связанной с головной и стандартной сердечно-легочной реанимацией. Am J Emerg Med. 2009. 27 (9): 1112–26.

    Артикул Google ученый

  • Соображения относительно плеча момента ахиллова сухожилия человека для оценки силы единицы трехглавой мышцы и сухожилия in vivo

  • 1.

    Арндт, А. Н., Коми, П. В., Брюггеманн, Г.-П. И Луккариниеми Дж. Вклад отдельных мышц в силу ахиллова сухожилия in vivo. Clin. Биомех. 13 , 532–541 (1998).

    Артикул Google ученый

  • 2.

    Коми П. В. Актуальность измерения силы in vivo для передвижения человека. J. Biomech. 23 , 23–34 (1990).

    Артикул PubMed Google ученый

  • 3.

    Грегор Р. Дж., Коми П. В., Браунинг Р. К. и Ярвинен М. Сравнение трехглавой мышцы бедра и остаточных мышц голеностопного сустава во время езды на велосипеде. J. Biomech. 24 , 287–297 (1991).

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 4.

    Финни Т., Коми П. В. и Луккариниеми Дж. Нагрузка ахиллова сухожилия во время ходьбы: применение новой оптоволоконной техники. евро. J. Appl.Physiol. 77 , 289–291 (1998).

    CAS Статья Google ученый

  • 5.

    Фукасиро С., Коми П. В., Ярвинен М. и Мияшита М. Нагрузка ахиллова сухожилия in vivo у человека во время прыжков. евро. J. Appl. Physiol. 71 , 453–458 (1995).

    CAS Статья Google ученый

  • 6.

    Коми, П.В., Салонен, М., Ярвинен М. и Кокко О. Регистрация сил ахиллова сухожилия у человека in vivo. I. Методологическая разработка. Внутр. J. Sports Med. 8 (Дополнение 1), 3–8 (1987).

    Артикул PubMed Google ученый

  • 7.

    Фукунага Т., Рой Р. Р., Шеллок Ф. Г., Ходжсон Дж. А. и Эдгертон В. Р. Удельное напряжение подошвенных сгибателей и дорсифлексоров человека. J. Appl. Physiol. 80 , 158–165 (1996).

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 8.

    Мюррей, У. М., Бьюкенен, Т. С. и Делп, С. Л. Масштабирование рук с максимальным моментом локтевых мышц с размерами костей верхней конечности. J. Biomech. 35 , 19–26 (2002).

    Артикул PubMed Google ученый

  • 9.

    Мюллер, Р., Зиберт, Т. и Бликхан, Р. Контроль предварительной активации мышц: моделирование коррекции голеностопного сустава при приземлении во время бега по неровной поверхности. J. Appl. Биомех. 28 , 718–725 (2012).

    Артикул PubMed Google ученый

  • 10.

    Hashizume, S. et al. Определение плеча момента ахиллова сухожилия in vivo в трех измерениях. J. Biomech. 45 , 409–413 (2012).

    Артикул PubMed Google ученый

  • 11.

    Рагг, С.Г., Грегор, Р.Дж., Мандельбаум, Б. Р. и Чиу, Л. Расчет момента руки in vivo на лодыжке с использованием магнитно-резонансной томографии (МРТ). J. Biomech. 23 , 495–501 (1990).

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 12.

    Маганарис, К. Н., Бальцопулос, В. и Сарджант, А. Дж. Изменения плеча момента ахиллова сухожилия от состояния покоя до максимального изометрического подошвенного сгибания: наблюдения in vivo на человеке. J. Physiol. 510 , 977–985 (1998).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 13.

    Фатх, Ф., Блазевич, А.Дж., Во, К.М., Миллер, С.С. и Корфф, Т. Прямое сравнение плеч моментов ахиллова сухожилия in vivo, полученных при ультразвуковом и магнитно-резонансном сканировании. J. Appl. Physiol. (Bethesda, MD: 1985) 109 , 1644–1652 (2010).

    Артикул Google ученый

  • 14.

    Clarke, E.C. et al. Неинвазивный трехмерный динамический метод МРТ для измерения мышечного момента рук in vivo: демонстрация на голеностопном суставе человека и ахилловом сухожилии. Med. Англ. Phys. 37 , 93–99 (2015).

    ADS CAS Статья PubMed Google ученый

  • 15.

    An, K. N., Ueba, Y., Chao, E. Y., Cooney, W. P. & Linscheid, R. L. Экскурсия сухожилия и моментное плечо мышц указательного пальца. J. Biomech. 16 , 419–425 (1983).

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 16.

    Манал К., Каудер Дж. Д. и Бьюкенен Т. С. Гибридный метод вычисления плеча момента ахиллова сухожилия с использованием ультразвука и анализа движения. J. Appl. Биомехан. 26 , 224–228 (2010).

    Артикул Google ученый

  • 17.

    Werkhausen, A., Cronin, N.J., Albracht, K., Bojsen-Møller, J. & Seynnes, O.R. Четкое взаимодействие мышц и сухожилий во время бега с разной скоростью и в разных условиях нагрузки. J. Appl. Physiol. (Bethesda, MD: 1985) 127 , 246–253 (2019).

    Артикул Google ученый

  • 18.

    Geremia, J. M. et al. Влияние высокой нагрузки при эксцентрической тренировке трехглавой мышцы на свойства ахиллова сухожилия у людей. евро. J. Appl. Physiol. 118 , 1725–1736 (2018).

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 19.

    Обст, С. Дж., Барбер, Л., Миллер, А. и Барретт, Р. С. Надежность плеча момента ахиллова сухожилия, измеренная in vivo с использованием трехмерного ультразвукового исследования от руки. J. Appl. Биомех. 33 , 300–304 (2017).

    Артикул PubMed Google ученый

  • 20.

    Wade, F. E., Lewis, G. S. & Piazza, S. J. Оценки плеча момента ахиллова сухожилия различаются, когда ось вращения голеностопного сустава выводится из движения голеностопного сустава. J. Biomech. 90 , 71–77 (2019).

    Артикул PubMed Google ученый

  • 21.

    Уэйд, Ф. Э., Хикокс, Л. Дж. И Пьяцца, С. Дж. Плечи момента ахиллова сухожилия при вычислении с использованием одной фиксированной оси аналогичны движущейся мгновенной винтовой оси. J. Biomech. 109 , 109907 (2020).

  • 22.

    Rasske, K., Thelen, D. G. & Franz, J.R. Изменения в руке с моментом ахиллова сухожилия человека во время ходьбы. Comput. Методы Биомех. Биомед. Англ. 20 , 201–205 (2017).

    Артикул Google ученый

  • 23.

    Rasske, K. & Franz, J. R. Влияние старения на плечо ахиллова сухожилия во время ходьбы. Дж.Биомех. 77 , 34–39 (2018).

    Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

  • 24.

    Койлер, Э. М., Лёгеринг, И. Ф., Мартин, Дж. А., Рот, Дж. Д. и Телен, Д. Г. Прогнозирование нагрузки на ахиллово сухожилие при ходьбе человека с помощью поперечных волн. Sci. Отчетность 9 , 13419 (2019).

    ADS Статья CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 25.

    Зелик К. Э. и Франц Дж. Р. Положительно быть отрицательным: петли работы ахиллова сухожилия во время передвижения человека. PLoS ONE 12 , e0179976 (2017).

    Артикул CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 26.

    Франц, Дж. Р., Ханчандани, А., МакКенни, Х. и Кларк, У. Х. Вращение голеностопного сустава и влияние нагрузки на мышцы на плечо момента пяточного сухожилия: исследование in vivo визуализации и моделирования. Ann. Биомед. Англ. 47 , 590–600 (2019).

    Артикул PubMed Google ученый

  • 27.

    Harkness-Armstrong, C. et al. Эффективное механическое преимущество голеностопного сустава и эффект искривления ахиллова сухожилия при ходьбе на носках. Фронт. Physiol. 11 , 407 (2020).

    Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

  • 28.

    Бакенекер, П., Райтери, Б. и Хан, Д. Рассмотрение функции плеча момента сухожилия надколенника для оценки силы бедра латеральной мышцы бедра человека. J. Biomech. 86 , 225–231 (2019).

    Артикул PubMed Google ученый

  • 29.

    Маганарис, К. Н. Кондиционирование сухожилий: артефакт или собственность ?. Proc. Биол. Sci. 270 (Дополнение 1), 39–42 (2003).

    Google ученый

  • 30.

    Николайду, М. Э., Марзилгер, Р., Бом, С., Мерсманн, Ф. и Арампацис, А. Рабочая длина и скорость человека M. Wastus lateralis пучков во время вертикального прыжка. R. Soc. Open Sci. 4 , 170185 (2017).

    ADS Статья PubMed PubMed Central Google ученый

  • 31.

    Hermens, H. J., Freriks, B., Disselhorst-Klug, C. & Rau, G. Разработка рекомендаций для датчиков SEMG и процедур размещения датчиков. J. Electromyogr. Кинезиол. 10 , 361–374 (2000).

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 32.

    Maganaris, C. N. Сила-длина характеристики скелетных мышц человека in vivo. Acta Physiol. Сканд. 172 , 279–285 (2001).

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 33.

    Шихан, Ф. Т.Моментная рука ахиллова сухожилия в 3D in vivo, количественно определенная во время активного мышечного контроля и сравниваемая между мужчинами и женщинами. J. Biomech. 45 , 225–230 (2012).

    Артикул PubMed Google ученый

  • 34.

    Флетчер, Дж. Р. и Макинтош, Б. Р. Оценка длины плеча момента момента ахиллова сухожилия при различных углах голеностопного сустава: Влияние пассивного момента. J. Appl. Биомех. 34 , 220–225 (2018).

  • 35.

    Deforth, M., Zwicky, L., Horn, T. & Hintermann, B. Влияние типа стопы на плечо ахиллова сухожилия и биомеханику. Foot (Эдинбург, Шотландия) 38 , 91–94 (2019).

    Google ученый

  • 36.

    Манал, К., Каудер, Дж. Д. и Бьюкенен, Т. С. Индивидуальные измерения плеча момента ахиллова сухожилия с использованием ультразвука и захвата движения на основе видео. Physiol. Rep. 1 , e00139 (2013).

  • 37.

    Maganaris, C. N., Baltzopoulos, V. & Sargeant, A.J. Оценки плеча момента плеча ахиллова сухожилия человека на основе измерений in vivo. евро. J. Appl. Physiol. 83 , 363–369 (2000).

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 38.

    Bohm, S., Mersmann, F., Marzilger, R., Schroll, A. & Arampatzis, A. Асимметрия механических и морфологических свойств ахиллова сухожилия между обеими ногами. Сканд. J. Med. Sci. Спорт 25 , e124 – e132 (2015).

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 39.

    Kongsgaard, M., Aagaard, P., Kjaer, M. & Magnusson, S.P. Структурные свойства ахиллова сухожилия у спортсменов, подвергающихся различным режимам упражнений, и у пациентов с разрывом ахиллова сухожилия. J. Appl. Physiol. (Bethesda, MD: 1985) 99 , 1965–1971 (2005).

    CAS Статья Google ученый

  • 40.

    Маганарис, С. Н. Сила-длина характеристики икроножной мышцы человека in vivo. Clin. Анат. 16 , 215–223 (2003).

    Артикул PubMed Google ученый

  • 41.

    Herzog, W., Read, L. J. & ter Keurs, H. E. D. J. Экспериментальное определение соотношения силы и длины интактных икроножных мышц человека. Clin. Биомех. 6 , 230–238 (1991).

    CAS Статья Google ученый

  • 42.

    Хан, Д., Ольверманн, М., Рихтберг, Дж., Зайберл, В. и Швирц, А. Взаимосвязь крутящего момента коленного и голеностопного суставов и угла при разгибании многосуставных ног. J. Biomech. 44 , 2059–2065 (2011).

    Артикул PubMed Google ученый

  • 43.

    Хоффман, Б. В., Крессвелл, А. Г., Кэрролл, Т. Дж. И Лихтварк, Г. А. Деформации мышечных пучков икроножной мышцы человека во время ходьбы спиной вниз. Дж.Прил. Physiol. (Bethesda, MD: 1985) 116 , 1455–1462 (2014).

    CAS Статья Google ученый

  • 44.

    Винтер, С. Л. и Чаллис, Дж. Х. Реконструкция кривой силы-длины икроножной мышцы человека in vivo: часть 2 — экспериментальные результаты. J. Appl. Биомех. 24 , 207–214 (2008).

    Артикул PubMed Google ученый

  • 45.

    Ольшевски, К., Дик, Т. Дж. М. и Вакелинг, Дж. М. Плечи момента ахиллова сухожилия: важность измерения при постоянной нагрузке на сухожилие при использовании метода экскурсии сухожилия. J. Biomech. 48 , 1206–1209 (2015).

    Артикул PubMed Google ученый

  • 46.

    Ниселл Р. Механика колена. Acta Orthop. Сканд. 56 , 1–42 (1985).

    Артикул Google ученый

  • 47.

    Hashizume, S. et al. Увеличение момента плеча ахиллова сухожилия, вызванное сокращением: трехмерное исследование. J. Biomech. 47 , 3226–3231 (2014).

    Артикул PubMed Google ученый

  • 48.

    Рубенсон, Дж., Пирес, Нью-Джерси, Лой, Х.О., Пиннигер, Дж. Дж. И Шеннон, Д. Г. На подъеме: рабочая длина камбаловидной мышцы сохраняется до восходящего конца кривой сила-длина в механике походки. люди. J. Exp. Биол. 215 , 3539–3551 (2012).

    Артикул PubMed Google ученый

  • 49.

    Бом, С., Мерсманн, Ф., Сантуз, А. и Арампацис, А. Потенциал силы-длины-скорости камбаловидной мышцы человека связан с энергетической ценой бега. Proc. Биол. Sci. 286 , 201

    (2019).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 50.

    Sheehan, F. T. Мгновенная спиральная ось подтаранного и голеностопного суставов: неинвазивное динамическое исследование in vivo. J. Foot Ankle Res. 3 , 13 (2010).

    Артикул PubMed PubMed Central Google ученый

  • 51.

    Вагнер, Х., Зиберт, Т., Эллерби, Д. Дж., Марш, Р. Л. и Бликхан, Р. ISOFIT: основанный на модели метод для одновременного измерения свойств мышцы-сухожилия. Biomech.Модель. Механобиол. 4 , 10–19 (2005).

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 52.

    Penasso, H. & Thaller, S. Определение индивидуальных свойств разгибателей колена на основе разгибаний ног и идентификация параметров. Math. Comput. Modell. Дин. Syst. 23 , 416–438 (2017).

    Артикул Google ученый

  • 53.

    Зиберт, Т., Суст, М., Таллер, С., Тилп, М. и Вагнер, Х. Усовершенствованный метод определения нервно-мышечных свойств с использованием законов силы — от отдельных мышц до приложений в движениях человека. Hum. Mov. Sci. 26 , 320–341 (2007).

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 54.

    Arampatzis, A. et al. Влияние различных положений голеностопного и коленного суставов на длину пучка икроножной мышцы и ЭМГ-активность при изометрическом подошвенном сгибании. J. Biomech. 39 , 1891–1902 (2006).

    Артикул PubMed Google ученый

  • 55.

    Крессвелл, А. Г., Лешер, В. Н. и Торстенссон, А. Влияние длины икроножной мышцы на развитие крутящего момента трехглавой мышцы бедра и электромиографическую активность человека. Exp. Brain Res. 105 , 283–290 (1995).

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 56.

    Альбрахт, К., Арампацис, А. и Бальцопулос, В. Оценка объема мышц и физиологической площади поперечного сечения трехглавой мышцы бедра in vivo. J. Biomech. 41 , 2211–2218 (2008).

    CAS Статья PubMed Google ученый

  • 57.

    Bolsterlee, B., Gandevia, S.C. & Herbert, R.D. Ультразвуковая визуализация медиальной икроножной мышцы человека: как сориентировать датчик так, чтобы мышечные пучки лежали в плоскости изображения. J. Biomech. 49 , 1002–1008 (2016).

    Артикул PubMed Google ученый

  • 58.

    Maganaris, C. N., Baltzopoulos, V., Ball, D. & Sargeant, A.J. Удельное напряжение скелетных мышц человека in vivo. J. Appl. Physiol. (Bethesda, MD: 1985) 90 , 865–872 (2001).

    CAS Статья Google ученый

  • 59.

    Morse, C. I. et al. Удельная сила Gastrocnemius мышцы у мальчиков и мужчин. J. Appl. Physiol. (Bethesda, MD: 1985) 104 , 469–474 (2008).

    Артикул Google ученый

  • 60.

    Дэвис, К. Т., Томас, Д. О. и Уайт, М. Дж. Механические свойства молодых и пожилых человеческих мышц. Acta Med. Сканд. Дополнение 711 , 219–226 (1986).

    CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 61.

    Martin, J. A. et al. Измерение силы путем постукивания по сухожилиям. Нат. Commun. 9 , 1592 (2018).

    ADS Статья CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 62.

    Мартин, Дж. А., Киндиг, М. В., Стендер, К. Дж., Леду, В. Р. и Телен, Д. Г. Калибровка соотношения скорости и напряжения поперечной волны на месте ахиллова сухожилия с использованием трупного моделирования походки и изометрического сокращения. J. Biomech. 106 , 109799 (2020).


  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.

    *
    *