肌肉骨骼系统的网络模型预测补偿性损伤

虽然莱昂纳多达芬奇时代已经存在肌肉骨骼系统的详细解剖学研究，宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院Danielle Bassett领导的新研究首次将整个身体的骨骼和肌肉网络转化为综合数学模型。该网络的研究将于1月18日在开放获取期刊PLOS Biology上发布。

网络科学检查系统各个部分的动作如何影响整个系统的行为。一些经常研究的网络包括计算机芯片组件和社交媒体用户，但宾夕法尼亚大学的工程师现在正在将网络科学应用于更古老的系统：人体。

虽然作者的网络模型通过将骨骼视为“球”和将肌肉视为“弹簧”来简化问题，但它可以更清晰地了解身体某个部位的损伤如何导致另一个部位的压力增加。

作者说，随着模型变得更加现实和适合个人，它可以帮助临床医生和物理治疗师预测代偿性损伤并提出避免它们的方法。

“研究生物力学的人倾向于专注于身体的一部分 - 肩膀，手腕或膝盖，”巴塞特说。“因为这些知识是如此局部化，所以他们无法将其与身体的其他部分联系起来，或者考虑远处的补偿性伤害。

“我们实际上不得不回到'格雷的解剖'类型的文本。这是一项漫长而艰苦的努力，找出哪些骨骼连接到哪个肌肉并将数据整理成一个完整的网络。”

即使在其高度抽象的形式中，该网络也提供了力量如何在整个肌肉骨骼系统中传播的图景。

“我们可以说，'如果这是你受伤的肌肉，这是我们应该最担心的其他肌肉，'”巴塞特说。

研究人员还将他们的网络与“运动小脑”进行了比较，这是一种将特定大脑区域映射到他们控制的身体部位的方法。

“我们看到肌肉对身体其他部位的影响越大，我们在大脑中控制它的房地产就越多，”巴塞特说。“我们认为这是我们保持肌肉健壮的一种方式 - 如果肌肉对身体的其他部分产生巨大影响，你不希望任何控制它的错误。”

未来的工作将改善网络，为个别骨骼增加更逼真的质量和个体肌肉的伸展性。肌腱和具有更复杂的屈曲行为的肌肉的建模也将得到改善。