The electrical muscle stimulator (EMS) based human machine interface (HMI) free to mechanical constraint and muscle fatigue problems are proposed for force feedback in a virtual reality. The device was designed to provide force feedback up to 4.8 N and 2.6 N each to the thumb and forefingers. The main objective of the HMI is to make unnecessary mechanical structures to attach on the hand or fingers. It employs custom EMSs and an interface arranged in the forearm. In this work, major muscle groups such as extensor pollicis brevis (EPB), extensor indicis proprius (EIP), flexor pollicis longus (FPL) and flexor digitorum profundus (FDP) are selected for efficient force feedback and controlled individually. For this, a human muscular-skeletal analysis was performed and verified. The validity of the proposed multi-channel EMS based HMI was evaluated thorough various experiments with ten human subjects, interacting with a virtual environment.
When an active muscle is stretched, its steady-state isometric force following stretch is greater than that of a purely isometric contraction as the corresponding muscle length, referred to as force enhancement (FE). The purpose of this study was to investigate possible effects of muscle architecture on the FE. While subject performed maximal isometric dorsiflexion (REF) and isometric-stretch-isometric dorsiflexion (ECC) contractions, ankle joint angle and dorsiflexion torque using a dynamometer and electromyography of the tibialis anterior and the medical gastrocnemius muscles were measure. Simultaneously, real-time ultrasound images of the tibialis anterior were acquired. Regardless of the speed of stretch of the ECC contractions. the torques produced during the isometric phase following stretch ($37.3{\pm}1.5\;Nm$ ($10{\pm}3%$ FE) and $38.3{\pm}1.5$ ($12{\pm}3%$ FE) for the ECC contractions with $15^{\circ}$/s and $45^{\circ}$/s stretch speeds, respectively) were greater than those of the REF contractions ($34.5{\pm}2.5\;Nm$). Moreover, the amount of FE was found to be stretch speed dependent. Angles of pennation ($\alpha$) during the isometric phase following stretch were the same for the REF ($15{\pm}1^{\circ}$) and the ECC ($14{\pm}1^{\circ}$(LS), $15{\pm}1^{\circ}$(LF)). During the same phase, muscle thicknesses were the same ($14.9{\pm}0.6$, and $14.9{\pm}0.5\;mm$ for the REF and the ECC contractions, respectively). For a large limb muscle, the tibialis anterior muscle, a similar amount of force enhancement was observed as did for other human skeletal muscles. Architectural variables, pennation angle and thickness, were not systematically different between the REF and ECC contractions when FE occurred. Therefore, the results of this study suggest that muscle architecture may have little influence on the production of FE.
PURPOSE: This study examined sarcopenia in middle-aged men aged 40 to 49 years. METHODS: The study design was a nationwide cross-sectional study involving 1,564 participants. The participants were divided into two groups based on their skeletal muscle mass index scores, with 36 and 1,528 individuals classified into the sarcopenia and normal groups, respectively. The variables examined included age, height, weight, body mass index (BMI), waist circumference, skeletal muscle mass index, and systolic and diastolic blood pressure. The results from blood tests included fasting glucose, triglycerides, and total cholesterol levels. The smoking and drinking status were also recorded. RESULTS: The anthropometric variables, such as weight, BMI, and waist circumference, revealed significant differences between the two groups (p < .05), except for height (p > .05). In addition, total cholesterol in the laboratory test and drink status were significant between the two groups (p < .05). CONCLUSION: This study identified significant determinants for sarcopenia among community-dwelling middle-aged men.
Recent studies have focused on evidence-based interventions to prevent mobility decline and enhance physical performance in older adults. Several modalities, in addition to traditional strengthening programs, have been designed to manage age-related functional decline more effectively. In this study, we reviewed the current relevant literatures to assess the therapeutic potential of eccentric exercises for age-related muscle atrophy (sarcopenia). Age-related changes in human skeletal muscle, and their relationship with physical performance, are discussed with reference to in vitro physiologic and human biomechanics studies. An overview of issues relevant to sarcopenia is provided in the context of the recent consensus on the diagnosis and management of the condition. A decline in mobility among the aging population is closely linked with changes in the muscle force-velocity relationship. Interventions based specifically on increasing velocity and eccentric strength can improve function more effectively compared with traditional strengthening programs. Eccentric strengthening programs are introduced as a specific method for improving both muscle force and velocity. To be more effective, exercise interventions for older adults should focus on enhancing the muscle force-velocity relationship. Exercises that can be performed easily, and that utilize eccentric strength (which is relatively spared during the aging process), are needed to improve both muscle force and velocity.
인체에서 가장 큰 기관인 골격근은 통증과 기능장애를 초래할 수 있는데, 통증 유발점이라는 특징적인 병변을 가지는 근막 통증 증후군이 골격근의 가장 흔한 병적 상황 중의 하나이다. 통증 유발점은 골격근 내의 taut band라고 불리는 띠안에 존재하는 과민한 통증성 국소 병변으로 국소 통증 뿐만 아니라 연관통 및 만성적인 관절운동 제한과도 동반된다. 다양한 치료법들이 시도되었으나 통증 유발점 주사법이 가장 효율적인 치료법으로 사용되고 있으며 이 종설에서는 근막 통증 증후군의 일반적 병인과 통증 유발 주사의 방법에 대하여 소개하고자 한다.
Calumenin was previously identified as a high affinity Ca$\^$2+/ binding protein in mouse cardiac sarcoplasmic reticulum (SR). For the present study, a 48 kDa skeletal homologue of calumenin was identified by sucrose-density gradient of rabbit skeletal SR membranes, concanavalin A treatment, 2D-gel electrophoresis, $\^$45/Ca$\^$2+/ overlay, Stains-all staining, and MALDI-TOF analysis. We attempted to clone the skeletal calumenin by RT-PCR based on mouse cardiac and human calumenin sequences. The deduced amino acid sequence (315 residues) of the skeletal calumenin showed high identity to mouse cardiac calumenin (90%). As seen in the cardiac calumenin, the deduced sequence contains a 19 amino acid N-terminal signal sequence and a HDEF C-terminal sequence, a putative retrieval signal to ER. Also, the skeletal calumenin contains one N-glycosylation site, three PKC phosphorylation sites, eight casein kinase 2 phosphorylation sites, and 6 EF-hand domains. GST-calumenin showed a conformational change and increased mobility in the presence of Ca$\^$2+/ in SDS-PAGE. Three calumenin interacting proteins (ryanodine receptor 1, glycogen phosphorylase, and phosphofructo kinase) were identified by pull-down assay with GST-calumenin and solubilized SR. All the interactions were Ca$\^$2+/dependent. The present results suggest that calumenin plays an important role in Ca$\^$2+/ homeostasis of muscle cells.
Park, Jung-Chul;Shin, Hyun-Seung;Cha, Jung-Yul;Park, Jong-Tae
Journal of Periodontal and Implant Science
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제45권1호
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pp.8-13
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2015
Purpose: The aim of this study was to evaluate the transfer of different occlusal forces in various skeletal malocclusions using finite element analysis (FEA). Methods: Three representative human cone-beam computed tomography (CBCT) images of three skeletal malocclusions were obtained from the Department of Orthodontics, Yonsei University Dental Hospital, Seoul, South Korea. The CBCT scans were read into the visualization software after separating bones and muscles by uploading the CBCT images into Mimics (Materialise). Two separate three-dimensional (3D) files were exported to visualize the solid morphology of skeletal outlines without considering the inner structures. Individual dental impressions were taken and stone models were scanned with a 3D scanner. These images were integrated and occlusal motions were simulated. Displacement and Von Mises stress were measured at the nodes of the FEA models. The displacement and stress distribution were analyzed. FEA was performed to obtain the 3D deformation of the mandibles under loads of 100, 150, 200, and 225 kg. Results: The distortion in all three skeletal malocclusions was comparable. Greater forces resulted in observing more distortion in FEA. Conclusions: Further studies are warranted to fully evaluate the impact of skeletal malocclusion on masticatory performance using information on muscle attachment and 3D temporomandibular joint movements.
Muscle force produced by muscle fibers is transmitted to bones via tendinous structures(aponeuroses and tendon), resulting in joint(s) movement. As force-transmitting elements, mechanical behavior of aponeuroses and tendon are closely related with the function of muscle-tendon complex. The purpose of this study was to determine strain characteristics of aponeuroses for in-vivo human soleus muscle during submaximal voluntary contractions using an advanced medical imaging technique, velocity-encoded phase-contrast magnetic resonance imaging (VE-PC MRI). VE-PC MRI of the soleus muscle-tendon complex was acquired during submaximal isometric plantarflexion contraction-relaxation cycle (n = 7), using 3.0T Trio MRI scanner(Siemens AG, Malvern, MA). From the VE-PC MRI containing the tissue velocity in superior-inferior direction, twenty regions of interest(20 ROI; 10 on the anterior aponeurosis and 10 on the posterior aponeurosis) were tracked. During the isometric plantarflexion contraction-relaxation cycle, velocity and displacement profiles were different between the anterior and posterior aponeuroses, indicating heterogeneous strain behavior along the length of the leg. The anterior aponeurosis elongated while the posterior aponeurosis shortened during the initial phase of the contraction. Moreover, strain behavior of the posterior aponeurosis was different from that of the Achilles tendon. Possible explanation for the observed variations in strain behavior of aponeuroses was investigated with morphological assessment of the soleus muscle and it was found that the intramuscular tendinous structures significantly vary among subjects. In conclusion, the heterogeneous mechanical behavior of the soleus aponeuroses and the Achilles tendon suggests that the complexity of skeletal muscle-tendon complex should be taken into consideration when modeling the complex for better understanding of its functions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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