神經(jīng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)（神經(jīng)力學(xué)科研裝置）

——人體運(yùn)動(dòng)的多尺度神經(jīng)力學(xué)模型系統(tǒng)

系統(tǒng)功能概述：

研究人體運(yùn)動(dòng)源于神經(jīng)、肌肉和骨骼系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)互動(dòng)。檢查骨骼、肌肉和神經(jīng)系統(tǒng)的綜合作用，以及它們?nèi)绾蜗嗷プ饔靡援a(chǎn)生完成運(yùn)動(dòng)任務(wù)所需的運(yùn)動(dòng)。
旨在了解運(yùn)動(dòng)及其與大腦的關(guān)系。結(jié)合肌肉、感覺(jué)器官、大腦中的模式發(fā)生器和中樞神經(jīng)系統(tǒng)本身的努力來(lái)解釋運(yùn)動(dòng)的領(lǐng)域。
應(yīng)用包括了解運(yùn)動(dòng)神經(jīng)肌肉和肌肉骨骼功能的潛在機(jī)制，對(duì)復(fù)合神經(jīng)肌肉骨骼系統(tǒng)中神經(jīng)機(jī)械相互作用等緩解健康問(wèn)題以及設(shè)計(jì)和控制機(jī)器人系統(tǒng)。
該設(shè)備開發(fā)綜合多尺度建模方法，包括肌肉、骨骼和神經(jīng)模型。使用的高密度 (HD-EMG) 與盲源分離相結(jié)合，將干擾 HD-EMG 信號(hào)識(shí)別到由同時(shí)控制許多
肌肉纖維的脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元放電的尖峰列車集合中。開發(fā)的由體內(nèi)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元放電驅(qū)動(dòng)的多尺度肌肉骨骼建模公式，用于計(jì)算所得肌肉骨骼力的高保真估計(jì)。
這將使神經(jīng)控制的肌肉組織如何與骨骼組織相互作用的分析能力，因此將為了解神經(jīng)肌肉/骨科疾病的病因、診斷和治療開辟新的途徑。

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• ●完整人體運(yùn)動(dòng)體內(nèi)運(yùn)動(dòng)、動(dòng)作、機(jī)械力協(xié)調(diào)互動(dòng)的分析系統(tǒng)，全面、系統(tǒng)化的數(shù)據(jù)檢測(cè)分析

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• ●神經(jīng)、肌肉和骨骼系統(tǒng)之間控制、協(xié)調(diào)、互動(dòng)的分析評(píng)估

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• ●骨骼、肌肉和神經(jīng)系統(tǒng)綜合作用運(yùn)動(dòng)、動(dòng)作的實(shí)時(shí)捕捉、檢查分析

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• ●研究人體、人機(jī)運(yùn)動(dòng)動(dòng)作及其與大腦、骨骼、肌肉之間的關(guān)系

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• ●結(jié)合肌肉、感覺(jué)器官、大腦中的模式發(fā)生器和中樞神經(jīng)系統(tǒng)本身解釋運(yùn)動(dòng)的領(lǐng)域

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• ●研究運(yùn)動(dòng)神經(jīng)肌肉和肌肉骨骼功能的潛在機(jī)制

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• ●復(fù)合神經(jīng)肌肉骨骼系統(tǒng)中神經(jīng)機(jī)械相互作用等健康問(wèn)題

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• ●其他神經(jīng)與人體所有運(yùn)動(dòng)、動(dòng)作關(guān)聯(lián)問(wèn)題

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• ●確保組件間協(xié)同工作，為您*的研究需求提供全面、系統(tǒng)化、高質(zhì)量捕捉與數(shù)據(jù)分析

系統(tǒng)特點(diǎn)：

        一套一站式交鑰匙 3-D運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)捕捉分析系統(tǒng)，旨在同步收集來(lái)自各種運(yùn)動(dòng)跟蹤器、EMG（）、測(cè)力臺(tái)、手傳感器、EEG腦電圖、
定量腦電圖(quantitative EEG, qEEG)系統(tǒng)、數(shù)字視頻、事件標(biāo)記和其他模擬設(shè)備、虛擬現(xiàn)實(shí)和觸覺(jué)設(shè)備的數(shù)據(jù)。
        從豐富的分析工具集合中生成的數(shù)據(jù)可立即通過(guò)所有數(shù)據(jù)輸出的圖形顯示進(jìn)行回放。 令人驚嘆的 3-D 計(jì)算機(jī)渲染對(duì)象動(dòng)畫可以被視為骨架、簡(jiǎn)筆畫或人形。集成使用市場(chǎng)上
廣泛的硬件實(shí)現(xiàn)對(duì)人體運(yùn)動(dòng)、大腦活動(dòng)、眼球運(yùn)動(dòng)、肌肉募集和作用在身體上的外力的實(shí)時(shí)測(cè)量。
        確保您選擇的組件協(xié)同工作，為您*的研究需求提供全面、系統(tǒng)化、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。 數(shù)據(jù)*同步，與其他組件準(zhǔn)確定位，并通過(guò)的計(jì)算機(jī)
渲染和圖形顯示實(shí)時(shí)呈現(xiàn)。 數(shù)據(jù)輸出包括所有運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)，包括關(guān)節(jié)力和力矩，以及從虛擬環(huán)境同步接收的用戶定義變量。 數(shù)據(jù)可在不需要編程的直觀下拉菜單中使用。
用戶編寫的腳本可以定義額外的數(shù)據(jù)和事件，并與統(tǒng)計(jì)模塊一起擴(kuò)展該系統(tǒng)的固有功能。

允許用戶對(duì)三維肌肉骨骼圖形進(jìn)行建模、動(dòng)畫制作和測(cè)量以及神經(jīng)控制協(xié)調(diào)。肌肉骨骼模型包括骨骼、肌肉、關(guān)節(jié)、韌帶和其他可由用戶通過(guò)圖形界面操縱的物理結(jié)構(gòu)的表示。這些模型可以用來(lái)模擬任何數(shù)量的運(yùn)動(dòng)，如步行、騎自行車、跑步、跳躍、舉重和投擲。

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• 動(dòng)作捕捉導(dǎo)入器–可以導(dǎo)入運(yùn)動(dòng)捕捉文件(C3D、TRB、TRC)進(jìn)行回放和測(cè)量。它還可以從運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)實(shí)時(shí)導(dǎo)入數(shù)據(jù)，并在捕獲數(shù)據(jù)時(shí)制作三維模型的動(dòng)畫。

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• 步態(tài)報(bào)告–運(yùn)動(dòng)報(bào)告工具創(chuàng)建一組運(yùn)動(dòng)的報(bào)告，包括步態(tài)。這些報(bào)告包含平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差和數(shù)據(jù)比較。對(duì)于步態(tài)報(bào)告，該工具計(jì)算步態(tài)事件，并自動(dòng)將記錄的運(yùn)動(dòng)分為左右步幅。包含格式化的Excel圖表，以便于比較或研究數(shù)據(jù)。

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• 腳本–腳本工具使用命令執(zhí)行腳本，以加載模型和運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)、執(zhí)行動(dòng)態(tài)模擬以及創(chuàng)建繪圖和報(bào)告。腳本也可用于保存工具設(shè)置，以便下次啟動(dòng)或加載特定模型時(shí)恢復(fù)這些設(shè)置。

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• 模型縮放–縮放實(shí)用程序會(huì)根據(jù)靜態(tài)運(yùn)動(dòng)捕捉試驗(yàn)的測(cè)量結(jié)果，自動(dòng)縮放通用模型以匹配任何尺寸的個(gè)體。包括肌肉路徑在內(nèi)的所有模型組件都會(huì)隨著身體部分進(jìn)行縮放。

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• 肌肉包裹–用戶可以交互定義球體、橢圓體、圓柱體和鳥居，以供肌肉肌腱執(zhí)行器包裹。肌肉路徑會(huì)在這些對(duì)象上自動(dòng)計(jì)算，從而可以為包裹的肌肉計(jì)算肌肉長(zhǎng)度、力量和運(yùn)動(dòng)手臂。

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• 現(xiàn)場(chǎng)直播–只要肌肉的任何屬性發(fā)生變化，肌肉屬性的實(shí)時(shí)圖就會(huì)更新。這允許用戶立即觀察移動(dòng)附著點(diǎn)、纏繞對(duì)象或任何其他屬性對(duì)肌肉長(zhǎng)度、力臂和力的影響。

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• 骨骼變形–用戶可以將骨骼扭曲成新的形狀，以模擬各種類型的骨骼畸形，如脛骨扭轉(zhuǎn)或股骨前傾。

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• 視頻導(dǎo)入/導(dǎo)出–運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)視頻可以在運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫期間導(dǎo)入并在虛擬屏幕上播放。這使得模型動(dòng)畫和實(shí)時(shí)視頻的比較變得容易。視頻也可以從模型窗口導(dǎo)出到AVI文件。

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• 外皮–蒙皮是指鏈接到一個(gè)或多個(gè)身體部分的三維多邊形表面。通過(guò)鏈接到一個(gè)或多個(gè)身體部分，可以使皮膚在關(guān)節(jié)移動(dòng)時(shí)變形。皮膚可用于表示解剖皮膚、肌肉表面、韌帶或其他表面。它們也可以用紋理貼圖渲染，以增強(qiáng)真實(shí)感。

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• 圖像使用者界面–更新的用戶界面元素使與模型交互以及更改骨骼、肌肉和其他組件的顯示屬性變得容易。該系統(tǒng)現(xiàn)在支持“拖放"，可以輕松加載模型或運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，并執(zhí)行添加骨骼或運(yùn)行腳本等功能。

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• OpenSim兼容性–可以與OpenSim連接，OpenSim是一個(gè)開源軟件系統(tǒng)，允許用戶創(chuàng)建和測(cè)量運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)模擬。OpenSim通過(guò)提供額外的動(dòng)力學(xué)特性，包括殘余減少和計(jì)算肌肉控制，擴(kuò)展了該系統(tǒng)的功能。OpenSim可以導(dǎo)入和導(dǎo)出該系統(tǒng)模型，允許用戶利用這兩個(gè)應(yīng)用程序的功能。

力量和調(diào)節(jié)
提供用于動(dòng)作捕捉的硬件和軟件的交鑰匙包，根據(jù)力量和調(diào)理人士的需求量身定制。

之運(yùn)動(dòng)平衡評(píng)估介紹：

分析和跟蹤受試者生物力學(xué)能力的變化，監(jiān)測(cè)肌肉募集并分析感覺(jué)組織

特點(diǎn)：

1、立即評(píng)估
輸出同步壓力中心和運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)，以及用戶定義的測(cè)量值，包括局部和全局大/小搖擺和運(yùn)動(dòng)范圍。 實(shí)時(shí)提供此信息，以便為您的受試者提供即時(shí)的表現(xiàn)反饋。
2、實(shí)時(shí)生物反饋
通過(guò)音調(diào)和視覺(jué)提示提供實(shí)時(shí)生物反饋，以跟蹤和擴(kuò)展任何身體部位的運(yùn)動(dòng)范圍。 監(jiān)測(cè)肌肉募集的時(shí)間和存在以優(yōu)化平衡策略。

3、集成外圍數(shù)據(jù)
通過(guò)同步腦電圖、眼動(dòng)追蹤、數(shù)字參考視頻、虛擬現(xiàn)實(shí)和擴(kuò)展運(yùn)動(dòng)學(xué)和地面力數(shù)據(jù)收集，以調(diào)查有助于平衡和姿勢(shì)控制的所有神經(jīng)肌肉因素。 可以隨時(shí)間添加硬件以擴(kuò)展功能。 所有數(shù)據(jù)源都可以同步收集，也可以通過(guò)單擊按鈕單獨(dú)收集。

4、分析
利用 該系統(tǒng) 的非線性分析功能，例如熵和分形維數(shù)，可以更完整地評(píng)估穩(wěn)定性。

5、動(dòng)態(tài)跑步機(jī)控制
使用 該系統(tǒng) 的雙向?qū)崟r(shí)接口控制 Bertec 的儀表跑步機(jī)，以控制皮帶速度。 根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)修改皮帶速度以進(jìn)行自定步調(diào)步行和跑步，或在數(shù)據(jù)收集期間應(yīng)用用戶定義的擾動(dòng)以評(píng)估姿勢(shì)控制

之肌肉建模分析介紹：集成肌肉模型采集的運(yùn)動(dòng)捕捉數(shù)據(jù)分析肌肉力量和力矩。

分析出被測(cè)者的肌肉纖維類型、狀態(tài)、適應(yīng)潛力等指標(biāo)從而評(píng)判被測(cè)者適合哪種類型的運(yùn)動(dòng)；還可以準(zhǔn)確測(cè)量被測(cè)肌肉的疲勞度，監(jiān)測(cè)肌肉疲勞恢復(fù)情況所需要的時(shí)間，從而科學(xué)合理制定訓(xùn)練計(jì)劃和強(qiáng)度；并從測(cè)試中可分析得出，左右兩側(cè)肌肉是否對(duì)稱，狀態(tài)是否正常，在運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練或是比賽前，規(guī)避受傷風(fēng)險(xiǎn)，不會(huì)給測(cè)試者帶來(lái)任何傷害和影響，還可在受傷后直接選取受傷部位得到受傷肌肉的具體信息，根據(jù)信息，可以很準(zhǔn)確判斷肌肉受傷情況并制定康復(fù)計(jì)劃流程，幫助縮短康復(fù)所需要的時(shí)間

建模變得容易
直接從從標(biāo)記、I M U、電磁跟蹤器和 C 3 D 文件收集的運(yùn)動(dòng)捕捉數(shù)據(jù)中生成肌肉模型。
用戶自定義 & 導(dǎo)入模型
導(dǎo)入 O p e n S i m 模型，定義您自己的模型或修改現(xiàn)有模型。 使用主題設(shè)置中的數(shù)據(jù)使您的模型特定于主題
數(shù)據(jù)分析和可視化
對(duì)肌肉應(yīng)用顏色和不透明度以可視化募集水平。繪制單個(gè)肌肉力量以了解單個(gè)肌肉的相對(duì)貢獻(xiàn)和排序。 比較肌肉力矩和外部關(guān)節(jié)力矩。 通過(guò)比較內(nèi)部肌肉力矩與總關(guān)節(jié)力矩的總和來(lái)分析優(yōu)化的質(zhì)量。
靈活堅(jiān)固
使用您現(xiàn)有的收集方法。 該系統(tǒng)自動(dòng)將在該系統(tǒng)中收集的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)鏈接到肌肉模型靜態(tài)優(yōu)化程序。 優(yōu)化力或激活。

允許用戶對(duì)三維肌肉骨骼圖形進(jìn)行建模、動(dòng)畫制作和測(cè)量以及神經(jīng)控制協(xié)調(diào)。肌肉骨骼模型包括骨骼、肌肉、關(guān)節(jié)、韌帶和其他可由用戶通過(guò)圖形界面操縱的物理結(jié)構(gòu)的表示。這些模型可以用來(lái)模擬任何數(shù)量的運(yùn)動(dòng)，如步行、騎自行車、跑步、跳躍、舉重和投擲。

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• 動(dòng)作捕捉導(dǎo)入器–可以導(dǎo)入運(yùn)動(dòng)捕捉文件(C3D、TRB、TRC)進(jìn)行回放和測(cè)量。它還可以從運(yùn)動(dòng)分析系統(tǒng)實(shí)時(shí)導(dǎo)入數(shù)據(jù)，并在捕獲數(shù)據(jù)時(shí)制作三維模型的動(dòng)畫。

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• 步態(tài)報(bào)告–運(yùn)動(dòng)報(bào)告工具創(chuàng)建一組運(yùn)動(dòng)的報(bào)告，包括步態(tài)。這些報(bào)告包含平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差和數(shù)據(jù)比較。對(duì)于步態(tài)報(bào)告，該工具計(jì)算步態(tài)事件，并自動(dòng)將記錄的運(yùn)動(dòng)分為左右步幅。包含格式化的Excel圖表，以便于比較或研究數(shù)據(jù)。

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• 腳本–腳本工具使用命令執(zhí)行腳本，以加載模型和運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)、執(zhí)行動(dòng)態(tài)模擬以及創(chuàng)建繪圖和報(bào)告。腳本也可用于保存工具設(shè)置，以便下次啟動(dòng)或加載特定模型時(shí)恢復(fù)這些設(shè)置。

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• 模型縮放–縮放實(shí)用程序會(huì)根據(jù)靜態(tài)運(yùn)動(dòng)捕捉試驗(yàn)的測(cè)量結(jié)果，自動(dòng)縮放通用模型以匹配任何尺寸的個(gè)體。包括肌肉路徑在內(nèi)的所有模型組件都會(huì)隨著身體部分進(jìn)行縮放。

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• 肌肉包裹–用戶可以交互定義球體、橢圓體、圓柱體和鳥居，以供肌肉肌腱執(zhí)行器包裹。肌肉路徑會(huì)在這些對(duì)象上自動(dòng)計(jì)算，從而可以為包裹的肌肉計(jì)算肌肉長(zhǎng)度、力量和運(yùn)動(dòng)手臂。

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• 現(xiàn)場(chǎng)直播–只要肌肉的任何屬性發(fā)生變化，肌肉屬性的實(shí)時(shí)圖就會(huì)更新。這允許用戶立即觀察移動(dòng)附著點(diǎn)、纏繞對(duì)象或任何其他屬性對(duì)肌肉長(zhǎng)度、力臂和力的影響。

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• 骨骼變形–用戶可以將骨骼扭曲成新的形狀，以模擬各種類型的骨骼畸形，如脛骨扭轉(zhuǎn)或股骨前傾。

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• 視頻導(dǎo)入/導(dǎo)出–運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)視頻可以在運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫期間導(dǎo)入并在虛擬屏幕上播放。這使得模型動(dòng)畫和實(shí)時(shí)視頻的比較變得容易。視頻也可以從模型窗口導(dǎo)出到AVI文件。

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• 外皮–蒙皮是指鏈接到一個(gè)或多個(gè)身體部分的三維多邊形表面。通過(guò)鏈接到一個(gè)或多個(gè)身體部分，可以使皮膚在關(guān)節(jié)移動(dòng)時(shí)變形。皮膚可用于表示解剖皮膚、肌肉表面、韌帶或其他表面。它們也可以用紋理貼圖渲染，以增強(qiáng)真實(shí)感。

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• 圖像使用者界面–更新的用戶界面元素使與模型交互以及更改骨骼、肌肉和其他組件的顯示屬性變得容易。該系統(tǒng)現(xiàn)在支持“拖放"，可以輕松加載模型或運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，并執(zhí)行添加骨骼或運(yùn)行腳本等功能。

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• OpenSim兼容性–可以與OpenSim連接，OpenSim是一個(gè)開源軟件系統(tǒng)，允許用戶創(chuàng)建和測(cè)量運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)模擬。OpenSim通過(guò)提供額外的動(dòng)力學(xué)特性，包括殘余減少和計(jì)算肌肉控制，擴(kuò)展了該系統(tǒng)的功能。OpenSim可以導(dǎo)入和導(dǎo)出該系統(tǒng)模型，允許用戶利用這兩個(gè)應(yīng)用程序的功能。

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• 由于不適當(dāng)?shù)闹貜?fù)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的肌肉骨骼系統(tǒng)的過(guò)度負(fù)荷會(huì)導(dǎo)致?lián)p傷

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• 建議進(jìn)行肌肉強(qiáng)化練習(xí)，以防止受傷并加速康復(fù)

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• 許多鍛煉和康復(fù)建議是基于專家意見，而不是基于證據(jù)的研究

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• 我們使用神經(jīng)肌肉骨骼模擬來(lái)增加我們關(guān)于運(yùn)動(dòng)和鍛煉對(duì)肌肉骨骼系統(tǒng)負(fù)荷的影響的知識(shí)

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• 在我們的運(yùn)動(dòng)分析實(shí)驗(yàn)室，我們收集和分析來(lái)自不同人群的數(shù)據(jù)，包括運(yùn)動(dòng)員，例如和業(yè)余舞蹈演員、肥胖兒童和健康成人

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• 我們的研究結(jié)果可能有助于預(yù)防未來(lái)的傷害，并設(shè)計(jì)基于證據(jù)的康復(fù)計(jì)劃

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