Name: التكيف من الروبوت في الرنين المغناطيسي الوظيفي لمسي 3T (فيديو) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-10-04T12:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 16 s
Description: تعلم كيفية استخدام الروبوت اللمسي في التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي 3T لتقييم نشاط الدماغ أثناء المهام الحركية. تُظهر هذه الطريقة تقليل التداخل الكهرومغناطيسي باستخدام درع ألمنيوم وذراع ثمانية أقدام.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

نود أن نشكر كون لو وكورتس رونالد لتقديم المساعدة التقنية. وأيد هذا العمل من قبل موري ONR جائزة رقم : N00014 - 10 - 1-0072 NSF ، منح # SBE - 0542013 لديناميات الزمنية من مركز التعلم ، وهي علوم NSF مركز التعلم ، ومنحة المعاهد الوطنية للصحة # 2 NS036449 R01 - 11.

1. خارج غرفة الماسح الضوئي <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع الجدول المتداول مع نهاية حرة وانتهاء بدعم خارجي من مقبض طويل منفصلة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الاختيار التي يتم فيها تشغيل الروبوت قبالة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع الروبوت في المقبس الطاولة وتأمين السلامة لوحة الألومنيوم على الروبوت مع 2 البراغي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إرفاق effecter نهاية للتعامل مع الروبوت مع محول الألومنيوم والتحقق من انه يتحرك بحرية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نعلق كابل 10 'بالتوازي مع الالومنيوم التدريع مع الروبوت وتأكد من أن التدريع سليمة. إضافة احباط اضافية اذا لزم الامر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مكان مربع الألومنيوم التدريع على الروبوت الحرص على وضع مواز وكابلات الكهرباء في أخدود على ظهره. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> المسمار بعناية في مربع التدريع. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حزمة رقائق الألومنيوم في الأخدود كابل في مربع التدريع والتأكد من احباط يجعل الاتصال مع التدريع على الكابل المتوازي. </li></ol> 2. الانتقال الى غرفة الماسح الضوئي مع شخصين ، A و B <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الاستعداد للدخول في بيئة عالية المجال المغناطيسي عن طريق إزالة أي وجميع الأجسام المعدنية غير الحديدية بما في ذلك منها ، على سبيل المثال ، الهواتف المحمولة ، ومفاتيح ، والنقود المعدنية ، الخ... </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مع نهاية عقد ألف شخص في نهاية الجدول خالية من وباء الروبوت الشخص استقرار نهاية مربع ، ولفة انها الحرة الأولى حتى يدخل الروبوت مجرد باب الغرفة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مقاطع B الشخص مربوط الحبل الأمن إلى ثقب مرساة على خلفية قضية التدريع والشيكات التي ترتبط بقوة الطرف الآخر مرتكزا الجدار. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> العمل معا ، ولفة على طاولة في غرفة وإرفاقه مع الأشرطة فيلكرو إلى سفح الجدول الرنين المغناطيسي الوظيفي. يجب على الروبوت نهاية الجدول البقاء بعيدة عن الماسح الضوئي ممكن. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نعلق كابل الروبوت موازية لتصفية مخصص على بالمرور إلى غرفة التحكم ، والمكونات في الروبوت. ينبغي للاحباط التدريع على كبل متوازي اجراء اتصالات مع المرشح. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نعلق الجزء الخارجي من مقبض طويل (effecter النهاية) والتحقق من أنها سوف تدخل تحمل من الرنين المغناطيسي الوظيفي نظيفة. </li></ol> 3. في غرفة التحكم <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدء تشغيل جهاز الكمبيوتر مراقبة ونعلق كابل 6 'بالتوازي مع الروبوت. تأكد من إزالة أية عوامل تصفية الإضافية التي قد تكون على الجزء الداخلي من بالمرور. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحقق من أن يتم تشغيل المحركات الروبوت إيقاف ، بدء روتين فانتوم المعايرة والتحقق من أن قراءات موقف المحركات من الروتين المعايرة الروبوت مستقرة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> المزدوج تحقق من اتصال كبل متوازي وهذا هو تعلق فقط تصفية واسعة مخصصة إذا روتين المعايرة لا تستطيع رؤية الروبوت أو هناك اختلافات كبيرة في قراءات السيارات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تشغيل الروبوت عن طريق فتح منفذ على الجزء الخلفي من المربع التدريع واضغط على مفاتيح بعصا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعادة معايرة روتينية مع نهاية effecter تركزت تقريبا في نهاية الدليل الموجي المخروطية. الخطوة من خلال معايرة والتحقق من أن مربع مربع المعايرة والتفاعل لمسي المناسبة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نعلق الإخراج TTL من الرنين المغناطيسي الوظيفي (موصل BNC) إلى ADC Labjack السيطرة على جهاز الكمبيوتر. </li></ol> 4. الموضوع <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يعد هذا الموضوع من أجل بيئة الحقل المغناطيسي عالية مع البروتوكولات القياسية الرنين المغناطيسي الوظيفي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد أي معدات اضافية للتجربة ، على سبيل المثال ، نظام العرض المرئي. نستخدم مختبر NordicNeuro الرؤية المحدودة ، التي تنص على نظام ستيريو عرض من العروض البصرية ، وهي الميزة التي هي مفيدة بشكل خاص عند تقديم البيئات الافتراضية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد هذا الموضوع يستلقي على الطاولة ، ويقع لفائف الرأس ، وضبط المسافة من الروبوت من خلال تخفيف الخناق جهة وانزلاق الجزء العلوي من الجدول حتى يمكن نقل هذا الموضوع بشكل مريح. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> دليل الجدول يدويا عن طريق التمسك نهاية الروبوت في حين أن الجدول الرنين المغناطيسي الوظيفي يتحرك داخل وخارج الفتحة لمنع العجلات من متذبذب. تأكد من effecter يذهب الى نهاية تتحمل ولا يصاب في الخارج. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تشغيل التجربة. </li></ol> 5. كسر الإعداد مع شخصين A و B <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد خروج المريض ، وإزالة نهاية الخارجي للمعالجة طويلة وفصل الجدول الروبوت من الجدول بواسطة الرنين المغناطيسي الوظيفي فك رباط الفيلكرو. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> من الروبوت ، والتراجع عن محمية الكابل المتوازي وافصل كابل الطاقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ألف شخص مع نهاية عقد خالية من الجدول الروبوت وباء شخص توجيه الروبوت نهاية ، نقل الجدول إلى الباب. عند الباب ، والتراجع عن الحبل ، ولفة الجدول الروبوت إلى القاعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> التراجع عن كل المسامير من مربع التدريع ومسامير اثنين من لوحة السلامة وإزالة الروبوت. </li></ol> 6. ممثل النتائج : من الناحية المثالية ، ينبغي أن الروبوت والرنين المغناطيسي الوظيفي لمسي لا تؤثر على بعضها البعض. يمكن أن نقول إذا كان يتم عبر الإنترنت أثرت على الروبوت من الرنين المغناطيسي الوظيفي. عموما ، إذا لم يتم كابل الروبوت موازية محمية بشكل صحيح وتصفيتها ، ثم قراءات من المحركات oscilبسرعة في وقت متأخر. هذا يمكن ان تكون ثابتة عن طريق فحص مضاعفة الألومنيوم التدريع في كابل ، التي يتم وضعها بشكل صحيح الأساسية حديدية على كبل متوازي بالقرب من الروبوت ، وأنه مرشح فقط على الروبوت هو تصفية مخصص على الماسح الضوئي غرفة من الجانب بالمرور . اكتشاف أخطاء في الرنين المغناطيسي الوظيفي هو حقا ممكن فقط بعد أن تم تقليص البيانات وتحليلها ، ولكن ينبغي أن تؤخذ تفحص التشريحية في وقت مبكر من دراسة وفحص للتأثيرات سستة أو غيرها من الأعمال الفنية يدل على الضوضاء ارتباطا (على سبيل المثال ارتفاع الضوضاء) 7. بشكل متكرر ، مثل الضوضاء يأتي من المعادن المعدنية على الاتصال ، ويمكن تنظيف من خلال تشديد الخناق على كل طاولة الروبوت ، وبخاصة مسامير التكيف اليد على جانب من طاولة المفاوضات. من تجاربنا إشارة الرنين المغناطيسي الوظيفي الأساس إلى نسبة الضوضاء (SNR) هو ~ 380 و مع الروبوت محمية تماما في الغرفة التي تنخفض إلى معقولة لا يزال ~ 330. إذا كان الدرع ليس في مكان على الروبوت ، ثم تراجع لمزيد من SNR ~ 250 ، وآثار الضجيج تصبح كبيرة جدا. كما هو مبين في 4 و 3 من درجة مشتركة الحرية في وسط مقبض له تأثير يذكر على ديناميات التفاعل الروبوت / ومن ناحية باستثناء التحول بعيدا عن الروبوت. المشترك في وسط مقبض يتصرف مثل نقطة ارتكاز ويعكس هذا الاقتراح واضح في اثنين من الاتجاهات (اليسار واليمين وحتى أسفل) ولكن لا ثالث (إلى الأمام والخلف) منذ فانتوم واليد هي على طرفي نقيض من ذراع التعامل مع مثل نقطة ارتكاز في الوسط ، وتطبق المكاسب في مجال البرمجيات في كل من الاتجاهات الثلاثة الإقليدية : المكاسب السلبية في الاتجاهين التي يسيطر عليها قطب المشتركة ، وكسب إيجابي في اتجاه مشترك المنزلق. الأثر الصافي للمقبض دوار ويستنسخ كامل 3 درجات الحرية للروبوت فانتوم ، فقط 9 'بعيدا. <img src="/files/ftp_upload/3364/3364fig1.jpg" alt="الشكل 1" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="الشكل 1"> الشكل 1 استخدام جهاز لتركيب الروبوت لمسي للاستخدام في بيئة الرنين المغناطيسي الوظيفي. يظهر أعلى الروبوت منصة لمسي في حالة قبل الضميمة (أعلى ، يسار) وgimbal / المنزلق مشتركة في منتصف المقبض (أعلى ، يمين). أسفل ، يسار يظهر الموضوع في الماسح الضوئي التلاعب في التعامل معها. القاع ، هو حق لرسم كاريكاتوري للeffecter التدريع ونهاية. <img src="/files/ftp_upload/3364/3364fig2.jpg" alt="الشكل 2" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="الشكل 2"> الشكل 2 نتائج اختبار الروبوت بيورن لمحمية تماما مع الحركة. الصور الثلاث مع الصلبان تظهر أجزاء من نموذج الرأس الكروية ، والجزء السفلي يبين حق عرض ثلاثي الأبعاد. النقاط الصغيرة هي فقاعات في نموذج الرأس ثابت ودائما ما تكون موجودة. عدم وجود خطوط كبيرة أو السوستة يشير إلى أن الضجيج غير مترابطة من الروبوت.

<ol><li>Ogawa, S., Lee, T. M., Kay, A. R., Tank, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Brain+magnetic+resonance+imaging+with+contrast+dependent+on+blood+oxygenation%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Brain magnetic resonance imaging with contrast dependent on blood oxygenation.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 87, 9868-9872 (1990).</li>
<li>Heeger, D. J., Ress, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((What+does+fMRI+tell+us+about+neuronal+activity%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Rev.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">What does fMRI tell us about neuronal activity.</a> Nat. Rev. Neurosci. 3, 142-151 (2002).</li>
<li>deCharms, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Applications+of+real-time+fMRI%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Rev.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Applications of real-time fMRI.</a> Nat. Rev. Neurosci. 9, 720-729 (2008).</li>
<li>Hribar, A., Koritnik, B., Munih, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phantom+haptic+device+upgrade+for+use+in+fMRI%5BTitle%5D)+AND+%22Medical+and+Biological+Engineering+and+Computing%22%5BJournal%5D)">Phantom haptic device upgrade for use in fMRI.</a> Medical and Biological Engineering and Computing. 47, 677-684 (2009).</li>
<li>Trommershauser, J., Gepshtein, S., Maloney, L. T., Landy, M. S., Banks, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimal+compensation+for+changes+in+task-relevant+movement+variability%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Optimal compensation for changes in task-relevant movement variability.</a> J. Neurosci. 25, 7169-7178 (2005).</li>
<li>Konczak, J., Li, K. Y., Tuite, P. J., Poizner, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Haptic+perception+of+object+curvature+in+Parkinson%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">Haptic perception of object curvature in Parkinson's disease.</a> PLoS ONE. 3, e2625-e2625 (2008).</li>
<li>Lipton, M. L., Lipton, M. L. Artifacts: When things go wrong, it's not necessarily all bad. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLipton%2C+ML+%22Totally+Accessible+MRI%22">Totally Accessible MRI</a>. , Springer. New York. 139-153 (2008).</li>
<li>Rajh, M., Glodez, S., Flasker, J., Gotlih, K., Kostanjevec, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+and+analysis+of+an+fMRI+compatible+haptic+robot%5BTitle%5D)+AND+%22Robotics+and+Computer-Integrated+Manufacturing%22%5BJournal%5D)">Design and analysis of an fMRI compatible haptic robot.</a> Robotics and Computer-Integrated Manufacturing. 27, 267-275 (2011).</li>
<li>Burdet, E., Gassert, R., Gowrishankar, G., Chapuis, D., Bleuler, H. fMRI compatible haptic interfaces to investigate human motor control. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBurdet%2C+E+%22Experimental+Robotics+IX%2C+of+Springer+Tracts+in+Advanced+Robotics%22">Experimental Robotics IX, of Springer Tracts in Advanced Robotics</a>. Ang, M., Khatib, O. 21, Springer. Berlin. 25-34 (2006).</li>
<li>Nakamura, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+networks+in+motor+sequence+learning%3A+abnormal+topographies+in+Parkinson%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Hum+Brain+Mapp%22%5BJournal%5D)">Functional networks in motor sequence learning: abnormal topographies in Parkinson's disease.</a> Hum Brain Mapp. 12, 42-60 (2001).</li>
</ol>

الإعلان عن أي تضارب في المصالح.

الرنين المغناطيسي الوظيفي للروبوت متوافق يفتح آفاقا جديدة لإجراء التجارب في علم الأعصاب من التحكم في المحركات. الخطوة الأكثر أهمية في الإعداد هو التدريع للروبوت لمنع القطع الأثرية في الرنين المغناطيسي الوظيفي ، وهو ما كنا نفعله في خطوتين. الأول ، هو الروبوت ذاته حوالي 9 &#39;بعيدا عن تحمل مع طويلة ، مقبض ، وخفيفة الوزن المعتمدة في منتصفه مع درجة 3 مشتركة الحرية. الثانية ، والروبوت هو المغطى في 1 / 16 &quot;-1 / 4&quot; مربع الألومنيوم مع المخروطية البلاستيك (13 &quot;قطر القاعدة ،...

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> شبح قسط 1.5/6dof ، وارتفاع قوة النموذج </td><td> Sensable </td><td> <a href="www.sensable.com">www.sensable.com</a> </td></tr></tbody></table>

التكيف من الروبوت في الرنين المغناطيسي الوظيفي لمسي 3t

Adaptation of a Haptic Robot in a 3T fMRI

التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (الرنين المغناطيسي الوظيفي) على تصوير الدماغ وظيفية ممتازة عن طريق إشارة BOLD 1 مع المزايا بما في ذلك الإشعاع غير المؤين ، والدقة المكانية للبيانات ملليمتر التشريحية والوظيفية 2 ، وتقريبا في الوقت الحقيقي والتحليلات 3. الروبوتات اللمسية تقديم قياس دقيق والسيطرة على الموقف وقوة المؤشر في مكان ضيق إلى حد معقول. هنا جمعنا بين هذه التقنيات اثنين للسماح التجارب التي تنطوي على الدقة والتحكم الحركي مع لمسي / اللمس تفاعل البيئة مثل التوصل أو استيعاب. الفكرة الأساسية هي أن إرفاق effecter نهاية 8 القدم معتمدة في مركز للروبوت 4 موضوع السماح لاستخدام الروبوت ، ولكن ذلك التدريع وابقائها خارج الجزء الأكثر تطرفا من الحقل المغناطيسي من جهاز الرنين المغناطيسي الوظيفي (الشكل 1 ). قسط فانتوم 3.0 ، 6DoF ، وارتفاع قوة الروبوت (SensAble تكنولوجيز ، وشركة) هو خيار ممتاز لتوفير قوة التغذية المرتدة في تجارب الواقع الافتراضي 5 ، 6 ، ولكنها بطبيعتها غير آمنة السيد ، ويدخل ضوضاء كبيرة للحساسية الرنين المغناطيسي الوظيفي يمكن أن تتأثر المعدات ، والمحركات الكهربائية والخمسين من الرنين المغناطيسي الوظيفي وبقوة متفاوتة المجال المغناطيسي. لقد وضعنا جدولا ونظام التدريع الذي يسمح للروبوت قدم بأمان في البيئة الرنين المغناطيسي الوظيفي وحدود كل من تدهور للإشارة الرنين المغناطيسي الوظيفي من المحركات الصاخبة كهربائيا وتدهور أداء المحركات الكهربائية بواسطة الحقل المغناطيسي بقوة متفاوتة من الرنين المغناطيسي الوظيفي. مع الدرع ، وإشارة إلى نسبة الضوضاء (SNR : تعني إشارة / ضجيج الانحراف المعياري) من يذهب الرنين المغناطيسي الوظيفي من خط الأساس من ~ ~ 380 إلى 330 ، 250 و ~ دون التدريع. الضجيج ويبدو أن ما تبقى غير مترابطة والتحف لا يضيف إلى الرنين المغناطيسي الوظيفي لكرة الاختبار (الشكل 2). منذ فترة طويلة ، والتعامل مع تيبس يسمح وضع الروبوت خارج النطاق من أكثر الأجزاء بقوة متفاوتة من المجال المغناطيسي لذلك ليس هناك تأثير كبير من الرنين المغناطيسي الوظيفي على الروبوت. تأثير التعامل مع الحركيات الروبوت هو الحد الأدنى لأنها خفيفة الوزن (~ 2،6 £) ولكن للغاية قاسية 3 / 4 &quot;الغرافيت ومتوازن على المفصل 3DoF في الوسط ، والنتيجة النهائية هي الرنين المغناطيسي الوظيفي متوافق نظام لمسي ، مع حوالي 1 قدم مكعب من مساحة العمل ، وعندما يقترن الواقع الافتراضي ، فإنه يسمح لمجموعة من التجارب الجديدة التي سيتم تنفيذها في البيئة الطبيعية بما في ذلك الرنين المغناطيسي الوظيفي التشرد ، والتوصل إلى سلبية من طرف والادراك لمسي ، وتعلم التكيف في مجالات متفاوتة القوة ، أو تحديد الملمس 5 ، 6.

يوصف التكيف واستخدام الروبوت لمسي في 3T الرنين المغناطيسي الوظيفي.

التكيف من الروبوت في الرنين المغناطيسي الوظيفي لمسي 3T

يوفر التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) تصويراً وظيفياً ممتازاً للدماغ عبر إشارة BOLD 1، مع مزايا تشمل كونه غير مؤين...

يوضح هذا الفيديو كيفية استخدام روبوت لمسي وهمي أثناء التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI)، بهدف نهائي يتمثل في تقييم نشاط الدماغ أثناء المهام الحركية لدى البشر. عندما يقوم الشخص الخاضع للتجربة بتحريك ذراع الروبوت، يمكن إجراء قياسات دقيقة لموضع الذراع والقوة التي يبذلها الشخص. ومن أجل تسجيل الرنين المغناطيسي الوظيفي بالتزامن مع المناورات الروبوتية اللمسية، من المهم تجنب تداخل الروبوت مع مخرجات التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي عن طريق إدخال الكثير من الضوضاء الكهربائية، وكذلك تجنب تعرض الروبوت للتلف نتيجة المجال المغناطيسي لجهاز الرنين المغناطيسي.لتحقيق ذلك، يتم أولاً وضع الروبوت داخل صندوق محمي من الألمنيوم. بالإضافة إلى ذلك، يتم توصيل الروبوت المحمي بمقبض مؤثر يبلغ طوله ثماني أقدام يستخدمه الشخص الخاضع للتجربة أثناء الاختبار. يعمل الدرع والمقبض الذي يبلغ طوله ثماني أقدام على تقليل المجالات الكهربائية والمغناطيسية المسببة للاضطراب عند استخدام الروبوت الوهمي مع ماسح MR.عندما يتم وضع الخاضع للفحص في جهاز MRI ويقوم بتحريك الذراع المؤثرة للروبوت الوهمي عبر المقبض الذي يبلغ طوله ثمانية أقدام، يمكن إجراء تجارب واقع افتراضي على الوصول الطبيعي، والإزاحة السلبية للطرف، وتكيف الإدراك اللمسي، والتعلم في مجالات قوة متغيرة، وتحديد الملمس. وفي النهاية، يمكن استخدام هذا الإعداد لربط نشاط الدماغ بالحركة والتخطيط من خلال تسجيلات functional MRI والتحليل الكينماتي لبيانات الروبوت. وتتمثل الميزة الرئيسية لهذه التقنية مقارنة بالطرق الحالية مثل استخدام الهواء المضغوط أو الماء في أن التفاعل الحسي الحركي يتسم باستجابة الروبوت اللمسي بتأخيرات زمنية تُقاس بالميللي ثانية حتى مع الأجسام الديناميكية المعقدة.يمكن لهذه الطريقة أن تساعد في الإجابة على أسئلة جوهرية في دراسة التحكم العصبي في الحركة. على سبيل المثال، مناطق الدماغ النشطة أثناء التفاعل اللمسي مع الكائنات الافتراضية. للبدء، ضع طاولة متحركة بها صندوق محمي بالألومنيوم خارج باب جهاز MRI.يجب تدعيم الطرف الحر للطاولة وفصل الطرف الخارجي للمؤثر ذو المقبض الطويل مع التأكد من إيقاف تشغيل الروبوت. بعد ذلك، ضع الروبوت في مقبس الطاولة وثبّت لوحة الأمان المصنوعة من الألومنيوم فوق الروبوت باستخدام مسمارين. بعد ذلك، قم بتركيب المؤثر النهائي في مقبض الروبوت وتحقق من تحركه بحرية.بعد ذلك، قم بتوصيل الكابل المتوازي بطول 10 قدم والمزود بدرع ألومنيوم بالروبوت، وتحقق من سلامة الدرع. أضف رقائق إضافية إذا لزم الأمر. ضع صندوق درع الألومنيوم فوق الروبوت مع الحرص على وضع الكابلات المتوازية وكابلات الطاقة في المجرى الموجود في الخلف.قم بربط صندوق الحماية بإحكام باستخدام البراغي. ضع رقائق الألومنيوم في أخدود الكابل الموجود في صندوق الحماية، وتأكد من ملامسة الرقائق لدرع الكابل المتوازي. استعد لدخول بيئة المجال المغناطيسي العالي عن طريق إزالة جميع الأجسام المعدنية والعناصر غير المتوافقة مع الرنين المغناطيسي (non MR Safe).يتطلب نقل الروبوت إلى غرفة التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) وجود شخصين لضمان إمكانية إدخال التجهيزات إلى المجال المغناطيسي بأمان. يقوم شخص بالإمساك بالطرف الحر من طاولة الروبوت، بينما يقوم شخص آخر بتثبيت بكرة طرف الصندوق، ويُدفع الطرف الحر للأمام حتى يدخل الروبوت للتو من باب الغرفة. يجب على الباحث الذي يمسك بطرف الصندوق الآن تثبيت حبل الأمان المربوط بفتحة تثبيت في الجزء الخلفي من علبة الحماية.تأكد من أن الطرف الآخر مثبت بإحكام في مرساة جدارية بجوار منطقة العمل. قم بدفع الطاولة إلى داخل الغرفة وثبتها بأشرطة فيلكرو (Velcro) عند قاعدة طاولة التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI). يجب أن يظل طرف الطاولة الخاص بالروبوت بعيداً قدر الإمكان عن الماسح الضوئي.قم الآن بتوصيل الكابل المتوازي للروبوت بالمرشح المخصص الموجود في فتحة العبور إلى غرفة التحكم، ثم قم بتوصيل الروبوت بمصدر الطاقة. يجب أن يتلامس رقائق الحماية الموجودة على الكابل المتوازي مع المرشح. وأخيرًا، قم بتثبيت الجزء الخارجي من المؤثر النهائي، وهو المقبض الطويل الذي سيصل إليه الشخص الخاضع للتجربة، في الروبوت.تحقق من أن المقبض سيتمكن من الدخول في ثقب جهاز FMRI بسلاسة دون الاصطدام بالجوانب. بمجرد إعداد الروبوت في الماسح الضوئي، ابدأ بتشغيل كمبيوتر التحكم. ثم تأكد من وجود الفلتر المخصص فقط في الجزء الداخلي من فتحة المرور وقم بتوصيل الكابل المتوازي بطول ستة أقدام بالروبوت.بعد ذلك، تحقق من إيقاف تشغيل محركات الروبوت. ثم ابدأ روتين معايرة النموذج الوهمي (phantom calibration) وتحقق من استقرار قراءات موضع المحركات. الآن قم بتشغيل الروبوت عن طريق فتح المنفذ الموجود في الجزء الخلفي من صندوق الحماية وتفعيل المفاتيح الموجودة داخل الصندوق.أعد تشغيل روتين المعايرة بحيث يكون المؤثر النهائي متمركزاً تقريباً عند نهاية الدليل الموجي المخروطي. تتبع خطوات المعايرة وتحقق من أن صندوق المعايرة يتمتع بالتفاعل اللمسي المناسب. لبدء التجربة، قم بتجهيز أي معدات إضافية مطلوبة للتجربة، مثل نظام العرض المرئي.يُستخدم هنا نظام الرؤية من شركة Nordic Neuro Lab Incorporated، والذي يوفر عرضاً مجسماً للشاشات المرئية. الآن، اجعل الخاضع للاختبار يستلقي على طاولة الماسح الضوئي وتأكد من كونه في وضع مريح طوال فترة التجربة. ضع ملف الرأس والوسادات المبطنة.بعد ذلك، قم بضبط مسافة الروبوت باستخدام براغي الضبط اليدوية وتحريك الجزء العلوي من الطاولة حتى يتمكن الخاضع للتجربة من الوصول إلى مقبض المؤثر والتحرك بشكل مريح. قم بتوجيه الطاولة يدوياً إلى داخل تجويف جهاز MRI عن طريق الإمساك بطرف الروبوت أثناء تحرك الطاولة. تأكد من أن المؤثر النهائي موجه نحو التجويف وأنه لا يعلق في الجزء الخارجي.أخيرًا، قم بإجراء تجربة التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (FMRI). ابدأ بالحصول على مسح تشريحي للتحقق من وجود أي شوائب تصويرية. ثم قم بإجراء المسوحات الوظيفية بينما يؤدي الشخص الخاضع للتجربة المهمة الوظيفية المصممة للتجربة، مثل نموذج الوصول الطبيعي، مع مراعاة ألا يتداخل الروبوت اللمسي وجهاز FMRI مع بعضهما البعض.إذا كان الروبوت يتأثر بجهاز التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (FMRI)، فإن قراءات المحركات ستتذبذب بسرعة، وسوف يتحرك التمثيل المرئي المباشر للروبوت حتى عندما يكون الروبوت نفسه ثابتاً. وبشكل عام، يحدث هذا عندما لا يكون الكابل المتوازي للروبوت محمياً ومفلراً بشكل صحيح. يمكن معالجة هذه المشكلة من خلال التحقق المزدوج من الدرع الألمنيوم الموجود على الكابل، والتأكد من وضع نواة فيريس (Ferris core) بشكل صحيح على الكابل المتوازي بالقرب من الروبوت، والتحقق من أن الفلتر الوحيد الموصل بالروبوت هو الفلتر المخصص الموجود في جهة غرفة الماسح الضوئي من فتحة العبور.لا يكون اكتشاف الأخطاء في التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (FMRI) ممكناً فعلياً إلا بعد تقليل البيانات وتحليلها. ولكن يجب إجراء مسح تشريحي في مرحلة مبكرة من الدراسة وفحصه للتأكد من عدم وجود تأثيرات السحاب (zipper effects) أو أي تداخلات أخرى تشير إلى وجود ضوضاء مترابطة. وغالباً ما تنجم هذه الضوضاء عن تلامس المعدن بالمعدن، ويمكن معالجتها عن طريق إحكام ربط جميع البراغي في طاولة الروبوت، وخاصة براغي الضبط اليدوي الموجودة على جانب الطاولة.بمجرد إتقان هذه التقنية، يمكن إكمالها في غضون 15 دقيقة تقريبًا، وهو أمر بالغ الأهمية بالنسبة لـ FMRI. وبما أن الوقت مكلف للغاية، فمن الضروري جدًا أثناء محاولة تنفيذ الإجراء مراعاة بروتوكولات السلامة الخاصة بـ MRI، حيث يمكن أن ينجذب الروبوت إلى قضيب الـ MRI.

adaptation-of-a-haptic-robot-in-a-3t-fmri

Research

JoVE Journal

Bioengineering

الهندسة الحيوية

توضح هذه المقالة التقنيات لأداء عالية الدقة التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي مع أخذ العينات مم 1.2 في الدماغ المتوسط ​​البشرية والهياكل تحت القشرية باستخدام ماسح ضوئي 3T. ويرد استخدام هذه التقنيات إلى حل الخرائط الطبوغرافية من التحفيز البصري في أكيمة الإنسان المتفوق (SC) كمثال على ذلك.

عالية الدقة التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي للطرق الدماغ المتوسط ​​الإنسان

تجهيز السمعية هو أساس الكلام وتجهيز الموسيقى ذات الصلة. وقد استخدم التنشيط المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) بنجاح لدراسة المعرفي، ونظم الحسية والحركية ولكن نادرا ما تم تطبيق الاختبار ل. نحن هنا TMS التحقيق جنبا إلى جنب مع التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي لفهم التنظيم الوظيفي من القشرة السمعية.

تعيين آثار ما بعد من ثيتا انفجار تحفيز على القشرة السمعية الإنسان مع التصوير الوظيفي

تعتبر مراقبة نشاط الدماغ أثناء المهام الحركية المستقيمة ذات قيمة كبيرة عند التحقيق في المصدر العصبي لاضطرابات الحركة. هنا ، نوضح بروتوكولا يجمع بين التحليل الطيفي الوظيفي القريب من الأشعة تحت الحمراء والمراقبة المستمرة للعضلات والنشاط الحركي خلال 4 أنواع من المهام الحركية.

وظيفية الأدنى الأشعة تحت الحمراء الطيفي من المناطق الحسية والحركية الدماغ مع الحركية في وقت واحد وEMG رصد خلال المهام للسيارات

نقدم رواية جنبا إلى جنب السلوكية و neuroimaging البروتوكول استخدام الإسقاط الفيديو في الوقت الحقيقي غرض تميز يرتبط العصبية المرتبطة مع العلاج مرآة داخل بيئة التصوير بالرنين المغناطيسي الماسح الضوئي في الساق مواضيع مبتوري الأطراف مع ألم أطرافهم الوهمية.

إسقاط الفيديو في الوقت الحقيقي في التصوير بالرنين المغناطيسي لتوصيف يرتبط العصبية المرتبطة مع العلاج مرآة للألم أطرافهم الوهمية

قمنا بأداء التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي باستخدام جهاز روبوتي مبتكر بالرنين المغناطيسي لتقييم فائدته لمراقبه وظيفة المحرك اليدوي في الافراد الذين يتعافيون من العجز العصبي.

التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي بالتزامن مع الجهاز الروبوتي الجديد المتوافق بالرنين المغناطيسي لتقييم أعاده تاهيل الافراد المتعافيين من العجز في قبضه اليد

نقوم بشرح بروتوكولات التشكيل (tDCS, HD-tDCS) ورسم الخرائط (TMS الروبوتية) من القشرة الحركية في الأطفال.

تعديل غير الغازية ورسم الخرائط الروبوتية من القشرة الحركية في الدماغ النامية

تصف هذه المقالة أساليب جديدة لقياس وتعزيز المسارات العصبية المحددة وظيفياً مع التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة. يمكن لهذه المنهجيات المتقدمة لتحفيز الدماغ غير الباضع ة أن توفر فرصًا جديدة لفهم العلاقات بين الدماغ والسلوك وتطوير علاجات جديدة لعلاج اضطرابات الدماغ.

قياس ومعالجة المسارات العصبية المحددة وظيفيا في نظام المحرك البشري مع التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة

إعادة التأهيل المؤمن عليها لمرضى السكتة الدماغية المزمنة محدودة زمنيا بشكل عام. يمكن أن تؤدي الدراسة القائمة على التصوير لنشاط الدماغ من المهام الحركية المرتبطة بالمشي إلى إنشاء مؤشرات حيوية لقياس النتائج المحسنة وتبرير تمديد العلاج المخصص. يتم تقديم جهاز جديد متوافق مع الرنين المغناطيسي ومتغيرة المقاومة لحركة القدم وبروتوكول للاستخدام أثناء التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي.

استخدام جهاز مقاومة يتم التحكم فيه رقميا عن طريق القدم لتقييم التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي لدى المرضى الذين يعانون من شلل جزئي في القدم

تشير التقديرات إلى أن 1 من كل 6 أفراد في جميع أنحاء العالم سيصابون بسكتة دماغية في حياتهم ، مما يتسبب في إعاقة طويلة الأجل ، لا تزال آليات إعادة التأهيل غير مفهومة بشكل جيد. تقترح هذه الدراسة بروتوكولا لتقييم تنشيط الدماغ عن طريق التحليل الطيفي الوظيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة (fNIRS) خلال جلسة العلاج الروبوتي للأطراف السفلية.

تجربة باستخدام التحليل الطيفي الوظيفي القريب من الأشعة تحت الحمراء وحركات التأشير متعددة المفاصل بمساعدة الروبوت للطرف السفلي

هنا، نصف بروتوكولا موحدا لرسم الخرائط الحركية باستخدام nTMS مع إعادة بناء المسار القشري الشوكي المعتمد على التصوير الموتري الانتشاري (DTI). البروتوكول قابل للتكرار، وقابل للتنفيذ سريريا، وسهل الدمج في سير العمل السريري الروتيني، مما يوفر إطارا قويا وقيما لتقييم المسارات الحركية، وأبحاث المرونة العصبية، وتخطيط التأهيل.

بروتوكول موحد لرسم خرائط المحركات الوظيفية باستخدام التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة الملاحي

تعلم كيفية استخدام الروبوت اللمسي في التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي 3T لتقييم نشاط الدماغ أثناء المهام الحركية. تُظهر هذه الطريقة تقليل التداخل الكهرومغناطيسي باستخدام درع ألمنيوم وذراع ثمانية أقدام.

التكيف من الروبوت في الرنين المغناطيسي الوظيفي لمسي 3T

استكشف المزيد من الفيديوهات