结合新型磁共振兼容手控机器人装置的功能性磁共振成像评估手握力功能障碍患者的康复治疗

本方案用于监测手握力障碍患者的康复情况。患有慢性中风或其他涉及运动功能障碍的神经系统疾病的患者可能受益于该技术。磁共振成像可实现对大脑可塑性的监测。

换句话说，这是针对抓握功能康复所引发的神经可塑性。通过适当地改进施力刺激装置，该方法还可应用于影响身体其他部位功能障碍的康复治疗。该装置及其任何改进版本都必须保持磁共振兼容性。

在将受试者带入磁共振室之前，必须确保 MRI 棒已正确连接，并验证其功能正常。在开始实验之前，首先需获得受试者的知情同意，并对其进行全面的磁共振成像安全性筛查。如果受试者存在任何可能的磁共振成像禁忌症，则不得进行扫描。

开始设置时，首先将磁共振兼容的手部诱导机器人装置带入磁共振成像（MRI）室，并放置在穿透面板附近。然后，将3/8英寸的气动管插入面板中的穿通管，通向相邻的MRI辅助室。接着，将辅助室内的力传感和编码器电缆连接到穿透面板外侧的D型接口，如下图所示。

将从穿墙板引出的3/8英寸气动管接头连接至接口电源装置压力调节器的出口。然后，将直径4毫米的气动管一端连接至压缩机出口，另一端连接至接口电源装置上空气过滤器的入口。在伸展并降低扫描床后，安装头部线圈的下半部分，并让受试者躺下，确保其体位舒适、双臂伸展，并使用小型泡沫垫固定受试者的头部。

将通讯球固定在志愿者胸部，并说明其使用方法。同时，将头部线圈的顶部固定好。现在，利用相应的病床插槽，将机器人装置松散地安装在患者脑损伤对侧的一侧。

然后，让志愿者的肘部放在桌面上以支撑手臂，将设备手柄移至拇指和食指之间的蹼状区域，并协助他们握紧手柄。如果设备位于与穿刺板相对的桌子另一侧，应将气动管中的电缆布置成从桌面下方穿过，而不是从患者上方越过。接下来，指导志愿者挤压并推动或拉动设备，直至找到最舒适的挤压位置。

然后使用与磁共振兼容的扳手拧紧塑料螺母，将设备牢固固定到位。现在运行自定义的用户界面刺激程序，将压力设置为最低启动水平，以自动推动手柄至限位端，验证运动和力波形的显示。

接下来，设定力量水平，并指导志愿者完全收缩2到3次，每次持续约两秒钟。观察志愿者是否能够在该力量水平下完成收缩动作。逐步增加力量水平，并重复收缩尝试，直至其无法完成收缩为止。

该测量值作为受试者的最大握力。程序将自动计算出最大力量水平的60%、40%和20%，用于后续测试。接下来，确认通信球功能正常，然后使用激光准直进行定位，再将检查床及受试者移入扫描仪的等中心位置。

现在，通过用户界面生成指导和刺激图像，并设置系统以施加第一级力，同时等待 MRI 扫描仪发出的触发信号。程序将显示一组指令，提醒志愿者如何对视觉刺激作出反应。程序将等待扫描仪提供触发信号，然后移除指令，显示一个志愿者应集中注视的固定十字。

当fMRI扫描开始时，会显示一个以圆形逐渐扩大和缩小形式呈现的视觉节拍器。志愿者应随着刺激信号同步地完全握紧并松开手柄。在刺激时段之间会有休息时段，此时将再次显示注视十字。

观察力和位移的实时曲线图，以监测力输出和受试者的任务表现。实验结束后，告知受试者可以放松并松开手柄。最后，采集一系列解剖学扫描图像。

该图展示了典型的运动任务结果。此处可见功能磁共振成像激活区域叠加在脑轮廓上，并以伪彩色显示在志愿者解剖图像的三维横截面视图中。M1 表示初级运动皮层，SMA 表示辅助运动区。

该图像显示了在脑模板上呈现的伪彩色激活区域。该图表展示了以力为单位测量的实际力输出随时间变化的情况。数据为实时记录。

白色条形对应60秒的刺激和休息周期。此处显示的是来自该图像中十字准线位置处体感区域的一个体素的激活单一时程。所有受试者必须在实验前接受适当的训练，以熟练完成节拍器跟踪握力动作。

此外，视觉刺激与MRI序列之间的同步至关重要。本方案中还可使用其他成像方式，包括弥散张量成像（Diffusion Tensor Imaging），用于检测白质纤维束的方向和生长情况，这些参数也预期会随着康复治疗而发生变化。由于扫描仪产生的强磁场，进行任何磁共振实验均存在潜在危险。

因此，所有受试者和实验人员都必须遵守磁共振安全指南，包括对禁忌证进行筛查。该流程的建立将证明，卒中后的恢复过程在损伤后六个月以上仍会持续，提示治疗及相关保险报销应在此时间之后继续进行。