Name: Verwendung eines fußinduzierten digital gesteuerten Widerstandsgeräts zur funktionellen Magnetresonanztomographie-Auswertung bei Patienten mit Fußparese (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-07-07T12:20:00.000+00:00
Duration: 8 min 55 s
Description: Erfahren Sie die fMRT-basierte Analyse von Gehbewegungen bei Schlaganfallpatienten mit einem MR-kompatiblen Fußbewegungsgerät. Diese Methode ermöglicht präzise Biomarker zur Bewertung von Rehabilitationserfolgen.

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<table><tbody><tr><td>3T MRT-Scanner</td><td>Siemens Medical Solutions USA, Inc., Malvern, PA</td><td>Magnetom Skyra</td><td>https://www.siemens-healthineers.com/en-us/magnetic-resonance-imaging/3t-mri-scanner/magnetom-skyra</td></tr><tr><td>Datenerfassungseinheit (DAQ)</td><td>LabJack Corp., Lakewood, CO</td><td>T4</td><td>https://labjack.com/news/labjack-t4</td></tr><tr><td>Hochspannungsverstärker&nbsp;</td><td>Trek, Inc., Lockport, Vereinigte Staaten von Amerika</td><td>Modell 609C-6</td><td>https://www.manualsdir.com/manuals/268654/trek-609e-6-high-voltage-power-amplifier.html?page=2&original=1</td></tr><tr><td>Matlab (Englisch)</td><td>Die Mathworks, Ltd., Natick, MA</td><td>n/a</td><td>https://www.mathworks.com/</td></tr><tr><td>USB-Repeater-Kabel</td><td>Tripp Lite, Chicago, IL</td><td>U026-10M</td><td>https://assets.tripplite.com/product-pdfs/en/u02610m.pdf</td></tr></tbody></table>

verwendung eines fußinduzierten digital gesteuerten widerstandsgeräts zur funktionellen magnetresonanztomographie-auswertung bei patienten mit fußparese

Use of a Foot-Induced Digitally Controlled Resistance Device for Functional Magnetic Resonance Imaging Evaluation in Patients with Foot Paresis

Die hier beschriebenen Ergebnisse beziehen sich auf die MRT-Verträglichkeit des Fußgeräts, eine Analyse typischer funktioneller Scan-Ergebnisse und Hinweise zum Fußgerät.
Das Fußgerät wurde von den Mitarbeitern des Athinoula A. Martinos Zentrums auf MRT-Sicherheit untersucht und in einem 3 T MRT-Scanner auf MRT-Kompatibilität getestet. Für Phantomtests mit einem Zylinder, der eine Lösung von 1,24 g NiSO4·6H2O und 2,62 g NaCl pro 1.000 g H2O wurde die Fußvorrich...

Verwendung eines fußinduzierten digital gesteuerten Widerstandsgeräts zur funktionellen Magnetresonanztomographie-Auswertung bei Patienten mit Fußparese

Neurological deficits from a stroke can result in long-term motor disabilities, including those that affect walking gait. However, extensive ...

Die seit langem bestehende Ansicht, dass die Reorganisation des Gehirns über sechs Monate nach dem Schlaganfall hinaus unmöglich sei, war ein kritisches Hindernis für den Fortschritt auf dem Gebiet der Gehirnregeneration. MRT-abgeleitete Informationen können verwendet werden, um die Genesungsbehandlungsplanung auf der Grundlage von Gehirnkarten zu personalisieren, die vor und nach der Therapie erstellt wurden. Unser Ansatz verwendet ein Magnetresonanztomographie-kompatibles Fußbewegungswiderstandsgerät, das eine FMRI-Bewertung der Gehirnfunktion ermöglicht, um die Aktivierung bei der Durchführung therapeutischer Übungen zu beobachten.Die Widerstandsniveaus der Kräfte variieren dynamisch, so dass das Spektrum der Reaktionen des Gehirns auf hohe und niedrige Kräfte gemessen werden kann, ohne dass Scans unterbrochen werden müssen, um die Widerstandseinstellungen anzupassen. Die Imaging Suite verwendet das gleiche Gerät wie die reguläre Schlaganfalltherapie, das während der Bildgebung die gleichen Reaktionen aktiviert wie während des Trainings. Dies ermöglicht Anpassungen sowie Widerstands- und Dauerniveaus, die in der Therapie verwendet werden, um die Verbesserung der Gehirnfunktion zu maximieren.Alle Forschungen zur Rehabilitation von Fuß- und Handfunktionen verfolgen einen ähnlichen Ansatz, jedoch mit unterschiedlichen MRT-kompatiblen Geräten. Die Veränderungen in der Plastizität des Gehirns, die als Reaktion auf eine intensive Therapie auftreten, sind nicht ausschließlich auf die motorische Erholung bei einem Schlaganfall beschränkt. Alle Befunde sind auf andere Bewegungsstörungen übertragbar.Zu Beginn dieses Ansatzes sollten die Patienten ein Mindestmaß an Funktion haben, das es ihnen ermöglicht, kleine Bewegungen gegen geringe Widerstandskräfte auszuführen. Im weiteren Verlauf des Patienten werden die Kraftniveaus und der Bewegungsumfang an seine Fähigkeiten angepasst und bei Verbesserung angepasst. Beginnen Sie damit, sich mit den potenziellen Probanden zu treffen und den Sitz des Fußes jedes Probanden in den Fußpedalen des Geräts zu überprüfen.Stellen Sie sicher, dass sich der Scannertisch vollständig außerhalb der Scannerbohrung befindet und vollständig abgesenkt ist. Montieren Sie dann die Kopfspule in den entsprechenden Schlitz auf dem Scannertisch. Stecken Sie den unteren Teil der Kopfspule in die Buchse.Entfernen Sie den oberen Teil und legen Sie ihn beiseite. Decken Sie die Scanner-Tischkissen mit einem Krankenhausbettlaken ab und legen Sie das Kissen in den unteren Bereich der Kopfspule. Verlängern Sie die Sensor- und Hochspannungskabel ohne Schlaufen zwischen dem Fußgerät und der Einführungsplatte.Befestigen Sie anschließend den Sensor und die Hochspannungskabel an den Steckern an der Einführungsplatte. Stellen Sie sicher, dass die Kabel nicht um den Tisch geschlungen werden oder Gefahr laufen, dass sie sich einklemmen oder verheddern. Wenn der Tisch in die Scannerbohrung gefahren wird.Klicken Sie auf die Schaltfläche OK, um die standardmäßigen Proportionen der Kraftstufe zu übernehmen, wenn Sie im ersten Dialogfeld der Benutzeroberfläche dazu aufgefordert werden. Warten Sie, bis die Bestätigungsdialoge angezeigt werden, und schließen Sie sie automatisch. Warten Sie dann, bis das erste Live-Diagrammfenster für Kraft und Verschiebung auf dem Bildschirm angezeigt wird.Bitten Sie als Nächstes einen Mitarbeiter, das Fußpedal des Fußgeräts durch seinen Bewegungsbereich zu bewegen. Während ein anderer die Kraft- und Wegkurven beobachtet, um zu bestätigen, dass die normalen erwarteten Ausgänge eingehalten werden. Sobald die Signale normal erscheinen, klicken Sie im Live-Graph-Fenster auf Weiter.Klicken Sie dann im Bestätigungsdialog auf die Schaltfläche Herunterfahren. Geben Sie dem Probanden dann schützende Ohrstöpsel und weisen Sie ihn an, sich zunächst auf die Untersuchungsliege zu setzen. Legen Sie sich dann auf den Rücken und schmiegen Sie den Kopf in den unteren Teil der Kopfspule.Um Kopfbewegungen während der Bildgebung zu vermeiden, platzieren Sie eine Polsterung zwischen dem Kopf des Motivs und den Wänden der Kopfspule. Bitten Sie die Person, ihre Beine zu strecken. Bewegen Sie dann das Fußgerät entweder auf das Motiv zu oder von ihm weg, bis die Fersen auf den Fußsitzen des Geräts aufliegen.Stellen Sie das Gerät weiter ein, um den Hauptdrehpunkt der Pedale mit den Knöcheln des Motivs auszurichten. Befestigen Sie den getesteten Fuß mit den Klettriemen sicher am Pedal des Fußgeräts und prüfen Sie, ob der Fußballen des Probanden oder die Vorderseite des Schuhs mit dem Ende des Pedals in Kontakt kommt. Befestigen Sie anschließend mit den Haltebügeln aus Kunststoff und der Flügelmutter die Fußvorrichtung.Stellen Sie dem Motiv ein Quetschbirnen-Alarmgerät zur Verfügung. Weisen Sie sie an, es zu testen, indem Sie die Glühbirne zusammendrücken, und erinnern Sie sie daran, sie jederzeit zu verwenden, um mit den Technikern zu kommunizieren. Heben Sie anschließend den MR-Tisch auf die volle Höhe an.Montieren Sie dann den oberen Teil der Kopfspule und montieren Sie die Sichtspiegelbaugruppe über der Kopfspule. Stellen Sie sicher, dass das Motiv durch den Spiegel freie Sicht auf die Projektionsleinwand hat. Starten Sie die Benutzeroberfläche neu.Akzeptieren Sie die standardmäßigen Kraftniveauanteile gemäß dem Studienprotokoll, oder passen Sie sie an. Klicken Sie dann auf die Schaltfläche OK. Sobald die Kraft- und Verschiebungsspuren aufgetreten sind, bitten Sie den Probanden, seinen getesteten Fuß so weit wie möglich in Dorsalflexionsrichtung zu bewegen und dreimal zur vollen Plantarflexion zurückzukehren.Stellen Sie sicher, dass sowohl die Verschiebung als auch die Kraftspur normal erscheinen. Bitten Sie als Nächstes den Probanden, seinen getesteten Fuß für eine vollständige Plantarflexion zu bewegen. Vergewissern Sie sich, dass der Fuß in voller Plantarflexion bleibt.Klicken Sie im entsprechenden Dialogfeld auf OK. Es erscheint ein neues Fenster und ein Dialogfeld. Ziehen Sie das Fenster auf die Projektionsfläche und klicken Sie im Dialogfeld auf OK.Weisen Sie dann das Motiv an, seinen Fuß zu bewegen, damit der Cursor der Bewegung des Ziels genau folgt. Wenn sich der Proband erfolgreich durch seinen vollen Bewegungsumfang bewegen kann, während er dem Ziel folgt, erhöhen Sie die Kraftsollwerte für Dorsalflexion und Plantarflexion, indem Sie auf FdFp 10 in der Live-Grafik klicken. Beobachten Sie als Nächstes, ob das Motiv die Metronombewegung weiterhin genau verfolgen kann.Wenn die genaue Verfolgung fortgesetzt wird, klicken Sie auf FdFp 10, um beide Kraftsollwerte zu erhöhen. Wenn die Dorsalflexion jedoch nicht abgeschlossen werden kann, die Plantarflexion jedoch weiterhin der Zielbewegung folgt, klicken Sie einmal auf FdFp 10 und dann zweimal auf Fp 10, um die Dorsalflexionswiderstandskraft um einen Schritt zu verringern und den Plantarwiderstand um einen Schritt zu erhöhen. Wenn die Dorsalflexionskraft bereits eingestellt ist und die Plantarflexion der Metronombewegung noch genau folgt, klicken Sie auf Fp 10, um die Widerstandskraft des Pflanzgefäßes weiter zu erhöhen.Umgekehrt, wenn die Dorsalflexionskraft bereits eingestellt wurde und die Plantarflexion das Metronom nicht verfolgen kann, klicken Sie einmal auf Fp 10 und dann im Live-Graph-Fenster auf Weiter. Bitten Sie dann das Motiv, die Augen zu schließen und die Landmarkierungs-Laserlinie des Scanners zu verwenden, um die Kopfspule und die Kopfposition des Motivs zu lokalisieren. Fahren Sie fort, indem Sie den Kopf des Motivs in der Scannerbohrung zentrieren, indem Sie den Tisch bewegen.Weisen Sie den Probanden an, dass der FMRI- und Fußgeräte-Teil der Studie gleich beginnt, wie im Dialogfeld der Benutzeroberfläche gefordert. Weisen Sie den Probanden an, Dorsalflexions- und Plantarflexionsbewegungen auszuführen. Raten Sie dem Probanden auch, dem visuellen Metronom zu folgen, das auf dem Bildschirm erscheint.Klicken Sie im Anweisungsdialogfenster auf OK, um die FMRI-Sequenz zu starten. Nach dem Start erscheint ein Pluszeichen, das auf ein Fixationskreuz hinweist und das Subjekt auffordert, sich auszuruhen. Verfolgen Sie das Ziel mit einem geöffneten kreisförmigen Cursor, woraufhin das Fixationskreuz angezeigt wird und das Motiv ruht.Bewegen Sie abschließend den Tisch und das Motiv aus der Scannerbohrung und senken Sie den Tisch ab. Entfernen Sie dann die Spiegelbaugruppe und den oberen Teil der Kopfspule. Quadratische Bereiche von Interesse wurden am Bildrand und in der Mitte für Hintergrundrauschen bzw. Signalberechnungen gezeichnet.Die statistische Auswertung ergab keinen signifikanten Unterschied im Verhältnis zwischen zentralen und Hintergrundsignalen für Phantomtests mit inaktiven und aktiven Fußgeräten. Das Fußgerät hatte keinen Einfluss auf das Signal-Rausch-Verhältnis oder die Bildqualität. Signifikante Aktivierungen wurden in den M1- und SMA-Regionen beobachtet, wenn das Knöchelgerät passiv war, verglichen mit dem Knöchelgerät, das mit 60 % der maximalen Kraft des Probanden unter Strom stand.Die Schritte zur Kalibrierung des Patienten sind sehr wichtig, um sicherzustellen, dass die Metronomanzeige den aktuellen Bewegungsbereich abdeckt und dass die angewendeten Kraftstufen auf der maximal möglichen Kraftausübung des Patienten basieren. Dies ermöglicht es uns, ihre wahren Fähigkeiten zu messen, anstatt eine suboptimale Leistung zu erzielen. Unser Ansatz beschränkt sich nicht nur auf die Rehabilitation der Fußfunktion.Der Einfluss dieser Forschung liegt in der Identifizierung von Biomarkern für die Wiederherstellung des Gehirns mittels MRT in Verbindung mit klinischen Daten vor der Therapie. Dieser Fortschritt wird die Vorhersage des Ergebnisses erheblich verbessern und eine personalisierte Behandlungsplanung ermöglichen. Erfolgreiche Ergebnisse bei chronischen Schlaganfallpatienten können auch zu einer Verlängerung des Versicherungsschutzes für die langfristige Schlaganfallrehabilitation führen, was letztlich zu einer Verbesserung der Lebensqualität führt.

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Research

Forschung

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Neuroscience

Neurowissenschaften

Neural-Maschine-Schnittstellen (NMI) wurden entwickelt, um Bewegungsmodus des Benutzers zu identifizieren. Diese NMI sind potentiell nützlich für neuronale Steuerung von Geräten und künstlichen Beinen, aber noch nicht vollständig nachgewiesen. Dieses Papier präsentiert (1) unsere Engineering-Plattform entwickelt, für die einfache Implementierung und Entwicklung von neuronalen Steuerung für Motorbeinprothesen und (2) einem Versuchsaufbau und Protokoll in einer Laborumgebung zu neural gesteuerte...

Technische Plattform und experimentelles Protokoll für Entwurf und Evaluation eines Neural-kontrollierten Powered Oberschenkelprothese

In diesem Artikel wird eine neuartige, kostengünstige Mensch-Maschine-Schnittstelle für ein interaktives Rehabilitationssystem nach einem Schlaganfall vorgestellt. Das System integriert handelsübliche, kostengünstige Sensoren in Richtung eines willentlich getriebenen Elektrotherapie-Paradigmas. Die Proof-of-Concept-Softwareschnittstelle wird an gesunden Freiwilligen demonstriert.

Eine Mensch-Maschine-Schnittstelle Integration von Low-Cost-Sensoren mit einem Neuromuskuläre Elektrostimulation System zur Post-Stroke Balance Rehabilitation

Wir präsentieren ein Protokoll zur Beurteilung von Veränderungen in der neuromuskulären Funktion. Die perkutane elektrische Nervenstimulation ist eine nicht-invasive Methode, die muskuläre Reaktionen hervorruft. Die elektrophysiologischen und mechanischen Eigenschaften dieser Reaktionen ermöglichen die Bewertung der neuromuskulären Funktion vom Gehirn bis zum Muskel (supraspinale, spinale und periphere Ebene).

Beurteilung der neuromuskulären Funktion Mit Perkutane elektrische Nervenstimulation

Messung von Nagetier Skelettmuskulatur kontraktile Funktion ist ein nützliches Tool, das Fortschreiten der Krankheit sowie die Wirksamkeit der therapeutischen Intervention zu verfolgen verwendet werden kann. Wir beschreiben hier die nicht-invasive, in Vivo Beurteilung der releveurs Muskeln, die im Laufe der Zeit in der gleichen Maus wiederholt werden kann.

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Wir präsentieren einen Roman kombiniert Verhaltens- und Neuroimaging Protokoll mit Echtzeit-video-Projektion zur Charakterisierung der neuronalen Korrelate mit Spiegel-Therapie innerhalb der Magnet-Resonanz-Tomographie Scanner Umgebung im Bein verbunden amputierte Patienten mit Phantomschmerzen.

Echtzeit-Video-Projektion in einem MRI zur Charakterisierung der neuronalen Korrelate im Zusammenhang mit Spiegel-Therapie für Phantomschmerzen

Dieses Protokoll beschreibt die gleichzeitige, bilateralen Bewertung der Corticomotor Reaktion des m. Tibialis anterior und Soleus während der Rest und Tonic freiwillige Aktivierung mit einem Einzelimpuls Transcranial magnetische Anregung und neuronavigation System.

Bilateralen Bewertung der kortikospinalen Bahnen der Knöchel Muskeln mit navigierte transkranielle Magnetstimulation

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Dieses Protokoll beschreibt den Prozess zur Durchführung einer neurophysiologischen Beurteilung der Unteren Extremitätenmuskulatur, Tibialis anterior und Soleus, in stehender Position mit TMS bei Menschen nach einem Schlaganfall. Diese Position bietet eine größere Wahrscheinlichkeit, eine TMS-Reaktion nach dem Schlaganfall auszulösen, und ermöglicht die Verwendung einer reduzierten Stimulatorleistung während neurophysiologischer Bewertungen.

Stehende neurophysiologische Beurteilung der Muskulatur der unteren Extremitäten nach dem Schlaganfall

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Untersuchung der Wirkung verschiedener Arten von Bewegung auf die funktionelle Wiederherstellung der oberen Gliedmaßen bei Patienten mit Schädigung der rechten Hemisphäre auf der Grundlage von fNIRS

Es wird geschätzt, dass 1 von 6 Menschen weltweit in ihrem Leben einen Schlaganfall erleiden wird, der zu langfristigen Behinderungen führt, deren Rehabilitationsmechanismen noch wenig verstanden sind. Diese Studie schlägt ein Protokoll zur Bewertung der Gehirnaktivierung durch funktionelle Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS) während einer Robotertherapiesitzung der unteren Extremitäten vor.

Ein Experiment mit funktioneller Nahinfrarotspektroskopie und robotergestützten Mehrgelenk-Zeigebewegungen der unteren Extremität

Erfahren Sie die fMRT-basierte Analyse von Gehbewegungen bei Schlaganfallpatienten mit einem MR-kompatiblen Fußbewegungsgerät. Diese Methode ermöglicht präzise Biomarker zur Bewertung von Rehabilitationserfolgen.

Verwendung eines fußinduzierten digital gesteuerten Widerstandsgeräts zur funktionellen Magnetresonanztomographie-Auswertung bei Patienten mit Fußparese (Video) | JoVE Journal

Verwendung eines fußinduzierten digital gesteuerten Widerstandsgeräts zur funktionellen Magnetresonanztomographie-Auswertung bei Patienten mit Fußparese

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