Artículo de método

Resonancia magnética funcional en conjunto con un nuevo dispositivo robótico inducido por RMN para evaluar la rehabilitación de las personas que se recuperan de los déficits de agarre de manos

DOI:

10.3791/59420

⸱

23 de noviembre de 2019

 ,  ,  , 
1Medical Device & Simulation Laboratory, Department of Radiology, Massachusetts General Hospital, 2Harvard Medical School, 3NMR Surgical Laboratory, Department of Surgery, Center for Surgery, Innovation and Bioengineering, Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School, 4Athinoula A. Martinos Center of Biomedical Imaging, Department of Radiology, Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School

En este artículo

Resumen

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Realizamos una resonancia magnética funcional utilizando un nuevo dispositivo robótico inducido a mano compatible con RMN para evaluar su utilidad para monitorear la función motora de la mano en individuos que se recuperan de déficits neurológicos.

Resumen

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La resonancia magnética funcional (fMRI) es una técnica de resonancia magnética no invasiva que toma imágenes de la activación cerebral in vivo, utilizando la desoxihemoglobina endógena como agente de contraste endógeno para detectar cambios en el nivel de sangre dependiente oxigenación (efecto BOLD). Combinamos fMRI con un novedoso dispositivo robótico (dispositivo robótico inducido a mano compatible con RM [MR_CHIROD]) para que una persona en el escáner pueda ejecutar una tarea motora controlada, apretar a mano, que es un movimiento de mano muy importante para estudiar en enfermedades motoras neurológicas . Empleamos imágenes paralelas (calibración automática generalizada de adquisiciones parcialmente paralelas [GRAPPA]), lo que permitió una mayor resolución espacial, lo que permitió una mayor sensibilidad a BOLD. La combinación de fMRI con el dispositivo robótico inducido a mano permitió un control preciso y monitoreo de la tarea que se ejecutó mientras un participante estaba en el escáner; esto puede resultar ser útil en la rehabilitación de la función motora de la mano en pacientes que se recuperan de déficits neurológicos (por ejemplo, accidente cerebrovascular). Aquí delineamos el protocolo para utilizar el prototipo actual del MR_CHIROD durante un escaneo fMRI.

Introducción

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Las métricas de diagnóstico por imágenes adecuadas pueden monitorear y predecir la probabilidad de éxito de la terapia en individuos mejor que las evaluaciones clínicas y proporcionar información para mejorar e individualizar la planificación de la terapia. Hemos desarrollado experiencia con pacientes recuperándose de accidente cerebrovascular crónico1,2,3,4,5,6,7,8. Desarrollar estrategias individualiza....

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Protocolo

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Todos los experimentos fueron aprobados por la Junta de Revisión Institucional del Hospital General de Massachusetts y realizados según lo aprobado en el Centro De Imágenes Biomédicas Athinoula A. Martinos.

1. Preparación del sujeto

NOTA: Los criterios de inclusión son: i) dominio de la mano derecha, (ii) capacidad para dar consentimiento informado por escrito. La exclusión se implementó sobre la base de la detección de contraindicadores en el entorno de resonancia magnética, tales como los siguientes: a Criterios de exclusión de la RMN de rutina, como la presencia de un clip de marcapasos o aneuri....

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Resultados

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La metodología esbozada en el protocolo permite la recopilación de imágenes fMRI mientras el voluntario está realizando la tarea en tiempo real en el imán. Los experimentos se realizaron en las instalaciones de la Bahía 1 del Hospital General de Massachusetts Athinoula A. Martinos Center for Biomedical Imaging, utilizando un escáner de resonancia magnética de cuerpo completo 3T. La Figura 2 y la Figura 3 muestran la colocación de la MR_CHIROD sobre la mesa y el .......

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Discusión

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Presentamos fMRI de una tarea motora utilizando la última versión de un nuevo dispositivo robótico, el MR_CHIROD1,2,8. El MR_CHIROD ha sido diseñado para ejecutar una tarea de agarre de compás que ha podido ser realizada por pacientes con accidente cerebrovascular crónico y que se ha estudiado previamente1,2,3,

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Divulgaciones

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Ninguno de los autores tiene conflictos que revelar.

Agradecimientos

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Este trabajo fue apoyado por una subvención del Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares (Número de Subvención 1R01NS105875-01A1) de los Institutos Nacionales de Salud a A. Aria Tzika. Este trabajo se realizó en el Centro Athinoula A. Martinos para imágenes biomédicas.  Deseamos agradecer al Director Dr. Bruce R. Rosen, M.D., Ph.D. y a los miembros del personal del Centro Martinos por su apoyo.  Además, deseamos dar las gracias al Sr. Christian Pusatere y al Sr. Michael Armanini por su asistencia en la ejecución de experimentos.  Por último, agradecemos al Dr. Michael A. Moskowitz y al Dr. Rosen su orientación en la concepción y des....

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Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
Rodamientos de bolas, plástico con bolas de vidrio (8)McMaster-Carr6455K97
Convertidor de nivel lógico bidireccionalAdafruit395
Dual LS7366R Quadrature Encoder Buffer SuperDroidRobotsTE-183-002
Feather M0 WiFi w/ATWINC1500AdafruitAdafruit 3010
Tuercas con brida, fibra de vidrio, 3/8"-16 (8)McMaster-Carr98945A041
Varilla de garolita, ¾ ” Diámetro, 4' largoMcMaster-Carr8467K84
LaptopVariosCualquier portátil con puerto(s) USB2.0 y
célula de carga MATLAB (20kg)RobotshopRB-PHI-119
Load Cell Amplifier- HX711Mouser474-SEN-13879
MATLABMathWorksversión 2008 o posterior con Psychophysics Toolbox
Resonancia magnética escáner de imágenesSiemensSkyra 3TEscáner de cuerpo completo 3T con capacidades BOLD y GRAPPA
MR_CHIRODv3fabricación propiaEstructura de plástico e impresión 3D a medida
Placa de desarrollo de amplificadores operacionalesSchmartboard710-0011-01
Fuente de alimentación de montaje en panelDeltaPMT-D2V100W1AA
Tubos de plástico y accesorios de tuboMcMaster-Carrvarios
Pyrex/grafito pistón/cilindro móduloAirpot2KS240-3
Tornillos, ¼ "-20, nylonMcMaster-Carrvarios
collares de eje para ¾ ” Eje de diámetro, nailon (2)McMaster-Carr9410T6Tornillos de apriete metálicos de stock sustituidos por tornillos de plástico
Cables blindados (2)US DigitalCA-C5-SH-C5-25
Varilla roscada, fibra de vidrio, 3/8"-16McMaster-Carr91315A010
Codificador óptico transmisivo tira de códigoUS DigitalLIN-2000-3.5-0.5
Óptico transmisivo Módulo de codificadorUS DigitalEM2-0-2000-I
Rodamientos de manguito de PTFEMcMaster-Carr2639T32

Referencias

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  1. Mintzopoulos, D., et al. Functional MRI of Rehabilitation in Chronic Stroke Patients Using Novel MR-Compatible Hand Robots. The Open Neuroimaging Journal. 2, 94-101 (2008).
  2. Khanicheh, A., Mintzopoulos, D., Weinberg, B., Tzika, A. A., Mavroidis, C.

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