Method Article

ניתוחי נתונים איכותיים והשוואתיים של פעילות קליפת המוח מניסוי ספקטרוסקופיה כמעט אינפרא-אדום פונקציונלי החלת עיצוב בלוק

DOI:

10.3791/61836

⸱

December 3rd, 2020

 ,  ,  ,  , 
1Department of Neurosurgery, Faculty of Medicine, Fukuoka University, 2Department of Rehabilitation Medicine, Fukuoka University Hospital, 3Department of Preventive Medicine and Public Health, Faculty of Medicine, Fukuoka University, 4Department of Neurology, Fukuoka University Hospital

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

אנו מתארים את הניתוח של ניסוי ספקטרוסקופיה כמעט אינפרא אדום פונקציונלי גל מתמשך באמצעות עיצוב בלוק עם משימה sensorimotor. כדי להגביר את המהימנות של ניתוח הנתונים, השתמשנו במיפוי פרמטרי סטטיסטי איכותי המבוסס על מודל ליניארי כללי ובמודלים מעורבים היררכיים השוואתיים עבור ערוצים מרובים.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מחקרי הדמיה מוחית ממלאים תפקיד מרכזי בהערכת מצבים נוירולוגיים טרום-התערבותיים כגון שיקום וטיפול כירורגי. בין טכנולוגיות הדמיה מוחית רבות המשמשות למדידת פעילות המוח, ספקטרוסקופיה תפקודית כמעט אינפרא אדום (fNIRS) מאפשרת הערכה של פעילויות קליפת המוח דינמיות על ידי מדידת רמות המוגלובין המקומיות בדומה להדמיית תהודה מגנטית תפקודית (fMRI). כמו כן, בשל הגבלה פיזית פחותה ב- fNIRS, ניתן להעריך גרסאות מרובות של משימות sensorimotor. מעבדות רבות פיתחו מספר שיטות לניתוח נתונים fNIRS; עם זאת, למרות העובדה כי העקרונות הכלליים זהים, אין שיטה סטנדרטית אוניברסלית. כאן, אנו מציגים את השיטות האנליטיות האיכותיות והשוואתיות של נתונים המתקבלים מניסוי fNIRS רב ערוצי באמצעות עיצוב בלוק. לצורך ניתוח איכותי, השתמשנו בתוכנה עבור NIRS כגישה לא אחידה המבוססת על המודל הליניארי הכללי. ניתוח NIRS-SPM מציג תוצאות איכותיות עבור כל הפעלה על-ידי הדמיה של האזור הפעיל במהלך המשימה. בנוסף, דיגיטייזר תלת מימדי לא פולשני יכול לשמש כדי להעריך את מיקומי ערוץ fNIRS יחסית למוח. כדי לאמת את ממצאי NIRS-SPM, משרעת השינויים ברמות המוגלובין הנגרמת על ידי המשימה sensorimotor ניתן לנתח סטטיסטית על ידי השוואת הנתונים המתקבלים משני מפגשים שונים (לפני ואחרי התערבות) של אותו נושא המחקר באמצעות מודל מעורב היררכי רב ערוצי. השיטות שלנו יכולות לשמש למדידת ניתוח טרום-לעומת-לאחר התערבות במגוון הפרעות נוירולוגיות כגון הפרעות תנועה, מחלות כלי דם במוח והפרעות נוירופסיכיאטריות.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Neurorehabilitation ממלא תפקיד חשוב בהתאוששות התפקודית בעקבות הפרעה sensorimotor. כדי להבהיר את המנגנונים של התאוששות תפקודית הקשורה לנוירופלסטיות, נעשה שימוש בטכנולוגיות הדמיה מוחית שונות, כגון דימות תהודה מגנטית תפקודית (fMRI), טומוגרפיה של פליטת פוזיטרונים (PET), אלקטרואנצפלוגרפיה (EEG) וספקטרוסקופיה כמעט אינפרא אדום תפקודית (fNIRS). לאופנים שונים של הדמיה יש יתרונות וחסרונות שונים. למרות fMRI הוא המכשיר האופייני ביותר, הוא מושפע שדות מגנטיים, יש עלות גבוהה, הגבלה פיזית גבוהה, ומשימות sensorimotor מוגבל1,2,3,4. מכשיר fNIRS בולט כמו דימות ....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

מחקר זה אושר על ידי ועדת הביקורת המוסדית (IRB) של אוניברסיטת פוקואוקה, יפן (IRB מס ' 2017M017). לפני ההשתתפות, כל המטופלים סיפקו הסכמה מדעת בכתב.

1. הכנת ניסוי fNIRS

הערה: נעשה שימוש במערכת NIRS רב-ערוצית מבוססת לייזר לגל רציף עבור ניסוי זה. אורכי הגל של אור האינפרא-אדום הכמעט-אינפרא-אדום היו 780 ננומטר, 805 ננומטר ו-830 ננומטר, וקצב הדגימה נקבע על 7.8 הרץ. הזמן והרזולוציה המרחבית (מרחקים בין פולט האור לבדיקת הגלאי) היו 0.13 שניות ו-3.0 ס"מ, בהתאמה.

  1. הגדר את התקן fNIRS במקום חשוך וחסר רעש. לערוך ניסויים בטמפרטורת החדר. הפעל את מכשיר fNIRS 30 דקות לפני הניסוי.
    הערה: מערכות fNIRS משמשות בתנאי טמפרטורה ו....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

כאן, אנו מציגים את השיקום בסיוע רובוט כי הקבוצה שלנו כרגע עובד על: ההשפעות biofeedback על הגירעון מנוע הגפיים העליונות בחולים עם שבץ חריף. כללנו 10 חולי שבץ בהסכמה (גיל ממוצע: 66.8 ± 12.0 שנים; שתי נשים ושמונה גברים) שאושפזו בבית החולים שלנו. בשלב שבץ subacute, יותר מ 2 שבועות לאחר תחילת, הערכנו את הפעילות המוטורית הקשורות קליפת המוח של חולים אלה באמצעות מערכת fNIRS לפני ומיד לאחר השיקום בסיוע רובוט הגפיים העליונות באותו יום. לגבי משימות עיצוב הבלוק, הם ביצעו תנועות כיפוף/הרחבה מושפעות של.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

בשיטות האנליטיות הקבוצתיות שלנו עבור fNIRS, בנוסף לביצוע שיטת הדמיה אנליטית על ידי מיפויים איכותיים של סטטיסטיקה t-stat, השווינו קדם-לעומת-לאחר התערבות (תרגיל בסיוע רובוט) באמצעות ניתוח רב-ערוצי השוואתי. לצורך ניתוח איכותי, השתמשנו בתוכנת NIRS-SPM כגישה לא אחידה המבוססת על המודל הליניארי הכללי. ניתוח NIRS-SPM מציג תוצאות איכותיות של כל הפעלה על-ידי הדמיה של האזור הפעיל במהלך המשימה. יתר על כן, המידע של דיגיטייזר תלת-ממד לא פולשני מאפשר הערכה של מיקומי ערוצי fNIRS ביחס למוח. הניתוח הקבוצתי באמצעות ניתוח NIRS-SPM.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המחברים אין ניגודי עניינים רלוונטיים למחקר זה לחשוף.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

עבודה זו נתמכה בחלקה על ידי האגודה היפנית לקידום המדע (JSPS) מענק בסיוע למחקר מדעי (C) 18K08956 וקרן ממכון המחקר המרכזי של אוניברסיטת פוקואוקה (מס '201045).

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
תוכנת דיגיטציה תלת מימדיתTOPCON-NS-1000 תוכנה גרסה 1.50
NIRS מערכת
רובוטCYBERDYNE-איברהיברידי מסוג מפרק יחיד (HAL-SJ)
Shimadzu-FOIRE-3000

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Bonilauri, A., Sangiuliano Intra, F., Pugnetti, L., Baselli, G., Baglio, F. A systematic review of cerebral functional near-infrared spectroscopy in chronic neurological diseases-actual applications and future perspectives. Diagnostics (Basel). 10 (8), (2020).
  2. Mihara, M., Miyai, I.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Functional Near Infrared SpectroscopyfNIRS Data AnalysisBlock Design TaskNIRS SPM SoftwareHierarchical Mixed ModelGeneral Linear Model3D Digitizer SoftwareMulti Channel AnalysisPre Post InterventionCortical Activity Measurement

Related Articles