Name: ההסתגלות של רובוט לתחושה ב fMRI 3T (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-10-04T12:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 16 s
Description: למדו כיצד להתאים רובוט הפטי לסביבת fMRI תלת-טסלה באמצעות מיגון אלומיניום וידית אפקטור ארוכה. שיטה זו מאפשרת מדידה מדויקת של מיקום הזרוע והכוח המופעל במהלך משימות מוטוריות במוח האנושי.

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

ברצוננו להודות לו קון ורונלד קורץ לקבלת סיוע טכני. עבודה זו נתמכה על ידי מספר פרס ONR MURI: N00014-10-1-0072, NSF מענק # SBE-0542013 את Dynamics הזמני של מרכז הלמידה, מדע NSF של מרכז הלמידה, ו-NIH מענק # 2 NS036449 R01-11.

1. מחוץ לחדר סורק <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח את שולחן מתגלגל עם סיום חינם נתמך סוף החיצוני של הידית ארוך מנותקת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את הרובוט כבוי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח את רובוט בארובת את השולחן להבטיח את הצלחת בטיחות אלומיניום על הרובוט עם 2 ברגים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף את effecter סוף להתמודד עם רובוט עם מתאם אלומיניום לבדוק כי הוא נע בחופשיות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף כבל מקבילי של 10 עם אלומיניום מיגון לרובוט ובדוק מיגון לא נפגע. הוסף לסכל נוספת במידת הצורך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את תיבת אלומיניום מיגון על הרובוט נזהר למקום במקביל כבלי החשמל לתוך החריץ על הגב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בזהירות בורג על תיבת מיגון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רדיד אלומיניום חבילת לחריץ כבל מסוכך על הקופסה ולהיות בטוח לסכל את עושה בקשר עם מיגון על כבל מקבילי. </li></ol> 2. המעבר לחדר סורק עם שני אנשים, A ו-B <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> היכונו להיכנס סביבה גבוהה השדה המגנטי על ידי הסרת כל וכל חפצים מתכתיים כולל ברזליות אלה, למשל, טלפונים סלולריים, מפתחות, מטבעות וכו '.. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עם אדם חופשי מחזיק סוף סוף חופשי של הטבלה רובוט ו-B אדם לייצוב בסוף התיבה, לגלגל אותו תחילה עד הרובוט בדיוק נכנס בדלת של החדר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> B קליפים האדם בחבל אבטחה קשור חור עוגן על הגב של התיק ובודק מיגון כי את הקצה השני מחובר היטב העוגן בקיר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עבודה יחד, לגלגל את השולחן לחדר וצרף אותו עם רצועות סקוטש רגל השולחן fMRI. סוף הרובוט של הטבלה חייבת להישאר עד מהסורק ככל האפשר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף כבל מקבילי של הרובוט על מסנן מותאם אישית על לעבור דרך אל חדר הבקרה, וחבר של הרובוט. מיגון לסכל את הכבל במקביל צריך ליצור קשר עם המסנן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף את החלק החיצוני של הידית ארוך (effecter סוף) ולוודא כי הוא ייכנס נשא של fMRI למשעי. </li></ol> 3. בחדר הבקרה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את המחשב מלאה לצרף כבל מקבילי של 6 על הרובוט. הקפד להסיר את כל המסננים הנוסף שניתן על החלק הפנימי של עובר דרך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא מנועים רובוט כבויים, להפעיל את שגרת כיול פנטום וודא readouts המיקום של המנועים מן השגרה כיול של הרובוט הם יציבים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את חיבור הכבל מקבילים שרק מסנן מותאם אישית גדולה מחוברת אם את שגרת כיול לא יכול לראות את הרובוט או יש וריאציות גדול readout את המנוע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את הרובוט על ידי פתיחת הנמל בצד האחורי של תיבת מיגון ולחץ על מתגים עם מקל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל מחדש את השגרה עם כיול effecter סוף מרוכז כ בסוף מוליך גל חרוטי. שלב באמצעות כיול ולבדוק את כיול תיבת התיבה יש את האינטראקציה לתחושה המתאימה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף את הפלט TTL מן fMRI (מחבר BNC) אל ה-ADC Labjack במחשב שליטה. </li></ol> 4. נושא <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן את נושא הסביבה גבוה שדה מגנטי עם fMRI פרוטוקולים סטנדרטיים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדרת כל ציוד נוסף לצורך הניסוי, למשל, מערכת תצוגה ויזואלית. אנו משתמשים מעבדה NordicNeuro, מערכת בע"מ Vision המספק צפייה סטריאו של הצגה ויזואלית, תכונה מועילה במיוחד כאשר מציגים סביבות וירטואליות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אחרי הנושא נמצא על השולחן ואת הראש ממוקם סליל, להתאים את המרחק של הרובוט על ידי שחרור הברגים יד הזזה העליון של הטבלה עד הנושא יכול לנוע בנוחות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדריך בטבלה באופן ידני על ידי לחיצה על סיום רובוט בעוד שולחן fMRI נע פנימה והחוצה של נשא למנוע גלגלים מ מתנדנד. ודא effecter סוף נכנס נשא ואינו תופס בחוץ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את הניסוי. </li></ol> 5. לשבור את ההתקנה עם שני אנשים A ו-B <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אחרי היציאות החולה, להסיר את הקצה החיצוני של הידית ארוך לנתק את שולחן הרובוט מהשולחן fMRI על ידי ביטול רצועת סקוטש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מאת הרובוט, לבטל את כבל מקבילי מוגן ונתק את כבל החשמל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עם אדם מחזיק את הקצה החופשי של הטבלה רובוט ו-B אדם המנחה את סוף רובוט, להזיז את השולחן לדלת. ליד הדלת, לבטל את הרצועה, וגלגל את שולחן רובוט מחוץ לאולם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בטל את כל הברגים מתיבת מסוכך את שני הברגים מהצלחת את הבטיחות ולהסיר את הרובוט. </li></ol> 6. נציג התוצאות: באופן אידיאלי, הרובוט לתחושה ו fMRI לא אמור להשפיע על זה. אנחנו יכולים לספר באינטרנט אם הרובוט הוא להיות מושפע fMRI. באופן כללי, אם כבל מקבילי של הרובוט אינו מוגן כראוי מסונן, אז readout המנועים יהיה oscilמאוחר במהירות. ניתן לתקן בעיה זו על ידי זוגית בדיקת מיגון אלומיניום על הכבל, כי ליבת ברזל ממוקם כראוי על כבל במקביל ליד הרובוט, וכי לסנן רק רובוט הוא מסנן מותאם אישית בצד סורק החדר של לעבור דרך . זיהוי שגיאות fMRI הוא באמת אפשרי רק לאחר הנתונים צומצמו ונותחו, אך בסריקה אנטומי צריך לקחת בתחילת המחקר בדק את ההשפעות רוכסן או ממצאים אחרים המעידים על רעש בקורלציה (רעש למשל ספייק) 7. לעתים קרובות, רעש כזה מגיע מתכת על מגע מתכת ניתן לנקות על ידי הידוק כל הברגים על השולחן רובוט, במיוחד ההתאמה יד הברגים בצד של השולחן. מתוך הבדיקות שלנו את האות fMRI הבסיס יחס רעש (SNR) היא ~ 380 עם הרובוט מוגן באופן מלא בחדר כי טיפות סביר עדיין ~ 330. אם מגן לא נמצא מקום על הרובוט, אז טיפה SNR נוסף ~ 250, ואת ההשפעות רעש להיות מאוד משמעותי. כפי שמוצג 4, מידת 3 משותף של חופש במרכז הידית יש השפעה מועטה על הדינמיקה של האינטראקציה רובוט / יד אלא להעביר אותה הרחק הרובוט. משותף במרכז לטפל מתנהג כמו נקודת משען והופך את התנועה לכאורה בשני הכיוונים (שמאל ימין למעלה למטה) אך לא את השלישי (קדימה אחורה). מאז הפנטום והיד הם בקצוות מנוגדים של המנוף כמו ידית עם נקודת המשען שלה באמצע, רווחי מוחלים בתוכנה בכל אחד משלושה כיוונים האוקלידית: רווחי שלילית בשני הכיוונים נשלט על ידי המפרק המסתובב רווח חיובי בכיוון של המפרק המחוון. ההשפעה נטו של הידית המסתובב משחזרת את מלוא 3 דרגות החופש של הרובוט פנטום, רק 9 "משם. <img src="/files/ftp_upload/3364/3364fig1.jpg" alt="איור 1" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="איור 1"> איור 1 המנגנון המשמש לעלות את הרובוט לתחושה לשימוש בסביבה fMRI. למעלה מראה את הרובוט לתחושה רכוב במקרה לפני המתחם (למעלה, משמאל) את המחוון gimbal / משותף ב האמצע של הידית (למעלה, מימין). תחתון, שמאל מראה הנושא סורק מניפולציה את הידית. התחתונה, נכון הוא קריקטורה של effecter מיגון בסופו של דבר. <img src="/files/ftp_upload/3364/3364fig2.jpg" alt="איור 2" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="איור 2"> איור 2 תוצאות הבדיקה BIRN עבור הרובוט מוגן באופן מלא עם תנועה. שלוש תמונות עם צלבי להראות קטעים של מודל ראש כדורי, והתחתון את הזכות להציג מראה תלת מימדי. נקודות קטנות הן בועות במודל ראש סטטי הם תמיד נוכחים. העדר פסים או רוכסנים גדולים עולה כי הרעש של הרובוט הוא מתואם.

<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>

אין ניגודי אינטרסים הכריז.

הרובוט תואם fMRI פותחת אפשרויות חדשות עבור ניסויים של מדעי המוח של שליטה מוטורית. השלב הקריטי ביותר ההתקנה הוא מיגון של הרובוט כדי למנוע artifacts ב-fMRI, אשר אנו עושים בשני שלבים. ראשית, את הרובוט עצמו הוא על 9 &#39;הרחק נשאו את עם ארוך, קל, ידית נתמך באמצע שלה עם תואר 3 משותף של חופש. שנית, הרובוט עטוף קופסת 1 / 16 &quot;-1 / 4&quot; אלומיניום עם חרוטי פלסטיק (13 &#39;קוטר בסיס, 6 &quot;קוטר העליון x 42&quot; ארוך) מוליך גל ברדיד אלומיניום מיגון זה היה מחושב כדי לחסום ~ 100dB רע...

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> פנטום פרמיה 1.5/6dof, מודל כוח גבוה </td><td> Sensable </td><td> <a href="www.sensable.com">www.sensable.com</a> </td></tr></tbody></table>

ההסתגלות של רובוט לתחושה ב fmri 3t

Adaptation of a Haptic Robot in a 3T fMRI

תהודה מגנטית תפקודית (fMRI) מספקת למוח מעולה הדמיה תפקודית באמצעות האות BOLD 1 עם יתרונות כולל קרינה בלתי מייננת, דיוק מרחבי מילימטר של נתונים אנטומיים ותפקודיים 2, כמעט בזמן אמת ניתוחים 3. רובוטים לתחושה לספק מדידה מדויקת ובקרה של עמדת כוח של הסמן בחלל מצומצם למדי. כאן אנו משלבים את שתי הטכנולוגיות על מנת לאפשר דיוק ניסויים מעורבים שליטה מוטורית עם לתחושה / אינטראקציה הסביבה משושי כגון לכת או אחיזה. הרעיון הבסיסי הוא לצרף effecter סוף 8 רגל נתמך במרכז לרובוט 4 המאפשר הנושא להשתמש רובוט, אבל מיגון זה ולשמור את זה מתוך החלק הקיצוני ביותר של השדה המגנטי של המכונה fMRI (איור 1 ). Premium פנטום 3.0, 6DoF גבוהה כוח רובוט (SensAble Technologies, Inc) הוא בחירה מצוינת עבור אספקת כוח משוב בניסויים מציאות מדומה 5, 6, אבל הוא מטבעו הלא MR בטוח, מציג רעש משמעותי רגיש ציוד ה-fMRI, מנועים חשמליים שלה עשוי להיות מושפע fMRI של שדה מגנטי בעוצמה משתנה. בנינו שולחן מערכת מיגון המאפשרת את הרובוט להיות הציג בבטחה אל הסביבה fMRI ומגבלות הן השפלה האות fMRI על ידי מנועים רועשים חשמלית ואת ההשפלה של ביצועי המנוע החשמלי על ידי שדה מגנטי חזק המשתנה של fMRI. עם המגן, יחס אות לרעש (SNR: ממוצע אות / רעש סטיית התקן) של ה-fMRI עובר מנקודת ההתחלה של ~ 380 ל ~ 330 ו ~ 250 בלי מיגון. הרעש שנותרו שנראה מתואם ואינו מוסיף חפצים כדי fMRI של כדור הבדיקה (איור 2). ידית ארוכה, נוקשה מאפשר מיקום של הרובוט מחוץ לטווח של החלקים הכי חזק שונים של השדה המגנטי ולכן אין השפעה משמעותית של fMRI על הרובוט. השפעת הידית על קינמטיקה של הרובוט הוא מינימלי שכן הוא קל משקל (~ £ 2.6), אך מאוד קשה 3 / 4 &quot;גרפיט מאוזן על מפרק 3DoF באמצע. התוצאה הסופית היא מערכת ה-fMRI תואם, לתחושה עם על רגל 1 מעוקבים של חלל העבודה, וכאשר בשילוב עם מציאות וירטואלית, היא מאפשרת סדרה חדשה של ניסויים להתבצע בסביבה fMRI כולל עקירה נטורליסטי, והגיע פסיבית של הגפה ותפיסת לתחושה, למידה והסתגלות בתחומים כוח משתנה , או מרקם זיהוי 5, 6.

הסתגלות ושימוש רובוט לתחושה ב fMRI 3T מתואר.

ההסתגלות של רובוט לתחושה ב fMRI 3T

דימות תהודה מגנטית תפקודי (fMRI) מספק דימות תפקודי מצוין של המוח באמצעות אות ה-BOLD, עם יתרונות הכוללים היעדר קרינה מייננת...

סרטון זה מדגים כיצד להשתמש ברובוט הפטי פנטום במהלך דימות fMRI, במטרה סופית להעריך פעילות מוחית בזמן ביצוע משימות מוטוריות בבני אדם. כאשר נבדק מפעיל את זרוע הרובוט, ניתן לבצע מדידות מדויקות של מיקום הזרוע ושל הכוח המופעל על ידי הנבדק. על מנת להקליט fMRI בשילוב עם מניפולציות רובוטיות הפטיות, חשוב למנוע מהרובוט להפריע לפלט של ה-fMRI על ידי הכנסת רעש חשמלי מרובה, וכן למנוע נזק לרובוט כתוצאה מהשדה המגנטי של ה-MRI.כדי להשיג זאת, הרובוט נסגר תחילה בתוך קופסת מיגון מאלומיניום. בנוסף, הרובוט הממוגן מחובר לידית אפקטור באורך שמונה רגל שבה ישתמש הנבדק במהלך הניסוי. המיגון והידית באורך שמונה רגל ממזערים את השדות החשמליים והמגנטיים המפריעים כאשר הרובוט-פנטום משמש עם סורק ה-MR.כאשר נבדק מונח בתוך ה-MRI ומפעיל את זרוע הקצה של רובוט הפנטום באמצעות ידית באורך שמונה רגליים, ניתן לבצע ניסויי מציאות מדומה של הושטה נטורליסטית, הזזה פסיבית של הגפה ותאימות תפיסה הוקטית, למידה בשדות כוח משתנים וזיהוי מרקמים. בסופו של דבר, ניתן להשתמש במערך זה כדי לבצע קורלציה בין פעילות מוחית לתנועה ותכנון באמצעות הקלטות fMRI ואנליזה קינמטית של נתוני הרובוט. היתרון המרכזי של טכניקה זו על פני שיטות קיימות, כגון שימוש באוויר דחוס או במים, הוא שהאינטראקציה הסנסורי-מוטורית של הרובוט ההוקטי מגיבה בשיהוי של מילי-שניות, אפילו כלפי אובייקטים דינמיים מורכבים.שיטה זו יכולה לסייע במתן מענה לשאלות מפתח בחקר הבקרה העצבית של התנועה. לדוגמה, אילו אזורי מוח פעילים במהלך אינטראקציה הפטית עם אובייקטים וירטואליים. לתחילת העבודה, הציבו שולחן גלגלים עם קופסה ממוגנת אלומיניום מחוץ לדלת של סורק ה-MRI.יש לתמוך בקצה החופשי של השולחן ולהסיר את הקצה החיצוני של זרוע הבקרה הארוכה, תוך וידוא כי הרובוט כבוי. לאחר מכן, מקמו את הרובוט בתושבת השולחן ואבטחו את לוח הבטיחות מאלומיניום מעל הרובוט באמצעות שני ברגים. לבסוף, חברו את קצה זרוע הבקרה לידית הרובוט ובדקו שהיא נעה בחופשיות.לאחר מכן, חברו לרובוט את הכבל המקבילי באורך 10 רגל בעל מיגון אלומיניום, ובדקו שהמיגון תקין. הוסיפו רדיד במידת הצורך. הניחו את קופסת מיגון האלומיניום מעל הרובוט, תוך הקפדה להניח את הכבלים המקביליים וכבלי ההזנה בתוך החריץ שבחלק האחורי.הברגו בזהירות את קופסת המיגון. דחסו נייר אלומיניום לתוך חריץ הכבל שבקופסת המיגון, וודאו כי הרדיד יוצר מגע עם המיגון של הכבל המקבילי. התכוננו לכניסה לסביבת שדה מגנטי גבוה על ידי הסרה של כל חפץ מתכתי ופריטים שאינם MR Safe.העברת הרובוט לחדר ה-MRI דורשת שני אנשים כדי להבטיח שההתקנה תוכנס לשדה המגנטי באופן בטוח. כאשר אדם אחד מחזיק את הקצה החופשי של שולחן הרובוט ואדם שני מייצב את הגלגלת בקצה הקופסה, יש להניע את הקצה החופשי קדימה עד שהרובוט נכנס לדלת החדר. על החוקר המחזיק בקצה הקופסה להצמיד כעת את חבל האבטחה לחור העיגון בגב מארז המיגון.וודאו שהקצה השני מעוגן היטב לעוגן קיר בקרבת מקום. גלגלו את השולחן אל תוך החדר וחברו אותו באמצעות רצועות סקוטץ' (Velcro) לבסיס של שולחן ה-FMRI. קצה הרובוט של השולחן חייב להישאר רחוק ככל האפשר מהסורק.כעת חברו את כבל המקבילי של הרובוט למסנן המותאם אישית בפתח המעבר לחדר הבקרה וחברו את הרובוט לחשמל. רדיד המיגון בכבל המקבילי צריך לבוא במגע עם המסנן. לבסוף, חברו אל הרובוט את החלק החיצוני של קצה הזרוע (end effector), שהוא הידית הארוכה שאליה יסיג הנבדק.וודאו כי הידית תוכל להיכנס לחור של ה-FMRI בצורה חלקה מבלי לפגוע בדופן. לאחר שהרובוט הותקן בסורק, הפעילו את מחשב הבקרה. לאחר מכן, וודאו שרק המסנן המותאם אישית נמצא בחלק הפנימי של מעבר השירות, וחברו את הכבל המקבילי באורך שש רגל לרובוט.שלב הבא, ודאו שמנועי הרובוט כבויים. לאחר מכן, הפעילו את שגרת כיול הפנטום ואמתו שקריאות המיקום של המנועים יציבות. כעת הדליקו את הרובוט על ידי פתיחת הפתח בגב תיבת המיגון והפעלת המתגים שבתוך התיבה.הפעילו מחדש את שגרת הכיול כאשר הקצה המבצע (end effector) ממוקם בקירוב במרכזו של קצה מולי הגל הקוני. בצעו את שלבי הכיול וודאו שלתיבת הכיול יש אינטראקציה הפטית מתאימה. כדי להתחיל בניסוי, הגדירו כל ציוד נוסף הדרוש לניסוי, כגון מערכת תצוגה ויזואלית.במקרה זה, נעשה שימוש במערכת הראייה של Nordic Neuro Lab Incorporated, המספקת צפייה בסטריאו בתצוגות חזותיות. כעת, הנחו את הנבדק לשכב על שולחן הסורק וודאו שהוא או היא יהיו בנוח לאורך כל הניסוי. מקמו את סליל הראש ואת הריפוד.לאחר מכן, כווננו את מרחק הרובוט באמצעות ברגי הכיוון והזזת חלקו העליון של השולחן, עד שהנבדק יוכל להגיע לידית האפקטור ולהניע אותה בנוחות. הנחו את השולחן לתוך חור ה-MRI באופן ידני על ידי החזקת קצה הרובוט בזמן תנועת השולחן. ודאו שהאפקטור הקצבי מופנה לתוך החור ואינו נתקע בחלק החיצוני.לבסוף, בצעו את ניסוי ה-FMRI. התחילו בהשגת סריקה אנטומית כדי לבדוק אם קיימים ארטיפקטים של דימוי. לאחר מכן, בצעו את הסריקות הפונקציונליות בזמן שהנבדק מבצע את המטלה הפונקציונלית שתוכננה עבור הניסוי, כגון פרדיגמה של הושטה טבעית; הרובוט ההפטי וה-FMRI לא אמורים להפריע זה לזה.אם ה-FMRI משפיע על הרובוט, קריאת המנועים תתנודד במהירות והייצוג המקוון של הרובוט יזוז גם כאשר הרובוט עצמו אינו זז. באופן כללי, הדבר קורה כאשר הכבל המקבילי של הרובוט אינו ממוגן ומסונן כראוי. ניתן לתקן זאת על ידי בדיקה חוזרת של מיגון האלומיניום על הכבל, ויש לוודא שליבת ה-Ferris ממוקמת כראוי על הכבל המקבילי בקרבת הרובוט, ושהמסנן היחיד לרובוט הוא המסנן המותאם אישית בצד של חדר הסורק במעבר (pass through).זיהוי שגיאות ב-FMRI אפשרי למעשה רק לאחר שהנתונים צומצמו ונותחו. עם זאת, יש לבצע סריקה אנטומית בשלב מוקדם של המחקר ולבדוק אם קיימים אפקטים של "רוכסן" (zipper effects) או ארטיפקטים אחרים המעידים על רעש מתואם. לעיתים קרובות רעש כזה נובע ממגע של מתכת במתכת, וניתן להפחיתו על ידי הידוק כל הברגים בשולחן הרובוטי, ובמיוחד ברגי כיוון היד שבצד השולחן.לאחר שהטכניקה נלמדת היטב, ניתן להשלים אותה בערך ב-15 דקות, דבר החשוב מאוד עבור ה-FMRI. מאחר שהזמן יקר כל כך, בעת ביצוע הפרוצדורה, חשוב להקפיד בדחיפות על פרוטוקולי הבטיחות של ה-MRI, שכן הרובוט עלול להימשך אל תוך המגנט של ה-MRI.

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

הנדסה ביולוגית

מאמר זה מתאר שיטות לביצוע ברזולוציה גבוהה תהודה מגנטי תפקודי עם הדגימה 1.2 מ"מ המוח התיכון האדם מבנים קורטיקליים באמצעות סורק 3T. שימוש בטכניקות הללו כדי לפתור מפות טופוגרפיות של גירוי חזותי של אדם מעולה colliculus (SC) ניתנת כדוגמה.

ברזולוציה גבוהה תהודה מגנטית פונקציונלית שיטות המוח התיכון האדם

עיבוד שמיעתי הוא בסיס לדיבור ועיבוד הקשורים למוסיקה. גרייה מגנטית (TMS) שמשה בהצלחה ללמוד מערכות קוגניטיביים, חושיות ומוטוריות, אך רק לעתים נדירות יושמה לאודישן. כאן אנו חקרנו TMS בשילוב עם סורק תהודה מגנטי תפקודי כדי להבין את הארגון התפקודי של קליפת המוח השמיעתי.

מיפוי לאחר הלוואי של תטא Burst גירוי בקורטקס השמיעתי האנושי בהדמיה תפקודית

ניטור פעילות מוחית במהלך משימות מוטוריות זקופות הוא בעל ערך רב כאשר חוקרים את המקור העצבי להפרעות תנועה. כאן, אנו מדגימים פרוטוקול המשלב ספקטרוסקופיה פונקציונלית קרוב לאינפרא אדום עם ניטור רציף של פעילות שרירים וקינמטית במהלך 4 סוגים של משימות מוטוריות.

קרוב פונקציונלי אינפרא אדום ספקטרוסקופיה של אזורים חושיים ומוטורי במוח עם סימולטני Kinematic וניטור EMG במהלך משימות מוטוריות

אנו מציגים רומן בשילוב התנהגותית, דימות מוחי פרוטוקול המעסיקים הקרנת וידאו בזמן אמת לצורך אפיון את ה"מפה עצביים הקשורים במראה טיפול בתוך הסביבה סורק תהודה מגנטית ברגל קטועי איברים בנבדקים עם כאב האיבר פנטום.

הקרנת וידאו בזמן אמת ב- MRI פלואורסנציה ה"מפה עצביים הקשורים בטיפול מראה עבור כאב האיבר פנטום

אנו ביצעו MRI פונקציונלי באמצעות התקן MRI המושרה ביד המכשיר רובוטית להעריך את השירות שלה עבור ניטור מנוע יד פונקציה אצל אנשים שמתחלים מפני חסרונות נוירולוגיים.

MRI פונקציונלי בשילוב עם ה-MRI הרומן תואם יד המכשיר הרובוטי כדי להעריך שיקום של אנשים התאוששות מאחוז אחיזת ידיים

אנו מדגימים פרוטוקולים עבור אפנון (tDCS, HD-tDCS) ומיפוי (רובוטית TMS) של קליפת המנוע אצל ילדים.

אפנון לא פולשני ומיפוי רובוטי של קליפת מנוע במוח המתפתח

מאמר זה מתאר גישות חדשות כדי למדוד ולחזק מסלולים עצביים ספציפיים מבחינה פונקציונלית עם גירוי transcranial גנטי. מתודולוגיות גירוי מוחי מתקדמות שאינן פולשנית יכולות לספק הזדמנויות חדשות להבנת יחסי המוח-התנהגות ופיתוח של טיפולים חדשים לטיפול בהפרעות במוח.

מדידת ושינוי פונקציונלית מסלולים עצביים ספציפיים במערכת המנוע האנושי עם גירוי מגנטי Transcranial

השיקום המבוטח של חולי שבץ מוחי כרוני הוא בדרך כלל מוגבל בזמן. מחקר מבוסס הדמיה של פעילות מוחית ממשימות מוטוריות הקשורות להליכה יכול להוביל לקביעת סמנים ביולוגיים למדידת תוצאות משופרות ולהצדקת הרחבת הטיפול המותאם. מוצג מכשיר תנועת כף רגל חדשני, תואם תהודה מגנטית, בעל התנגדות משתנה ופרוטוקול לשימוש במהלך הדמיית תהודה מגנטית תפקודית.

שימוש במכשיר התנגדות מבוקר דיגיטלית המושרה על ידי כף הרגל להערכת הדמיית תהודה מגנטית תפקודית בחולים עם שיתוק כף הרגל

ההערכה היא כי 1 מכל 6 אנשים ברחבי העולם ילקה בשבץ מוחי במהלך חייו, מה שיגרום לנכות ארוכת טווח, שמנגנוני השיקום שלה עדיין אינם מובנים היטב. מחקר זה מציע פרוטוקול להערכת הפעלת המוח על ידי ספקטרוסקופיה תפקודית של אינפרא אדום קרוב (fNIRS) במהלך טיפול רובוטי בגפיים התחתונות.

ניסוי באמצעות ספקטרוסקופיה פונקציונלית של אינפרא אדום קרוב ותנועות הצבעה רב-מפרקיות בסיוע רובוט של הגפה התחתונה

כאן, אנו מתארים פרוטוקול סטנדרטי למיפוי מוטורי באמצעות nTMS בשילוב עם שחזור טנסורי דיפוזיה (DTI) של מסלול הקורטיקוספינל (CST). הפרוטוקול ניתן לשחזור, ישים קלינית וניתן לשילוב בקלות בתהליכים קליניים שגרתיים, ומספק מסגרת חזקה וחשובה להערכת מסלולים מוטוריים, מחקר נוירופלסטיות ותכנון שיקום.

פרוטוקול סטנדרטי למיפוי מוטורי פונקציונלי באמצעות גירוי מגנטי טרנס-גולגולתי מנווט

למדו כיצד להתאים רובוט הפטי לסביבת fMRI תלת-טסלה באמצעות מיגון אלומיניום וידית אפקטור ארוכה. שיטה זו מאפשרת מדידה מדויקת של מיקום הזרוע והכוח המופעל במהלך משימות מוטוריות במוח האנושי.

ההסתגלות של רובוט לתחושה ב fMRI 3T

גלה סרטונים נוספים