Name: Aanpassing van een haptische robot in een 3T fMRI (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-10-04T12:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 16 s
Description: Leer hoe u een haptische robot aanpast voor gebruik in een 3T fMRI-scanner om hersenactiviteit tijdens motorische taken te meten. Deze methode minimaliseert elektrische ruis en magnetische interferentie.

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

We willen graag Kun Lu en Ronald Kurz bedanken voor technische bijstand. Dit werk werd ondersteund door ONR MURI Award Nr: N00014-10-1-0072, NSF subsidie ​​# SBE-0542013 om de temporele dynamiek van het Learning Center, een NSF Science of Learning Center, en de NIH subsidie ​​# 2 R01 NS036449-11.

1. Buiten de scanner kamer <ol><li> Plaats de rollende tafel met de ondersteunde vrije einde en de buitenkant einde van de vrijstaande lange steel. </li><li> Controleer of de robot is uitgeschakeld. </li><li> Plaats de robot in de tabel stopcontact en zet de aluminium plaat over de veiligheid van de robot met 2 schroeven. </li><li> Bevestig het uiteinde effector om de robot te behandelen met de aluminium adapter en controleren of deze vrij beweegt. </li><li> Bevestig de 10 'parallelle kabel met aluminium afscherming aan de robot en controleer of de afscherming intact is. Voeg extra folie indien nodig. </li><li> Plaats de aluminium bescherming vak over de robot voorzichtig om de parallelle en stroomkabels in de groef op de rug plaats. </li><li> Voorzichtig schroef op de afscherming doos. </li><li> Pack aluminiumfolie in de kabel groef op de beschermende doos en zorg ervoor dat de folie in contact komt met de afscherming op de parallelle kabel. </li></ol> 2. Verhuizen naar de scanner kamer met twee personen, A en B <ol><li> Voor te bereiden op een hoog magnetisch veld in het milieu terechtkomt door het verwijderen van alle metalen objecten, waaronder non-ferro die, bijvoorbeeld, mobiele telefoons, sleutels, munten, enz. .. </li><li> Met persoon A houdt het vrije uiteinde van de robot tafel en persoon B het stabiliseren van de box eind, rol het vrije uiteinde eerste tot de robot gaat alleen de deur van de kamer. </li><li> Persoon B clips van de veiligheidslijn vastgebonden aan een anker gat aan de achterkant van de afscherming zaak en controleert of het andere uiteinde stevig is bevestigd aan een muur te verankeren. </li><li> Samen te werken, rol de tafel in de kamer en bevestig deze met klittenband aan de voet van de fMRI tafel. De robot einde van de tabel moet zo ver te blijven van de scanner mogelijk te maken. </li><li> Bevestig de robot parallelle kabel aan de aangepaste filter op de pas door naar de meldkamer, en steek de stekker in de robot. De afscherming folie op de parallelle kabel moet contact maken met het filter. </li><li> Bevestig de buitenkant deel van de lange steel (eind effector) en controleer of het zal de boring van de fMRI netjes in te voeren. </li></ol> 3. In de meldkamer <ol><li> Start de besturingscomputer en bevestig de 6 'parallelle kabel aan op de robot. Zorg ervoor dat u extra filters die op de binnenkant van de pas via verwijderen. </li><li> Controleer of de robot motoren zijn uitgeschakeld, start u de Phantom kalibratieroutine en controleer dat de positie uitlezingen van de motoren van de kalibratie van de robot routine stabiel zijn. </li><li> Controleer de parallelle kabel aansluiting en dat alleen de grote custom filter is bevestigd als de kalibratie niet kunnen zien van de robot of zijn er grote variaties in de motor uitlezen. </li><li> Zet de robot door het openen van de poort aan de achterkant van de afscherming vak en druk op de schakelaars met een stok. </li><li> Start de calibratie routine met het eind effector ongeveer gecentreerd op het einde van de conische golfgeleider. Stap door de kalibratie en controleer of het vakje kalibratie box de juiste haptische interactie. </li><li> Bevestig de TTL uitgang van de fMRI (BNC connector) aan op de Labjack ADC op de besturingscomputer. </li></ol> 4. Het onderwerp <ol><li> Bereiden op het onderwerp voor een hoog magnetisch veld omgeving met de standaard fMRI protocollen. </li><li> Stel eventueel extra materiaal voor het experiment, bijvoorbeeld, visuele weergave systeem. We gebruiken de NordicNeuro Lab, Inc Vision System, die stereo weergave van visuele displays biedt, een functie die is vooral handig bij de presentatie van virtuele omgevingen. </li><li> Nadat het onderwerp gaat liggen op de tafel en het hoofd spoel is gelegen, past u de afstand van de robot door het losdraaien van de hand schroeven en schuif de bovenkant van de tabel totdat het onderwerp comfortabel kunt bewegen. </li><li> Handmatig Guide de tafel door vasthouden aan de robot einde, terwijl het fMRI tafel beweegt in en uit de boring aan de wielen te voorkomen dat wiebelen. Zorg ervoor dat het eind effector gaat in de boring en niet vangen aan de buitenkant. </li><li> Voer het experiment. </li></ol> 5. Breken de opstelling met twee personen A en B <ol><li> Nadat de patiënt verlaat, verwijdert u de buitenkant einde van de lange steel en verwijder de robot tafel uit de fMRI tafel door het losdraaien van de klittenband. </li><li> Van de robot, ongedaan maken van de afgeschermde parallelle kabel en de stekker uit het stopcontact. </li><li> Met persoon A houdt het vrije uiteinde van de robot tafel en persoon B begeleiden van de robot einde, verplaats de tafel naar de deur. Bij de deur, ongedaan maken van de ketting, en rol van de robot tabel naar de hal. </li><li> Alles ongedaan maken van de schroeven van de afscherming doos en de twee schroeven van de veiligheids-bord en verwijder de robot. </li></ol> 6. Representatieve resultaten: Idealiter zou de haptische robot en fMRI geen invloed op elkaar. We kunnen zeggen online als de robot wordt beïnvloed door de fMRI. Over het algemeen, als de robot de parallelle kabel is niet goed afgeschermd en gefilterd, dan is de uitlezing van de motoren zal oscillaat snel. Dit kan worden opgelost door te dubbelklikken het controleren van de aluminium bescherming op de kabel, dat de ferro-kern correct is geplaatst op de parallelle kabel de buurt van de robot, en dat de enige filter naar de robot is de aangepaste filter van de scanner kamer kant van het passeren . Het detecteren van fouten in de fMRI is eigenlijk alleen mogelijk nadat de gegevens zijn beperkt en geanalyseerd, maar een anatomische scan moet vroeg in de studie worden genomen en gecontroleerd op rits effecten of andere artefacten wijzen op gecorreleerde ruis (bijv. spike geluid) 7. Vaak, zoals lawaai is afkomstig van metaal op metaal contact en kunnen worden opgeruimd door het aandraaien van de schroeven op de robot tafel, in het bijzonder de hand stelschroeven aan de zijkant van de tafel. Uit onze tests de baseline fMRI signaal-ruisverhouding (SNR) is ~ 380 en met de robot volledig afgeschermd in de kamer die daalt tot een nog redelijk ~ 330. Als het schild is niet op zijn plaats op de robot, dan is de SNR dalen verder naar ~ 250, en lawaai-effecten zeer belangrijk. Zoals weergegeven in 4, de 3 graden van vrijheid gewricht in het midden van het handvat heeft weinig effect op de dynamiek van de robot / hand interactie, behalve om het te verplaatsen weg van de robot. De gezamenlijke in het midden van het handvat fungeert als een steunpunt en keert de schijnbare beweging in twee van de richtingen (links-rechts en up-down), maar niet de derde (forward-back). Sinds de Phantom en de hand zijn op tegenovergestelde uiteinden van de hendel, zoals handgreep met haar steunpunt in het midden, worden winsten toegepast in de software in elk van de drie Euclidische richtingen: negatief winst in de twee richtingen gecontroleerd door de swivel joint en een positief resultaat in de richting van de slider gewricht. Het netto-effect van de hendel en draai reproduceert het volledige drie graden van vrijheid van de Phantom robot, slechts 9 'weg. <img src="/files/ftp_upload/3364/3364fig1.jpg" alt="Figuur 1" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figuur 1"> Figuur 1 Het apparaat wordt gebruikt om de haptische robot voor het gebruik monteren in de fMRI-omgeving. Bovenste gedeelte geeft de haptische robot gemonteerd in het geval vóór behuizing (boven, links) en de gimbal / schuifregelaar gezamenlijk in het midden van het handvat (boven, rechts). Bottom, links zie je een onderwerp in de scanner het manipuleren van de handgreep. Onder, rechts is een cartoon van de afscherming en eind effector. <img src="/files/ftp_upload/3364/3364fig2.jpg" alt="Figuur 2" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figuur 2"> Figuur 2 Resultaten van de Birn test voor de volledig afgeschermd robot met beweging. De drie beelden met kruisen tonen de delen van de bolvormige kop model, en onderaan rechts toont een drie dimensionaal beeld. De kleine puntjes zijn belletjes in het statische model en zijn altijd aanwezig. Het gebrek aan grote strepen of ritsen geeft aan dat het lawaai van de robot is niet gecorreleerd.

<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>

Geen belangenconflicten verklaard.

De fMRI compatibele robot opent nieuwe mogelijkheden voor experimenten in de neurowetenschappen van motorische controle. De meest kritische stap in de setup is de afscherming van de robot om artefacten te voorkomen in de fMRI, dat doen we in twee stappen. Ten eerste is de robot zelf is ongeveer 9 &#39;uit de buurt van de boring met een lange, licht, handvat ondersteund in het midden met een 3 graden van vrijheid gewricht. Ten tweede, de robot is ingekapseld in een 1 / 16 &quot;-1 / 4&quot; aluminium doos met een plastic...

<table border="1"><tbody><tr><td> Phantom premie 1.5/6dof, hoge kracht model </td><td> Sensable </td><td> <a href="www.sensable.com">www.sensable.com</a> </td></tr></tbody></table>

aanpassing van een haptische robot in een 3t fmri

Adaptation of a Haptic Robot in a 3T fMRI

Functionele magnetische resonantie beeldvorming (fMRI) biedt uitstekende functionele beeldvorming van de hersenen via het BOLD signaal 1 met voordelen, waaronder niet-ioniserende straling, millimeter ruimtelijke nauwkeurigheid van de anatomische en functionele gegevens 2, en bijna real-time analyses 3. Haptische robots nauwkeurige meting en controle van de positie en de kracht van een cursor in een redelijk kleine ruimte. Hier combineren we deze twee technologieën om de precisie te experimenten met motorische controle met haptische / tactiele omgeving interactie, zoals het bereiken of grijpen mogelijk te maken. Het basis idee is om vast een 8 voeteneinde effector ondersteund in het midden naar de robot 4, zodat het onderwerp aan de robot te gebruiken, maar afscherming het en houden het uit van de meest extreme deel van het magnetische veld van de fMRI-machine (figuur 1 ). The Phantom Premium 3.0, 6DoF, high-force robot (SensAble Technologies, Inc) is een uitstekende keuze voor het leveren van force-feedback in de virtuele werkelijkheid experimenten 5, 6, maar het is inherent niet-MR veilig, introduceert significante ruis op de gevoelige fMRI-apparatuur, en de elektrische motoren kunnen worden beïnvloed door de fMRI is sterk wisselend magnetisch veld. We hebben geconstrueerd een tafel en afscherming systeem waarmee de robot op een veilige manier worden geïntroduceerd in de fMRI-omgeving en de grenzen zowel de afbraak van de fMRI-signaal door de elektrisch luidruchtige motoren en de afbraak van de elektromotor de prestaties door de sterk wisselende magnetische veld van de fMRI. Met het schild, de signaal-ruisverhouding (SNR: gemiddelde signaal / ruis standaarddeviatie) van de fMRI gaat van een baseline van ~ 380 tot ~ 330 en ~ 250 zonder de afscherming. De resterende geluid lijkt te zijn gecorreleerd en geen artefacten toe te voegen aan de fMRI van een test bol (figuur 2). De lange, stijve handgreep maakt plaatsing van de robot buiten het bereik van de meest sterk verschillende delen van het magnetische veld dus er is geen significant effect van de fMRI op de robot. Het effect van de handgreep op kinematica van de robot is minimaal want het is licht in gewicht (~ 2,6 pond), maar uiterst stijve 3 / 4 &quot;grafiet en goed in balans op de 3DoF gewricht in het midden. Het eindresultaat is een fMRI compatibel, haptische systeem met ongeveer 1 kubieke voet van de werkruimte, en, in combinatie met virtual reality, het zorgt voor een nieuwe reeks van experimenten worden uitgevoerd in de fMRI-omgeving inclusief naturalistisch te bereiken, passieve verplaatsing van de ledematen en haptische perceptie, aanpassing leren in wisselende krachtvelden , of textuur identificatie 5, 6.

De aanpassing en het gebruik van een haptische robot in een 3T fMRI is beschreven.

Aanpassing van een haptische robot in een 3T fMRI

Functionele magnetische resonantie-imaging (fMRI) biedt uitstekende functionele hersenbeeldvorming via het BOLD-signaal 1, met voordelen waaronder het niet-ioniserende karakter ...

Deze video demonstreert hoe een phantom haptische robot wordt gebruikt tijdens fMRI-beeldvorming met als uiteindelijke doel het beoordelen van hersenactiviteit tijdens motorische taken bij mensen. Wanneer de arm van de robot door een proefpersoon wordt gemanipuleerd, kunnen nauwkeurige metingen worden gedaan van de armpositie en de door de proefpersoon uitgeoefende kracht. Om fMRI te registreren in combinatie met haptische robotmanipulaties, is het belangrijk te voorkomen dat de robot de fMRI-output verstoort door te veel elektrische ruis te introduceren en om schade aan de robot door het magnetische veld van de MRI te vermijden.Om dit te bereiken, wordt de robot eerst geplaatst in een aluminium afgeschermde doos. Daarnaast wordt de afgeschermde robot bevestigd aan een effectorgreep van acht voet die door de proefpersoon tijdens het experiment zal worden gebruikt. De afscherming en de greep van acht voet minimaliseren de verstorende elektrische en magnetische velden wanneer de fantoomrobot in combinatie met de MR-scanner wordt gebruikt.Wanneer een proefpersoon in de MRI wordt geplaatst en de effectorarm van de fantoomrobot bedient via de handgreep van acht voet, kunnen virtual reality-experimenten worden uitgevoerd naar naturalistisch reiken, passieve verplaatsing van de ledemaat en haptische perceptie, adaptatie en leren in variërende krachtvelden, en textuuridentificatie. Uiteindelijk kan deze opstelling worden gebruikt om hersenactiviteit te correleren met beweging en planning via functionele MRI-opnamen en kinematische analyse van de robotgegevens. Het belangrijkste voordeel van deze techniek ten opzichte van bestaande methoden, zoals het gebruik van samengeperste lucht of water, is dat de haptische robot met millisecondenlatenties reageert, zelfs bij complexe dynamische objecten.Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen in het onderzoek naar de neurale aansturing van beweging. Zo kunnen bijvoorbeeld de hersengebieden worden geïdentificeerd die actief zijn tijdens haptische interactie met virtuele objecten. Plaats ter voorbereiding een verrijdbare tafel met een aluminium afgeschermde box buiten de deur van de MRI-scanner.Het vrije uiteinde van de tafel moet worden ondersteund en het buitenste uiteinde van de lange handvat-effector dient te worden losgekoppeld; zorg ervoor dat de robot is uitgeschakeld. Plaats de robot vervolgens in de tafelhouder en bevestig de aluminium veiligheidsplaat over de robot met twee schroeven. Bevestig daarna de eindeffector aan het robothandvat en controleer of deze vrij kan bewegen.Bevestig vervolgens de parallelle kabel van 10 foot met aluminium afscherming aan de robot en controleer of de afscherming intact is. Voeg indien nodig extra folie toe. Plaats de aluminium afschermingsdoos over de robot en zorg ervoor dat de parallelle kabel en de voedingskabel in de groef aan de achterzijde worden geplaatst.Draai de afschermingsdoos voorzichtig vast. Vul de kabelgeul op de afschermingsdoos met aluminiumfolie en zorg ervoor dat de folie contact maakt met de afscherming van de parallelle kabel. Bereid de toegang tot de omgeving met het sterke magnetische veld voor door alle metalen voorwerpen en items die niet MR-veilig zijn te verwijderen.Het verplaatsen van de robot naar de MRI-ruimte vereist twee personen om te garanderen dat de opstelling veilig in het magnetische veld kan worden gebracht. Terwijl één persoon het vrije uiteinde van de robottafel vasthoudt en een andere persoon de rol aan de kant van de behuizing stabiliseert, wordt het vrije uiteinde naar voren geschoven totdat de robot net door de deur van de ruimte komt. De onderzoeker die de kant van de behuizing vasthoudt, moet nu het beveiligingstouw vastklikken aan een ankergat aan de achterzijde van de afschermingsbehuizing.Zorg ervoor dat het andere uiteinde stevig aan een muuranker is bevestigd terwijl u samenwerkt. Rol de tafel de kamer in en bevestig deze met klittenbandriemen aan het voeteneinde van de FMRI-tafel. Het robotuiteinde van de tafel moet zo ver mogelijk van de scanner vandaan blijven.Bevestig nu de parallelle kabel van de robot aan het aangepaste filter op de doorvoer naar de controlekamer en sluit de robot aan. De afschermingsfolie op de parallelle kabel moet contact maken met het filter. Bevestig tot slot het exteriere deel van de endeffector, namelijk de lange handgreep die door de proefpersoon wordt vastgepakt, aan de robot.Verifieer of de handgreep zonder belemmering in de boring van de FMRI past zonder de zijkant te raken. Zodra de robot in de scanner is geplaatst, start u de besturingscomputer op. Controleer vervolgens of alleen het aangepaste filter zich op het binnenste gedeelte van de doorgang bevindt en sluit de parallelle kabel van zes voet aan op de robot.Controleer vervolgens of de motoren van de robot zijn uitgeschakeld. Start daarna de kalibratieroutine van het fantoom op en verifieer dat de positie-uitlezingen van de motoren stabiel zijn. Zet nu de robot aan door de poort aan de achterzijde van de afschermingskast te openen en de schakelaars in de kast te activeren.Start de kalibratieroutine opnieuw met de endeffector ongeveer gecentreerd aan het uiteinde van de conische golfgeleider. Doorloop de kalibratie en controleer of de kalibratiebox de juiste haptische interactie vertoont. Richt ter voorbereiding op het experiment eventuele extra apparatuur in, zoals een visueel displaysysteem.Hier wordt het visionsysteem van Nordic Neuro Lab Incorporated gebruikt, dat stereoscopisch beeld van visuele displays biedt. Laat de proefpersoon nu op de scantafel liggen en zorg ervoor dat hij of zij comfortabel ligt gedurende het gehele experiment. Plaats de hoofdspoel en de kussens.Pas vervolgens de afstand van de robot aan met de handschroeven en door de bovenkant van de tafel te verschuiven, totdat de proefpersoon de handgreep van de effector kan bereiken en zich comfortabel kan bewegen. Leid de tafel handmatig in de MRI-bores door de robotuitgang vast te houden terwijl de tafel beweegt. Zorg ervoor dat de endeffector in de richting van de bore is gericht en niet aan de buitenkant blijft haken.Voer ten slotte het fMRI-experiment uit. Begin met het maken van een anatomische scan om te controleren op eventuele beeldeffecten. Voer vervolgens de functionele scans uit terwijl de proefpersoon de functionele taak uitvoert die voor het experiment is ontworpen, zoals een naturalistisch reikparadigma; de haptische robot en fMRI mogen elkaar niet storen.Als de robot wordt beïnvloed door de fMRI, zullen de uitlezingen van de motoren snel oscilleren en zal de online representatie van de robot bewegen, zelfs wanneer de robot zelf niet beweegt. Over het algemeen gebeurt dit wanneer de parallelle kabel van de robot niet correct is afgeschermd en gefilterd. Dit kan worden opgelost door de aluminium afscherming van de kabel dubbel te controleren, te bevestigen dat de Ferris-kern correct is geplaatst op de parallelle kabel nabij de robot, en te controleren of het enige filter naar de robot het aangepaste filter is aan de zijde van de scannerruimte bij de doorvoer.Het detecteren van fouten in de FMRI is pas echt mogelijk nadat de gegevens zijn gereduceerd en geanalyseerd. Er moet echter vroeg in de studie een anatomische scan worden gemaakt en gecontroleerd op 'zipper'-effecten of andere artefacten die duiden op gecorreleerde ruis. Dergelijke ruis is vaak het gevolg van metaal-op-metaalcontact en kan worden verholpen door alle schroeven van de robottafel aan te draaien, in het bijzonder de handinstelschroeven aan de zijkant van de tafel.Zodra deze techniek onder de knie is, kan deze in ongeveer 15 minuten worden voltooid, wat zeer belangrijk is voor de FMRI. Aangezien tijd zeer kostbaar is, is het tijdens het uitvoeren van de procedure dringend belangrijk om de MRI-veiligheidsprotocollen in acht te nemen, aangezien de robot potentieel naar de magneet van de MRI getrokken zou kunnen worden.

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

Dit artikel beschrijft technieken om een ​​hoge resolutie van functionele magnetische resonantie beeldvorming uit te voeren met 1,2 mm bemonstering in de menselijke middenhersenen en subcorticale structuren met behulp van een 3T scanner. Het gebruik van deze technieken om topografische kaarten van visuele stimulatie in de menselijke superior colliculus (SC) op te lossen wordt als voorbeeld gegeven.

Hoge resolutie functionele magnetische resonantie imaging methoden voor Human middenhersenen

Auditieve verwerking is de basis van spraak en muziek-gerelateerde verwerking. Transcraniële magnetische stimulatie (TMS) is met succes gebruikt voor de cognitieve, sensorische en motorische systemen te bestuderen, maar zelden is toegepast om auditie te doen. Hier onderzochten we TMS gecombineerd met functionele Magnetische Resonantie Imaging aan de functionele organisatie van de auditieve cortex te begrijpen.

Het in kaart brengen van de na-effecten van Theta Burst stimulatie over de menselijke auditieve cortex met Functionele Beeldvorming

Het monitoren van hersenactiviteit tijdens rechtopstaande motorische taken is van grote waarde bij het onderzoeken van de neurale bron van bewegingsstoornissen. Hier demonstreren we een protocol dat functionele nabij-infraroodspectroscopie combineert met continue monitoring van spier- en kinematische activiteit tijdens 4 soorten motorische taken.

Functionele Near Infrared Spectroscopy van de sensorische en motorische gebieden van de hersenen met Gelijktijdig kinematische en EMG Monitoring Tijdens Motor Taken

We presenteren een roman gecombineerd gedrags en neuroimaging protocol gebruikmaking real-time video-projectie met het oog op het karakteriseren van de neurale correlaten gekoppeld spiegel therapie binnen de MRI-scanner omgeving in been Geamputeerde onderwerpen met phantom ledemaat pijn.

Real-Time Video projectie in een MRI voor karakterisering van neurale correlaten geassocieerd met spiegel therapie voor Phantom ledemaat pijn

We voerden functionele MRI uit met behulp van een nieuw, met MRI compatibel, hand-geïnduceerde robot apparaat om zijn nut te evalueren voor het bewaken van de hand motorische functie bij individuen die zich herstellen van neurologische tekorten.

Functionele MRI in combinatie met een nieuw, met MRI compatibel, hand-geïnduceerde robot apparaat om revalidatie te evalueren van individuen die herstellen van handgreep tekorten

We demonstreren protocollen voor de modulatie (tDCS, HD-tDCS) en mapping (Robotic TMS) van de motorische cortex bij kinderen.

Niet-invasieve modulatie en Robotic mapping van de motorische cortex in de ontwikkelende hersenen

Dit artikel beschrijft nieuwe benaderingen om functioneel specifieke neurale paden te meten en te versterken met transcraniële magnetische stimulatie. Deze geavanceerde niet-invasieve hersenstimulatie methodologieën kunnen nieuwe mogelijkheden bieden voor het begrijpen van relaties met hersengedrag en de ontwikkeling van nieuwe therapieën voor de behandeling van hersenaandoeningen.

Meten en manipuleren van functioneel specifieke neurale paden in het menselijk motorsysteem met transcraniële magnetische stimulatie

De verzekerde revalidatie van patiënten met een chronische beroerte is over het algemeen beperkt in de tijd. Op beeldvorming gebaseerd onderzoek naar hersenactiviteit van loopgerelateerde motorische taken kan leiden tot het vaststellen van biomarkers om verbeterde resultaten te meten en uitbreiding van therapie op maat te rechtvaardigen. Een nieuw, magnetisch resonantie-compatibel voetbewegingsapparaat met variabele weerstand en een protocol voor gebruik tijdens functionele magnetische...

Gebruik van een door de voet geïnduceerd digitaal gestuurd weerstandsapparaat voor evaluatie van functionele magnetische resonantiebeeldvorming bij patiënten met voetparese

Geschat wordt dat 1 op de 6 mensen wereldwijd tijdens zijn leven een beroerte zal krijgen, met langdurige invaliditeit tot gevolg, waarvan de revalidatiemechanismen nog steeds slecht worden begrepen. Deze studie stelt een protocol voor om hersenactivatie te evalueren door middel van functionele nabij-infraroodspectroscopie (fNIRS) tijdens een robottherapiesessie voor de onderste ledematen.

Een experiment met behulp van functionele nabij-infraroodspectroscopie en robotgeassisteerde multi-joint richtbewegingen van de onderste ledematen

Hier beschrijven we een gestandaardiseerd protocol voor motorische mapping met behulp van nTMS gecombineerd met diffusion tensor imaging (DTI)-gebaseerde reconstructie van de corticospinale baan (CST). Het protocol is reproduceerbaar, klinisch haalbaar en gemakkelijk te integreren in routinematige klinische workflows, wat een robuust en waardevol kader biedt voor motorische padbeoordeling, neuroplasticiteitsonderzoek en revalidatieplanning.

Een gestandaardiseerd protocol voor functionele motorische mapping met behulp van genavigeerde transcraniële magnetische stimulatie

Leer hoe u een haptische robot aanpast voor gebruik in een 3T fMRI-scanner om hersenactiviteit tijdens motorische taken te meten. Deze methode minimaliseert elektrische ruis en magnetische interferentie.

Aanpassing van een haptische robot in een 3T fMRI

Meer video's verkennen