Funkcjonalny rezonans magnetyczny w połączeniu z nowatorskim urządzeniem robotycznym indukowanym ręką kompatybilnym z MRI w celu oceny rehabilitacji osób powracających do zdrowia po deficytach chwytu dłoni

Protokół ten służy do monitorowania rehabilitacji pacjentów z deficytami chwytu dłoni. Pacjenci z przewlekłym udarem mózgu i osoby z innymi chorobami neurologicznymi obejmującymi deficyty motoryczne mogą odnieść korzyści z tej techniki. Rezonans magnetyczny umożliwia monitorowanie zdolności adaptacyjnych mózgu.

Innymi słowy, neuroplastyczność w odpowiedzi na rehabilitację wydajności chwytu. Przy odpowiedniej modyfikacji urządzenia do pomiaru siły metoda ta może być stosowana do rehabilitacji niepełnosprawności innych obszarów ciała. To urządzenie i wszelkie modyfikacje muszą zachować kompatybilność z MR.

Ważne jest, aby upewnić się, że pręt MRI został prawidłowo podłączony, a jego funkcje zweryfikowane przed wprowadzeniem pacjenta do sali rezonansu magnetycznego. Przed rozpoczęciem tego eksperymentu należy najpierw uzyskać świadomą zgodę od osoby badanej i dokładnie przebadać ją pod kątem bezpieczeństwa MRI. Nie należy wykonywać skanowania, jeśli uczestnik ma jakiekolwiek potencjalne przeciwwskazania do wykonania rezonansu magnetycznego.

Aby rozpocząć konfigurację, najpierw przynieś ręczne urządzenie robotyczne kompatybilne z rezonansem magnetycznym do pomieszczenia MRI i umieść je w pobliżu panelu penetracyjnego. Następnie włóż rurkę pneumatyczną 3/8 cala do rurki przelotowej w panelu, do sąsiedniego pomieszczenia wsparcia MRI. Następnie podłącz czujnika i kodera w pomieszczeniu wsparcia do złącza D-sub po zewnętrznej stronie panelu przepustowego, jak pokazano tutaj.

Podłącz pneumatyczną złączkę rurową 3/8 cala, wychodzącą z panelu przepustowego, do wylotu wylotu regulatora ciśnienia zasilacza interfejsu. Następnie podłącz czteromilimetrową rurkę pneumatyczną do wylotu sprężarki na wlocie filtra powietrza na regulatorze mocy interfejsu. Po rozłożeniu i opuszczeniu łóżka skanera przymocuj dolną połowę cewki głowicy i pozwól ochotnikowi się położyć, upewniając się, że wygodnie odpoczywa z wyciągniętymi ramionami i użyj małych piankowych podkładek, aby unieruchomić głowę uczestnika.

Przymocuj kulkę komunikacyjną do klatki piersiowej wolontariusza i przekaż instrukcje dotyczące jej użytkowania. Zamocuj również górną część cewki głowicy. Teraz luźno zainstaluj urządzenie robotyczne po stronie pacjenta przeciwnej do uszkodzenia mózgu, korzystając z odpowiedniej szczeliny łóżka.

Następnie, trzymając łokieć ochotnika oparty na stole, aby podeprzeć jego ramię, przesuń uchwyt urządzenia do taśmy między kciukiem a palcem wskazującym i pomóż mu chwycić uchwyty. Jeśli urządzenie znajduje się po przeciwnej stronie stołu niż panel przepustowy, należy ułożyć w rurze pneumatycznej tak, aby przechodziły pod stołem, a nie nad pacjentem. Następnie poinstruuj ochotnika, aby ściskał i pchał lub ciągnął urządzenie, aż znajdzie najwygodniejszą pozycję do ściskania.

Następnie mocno zamocuj urządzenie, dokręcając plastikowe nakrętki za pomocą klucza kompatybilnego z MR. Teraz uruchom program stymulacyjny niestandardowego interfejsu użytkownika. Ustaw ciśnienie na minimalny poziom ustawienia, aby automatycznie przesunąć uchwyt do oporu końcowego, sprawdzając wyświetlanie przebiegów ruchu i siły.

Następnie ustaw poziom siły i poinstruuj ochotnika, aby całkowicie ścisnął dwa do trzech razy przez około dwie sekundy. Obserwuj, czy ochotnik jest w stanie wykonać ścisk na tym poziomie siły. Stopniowo zwiększaj poziom siły i powtarzaj próby ściśnięcia, aż nie będą w stanie zakończyć ściskania.

Pomiar ten służy jako maksymalna siła chwytu ochotnika. Program automatycznie obliczy 60%40% i 20% maksymalnego poziomu siły do użycia podczas testowania. Następnie upewnij się, że kulka komunikacyjna działa, a następnie ustaw ją za pomocą wyrównania laserowego, zanim przesuniesz stół i uczestnika do środka iso skanera.

Teraz, korzystając z interfejsu użytkownika, wygeneruj instrukcje i obrazy bodźców, a następnie ustaw system tak, aby przyłożył pierwszy poziom siły i czekał na sygnał wyzwalający ze skanera MRI. Program wyświetli zestaw instrukcji, które mają przypomnieć ochotnikowi, jak reagować na bodziec wizualny. Program poczeka, aż skaner dostarczy sygnał wyzwalający, a następnie usunie instrukcje i pokaże krzyżyk fiksacji, na którym ochotnik powinien się skupić.

Kiedy rozpocznie się akwizycja skanu fMRI, zostanie wyświetlony wizualny metronom w postaci rosnącego i kurczącego się koła. Ochotnik powinien całkowicie ścisnąć i zwolnić uchwyt synchronicznie z bodźcem. Okresy odpoczynku będą oddzielać okresy bodźców, w których to czasie krzyż fiksacji zostanie ponownie wyświetlony.

Obserwuj wykresy siły i przemieszczenia na żywo, aby monitorować siłę wyjściową i wydajność zadań uczestnika. Po zakończeniu eksperymentu poinformuj uczestnika, że może się zrelaksować i puścić uchwyt. Na koniec zbierz serię skanów anatomicznych.

Rysunek ten przedstawia wyniki typowych zadań motorycznych. Tutaj widzimy aktywacje fMRI nałożone na kontur mózgu i jako pseudo-kolor na trójwymiarowy, przekrojowy widok anatomicznego obrazu ochotnika. M1 wskazuje pierwszorzędową korę ruchową, a SMA wskazuje dodatkowy obszar motoryczny.

Ten obraz przedstawia aktywacje pseudo-kolorów renderowane na szablonie mózgu. Ten wykres pokazuje rzeczywistą siłę wyjściową mierzoną w jednostkach siły w funkcji czasu. Dane wyjściowe były rejestrowane w czasie rzeczywistym.

Biały pasek odpowiada 60-sekundowemu okresowi bodźca i odpoczynku. Tutaj pokazany jest pojedynczy przebieg aktywacji w czasie woksalnym, wybrany z woksalu w obszarze somatosensorycznym w miejscu krzyża nitkowego na tym obrazie. Wszyscy badani muszą być wcześniej odpowiednio przeszkoleni w zakresie wykonywania ruchów uchwytu śledzącego metronom.

Ponadto kluczowa jest synchronizacja między bodźcem wzrokowym a sekwencją MRI. W tym protokole można zastosować dodatkowe metody obrazowania, w tym obrazowanie tensora dyfuzji w celu wykrycia orientacji i wzrostu włókien istoty białej, które również mają się zmienić wraz z rehabilitacją. Wykonywanie jakiegokolwiek eksperymentu MR jest niebezpieczne ze względu na silne pole magnetyczne generowane przez skaner.

Dlatego wszyscy badani i eksperymentatorzy muszą przestrzegać wytycznych dotyczących bezpieczeństwa MR, w tym badań przesiewowych pod kątem przeciwwskazań. Rozwój tego procesu pozwoli na wykazanie, że rekonwalescencja po udarze trwa dłużej niż sześć miesięcy po urazie, co sugeruje, że terapia i związany z nią zwrot kosztów z ubezpieczenia powinny być kontynuowane po tym czasie.