Zastosowanie indukowanego stopą cyfrowo sterowanego urządzenia oporowego do oceny funkcjonalnego rezonansu magnetycznego u pacjentów z niedowładem stopy

Długotrwały pogląd, że reorganizacja mózgu jest niemożliwa dłużej niż sześć miesięcy po udarze, jest krytyczną przeszkodą dla postępu w dziedzinie regeneracji mózgu. Informacje uzyskane za pomocą rezonansu magnetycznego można wykorzystać do personalizacji planowania leczenia rekonwalescencji na podstawie map mózgu uzyskanych przed i po terapii. Nasze podejście wykorzystuje urządzenie do pomiaru oporu ruchu stopy kompatybilne z rezonansem magnetycznym, które umożliwia ocenę funkcji mózgu za pomocą FMRI w celu obserwacji aktywacji podczas wykonywania ćwiczeń terapeutycznych.

Poziomy oporu siły zmieniają się dynamicznie, więc spektrum reakcji mózgu na wysokie i niskie siły można mierzyć bez przerywania skanowania w celu dostosowania ustawień oporu. Zestaw do obrazowania wykorzystuje to samo urządzenie, co zwykła terapia udaru mózgu, które aktywuje te same reakcje podczas obrazowania, co podczas treningu. Pozwala to na dostosowanie poziomów oporu i czasu trwania stosowanych w terapii w celu maksymalizacji poprawy funkcji mózgu.

Wszystkie badania nad rehabilitacją funkcji stóp i ręki wykorzystują podobne podejście, ale z różnymi urządzeniami kompatybilnymi z MR. Zmiany w plastyczności mózgu, które zachodzą w odpowiedzi na intensywną terapię, nie są wyłącznie związane z regeneracją motoryczną po udarze. Wszystkie wyniki mają zastosowanie do innych zaburzeń ruchowych.

Aby rozpocząć od tego podejścia, pacjenci powinni mieć minimalny poziom funkcji, który umożliwia im wykonywanie niewielkich ruchów przy niskich siłach oporu. W miarę postępów pacjenta poziomy siły i zakres ruchu są dostosowywane do jego możliwości i są dostosowywane w miarę poprawy. Zacznij od spotkania z potencjalnymi obiektami i sprawdzenia dopasowania stopy każdego z nich do pedałów nożnych urządzenia.

Upewnij się, że stół skanera znajduje się całkowicie poza otworem skanera i jest całkowicie opuszczony. Następnie zamontuj cewkę głowicy w odpowiednim gnieździe na stole skanera. Podłącz dolną część cewki głowicy do gniazda.

Zdejmij górną część i odłóż ją na bok. Przykryj poduszki stołu skanera prześcieradłem szpitalnym i umieść poduszkę w dolnej części cewki głowicy. Przedłuż czujnik i wysokiego napięcia bez pętli między urządzeniem nożnym a panelem penetracyjnym.

Następnie podłącz czujnik i wysokiego napięcia do wtyczek na panelu przepustowym. Upewnij się, że nie są zapętlone wokół stołu ani nie mogą zostać przyciśnięte lub splątane. Po przeniesieniu stołu do otworu skanera.

Kliknij przycisk OK, aby zaakceptować domyślne proporcje poziomu siły po wyświetleniu monitu w początkowym oknie dialogowym interfejsu użytkownika. Poczekaj, aż pojawią się okna dialogowe potwierdzenia i automatycznie je odrzuć. Następnie poczekaj, aż na ekranie pojawi się okno wykresu na żywo siły początkowej i przemieszczenia.

Następnie poproś jednego z pracowników, aby przesunął pedał nożny urządzenia nożnego w jego zakresie ruchu. Podczas gdy inny obserwuje ślady siły i przemieszczenia, aby potwierdzić, że obserwowane są normalne oczekiwane wyjścia. Gdy sygnały pojawią się normalnie, kliknij przycisk Kontynuuj w oknie wykresu na żywo.

Następnie kliknij przycisk zamykania w oknie dialogowym potwierdzenia. Następnie zaopatrz osobę badaną w ochronne zatyczki do uszu i poinstruuj go, aby początkowo usiadł na stole do badania. Następnie położyli się na wznak z głową wtuloną w dolną część cewki głowicy.

Aby zapobiec ruchom głowy podczas obrazowania, umieść wyściółkę między głową osoby badanej a ściankami cewki głowicy. Poproś osobę, aby wyprostowała nogi. Następnie przesuń nożnik w kierunku lub od obiektu, aż jego pięty spoczną na podnóżkach urządzenia.

Wyreguluj urządzenie dalej, aby wyrównać główny trzpień pedałów z kostkami obiektu. Przymocuj testowaną stopę bezpiecznie do pedału urządzenia nożnego za pomocą pasków na rzepy i sprawdź, czy śródstopie badanego lub przód buta stykają się z końcem pedału. Następnie, za pomocą plastikowych wsporników mocujących i nakrętki motylkowej, przymocuj stopę na miejscu.

Wyposaż obiekt w urządzenie sygnalizujące ściśnięcie żarówki. Poinstruuj ich, aby przetestowali to, ściskając żarówkę i przypomnij im, aby używali jej w dowolnym momencie, aby komunikować się z technikami. Następnie podnieś stół MR na pełną wysokość.

Następnie zamontuj górną część cewki głowicy i zamontuj zespół lusterka podglądu nad cewką głowicy. Upewnij się, że fotografowany obiekt ma wyraźny widok na ekran projektora przez lustro. Uruchom ponownie interfejs użytkownika.

Zaakceptuj lub dostosuj domyślne proporcje poziomu siły zgodnie z protokołem badania. Następnie kliknij przycisk OK. Po pojawieniu się śladów siły i przemieszczenia poproś badanego, aby przesunął badaną stopę jak najdalej w kierunku zgięcia grzbietowego i trzykrotnie powrócił do pełnego zgięcia podeszwowego.

Sprawdź, czy zarówno ślady przemieszczenia, jak i siły wyglądają normalnie. Następnie poproś badanego, aby poruszył testowaną stopą w celu pełnego zgięcia podeszwowego. Sprawdź, czy stopa pozostaje w pełnym zgięciu podeszwowym.

Kliknij przycisk OK w odpowiednim oknie dialogowym. Pojawi się nowe okno i okno dialogowe. Przeciągnij okno na ekran projekcji i kliknij OK w oknie dialogowym.

Następnie poinstruuj badaną, aby poruszyła stopą, aby kursor ściśle podążał za ruchem celu. Jeśli badany może z powodzeniem poruszać się w pełnym zakresie ruchu, podążając za celem, zwiększ nastawy siły dla zgięcia grzbietowego i podeszwowego, klikając FdFp 10 na wykresie na żywo. Następnie obserwuj, czy obiekt może nadal dokładnie śledzić ruch metronomu.

Jeśli dokładne śledzenie będzie kontynuowane, kliknij FdFp 10, aby zwiększyć obie nastawy siły. Jeśli jednak zgięcie grzbietowe nie może zostać zakończone, ale zgięcie podeszwowe nadal podąża za ruchem docelowym, kliknij raz FdFp 10, a następnie kliknij dwukrotnie Fp 10, aby zmniejszyć siłę oporu zgięcia grzbietowego o jeden stopień i zwiększyć opór podeszwowy o jeden stopień. Jeśli siła zgięcia grzbietowego została już ustawiona, a zgięcie podeszwowe nadal precyzyjnie śledzi ruch metronomu, kliknij Fp 10, aby jeszcze bardziej zwiększyć siłę oporu sadzarki.

I odwrotnie, jeśli siła zgięcia grzbietowego została już ustawiona, a zgięcie podeszwowe nie może śledzić metronomu, kliknij raz Fp 10, a następnie kliknij kontynuuj w oknie wykresu na żywo. Następnie poproś osobę, aby zamknęła oczy i użyła linii laserowej skanera do oznaczania punktów orientacyjnych, aby zlokalizować cewkę głowicy i pozycję głowy fotografowanej osoby. Kontynuuj, centrując głowę badanego w otworze skanera, przesuwając stół.

Poinstruuj osobę badaną, że część badania dotycząca FMRI i urządzenia nożnego ma się wkrótce rozpocząć, zgodnie z monitem w oknie dialogowym interfejsu użytkownika. Poinstruuj badanego, aby wykonał ruchy zgięcia grzbietowego i podeszwowego. Poradź również badanemu, aby podążał za wizualnym metronomem, który pojawia się na ekranie.

Kliknij przycisk OK w oknie dialogowym instrukcji, aby zainicjować sekwencję FMRI. Po uruchomieniu pojawi się znak plus wskazujący krzyżyk fiksacji, który skłoni obiekt do odpoczynku. Śledź cel za pomocą otwartego okrągłego kursora, po którym wyświetlany jest krzyż fiksacji, a obiekt odpoczywa.

Na koniec wysuń stół i obiekt z otworu skanera i opuść stół. Następnie wyjmij zespół lusterka i górną część cewki głowicy. Kwadratowe obszary zainteresowania zostały narysowane na krawędzi i środku obrazu, aby odpowiednio wykonać obliczenia szumu tła i sygnału.

Analiza statystyczna nie wykazała istotnej różnicy w stosunku między sygnałami centralnymi a sygnałami tła dla testów fantomowych z nieaktywnymi i aktywnymi urządzeniami nożnymi. Urządzenie nożne nie wpływało na stosunek sygnału do szumu ani na jakość obrazu. Znaczące aktywacje zaobserwowano w obszarach M1 i SMA, gdy urządzenie stawu skokowego było pasywne, w porównaniu z urządzeniem stawu skokowego zasilanym napięciem 60% maksymalnej siły badanego.

Etapy kalibracji pacjenta są bardzo ważne, aby upewnić się, że wyświetlacz metronomu obejmuje jego aktualny zakres ruchu i że zastosowane poziomy siły są oparte na maksymalnej możliwej sile wywieranej przez pacjenta. Dzięki temu możemy mierzyć ich rzeczywiste możliwości, a nie nieoptymalną wydajność. Nasze podejście nie ogranicza się tylko do rehabilitacji funkcji stóp.

Wpływ tych badań polega na identyfikacji biomarkerów regeneracji mózgu za pomocą MRI w połączeniu z danymi klinicznymi przed terapią. Ten postęp znacznie poprawi przewidywanie wyników i umożliwi spersonalizowane planowanie leczenia. Pomyślne wyniki u pacjentów z przewlekłym udarem mózgu mogą również prowadzić do rozszerzenia ochrony ubezpieczeniowej na długoterminową rehabilitację po udarze, co ostatecznie poprawi jakość ich życia.