Adaptação de um robô Haptic em um fMRI 3T

Resumo

A adaptação e utilização de um robô haptic em um fMRI 3T é descrito.

Resumo

Ressonância magnética funcional (fMRI) fornece imagiologia cerebral funcional excelente através do sinal BOLD ¹ com vantagens, incluindo radiação não-ionizante, precisão espacial milímetro de dados anatômicos e funcionais ^2, e quase em tempo real, análises ^3. Robôs Haptic proporcionar a medição precisa e controle de posição e força de um cursor em um espaço razoavelmente confinados. Aqui nós combinamos essas duas tecnologias para permitir que experimentos de precisão envolvendo o controle motor com haptic / interação tátil ambiente, tais como alcançar ou agarrar. A idéia básica é para anexar um effecter final 8 pés apoiados no centro para o robô ^quatro permitindo ao indivíduo usar o robô, mas protegê-lo e mantê-lo fora da parte mais extrema do campo magnético da máquina de fMRI (Figura 1 ).

O Fantasma premium 3.0, 6DOF, alta força de robô (SensAble Technologies, Inc.) é uma excelente escolha para a prestação de force-feedback em experiências de realidade virtual ^{5, 6,} mas é inerentemente não seguro MR, introduz ruído significativo para o sensível fMRI, equipamentos e seus motores elétricos podem ser afetadas pela fMRI fortemente variando o campo magnético. Construímos uma tabela e sistema de blindagem que permite que o robô para ser introduzida com segurança o ambiente fMRI e limita tanto a degradação do sinal de fMRI pelos motores eletricamente ruidosos ea degradação do desempenho motor elétrico pelo campo magnético variável fortemente do fMRI. Com o escudo, a relação sinal-ruído (SNR: média de sinal / ruído desvio padrão) da fMRI passa de uma linha de base de ~ 380 a ~ 330 e ~ 250 sem a blindagem. O ruído restante parece ser não correlacionadas e não adicionar artefatos à ressonância magnética funcional de uma esfera de teste (Figura 2). A alça longa, dura permite a colocação do robô fora do alcance das partes mais fortemente variando do campo magnético que não há efeito significativo da fMRI no robô. O efeito da alça sobre cinemática do robô é mínima, pois é leve (~ 2,6 lbs), mas extremamente dura 3 / 4 "de grafite e bem equilibrado na articulação 3DoF no meio. O resultado final é um sistema háptico fMRI compatível, com cerca de 1 metro cúbico de espaço de trabalho, e, quando combinado com a realidade virtual, que permite um novo conjunto de experimentos a serem realizados no ambiente de fMRI incluindo naturalista deslocamento, atingindo passiva do membro e da percepção tátil, o aprendizado de adaptação em diferentes campos de força , ou identificação textura ^{5, 6.}

Protocolo

1. Fora da sala de scanner

1. Colocar a tabela de rolamento com a extremidade livre suportada eo fim exterior do punho longo destacados.
2. Verifique se o robô está desligado.
3. Coloque o robô no soquete de mesa e segura a placa de segurança de alumínio sobre o robô com dois parafusos.
4. Anexar o effecter fim ao lidar com robô com o adaptador de alumínio e verifique se ela se move livremente.
5. Anexar o 10 'cabo paralelo com blindagem em alumínio para o robô e verifique se a proteção está intacta. Adicionar folha extra se necessário.
6. Coloque a caixa de blindagem em alumínio sobre o robô tomando cuidado para colocar os ....

Discussão

O robô fMRI compatível abre novas possibilidades para experimentos na neurociência de controle motor. O passo mais crítico na instalação é a blindagem do robô para evitar artefatos no fMRI, o que fazemos em duas etapas. Primeiro, o robô em si é de cerca de 9 "fora do furo com um longo e leve, alça apoiada no seu meio com um grau 3 da articulação liberdade. Segundo, o robô é envolto em um 1 / 16 caixa de alumínio "-1 / 4" com um cone de plástico (13 "de diâmetro de base, 6" de diâmetro superior x.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Fantasma prêmio 1.5/6dof, modelo elevada força	SensAble	www.sensable.com