Использование индуцированного стопным аппаратом с цифровым управлением сопротивления для оценки функциональной магнитно-резонансной томографии у пациентов с парезом стопы

Давняя точка зрения, согласно которой реорганизация мозга была невозможна по истечении шести месяцев после инсульта, стала критическим препятствием для прогресса в области восстановления мозга. Информация, полученная с помощью МРТ, может быть использована для персонализации планирования восстановительного лечения на основе карт мозга, полученных до и после терапии. В нашем подходе используется совместимое с магнитно-резонансной томографией устройство сопротивления движению стопы, которое позволяет с помощью FMRI оценивать функцию мозга для наблюдения за активацией во время выполнения терапевтических упражнений.

Уровни сопротивления силе изменяются динамически, поэтому спектр реакций мозга на высокие и низкие силы можно измерить без прерывания сканирования для настройки параметров сопротивления. В аппарате визуализации используется то же устройство, что и при обычной терапии инсульта, которое активирует те же реакции во время визуализации, что и во время тренировки. Это позволяет регулировать уровни сопротивления и продолжительности, используемые в терапии, чтобы максимизировать улучшение функции мозга.

Во всех исследованиях по реабилитации функций стопы и кисти используется аналогичный подход, но с использованием других МРТ-совместимых устройств. Изменения в пластичности мозга, которые происходят в ответ на интенсивную терапию, не являются исключительными для моторного восстановления после инсульта. Все полученные данные применимы к другим двигательным расстройствам.

Чтобы начать использовать этот подход, пациенты должны обладать минимальным уровнем функций, позволяющим им совершать небольшие движения против сил с низким сопротивлением. По мере прогрессирования пациента уровни силы и диапазон движений подбираются в соответствии с его возможностями и корректируются по мере их улучшения. Начните со встречи с потенциальными испытуемыми и проверки прилегания ноги каждого субъекта к ножным педалям устройства.

Убедитесь, что стол сканера полностью находится за пределами отверстия сканера и полностью опущен. Затем установите катушку головки в соответствующий слот на столе сканера. Вставьте нижнюю часть катушки головки в гнездо.

Снимите верхнюю часть и отложите ее в сторону. Накройте подушки стола сканера больничной простыней и поместите подушку в нижнюю часть катушки для головы. Удлините датчик и высоковольтные кабели без петель между ножным устройством и панелями проходки.

Далее прикрепите датчик и высоковольтные кабели к заглушкам на панели проходки. Убедитесь, что кабели не намотаны вокруг стола и не подвержены риску защемления или запутывания. Когда стол перемещается в отверстие сканера.

Нажмите кнопку «ОК», чтобы принять пропорции уровня силы по умолчанию при появлении запроса в первом диалоговом окне пользовательского интерфейса. Дождитесь появления диалогов с подтверждением и автоматически закройте их. Затем подождите, когда на экране появится окно с начальным графиком силы и смещения.

Затем попросите одного из сотрудников переместить ножную педаль ножного устройства по диапазону ее движения. В то время как другой наблюдает за траекториями силы и перемещения, чтобы подтвердить, что наблюдаются нормальные ожидаемые выходы. Как только сигналы появятся в норме, нажмите «Продолжить» в окне графика в реальном времени.

Затем нажмите кнопку выключения в диалоговом окне подтверждения. Затем снабдите испытуемого защитными берушами и попросите его сначала сесть на стол для осмотра. Затем лягте на спину, угнездив голову в нижней части головной катушки.

Чтобы предотвратить движение головы во время визуализации, поместите прокладку между головой объекта и стенками катушки для головы. Попросите испытуемого выпрямить ноги. Затем переместите ножное устройство в сторону объекта или от него, пока его пятки не окажутся в ножных сиденьях устройства.

Отрегулируйте устройство дальше, чтобы выровнять основной шарнир педалей с лодыжками предмета. Надежно пристегните испытуемую ногу к педали ножного устройства с помощью ремней с крючком и петлей и проверьте, не соприкасается ли подушечка стопы испытуемого или передняя часть обуви с концом педали. Далее с помощью пластиковых стопорных кронштейнов и барашковой гайки закрепите устройство для ног на месте.

Снабдите испытуемого устройством сигнализации с выжимной лампой. Попросите их проверить это, сжав лампочку, и напомните им о необходимости использовать ее в любое время для общения с техниками. Далее поднимите стол MR на полную высоту.

Затем установите верхнюю секцию катушки головки и установите узел зеркала обзора на катушку головки. Убедитесь, что объект имеет четкий обзор экрана проектора через зеркало. Перезапустите пользовательский интерфейс.

Примите или отрегулируйте стандартные пропорции уровня силы в соответствии с протоколом исследования. Затем нажмите кнопку «ОК». После того, как появятся следы силы и смещения, попросите испытуемого переместить испытуемую ногу как можно дальше в направлении тыльного сгибания и вернуться к полному подошвенному сгибанию три раза.

Убедитесь, что траектории смещения и силы выглядят нормальными. Затем попросите испытуемого пошевелить испытуемой ногой для полного подошвенного сгибания. Убедитесь, что стопа остается в полном подошвенном сгибании.

Нажмите OK в соответствующем диалоговом окне. Появится новое окно и диалоговое окно. Перетащите окно на проекционный экран и нажмите OK в диалоговом окне.

Затем попросите испытуемого двигать ногой, чтобы курсор внимательно следовал за движением цели. Если субъект может успешно перемещаться по всей амплитуде движения, следуя за целью, увеличьте заданные значения силы для тыльного и подошвенного сгибания, щелкнув FdFp 10 на графике в реальном времени. Затем понаблюдайте, может ли объект продолжать точно отслеживать движение метронома.

Если точное отслеживание продолжается, нажмите FdFp 10, чтобы увеличить оба заданных значения силы. Однако, если тыльное сгибание не может быть завершено, но подошвенное сгибание продолжает следовать целевому движению, нажмите на FdFp 10 один раз, а затем дважды нажмите на Fp 10, чтобы уменьшить силу сопротивления тыльного сгибания на один шаг и увеличить подошвенное сопротивление на один шаг. Если сила тыльного сгибания уже установлена и подошвенное сгибание по-прежнему точно следует движению метронома, нажмите на Fp 10 для дальнейшего увеличения силы сопротивления сеялки.

И наоборот, если сила тыльного сгибания уже установлена и подошвенное сгибание не может следовать за метрономом, нажмите Fp 10 один раз, а затем нажмите «Продолжить» в окне графика в реальном времени. Затем попросите испытуемого закрыть глаза и с помощью лазерной линии сканера определите местоположение катушки и положения головы объекта. Затем центрируйте голову объекта в отверстии сканера, перемещая стол.

Проинструктируйте испытуемого, что часть исследования, связанная с FMRI и ножным устройством, должна начаться в соответствии с подсказкой диалогового окна пользовательского интерфейса. Проинструктируйте испытуемого выполнять тыльные и подошвенные сгибательные движения. Также посоветуйте испытуемому следить за визуальным метрономом, который появляется на экране.

Нажмите OK в диалоговом окне инструкции, чтобы запустить последовательность FMRI. Как только это начнется, появится знак плюс, указывающий на фиксирующий крест, предлагающий субъекту отдохнуть. Отслеживайте цель с помощью открытого кругового курсора, после чего отображается крест фиксации и объект отдыхает.

Наконец, переместите стол и объект из отверстия сканера и опустите стол. Затем снимите зеркальный узел и верхнюю часть катушки головки. Квадратные области интереса были нарисованы на краю и в центре изображения для расчета фонового шума и сигнала соответственно.

Статистический анализ не показал существенной разницы в соотношении между центральным и фоновым сигналами для фантомных тестов с неактивными и активными ножными устройствами. Ножное устройство не влияло на соотношение сигнал/шум или качество изображения. Значительные активации наблюдались в областях М1 и СМА, когда устройство для голеностопного сустава было пассивным, по сравнению с устройством для голеностопного сустава, работающим под напряжением 60% от максимальной силы испытуемого.

Этапы калибровки пациента очень важны для обеспечения того, чтобы дисплей метронома отражал его текущий диапазон движения, а применяемые уровни силы основывались на максимально возможной приложенной силе пациента. Это позволяет нам измерять их истинные возможности, а не неоптимальную производительность. Наш подход не ограничивается реабилитацией функции стопы.

Влияние этого исследования заключается в идентификации биомаркеров восстановления мозга с помощью МРТ в сочетании с клиническими данными до начала терапии. Это усовершенствование значительно улучшит прогнозирование исходов и позволит планировать лечение по индивидуальному планированию. Успешные результаты у пациентов с хроническим инсультом могут также привести к расширению страхового покрытия для долгосрочной реабилитации после инсульта, что в конечном итоге улучшит качество их жизни.