JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

השיקום המבוטח של חולי שבץ מוחי כרוני הוא בדרך כלל מוגבל בזמן. מחקר מבוסס הדמיה של פעילות מוחית ממשימות מוטוריות הקשורות להליכה יכול להוביל לקביעת סמנים ביולוגיים למדידת תוצאות משופרות ולהצדקת הרחבת הטיפול המותאם. מוצג מכשיר תנועת כף רגל חדשני, תואם תהודה מגנטית, בעל התנגדות משתנה ופרוטוקול לשימוש במהלך הדמיית תהודה מגנטית תפקודית.

Abstract

ליקויים נוירולוגיים כתוצאה משבץ מוחי עלולים לגרום לנכויות מוטוריות ארוכות טווח, כולל אלה המשפיעות על הליכה בהליכה. עם זאת, שיקום נרחב לאחר שבץ מוחי הוא בדרך כלל מוגבל בזמן. קביעת סמנים ביולוגיים מנבאים לזיהוי חולים שעשויים להפיק תועלת משמעותית מפיזיותרפיה נוספת ולהפגין שיפור חשובה לשיפור איכות החיים של המטופלים. לזיהוי שיפוץ נוירופלסטי של האזור הפגוע ושינויים בדפוסי הפעילות הנרגשים בעת ביצוע משימות מוטוריות מתאימות עשויות להיות השלכות חשובות על התאוששות משבץ מוחי כרוני. פרוטוקול זה מתאר את השימוש במכשיר רובוטי המושרה על ידי כף רגל (MR_COFID) בשליטה דיגיטלית, תואם תהודה מגנטית כדי להציג משימה מותאמת אישית של כף הרגל הכוללת מעקב אחר מסלול לנבדקים שנפגעו משבץ מוחי עם ליקוי הליכה במהלך הדמיית תהודה מגנטית תפקודית (fMRI). במשימה, כיפוף כף הרגל מבוצע כנגד כוחות התנגדות דו-כיווניים, המכוונים לחוזק הנבדק הן בכיווני הכיפוף הגבי והן בכיפוף הכף, תוך מעקב אחר מטרונום חזותי. fMRI משתמש באופן לא פולשני בדאוקסיהמוגלובין אנדוגני כחומר ניגוד לאיתור שינויים תלויי רמת חמצון בדם (BOLD) בין תקופות הפעילות והמנוחה במהלך הבדיקה. בדיקות תקופתיות חוזרות יכולות לזהות שינויים הקשורים לטיפול בדפוסי העירור במהלך ביצוע המשימה. השימוש בטכניקה זו מספק נתונים לזיהוי ומדידה של סמנים ביולוגיים שעשויים להצביע על הסבירות של אדם להפיק תועלת משיקום מעבר לזה הניתן כיום לחולי שבץ מוחי.

Introduction

השימוש במדדים כמותיים הנגזרים מהדמיית מוח תפקודית ומבנית עשוי להיות שימושי ויעיל יותר למעקב אחר התקדמות וחיזוי תוצאות הטיפול בשבץ מוחי מאשר הערכת ציונים קליניים, ומדדים כמותיים אלה יכולים להיות שימושיים בתכנון ושיפור תוכניות טיפול אישיות 1,2. פיתוח אסטרטגיות יעילות ומותאמות אישית המקשרות אימון מוטורי לארגון מחדש מדיד של הפעילות העצבית ו/או שיפורים בתפקוד המוטורי נותר מאתגר. בעבודות קודמות פותחו תובנות לגבי האופן שבו שיטות הדמיה מוחית תפקודיות ומיפוי מוחי בחולים שנפגעו משבץ מוחי כרוני יכולות להראות שינויים כאלה 3,4,5,6,7,8. בחינת תפקוד המוח ביחס לביצועי אחיזת היד (שהיא המפתח לעצמאות המטופל ולאיכות החיים) הובילה לציפייה שניתן יהיה ליישם טכניקה זו גם לבקרת תנועת כף הרגל הקשורה להליכה באמצעות הערכת הדפוסים הטופוגרפיים המתאימים של הפעילות העצבית והתאוששות התפקוד. הוצע כי שילוב של מפות תפקודיות מבוססות MRI של פציעות עשוי לעזור לאפיין ליקויים נוירולוגיים בצורה מדויקת יותר מאשר הערכות קליניות9 וכי שימוש במכשירים רובוטיים יעיל יותר להתאוששות המוח מאשר פרדיגמות קונבנציונליות10. מפות פונקציונליות יכולות לספק תובנה לגבי אילו חלקים במערכת מתפקדים, ובכך לספק מידע שאינו ניכר מתצפיות קליניות11. הצלחה בתנועת כף הרגל ושיקום כוח עם MRI לחולי שבץ מוחי תקל על פיתוח אסטרטגיות טיפול מותאמות אישית המבוססות על מדדי MRI לאוכלוסייה רחבה יותר עם מצבים נוירולוגיים אחרים.

בעבודה המוצגת כאן, מתואר השימוש במכשיר רובוטי המושרה על ידי כף רגל תואם MR (MR_COFID או מכשיר כף הרגל) במהלך סריקת fMRI כדי לבחון את ההשפעות של אימון מיומנויות מוטוריות לאחר שבץ מוחי על תפקוד המוח. המוטיבציה לפיתוח מכשיר כף הרגל בעל התנגדות מבוקרת זו הייתה הצורך הקריטי שלא נענה לשיקום תנועת כף הרגל בחולי שבץ מוחי. בניית מערכת המתאימה הן להדרכה ביתית והן למשרד ולניטור מבוסס MR של התגובות לפעילויות הדרכה יוצרת גישה אחידה המתייחסת למגבלות קודמות הן מבחינת הדרכה והן מבחינת הערכה.

ה-MR_COFID (איור 1A) הוא התאמה של המכשיר הרובוטי המושרה ביד תואם תהודה מגנטית (MR_CHIRODv2)8,12, שהשתמש במפעיל נוזל אלקטרו-ריאולוגי (ERF) כדי לספק כוח התנגדות מבוקר דינמית בתגובה לנושא שתופס ולוחץ את מנגנון הידית שלו. מפעיל ה-ERF (איור 1B) הוא בוכנה דו-כיוונית ממולאת בנוזל שבה ה-ERF בצד אחד של הבוכנה נאלץ על ידי תנועת בוכנה לזרום בין זוג אלקטרודות בתעלה, המחזירה את הנוזל לצד השני של הבוכנה. כאשר מתח גבוה (HV) מופעל על האלקטרודות, חלקיקים בשמן הסיליקון הלא מוליך מתיישרים ונקשרים מכנית זה לזה, ובכך מגבירים את צמיגות הנוזל ואת עמידות המכשיר לתנועה. במכשיר אחיזת היד, המפעיל מחובר ישירות לידיות האחיזה, לתא עומס למדידת הכוח המופעל ולמקודד אופטי למדידת תזוזה של הידית. התקן כף הרגל החדש הופך את הפעולה הליניארית של התקן האחיזה לתזוזה הזוויתית של כף הרגל בכיפוף גבי וכיפוף פלנטרי באמצעות מנגנון מחוון ארכובה (איור 1C). כוח ההתנגדות ממפעיל ה-ERF מומר כמעט ביחס למומנט ההתנגדות סביב מפרק הקרסול. תנועת הארכובה של הדוושה היא סימטרית סביב הווקטור בניצב לציר המפעיל הראשי, ובכך מנצלת את הקירוב שזווית הארכובה והסינוס שלה כמעט שווים לזוויות קטנות. מכיוון שרק כוחות התנגדות יכולים להיות מופעלים על ידי ERF, המערכת בטוחה מטבעה; המפעיל אינו יכול לדחוף או למשוך את כף הרגל באופן פעיל, והכוח יורד לאפס כאשר הנושא מפסיק לנוע. הכיפוף המרבי של כף הרגל הוא 35 מעלות והגב המרבי הוא 18 מעלות. ערכים אלה נמצאים בטווח התנועה של כף הרגל בתנאי הליכה רגילים ותנאים שאינם נושאי משקל13,14, כמעט זהים לערכים ששימשו במחקרים אחרים15, ונמצאו במהלך בדיקות מקדימות כעומדים או חורגים מטווחי התנועה של נבדקי השבץ בצד הפגוע שלהם ומאפשרים למקסם את כוחות ההתנגדות הזמינים באמצעות מנגנון ההולכה הליניארי-זוויתי. התקן האחיזה המקורי ומנגנון תנועת כף הרגל הנוסף נבנו מחומרים לא ברזליים (פלסטיק, אלומיניום, פליז) לבטיחות MR.

מפעיל ה-ERF משתמש בשדות חשמליים משתנים, ולא מגנטיים, כדי לשנות את צמיגות הנוזל ולכן אינו מושפע מהשדות המגנטיים של סורק ה-MR. מפעיל ה-ERF סגור בתוך מעטפת נחושת גלילית המחוברת למוליך המגן של כבל ה-HV הקואקסיאלי; כבל זה, בתורו, מקורקע ללוח החדירה של כלוב פאראדיי של סורק ה-MR. זה מונע מרעש פוטנציאלי בתדר רדיו מהמתח המשתנה המופעל על המפעיל להשפיע על הסורק ומונע מהשדות המגנטיים המשתנים של הסורק לגרום לזרמים בכבלים, מה שעלול לשנות את צמיגות ה-ERF. כבל ה-HV ממשיך מחוץ ללוח החדירה ל-HV ampחיים יותר. נעשה שימוש במחברי MHV (מתח גבוה זעירים) קואקסיאליים, המספקים בטיחות נוספת בעת נשיאת מתחים של עד 4 kV (איור 2).

לכבלים הנפרדים מהמקודד האופטי ומתא העומס יש מגנים המוארקים גם ללוח החדירה, ובכך מונעים מהאותות שלהם (במיוחד האותות הדיגיטליים מערוצי המקודד) להשפיע על הסורק או על יציאת תא עומס המתח הקטן. הכבלים הממוגנים והמוארקים מחוץ ללוח החדירה נושאים אותות למודול רכישת הנתונים (DAQ). הפלט של תא העומס, המשתמש בגשר וויטסטון מפוצה טמפרטורה, מוגבר על ידי מגבר מכשור המחובר למסופי הכניסה האנלוגיים של ה-DAQ, ומספק גורם הגברה פי 1,000.

מודול ה-DAQ מריץ קושחה באמצעות שפת הסקריפטים Lua (קידוד משלים file 1). הסקריפט שנטען על מודול ה-DAQ פועל בקצב לולאה של 500 הרץ, והמודול קורא את המקודד ואת אות תא העומס המוגבר, ממיר את קריאות החיישן לערכי אורך וכוח ומאחסן אותם באוגרי זיכרון לגישה ורישום על ידי ממשק משתמש של קובץ m (UI; איור 3) במחשב הנייד המארח (קובץ קידוד משלים 2). המחשב הנייד המארח שולח ערכי כוח יעד עבור כיפוף דורסי וכיפוף פלנטרי, פרמטרים של בקר לולאה סגורה ופקודות איפוס מקודד לאוגשי זיכרון נוספים במודול DAQ בעת הצורך. סקריפט ה-DAQ מפעיל לולאת בקרה המזהה את כיוון תנועת הדוושה כדי לקבוע איזה כוח להפעיל: כיפוף דורסי או כיפוף פלנטרי. לאחר מכן הוא מחשב מתח מוצא פרופורציונלי להפרש בין ערכי הכוח הנמדד והיעד, המוגבל על ידי 0 V ו-4 V, שהוא טווח הכניסה המותר של מגבר HV. ה-ERF מגיב לגודל השדה החשמלי המופעל; היפוך המתח אינו מפחית את הצמיגות מתחת לזו של הנוזל הלא מופעל (ללא שדה חשמלי), ולכן פלט ה-DAQ מוגבל למינימום של 0 וולט. ה-DAQ מכמת (רזולוציה של 12 סיביות) ודוגם (500 הרץ) את המתחים האנלוגיים, וכתוצאה מכך פלט מדרגות למגבר HV שיכול לגרום לרכיבים בתדר גבוה ביציאת ה-HV עקב השינויים המהירים בכל שלב. למגבר HV יש רוחבי-פס אותות קטנים וגדולים של 35 קילו-הרץ ו-8 קילו-הרץ, בהתאמה, כך שכדי להפחית את האפשרות שנוצר רעש RF הניתן לזיהוי על ידי הסורק, פלט ה-DAQ משתמש במסנן RC מסדר ראשון עם תדר -3 dB בכ-900 הרץ, כך שכמעט מתבטלים תדרים גבוהים יותר. בנוסף, מכשיר כף הרגל ממוקם מחוץ לקידוח הסורק ליד רגלי המיטה, מה שממזער עוד יותר כל אינטראקציה בין חיישני המכשיר, המפעיל והסורק. המגבר, עם הגבר של 1,000 V/V ותפוקת שיא של 4 kV, מייצר שדות על פני פער ה-ERF עד 4 kV/mm; למרות שמתח הפריצה של נוזל ERF אינו מדווח על ידי הספק, צמיגות ופרמטרים אחרים מתוארים עד לרמה זו. צילינדר ה-ERF יכול להפעיל מעט יותר מ-200 N של כוח כאשר הוא מופעל במלואו ומונע במהירות המטרה. אורך זרוע הרגע שבו מוט החיבור מצטרף לדוושה הוא 56 מ"מ, וכתוצאה מכך מומנט מרבי של כ-11.2 ננומטר. זה די והותר לנבדקים עם שיתוק כף הרגל; עם זאת, ניתן להתגבר עליו על ידי נושאים חזקים ובריאים. רכיבי החומרה מפורטים בטבלת החומרים.

השימוש במכשיר כף הרגל מתבסס על פרדיגמות האימון והבדיקה שפותחו עם מכשירי אחיזת יד קודמים 3,4,5,6,7,8,16 ועבודות אחרות 11,17,18. בזמן הפרסום, מכשיר זה שימש עם נבדקים עם שבץ מוחי כרוני עם ליקויים הקשורים לכף הרגל כדי לחקור שינויים נוירופלסטיים מונעי טיפול באמצעות הדמיית MR והערכות ביצועים כמותיות.

כפי שמתואר בפרוטוקול שלהלן, הנבדקים שעוברים סריקה שוכבים על מיטת הסורק, וראשיהם משותקים בתוך סליל ראש הסורק וממוקמים באיזוסנטר של הסורק. מכשיר כף הרגל ממוקם וננעל במקומו כך שרגלו של הנבדק ישרה, וכף רגלו קשורה לדוושה המתאימה של המכשיר. באופן זה, כיפוף בקרסול אינו גורם לדחיפה או משיכה כנגד המכשיר, מה שעלול לשנות את מיקום הראש בתוך הסליל. מסגרת מראה ממוקמת מול עיני הנושא, ומאפשרת לו לצפות במסך הקרנה המציג הוראות ורמזים חזותיים למשימה המוטורית.

במהלך המשימה, הנבדק צופה בסימן "+" בתקופות מנוחה או במטרונום חזותי במהלך הבדיקה, בו עיגול אחד נע למעלה ולמטה על המסך (מטרה), ומוצג עיגול נוסף שנע בשליטת מיקום דוושת הרגל של המכשיר (סמן; איור 4). הנבדקים מתבקשים לעקוב מקרוב אחר תנועת המטרה. מהירות היעד נקבעת כך שכוח התגובה הצמיג הלא מופעל של המכשיר (הכוחות הצמיגים גדלים עם המהירות הגוברת) נמוך מספיק כדי שכל נבדק יוכל להתגבר עליו, עם כוחות מוגברים המופעלים תחת שליטת המחשב.

רובוטיקה נפרסת בקלות, ישימה על פני ליקויים מוטוריים שונים, בעלת אמינות מדידה גבוהה ובעלת יכולת לספק אימון בעצימות גבוהה10. מכשיר מבוסס ERF זה מספק כוח התנגדות מבוקר דיגיטלית לנבדק, ומכשיר זה בטוח ל-MR בשילוב עם רכיבים לא ברזליים/לא מגנטיים, כמו גם תואם MR עקב השימוש באלקטרוניקה מוארקת ומסוככת12. יש לו יתרונות ביחס למכשירים קשורים בכך שהוא נייד ופשוט יחסית לשימוש, כלומר ניתן להשתמש בו הן בסביבות קליניות והן בבית, שם ניתן לבצע טיפול קבוע ללא עלויות הקשורות לנסיעות או למתקן הקליני. המכשיר יכול לייצר התנגדות מבוקרת מחשב ומשתנה בזמן בכיפוף כף הרגל ובכיפוף הגב כדי להקל על יצירת שגרות שיקום ספציפיות למטופל ובכך לטפל בפער בתחום מכשירי השיקום הזמינים מסחרית.

מכשירי מחקר אחרים אכן קיימים אך לא התאימו למחקר הנוכחי מסיבות שונות. חלק מהמכשירים הם סטטיים, ומודדים כוחות המופעלים באופן איזומטרי19 ולא על טווח התנועה של הנבדק (RoM). מכשירים מבוססי אלסטי מפעילים כוח הולך וגובר עם תזוזה הולכת וגוברת, במקום התנגדות קבועה על ה-RoM, ויש לכוונן אותם ידנית כדי לשנות את רמות הכוח 20,21,22. השימוש במשקלים קבועים ועומס כבידה 15,23 אינו מאפשר בקרה ממוחשבת של העומסים או עומסים שונים לכיפוף פלנטרי וכיפוף גבי. מכשירים פנאומטיים 24,25,26 מאפשרים שינויים בכוח בין בדיקות וכוח קבוע על פני ה-RoM; עם זאת, יהיה צורך למקם את השסתומים במרחק מהסורק, כך שבדרך כלל, מכשיר זה לא יוכל לעבור בין כוחות כיפוף פלנטרי ודורסיפלקסיה במהירות בעת שינוי כיוון כף הרגל ולא יהיו לו יכולות תגובת התדר של מפעילי ERF. ניתן להשתמש במנועים אלקטרומגנטיים27 בסביבת הסורק אך רק על ידי הרחבת המנגנון מספיק כדי לשמור על בטיחות ותאימות MR, מה שמגביל את הניידות ומגביר את הסיכון לתאונות אם אחד מרכיבי המנוע יובא קרוב מדי לקידוח. הידראוליקה28 יכולה להיות דו-כיוונית ברמות כוח שונות אך יש לה אתגרים דומים לשימוש במנועים אלקטרומגנטיים בכך שהמדחס/דוחף (בדרך כלל לא תואם MR) חייב להיות מרוחק מהקידוח, ובכך להגביל את הניידות ואת תגובת התדר. הידראוליקה שולבה עם מערכות ERF29 כך שהמערכת יכולה להניע לאחור את אפקטור הקצה (התקן רגל או אחיזה) ולספק התנגדות איזומטרית; עם זאת, יכולת זו לא הייתה נדרשת למחקר הנוכחי ונוספה במחיר של שימוש במנועים הידראוליים שאינם תואמי MR.

מכשיר כף הרגל מספק שילוב של תכונות המאפשרות את הדברים הבאים: תרגילי שליטה טיפוליים מדויקים ועקביים בכף הרגל לתקופות ממושכות; מדידת יכולת הביצועים המוטוריים הנוכחית של הנבדק והתאמת קושי המשימה עם התקדמות השיקום; בקרה בזמן אמת והתאמה עצמאית של הכוח המופעל הן בכיפוף פלנטרי והן בכיפוף הגב; שליטה מרחוק והתאמת כוח ההתנגדות ללא הפרעות להתאמה ידנית; ובטיחות ותאימות MR.

Protocol

כל הניסויים אושרו על ידי מועצת הביקורת המוסדית בבית החולים הכללי של מסצ'וסטס ובוצעו כפי שאושר במרכז Athinoula A. Martinos להדמיה ביו-רפואית. הושגה הסכמת הנבדק לשימוש ושיתוף של נתונים לא מזהים.

הערה: במחקר הנוכחי, קריטריוני ההכללה היו כדלקמן: (1) המיפרזיס ימני או שמאלי עם תנועת רגליים שיורית משבץ איסכמי/MCA שנגרם ≥6 חודשים קודם לכן; (2) ציון30 מתוך 4-5 בקטגוריית אמבולציה פונקציונלית (FAC) (הנבדק מתנייד עם עוזר כדי לנווט במדרגות/משטחים לא ישרים או ללא עזרת עוזר); (3) סולם שבץ מוחי של המכונים הלאומיים לבריאות (NIHSS)31 ציון של 5-14 (קל/בינוני); (4) היכולת לעמוד 5 דקות וללכת 10 מ'; (5) בגיל 18-80. לאחר בדיקה ראשונית, נכלל קריטריון נוסף, שכלל אימות שהנבדקים יכולים להזיז את הדוושה בתנועה של לפחות 5 מעלות עם כף הרגל הפרטית. נאספו נתונים על נתונים דמוגרפיים, גורמי סיכון לשבץ מוחי, משך הפיזיותרפיה / ריפוי בעיסוק, משך האשפוז בשלב האקוטי, שימוש בתרופות, זיהומים בין-זרמיים וסיבוכים.

1. סינון והכנת נושא

  1. במהלך הגיוס יש להיפגש עם הנבדקים הפוטנציאליים, ולבחון את יכולתם להזיז את דוושות המכשיר עם הרגל הפרטית.
    1. בדוק את התאמת כף הרגל של כל נושא לדוושות הרגל של המכשיר. עבור נבדקים עם רגליים קטנות יותר, בדוק את התאמת כפות הרגליים שלהם כאשר הם נועלים נעלי ספורט או הנעלה דומה הבטוחה ל-MR.
    2. יש להוציא מהמחקר נבדקים שאינם יכולים להפעיל מספיק כוח כדי להזיז את הדוושה בטווח תנועה של לפחות 5 מעלות כשהמכשיר אינו מופעל.
  2. לפני ההגעה, הנחו את הנבדקים להביא את הנעליים שנבדקו אם נקבע שהדבר נחוץ במהלך הבדיקה המוקדמת. רשום את פרטי הנבדק, וקבל הסכמה מדעת בהתאם לפרוטוקול המוסדי.
  3. בכל יום בדיקה, יש לסנן את הנבדקים לאיתור התוויות נגד כמפורט במדיניות מתקן ה-MR. השג כתבי ויתור חתומים במקרים של נבדקים עם קעקועים עם פוטנציאל לגירוי ו/או תחושת צריבה וכל ויתור אחר ספציפי למתקן
  4. הנחו את הנבדק להחליף לחלוק/מכנסיים שאושרו על ידי המתקן ולהמתין לקריאה לחדר הסורק. אחסן את חפצי הנבדק בהתאם למדיניות המתקנים. אם נקבע שיש צורך, הורה לנבדק לנעול את ההנעלה.

2. הגדרת מכשיר כף הרגל בעל ההתנגדות המבוקרת

הערה: מומלץ להשלים את שלבים 2.1-2.3 לפני הגעת הנבדק.

  1. התקנה בחדר התמיכה של MRI
    1. הנח את ה-HV ampיחידת חיים יותר עם מודול ה-DAQ המצורף על הרצפה קרוב ללוח החדירה. חבר את כבל החשמל לשקע בקיר, חבר את הכבל הקואקסיאלי HV ל-HV ampמסופי חיים יותר ולתקע הקואקסיאלי MHV בלוח החדירה, וחבר את כבל החיישן לתקע המתאים בלוח החדירה. הפעל את מתג ההפעלה הראשי של ה-HV ampחיים יותר.
    2. חבר את תקע ה-USB B של כבל ה-USB למודול ה-DAQ ואת תקע ה-USB A של הכבל לכבל משחזר ה-USB. הנח את כבל משחזר ה-USB מחדר התמיכה של ה-MRI לחדר הבקרה של ה-MRI, והדק את הכבל לרצפה באמצעות סרט דבק לפי הצורך כדי למנוע תזוזה על ידי הצוות או אמבולציה של הנבדק סביב המתקן.
    3. הפעל את מקרן חדר הסורק.
  2. התקנה בחדר הבקרה של MRI
    1. הנח את המחשב הנייד המארח של התקן הרגליים בסמוך לממשק סורק ה-MRI, חבר את ספק הכוח והפעל את המחשב הנייד. הפעל את אפליקציית MATLAB וטען את תוכנית ממשק המשתמש (UI).
    2. חבר את תיבת כפתור סורק ה-MRI/כבל ה-USB של אות ההדק, כבל המקרן של חדר הסורק וכבל משחזר ה-USB למחשב הנייד.
    3. אם לא הוגדר קודם לכן, כוונן את הגדרות הצג של המחשב הנייד כך שהחלון הראשי יורחב על מסך המקרן מימין לחלון הראשי של המחשב הנייד. הזז את מצביע העכבר מהצד הימני של החלון הראשי של המחשב הנישא וודא שהוא עובר לשדה הראייה של מסך המקרן. הזז את מצביע העכבר בחזרה לחלון הראשי.
      הערה: הפורמטים של אות ההדק וכבל המקרן עשויים להיות שונים בין המתקנים. יתכן שיהיה צורך במתאמי וידאו או יחידות דומות.
  3. התקנה בחדר הסורק
    1. ודא ששולחן הסורק נמצא לגמרי מחוץ לקידוח הסורק ומונמך לחלוטין.
    2. התקן סליל ראש לחריץ המתאים לו על שולחן הסורק. הסר את החלק העליון של הסליל והנח אותו בצד. כסה את כריות שולחן הסורק ואת החלק התחתון של סליל הראש בסדין מיטת בית חולים.
    3. התקן את מסך המקרן לתוך הקידוח בקצה הנגדי משולחן הסורק.
    4. הכנס שני זוגות ברגי הרכבה מפליז לתוך חריצי ההרכבה של הסליל לכיוון קצה כף הרגל של שולחן הסורק, והנח את התקן הרגל בין זוגות הברגים. חבר באופן רופף תושבות שמירה מפלסטיק לברגים ולחורי היישור בלוחית הבסיס של התקן כף הרגל (איור 1A).
    5. חבר את החיישן ואת כבלי ה-HV לתקעים בלוח החדירה. ודא שהכבלים אינם מסובבים סביב השולחן או נמצאים בסכנת צביטה או הסתבכות אחרת כאשר השולחן מועבר לתוך קדח הסורק. ודא שהחיישן וכבלי ה-HV מורחבים ללא לולאות בין מכשיר כף הרגל ללוח החדירה.
    6. הפעל את תוכנית ממשק המשתמש בחדר הבקרה (הפעל את סקריפט m-file), וודא שנוצרה תקשורת בין המחשב הנייד המארח למודול ה-DAQ על ידי התבוננות בהודעת האישור בממשק המשתמש (איור 3).
    7. קבל את פרופורציות ברירת המחדל של רמת הכוח בתיבת הדו-שיח הראשונית של ממשק המשתמש על ידי לחיצה על כפתור אישור . המתן עד שיופיעו תיבות דו-שיח לאישור ויבטלו את עצמן ועד שיופיע חלון הגרף החי הראשוני של כוח ותזוזה.
    8. ודא שבזמן שאיש צוות אחד מזיז את הדוושה של מכשיר כף הרגל דרך טווח התנועה שלו ואיש צוות אחר מתבונן בעקבות הכוח והתזוזה, עקבות התזוזה נעות מ-35° ל-+18° ובחזרה וכי עקבות הכוח מציגות כוחות חיוביים לתנועות בכיוון הגב, כוחות שליליים לתנועות בכיוון הכיפוף הכף, וחוזר לאפס במנוחה. זה מאשר את התפקוד של החיישנים, מודול DAQ, מגבר HV ומפעיל ERF (איור 3A).
    9. אם האותות נראים תקינים, לחץ על המשך בחלון הגרף החי ולאחר מכן על כפתור הכיבוי בתיבת הדו-שיח לאישור. אם לא, בדוק את חיבורי הכבלים וחיבורי החשמל ובצע שוב את שלבי ההתקנה לפי הצורך.
  4. יישור הנושא ומכשיר כף הרגל
    1. לווה את הנבדק מחדר ההמתנה לחדר הסורק. בצע בדיקת מתכות בהתאם למדיניות המתקן כדי לבדוק אם יש חפצים או שתלים שלא דווחו. ספק לנבדק אטמי אוזניים מגן.
    2. הנחו את הנבדק לשבת על השולחן ואז לשכב על הקרקע כשראשו מונח בחלק התחתון של סליל הראש. לספק סיוע לפי הצורך. התקן ריפוד בין ראש הנבדק לדפנות סליל הראש כדי להבטיח שתנועת הראש תימנע במהלך ההדמיה.
    3. הורה לנבדק ליישר את רגליו. הזיזו את מכשיר כף הרגל לכיוון הנושא או הרחק ממנו עד שהעקבים שלו (או עקבי הנעליים) מונחים במושבי הרגליים של מכשיר כף הרגל. כוונן עוד יותר כדי ליישר את הציר הראשי של הדוושות עם הקרסוליים של הנושא.
    4. הדק את מכשיר כף הרגל למקומו באמצעות תושבות התמיכה מפלסטיק ואומי כנף מפלסטיק.
    5. הורה לנבדק להסיר את כף הרגל שלא נבדקה מהדוושה שלה ולהניח אותה מעט פרוקסימלית ממכשיר כף הרגל. תמכו ברגל שלא נבדקה בכריות לפי הצורך. הדק את כף הרגל שנבדקה לדוושת התקן כף הרגל שלה עם רצועות החזקה של וו ולולאה, וודא שכדור כף הרגל של הנבדק (או החלק הקדמי של הנעל של הנבדק) נמצא במגע עם הדוושה.
      הערה: במחקר הנוכחי, עם נבדקים ללא ביקורת (שבץ מוחי), כף הרגל שנפגעה משבץ נבדקה תחילה. לאחר השלמת הבדיקה של כף הרגל הפגועה, כף הרגל הוסרה מהדוושה, וכף הרגל הלא פגועה הותקנה בדוושה המתאימה באותו תהליך כמו בשלב 2.4.5.
    6. ספק לנבדק מכשיר אזעקת נורה, הורה לו לסחוט את הנורה כדי לבדוק אותה, והזכיר לנבדק שבכל עת הוא רשאי לסחוט את הנורה כדי לתקשר עם הטכנאים.
    7. הרם את שולחן ה-MR לגובה מלא כדי שהנושא יוכל לראות את מסך ההקרנה דרך מכלול המראה.
    8. התקן את החלק העליון של סליל הראש, והרכיב את viewמכלול המראה מעל סליל הראש. ודא שהנושא יכול לראות את מסך המקרן בבירור במראה.

3. בדיקת חוזק הנושא

  1. הפעל מחדש את ממשק המשתמש. קבל את פרופורציות ברירת המחדל של רמת הכוח, או התאם אותן אם נדרש על ידי פרוטוקול המחקר, ולחץ על כפתור אישור כמפורט לעיל. כאשר הופיעו עקבות הכוח/תזוזה, הורה לנבדק להזיז את כף הרגל הנבדקת ככל האפשר בכיוון כיפוף הגב ולחזור לכיפוף פלנטרי מלא שלוש פעמים. ודא שעקבות התזוזה והכוח נראים תקינים כאמור לעיל. זה קובע את טווח התנועה לבדיקה, שעשוי להיות קטן מזה של הטווח המלא של התקן כף הרגל (איור 3A).
  2. אם התוצאות מקובלות, לחץ על המשך בחלון הגרף החי וכן - המשך בתיבת הדו-שיח לאישור; לחץ על No-Retry אם הנבדק לא מילא את הוראות הכיפוף כהלכה; או לחץ על עבור לכיבוי אם יש בעיות אחרות, ופתור בעיות לפי הצורך.
  3. כאשר מוצגת תיבת הדו-שיח לאישור תאריך/שעה, לחץ על כן - המשך בתיבת הדו-שיח, או לחץ על אפשרויות אחרות אם רוצים שם קובץ אחר או כיבוי אחר.
  4. הנחו את הנבדק להזיז את כף הרגל שנבדקה לכיפוף פלנטרי מלא, ולחצו על אישור בתיבת הדו-שיח לאישור. יופיע חלון הוראות/מטרונום (מסומן באיור 3). באמצעות העכבר, גרור חלון זה לשדה הראייה של מסך ההקרנה, ולחץ על אישור כדי לאשר שזה הושלם.
  5. ודא שההוראות לנושא מוצגות במקרן. ודא שכף הרגל של הנבדק נשארת בכיפוף כף הרגל המלאה, ולחץ על אישור בתיבת הדו-שיח המתאימה. גרף ממשק המשתמש משתנה לתצוגת הדינמומטר עם אינדיקציות לנקודות הגדרת כוח ההתנגדות.
  6. המטרונום החזותי המתואר לעיל מופיע על מסך ההקרנה עם עיגול מטרה מוצק הנע למעלה או למטה על המסך במהירות קבועה וסמן עגול פתוח הנשלט על ידי מיקום דוושת מכשיר הרגל. הנחו את הנבדק להזיז את כף רגלו כדי לגרום לסמן לעקוב מקרוב אחר תנועת המטרה. אם הנבדק יכול לנוע בהצלחה דרך טווח התנועה המלא שלו תוך כדי מעקב אחר המטרה, לחץ על (Fd, Fp) + 10 בגרף החי כדי להגדיל את נקודות הגדרת הכוח הן עבור כיפוף הגב והן עבור כיפוף פלנטרי (איור 3B).
  7. שים לב אם הנבדק ממשיך לעקוב אחר תנועת המטרונום בצורה מדויקת.
    1. אם כן, לחץ שוב על (Fd, Fp) + 10 כדי להגדיל את שתי נקודות הגדרת הכוח. אם לא ניתן להשלים את כיפוף הגב אך כיפוף פלנטרי ממשיך לעקוב אחר תנועת המטרה, לחץ על (Fd, Fp) - 10 פעם אחת ולחץ על Fp + 10 פעמיים כדי להפחית את כוח ההתנגדות של כיפוף הגב בצעד אחד ולהגדיל את ההתנגדות הפלנטרית בצעד אחד.
    2. אם כוח הכיפוף הגבי הוגדר אך הנבדק אינו יכול עוד לעקוב אחר המטרונום בכיפוף כף הרגל, לחץ על Fp - 10 פעם אחת, ולאחר מכן לחץ על המשך בחלון הגרף החי. רמות הכוח הנוכחיות משמשות את תוכנית ממשק המשתמש כנקודות ייחוס לכוחות המופחתים באופן יחסי המופעלים בשלב הבדיקה.
    3. אם נקודת ההגדרה של כוח הכיפוף הכף הגיעה להגדרה המקסימלית של מכשיר כף הרגל, לחץ על המשך בגרף החי והמשך.
      הערה: שלב 3.7.3 מתרחש בדרך כלל עבור נבדקי ביקורת עם כוח רגליים תקין ועבור הגפה הלא פגועה בנבדקי שבץ מוחי עקב חריגה מיכולות המכשיר, שנועד להתמקד בחוזק בגפה הפגועה.
    4. רשום את נקודות הגדרת הכוח (המוצגות מימין לעלילת מעקב הכוח) לעיון עתידי. לחץ על כן - המשך כדי להמשיך, לא - בדוק שוב כדי לחזור או כיבוי אם יש בעיות אחרות. הנחו את הנבדק להזיז את כף הרגל שנבדקה לתזוזה פלנטרית מלאה ולאחר מכן להירגע.
  8. סקור את השימוש בנורת הלחיצה, את רצף הסריקה ואת המשימה עם הנבדק, וענה על כל שאלה שיש לנבדק לפני תחילת הסריקות.
  9. הנחו את הנבדק לעצום את עיניו במהלך שלב זה. השתמש בקו הלייזר המסמן של הסורק כדי לאתר את סליל הראש/מיקום הראש של הנושא. הזז את השולחן כדי למרכז את ראש הנבדק בתוך קדח הסורק. בקש מהצוות לעזוב את חדר הסורק ולסגור את הדלת.

4. הפעלת סשן סריקת MRI ומשימת מכשיר כף הרגל

  1. בצע רישום ספציפי למתקן של הנבדק, וטען את פרוטוקול הסריקה. הודע לנבדק שרצף הסריקה האנטומית יתחיל ושהוא עשוי להירגע במהלך חלק זה של הפרוטוקול, והורה לו לסחוט את הנורה כדי לוודא את הבנתו. התחל את הסריקה האנטומית והמתן לסיום.
  2. בהתאם להנחיות חלון הדו-שיח המסופק על ידי ממשק המשתמש, הודע לנבדק שהחלק של ה-fMRI ומכשיר כף הרגל של המחקר יתחיל, והורה לו שעליו לוודא שכף הרגל שלו נמצאת בכיפוף פלנטרי מלא, שהוא צריך להחזיר את כף הרגל לכיפוף פלנטרי מלא כאשר מופיע צלב קיבוע על המסך, ושהם צריכים לעקוב אחר המטרונום החזותי כשהוא מופיע. לחץ על אישור בתיבת הדו-שיח של ההוראות.
  3. עקוב אחר ההוראות המנחה את המפעיל להכין את מחשב הבקרה של הסורק כדי להפעיל את חלק ה-fMRI של הפרוטוקול. לחץ על אישור בחלון הדו-שיח של ההוראות, והתחל את רצף ה-fMRI. תוכנית ממשק המשתמש שולחת אוטומטית את הגדרות הכוח הרצויות למודול DAQ.
    הערה: במחקר הנוכחי, משימת המטרונום החזותי בוצעה שלוש פעמים כל אחת עבור הגפיים שנפגעו משבץ מוחי ולא נפגעו ברמות כוח של 60%, 40% ו-20% מהרמות המקסימליות שנקבעו בשלב 3.7. רמות הכוח מתעדכנות אוטומטית עבור כל חזרה על הבדיקה.
  4. הנושא מציג את ההוראות שלו המוצגות על מסך המקרן. מופיע סימן "+" (צלב קיבוע), שבמהלכו, כפי שהוראה קודם לכן, הנושא נח.
  5. מטרת המטרונום החזותי מוצגת כאשר העיגול המוצק נע למעלה ולמטה במהירות קבועה. כפי שהונחה קודם לכן, הנבדק מזיז את כף רגלו שנבדקה בכיפוף דורסי וכיפוף פלנטרי כדי לגרום לסמן העגול הפתוח לעקוב אחר המטרה.
    הערה: במחקר הנוכחי, השלבים המנוחה (צלב קיבוע) והפעיל (מטרונום) היו באורך שווה, והמחזור חזר על עצמו שבע פעמים. במהלך שלב המטרונום, היו שני מחזורים של כיפוף דורסי וכיפוף פלנטרי דרך טווח התנועה. פרמטרים אלה עשויים להיות מותאמים בתסריט ממשק המשתמש למחקרים אחרים. כל שלב fMRI/מטרונום נמשך כ-5 דקות ו-40 שניות.
  6. חזור על שלב 4.4 ושלב 4.5 בסך הכל שבעה מחזורים, ולאחר מכן מוצג צלב הקיבוע והנושא נח.
  7. חזור על שלבים 4.2-4.6 בסך הכל שלושה מחזורים.
  8. היכנס לחדר סורק ה-MRI, והחלף את כף הרגל המותקנת במכשיר כף הרגל לפי שלב 2.4.5. חזור על סעיף פרוטוקול 3 עבור הרגל השנייה.
  9. חזור על סעיף 4 בפרוטוקול, תוך עקיפת שלב 4.1 ושלב 4.8 (רישום, סריקה אנטומית, החלפת רגל).
  10. הודע לנבדק שחלק ה-DTI של הסריקה יתחיל ושהוא עשוי להירגע בשלב זה של המחקר, והורה לו לסחוט את הנורה כדי לאשר את הבנתו. התחל את סריקת ה-DTI והמתן לסיום.

5. פעולות לאחר הבדיקה

  1. העבר את הטבלה והנושא אל מחוץ לקידוח הסורק, והורד את השולחן. הסר את מכלול המראה, את חלק סליל הראש העליון ואת הריפוד סביב ראש הנבדק. ניתן להשליך את מגן האוזניים בשלב זה.
  2. לסייע לנבדק לתנוחת ישיבה ולעבור לאזור ההחתלה במידת הצורך. הנושא עשוי כעת לחזור לבגדים הרגילים שלו.
  3. שוחח עם הנבדק, התייחס לכל שאלה שעשויה להיות לו לאחר המבחן, ארגן קביעת פגישות עתידיות ומלא את טפסי תשלום המלגה לפני עזיבת הנבדק.
  4. לפרק ולארוז את החומרה, ולהסיר את מכשיר הקרסול משולחן הסורק. נתק את כבלי ה-HV והחיישן מלוח החדירה. נתק את תיבת הלחצנים ואת כבלי הצג מהמחשב הנישא המארח. ארוז את מכשיר הקרסול והחומרה התומכת בתיקי נשיאה.
  5. בצע חיטוי ספציפי למתקן של שולחן הסורק ומשטחי העבודה והציוד הרלוונטיים.
  6. חלץ את הנתונים מתיקיות זמניות במערכת הסורק לניתוח לא מקוון. בצע הליכי התנתקות.

תוצאות

התוצאות המתוארות כאן מתייחסות לתאימות MR של מכשיר כף הרגל, ניתוח של תוצאות סריקה פונקציונליות טיפוסיות והערות על מכשיר כף הרגל.

מכשיר כף הרגל הוערך לבטיחות MR על ידי צוות מרכז Athinoula A. Martinos ונבדק לתאימות MRI בסורק MRI 3 T. לבדיקות פנטום באמצעות גליל המכיל תמיסה של ...

Discussion

שלבים קריטיים
הבדיקה המוקדמת של יכולתו של הנבדק לייצר לפחות תנועה מינימלית של דוושת כף הרגל עם כף הרגל החלקית שלו היא קריטית. ציון FAC של 4 או 5 והיכולת לעמוד לפרק זמן מינימלי משקפים את היכולת המשולבת של הנבדק בין הגפיים הלא מושפעות והפרטיות שלו ואינם משקפים את ה?...

Disclosures

לאף אחד מהמחברים אין ניגודי אינטרסים לחשוף.

Acknowledgements

עבודה זו נתמכה על ידי מענק מהמכון הלאומי להפרעות נוירולוגיות ושבץ מוחי (מענק מספר 1R01NS105875-01A1) של המכונים הלאומיים לבריאות לא. עבודה זו בוצעה במרכז Athinoula A. Martinos להדמיה ביו-רפואית. ברצוננו להודות למנהל ד"ר ברוס ר. רוזן, ד"ר לרפואה ולחברי צוות מרכז מרטינוס, ולד"ר מיכאל מוסקוביץ, ד"ר, על עצתם ותמיכתם. לבסוף, אנו מודים ל-Virtumed, LLC על ייצור המכשיר.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
3T MRI scannerSiemens Medical Solutions USA, Inc., Malvern, PAMagnetom Skyrahttps://www.siemens-healthineers.com/en-us/magnetic-resonance-imaging/3t-mri-scanner/magnetom-skyra
Data acquisition unit (DAQ) LabJack Corp., Lakewood, COT4https://labjack.com/news/labjack-t4
High voltage amplifier Trek, Inc., Lockport, NYModel 609C-6https://www.manualsdir.com/manuals/268654/trek-609e-6-high-voltage-power-amplifier.html?page=2&original=1
MatlabThe Mathworks, Ltd., Natick, MAn/ahttps://www.mathworks.com/
USB repeater cableTripp Lite, Chicago, ILU026-10Mhttps://assets.tripplite.com/product-pdfs/en/u02610m.pdf

References

  1. Stinear, C. M., Ward, N. S. How useful is imaging in predicting outcomes in stroke rehabilitation. International Journal of Stroke. 8 (1), 33-37 (2013).
  2. Heiss, W. D. Contribution of neuro-imaging for prediction of functional recovery after ischemic stroke. Cerebrovascular Diseases. 44 (5-6), 266-276 (2017).
  3. Astrakas, L. G., et al. Improving motor function after chronic stroke by interactive gaming with a redesigned MR-compatible hand training device. Experimental and Therapeutic. 21 (3), 245 (2021).
  4. Astrakas, L. G., Li, S., Elbach, S., Tzika, A. A. The severity of sensorimotor tracts degeneration may predict motor performance in chronic stroke patients, while brain structural network dysfunction may not. Frontiers in Neurology. 13, 813763 (2022).
  5. Astrakas, L. G., et al. Peak activation shifts in the sensorimotor cortex of chronic stroke patients following robot-assisted rehabilitation therapy. The Open Neuroimaging Journal. 14 (1), 8-15 (2021).
  6. Mintzopoulos, D., et al. Connectivity alterations assessed by combining fMRI and MR-compatible hand robots in chronic stroke. NeuroImage. 47, T90-T97 (2009).
  7. Mintzopoulos, D., et al. fMRI of rehabilitation in chronic stroke using MR-compatible robots. Proceedings of the International Society for Magnetic Resonance in Medicine. 16, 3285 (2008).
  8. Mintzopoulos, D., et al. Functional MRI of rehabilitation in chronic stroke patients using novel MR-compatible hand robots. The Open Neuroimaging Journal. 2 (1), 94-101 (2008).
  9. Crafton, K. R., Mark, A. N., Cramer, S. C. Improved understanding of cortical injury by incorporating measures of functional anatomy. Brain. 126 (7), 1650-1659 (2003).
  10. Huang, V. S., Krakauer, J. W. Robotic neurorehabilitation: A computational motor learning perspective. Journal of Neuroengineering and Rehabilitation. 6 (1), 5 (2009).
  11. Carey, L. M., Seitz, R. J. Functional neuroimaging in stroke recovery and neurorehabilitation: Conceptual issues and perspectives. International Journal of Stroke. 2 (4), 245-264 (2007).
  12. Khanicheh, A., Mintzopoulos, D., Weinberg, B., Tzika, A. A., Mavroidis, C. MR_CHIROD v.2: Magnetic resonance compatible smart hand rehabilitation device for brain imaging. IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 16 (1), 91-98 (2008).
  13. Baggett, B. D., Young, G. Ankle joint dorsiflexion. Establishment of a normal range. Journal of the American Podiatric Medical Association. 83 (5), 251-254 (1993).
  14. de Asla, R. J., Wan, L., Rubash, H. E., Li, G. Six DOF in vivo kinematics of the ankle joint complex: Application of a combined dual-orthogonal fluoroscopic and magnetic resonance imaging technique. Journal of Orthopaedic Research. 24 (5), 1019-1027 (2006).
  15. Hosseini Ghomi, R., Bredella, M. A., Thomas, B. J., Miller, K. K., Torriani, M. Modular MR-compatible lower leg exercise device for whole-body scanners. Skeletal Radiology. 40 (10), 1349-1354 (2011).
  16. Ottensmeyer, M. P., Li, S., De Novi, G., Tzika, A. A. Functional MRI in conjunction with a novel MRI-compatible hand-induced robotic device to evaluate rehabilitation of individuals recovering from hand grip deficits. Journal of Visualized Experiments. (153), e59420 (2019).
  17. Carey, J. R., et al. fMRI analysis of ankle movement tracking training in subject with stroke. Experimental Brain Research. 154 (3), 281-290 (2004).
  18. Dong, Y., Dobkin, B. H., Cen, S. Y., Wu, A. D., Winstein, C. J. Motor cortex activation during treatment may predict therapeutic gains in paretic hand function after stroke. Stroke. 37 (6), 1552-1555 (2006).
  19. Newton, J. M., et al. Reliable assessment of lower limb motor representations with fMRI: Use of a novel MR compatible device for real-time monitoring of ankle, knee and hip torques. NeuroImage. 43 (1), 136-146 (2008).
  20. Francescato, M. P., Cettolo, V. Two-pedal ergometer for in vivo MRS studies of human calf muscles. Magnetic Resonance in Medicine. 46 (5), 1000-1005 (2001).
  21. Doolittle, J. D., et al. Evaluating a novel MR-compatible foot pedal device for unipedal and bipedal motion: Test-retest reliability of evoked brain activity. Human Brain Mapping. 42 (1), 128-138 (2021).
  22. Naimon, N. D., et al. A low-cost Mr compatible ergometer to assess post-exercise phosphocreatine recovery kinetics. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 30 (3), 281-289 (2017).
  23. Raymer, G. H., Allman, B. L., Rice, C. L., Marsh, G. D., Thompson, R. T. Characteristics of a MR-compatible ankle exercise ergometer for a 3.0 T head-only MR scanner. Medical Engineering & Physics. 28 (5), 489-494 (2006).
  24. Meyerspeer, M., Krssak, M., Kemp, G. J., Roden, M., Moser, E. Dynamic interleaved 1H/31P STEAM MRS at 3 Tesla using a pneumatic force-controlled plantar flexion exercise rig. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 18 (5), 257-262 (2005).
  25. Hollnagel, C., et al. Brain activity during stepping: A novel MRI-compatible device. Journal of Neuroscience Methods. 201 (1), 124-130 (2011).
  26. Quistorff, B., Nielsen, S., Thomsen, C., Jensen, K. E., Henriksen, O. A simple calf muscle ergometer for use in a standard whole-body MR scanner. Magnetic Resonance in Medicine. 13 (3), 444-449 (1990).
  27. Ryschon, T. W., et al. A multimode dynamometer for in vivo MRS studies of human skeletal muscle. Journal of Applied Physiology. 79 (6), 2139-2147 (1995).
  28. Sinha, S., Shin, D. D., Hodgson, J. A., Kinugasa, R., Edgerton, V. R. Computer-controlled, MR-compatible foot-pedal device to study dynamics of the muscle tendon complex under isometric, concentric, and eccentric contractions. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 36 (2), 498-504 (2012).
  29. Unluhisarcikli, O., et al. A robotic hand rehabilitation system with interactive gaming using novel electro-rheological fluid based actuators. Proceedings of 2010 IEEE International Conference on Robotics and Automation. IEEE. , 1846-1851 (2010).
  30. Mehrholz, J., Wagner, K., Rutte, K., Meiner, D., Pohl, M. Predictive validity and responsiveness of the Functional Ambulation Category in hemiparetic patients after stroke. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 88 (10), 1314-1319 (2007).
  31. Lyden, P., et al. Underlying structure of the National Institutes of Health Stroke Scale: Results of a factor analysis. Stroke. 30 (11), 2347-2354 (1999).
  32. Alvarez-Perez, M. G., Garcia-Murillo, M. A., Cervantes-Sanchez, J. J. Robot-assisted ankle rehabilitation: a review. Disability and Rehabilitation: Assistive Technology. 15 (4), 394-408 (2020).
  33. Hao, Y., et al. Novel MRI-compatible tactile stimulator for cortical mapping of foot sole pressure stimuli with fMRI. Magnetic Resonance in Medicine. 69 (4), 1194-1199 (2013).
  34. Gallasch, E., et al. Contact force- and amplitude-controllable vibrating probe for somatosensory mapping of plantar afferences with fMRI. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 24 (5), 1177-1182 (2006).
  35. Noble, J. W., Eng, J. J., Boyd, L. A. Bilateral motor tasks involve more brain regions and higher neural activation than unilateral tasks: An fMRI study. Experimental Brain Research. 232 (9), 2785-2795 (2014).
  36. Martinez, M., et al. MRI-compatible device for examining brain activation related to stepping. IEEE Transactions on Medical Imaging. 33 (5), 1044-1053 (2014).
  37. Trinastic, J. P., et al. An fMRI study of the differences in brain activity during active ankle dorsiflexion and plantarflexion. Brain Imaging and Behavior. 4 (2), 121-131 (2010).
  38. de Lima-Pardini, A. C., et al. An fMRI-compatible force measurement system for the evaluation of the neural correlates of step initiation. Scientific Reports. 7 (1), 43088 (2017).
  39. Promjunyakul, N. O., Schmit, B. D., Schindler-Ivens, S. M. A novel fMRI paradigm suggests that pedaling-related brain activation is altered after stroke. Frontiers in Human Neuroscience. 9, 324 (2015).
  40. Zhang, T., et al. An MRI-compatible foot-sole stimulation system enabling characterization of the brain response to walking-related tactile stimuli. Frontiers in Neuroscience. 13, 1075 (2019).
  41. Khanicheh, A., et al. MR compatible ERF-based robotic device for hand rehabilitation after stroke. Proceedings of the International Society for Magnetic Resonance in Medicine. 13, 1110 (2005).
  42. Khanicheh, A., Mintzopoulos, D., Weinberg, B., Tzika, A. A., Mavroidis, C. MR_CHIROD v.2: A fMRI compatible mechatronic hand rehabilitation device. Proceedings of the 2007 IEEE 10th International Conference on Rehabilitation Robotics. , 883-889 (2007).
  43. Mintzopoulos, D., et al. On-line brain mapping using fMRI and a magnetic resonance compatible hand-induced robotic device (MR_CHIROD). Proceedings of the International Society for Magnetic Resonance in Medicine. 15, 3330 (2007).
  44. Inpatient Rehabilitation Care. Medicare Available from: https://www.medicare.gov/coverage/inpatient-rehabilitation-care (2023)
  45. Benjamin, E. J., et al. Heart disease and stroke statistics-2017 update: A report from the American Heart Association. Circulation. 135 (10), e146 (2017).
  46. Astrakas, L. G., Naqvi, S. H., Kateb, B., Tzika, A. A. Functional MRI using robotic MRI compatible devices for monitoring rehabilitation from chronic stroke in the molecular medicine era (Review). International Journal of Molecular Medicine. 29 (6), 963-973 (2012).
  47. Lazaridou, A., et al. Diffusion tensor and volumetric magnetic resonance imaging using an MR-compatible hand-induced robotic device suggests training-induced neuroplasticity in patients with chronic stroke. International Journal of Molecular Medicine. 32 (5), 995-1000 (2013).
  48. Lazaridou, A., et al. fMRI as a molecular imaging procedure for the functional reorganization of motor systems in chronic stroke. Molecular Medicine Reports. 8 (3), 775-779 (2013).
  49. Hyndman, D., Ashburn, A., Stack, E. Fall events among people with stroke living in the community: circumstances of falls and characteristics of fallers. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation. 83 (2), 165-170 (2002).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

FMRI

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved