Name: functional mri in conjunction with a novel mri-compatible hand-induced robotic device to evaluate rehabilitation of individuals recovering from hand grip deficits
Uploaded: 2019-11-23T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Functional MRI in Conjunction with a Novel MRI-compatible Hand-induced Robotic Device to Evaluate Rehabilitation of Individuals Recovering from Hand Grip Defi

עבודה זו נתמכת על ידי מענק מהמכון הלאומי של הפרעות נוירולוגיות שבץ (גרנט מספר 1R01NS105875-01A1) של המוסדות הלאומיים לבריאות לא. אריה ציקא. העבודה הזאת בוצעה במרכז אתיולה א. מרטינוס להדמיה ביו-רפואית.  אנו רוצים להודות למנהל ד ר ברוס ר. רוזן, md, Ph.D. וחברי צוות מרטינוס לתמיכתם.  אנו מבקשים להודות למר כריסטיאן Pusatere ומר מייקל ארמנני על עזרתם בניהול ניסויים.  לבסוף, אנו מודים לד ר מיכאל א. מוסקוביץ וד ר רוזן על הדרכתו בתפיסה ובפיתוח של סדרת MR_CHIROD התקנים ומחקרי שבץ משויכים.

כל הניסויים אושרו על ידי מועצת הסקירה המוסדית בבית החולים הכללי של מסצ והופיע כמאושר במרכז אתיולה א. מרטינוס להדמיה ביו-רפואית.
1. הכנה לנושא
הערה: קריטריוני הכללה הם: (i) הדומיננטיות יד ימין, (ii) היכולת לתת הסכמה מושכלת בכתב. הדרה בוצעה על בסיס הקרנה עבור...

<ol>
	<li>Mintzopoulos, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+MRI+of+Rehabilitation+in+Chronic+Stroke+Patients+Using+Novel+MR-Compatible+Hand+Robots.">Functional MRI of Rehabilitation in Chronic Stroke Patients Using Novel MR-Compatible Hand Robots.</a> The Open Neuroimaging Journal. 2, 94-101 (2008).</li><li>Khanicheh, A., Mintzopoulos, D., Weinberg, B., Tzika, A. A., Mavroidis, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MR_CHIROD+v.2:+Magnetic+resonance+compatible+smart+hand+rehabilitation+device+for+brain+imaging.">MR_CHIROD v.2: Magnetic resonance compatible smart hand rehabilitation device for brain imaging.</a> IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering. 16 (1), 91-98 (2008).</li><li>Astrakas, L. G., Nagyi, S. H., Kateb, B., Tzika, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+MRI+using+robotic+MRI+compatible+devices+for+monitoring+rehabilitation+from+chronic+stroke+in+the+molecular+medicine+era+(Review).">Functional MRI using robotic MRI compatible devices for monitoring rehabilitation from chronic stroke in the molecular medicine era (Review).</a> IEEE International Journal of Molecular Medicine. 29 (6), 963-973 (2012).</li><li>Lazaridou, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=fMRI+as+a+molecular+imaging+procedure+for+the+functional+reorganization+of+motor+systems+in+chronic+stroke.">fMRI as a molecular imaging procedure for the functional reorganization of motor systems in chronic stroke.</a> Molecular Medicine Reports. 8 (3), 775-779 (2013).</li><li>Lazaridou, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diffusion+tensor+and+volumetric+magnetic+resonance+imaging+using+an+MR-compatible+hand-induced+robotic+device+suggests+training-induced+neuroplasticity+in+patients+with+chronic+stroke.">Diffusion tensor and volumetric magnetic resonance imaging using an MR-compatible hand-induced robotic device suggests training-induced neuroplasticity in patients with chronic stroke.</a> International Journal of Molecular Medicine. 32 (5), 995-1000 (2013).</li><li>Mintzopoulos, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Connectivity+alterations+assessed+by+combining+fMRI+and+MR-compatible+hand+robots+in+chronic+stroke.">Connectivity alterations assessed by combining fMRI and MR-compatible hand robots in chronic stroke.</a> NeuroImage. 47, T90-T97 (2009).</li><li>Mintzopoulos, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=fMRI+Using+GRAPPA+EPI+with+High+Spatial+Resolution+Improves+BOLD+Signal+Detection+at+3T.">fMRI Using GRAPPA EPI with High Spatial Resolution Improves BOLD Signal Detection at 3T.</a> The Open Magnetic Resonance Journal. 2, 57-70 (2009).</li><li>Khanicheh, A., Mintzopoulos, D., Weinberg, B., Tzika, A. A., Mavroidis, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaluation+of+Electrorheological+Fluid+Dampers+for+Applications+at+3-Tesla+MRI+Environment.">Evaluation of Electrorheological Fluid Dampers for Applications at 3-Tesla MRI Environment.</a> IEEE/ASME Transactions on Mechatronics. 13 (3), 286-294 (2008).</li><li>Babaiasl, M., Mahdioun, S. H., Jaryani, P., Yazdani, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+technological+and+clinical+aspects+of+robot-aided+rehabilitation+of+upper-extremity+after+stroke.">A review of technological and clinical aspects of robot-aided rehabilitation of upper-extremity after stroke.</a> Disability and Rehabilitation Assistive Technology. 11 (4), 263-280 (2016).</li><li>Huang, V. S., Krakauer, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Robotic+neurorehabilitation:+a+computational+motor+learning+perspective.">Robotic neurorehabilitation: a computational motor learning perspective.</a> Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 6, 5 (2009).</li><li>Tsekos, N., Khanicheh, A., Christoforou, E., Mavroidis, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+Resonance-Compatible+Robotic+and+Mechatronics+Systems+for+Image-Guided+Interventions+and+Rehabilitation:+A+Review+Study.">Magnetic Resonance-Compatible Robotic and Mechatronics Systems for Image-Guided Interventions and Rehabilitation: A Review Study.</a> Annual Review of Biomedical Engineering. 9, 351-387 (2007).</li><li>Sivak, M., Unluhisarcikli, O., Weinberg, B., Mirelman-Harari, A., Bonato, P., Mavroidis, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Haptic+system+for+hand+rehabilitation+integrating+an+interactive+game+with+an+advanced+robotic+device.">Haptic system for hand rehabilitation integrating an interactive game with an advanced robotic device.</a> Proceedings of IEEE Haptics Symposium. , (2010).</li><li>Colombo, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+strategies+to+improve+patient+motivation+during+robot-aided+rehabilitation.">Design strategies to improve patient motivation during robot-aided rehabilitation.</a> Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation. 4 (1), 3 (2007).</li><li>Unluhisarcikli, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Robotic+Hand+Rehabilitation+System+with+Interactive+Gaming+Using+Novel+Electro-Rheological+Fluid+Based+Actuators.">A Robotic Hand Rehabilitation System with Interactive Gaming Using Novel Electro-Rheological Fluid Based Actuators.</a> Proceedings of IEEE International Conference on Robotics and Automation. , (2010).</li></ol>

אנו מציגים fMRI של משימה מוטורית באמצעות הגירסה העדכנית ביותר של מכשיר רובוטי הרומן, MR_CHIROD1,2,8. הMR_CHIROD תוכנן כדי לבצע משימה לסחוט יד למשימה אשר ניתן לבצע על ידי חולי שבץ כרונית כבר למדו בעבר1,2,3</s...

מדדי הדמיה מתאימים עשויים לפקח ולנבא את הסבירות של הצלחה טיפולית אצל אנשים טובים יותר מאשר הערכות קליניות ולספק מידע כדי לשפר ולממש את תכנון הטיפול. פיתחנו ניסיון עם מטופלים מתאושש משבץ כרוני1,2,3,4,5,6,7,8. פיתוח אסטרטגיות מיטביות מיטבית המתמקדים באופן ההכשרה של הרכב יכול להשפיע על שיפור מצטבר או בארגון מחדש של פעילות עצבית ו/או פונקציה מוטורית עדיין מאתגרת. תובנות לגבי שיפוץ מבניים בבסיס ותהליכים ארגוניים מחדש להתאוששות תפקודית במוח לאחר מחלה נוירולוגית יכולה לאפשר לנו להעריך את הקשר בין דפוסים טופוגרפיים מבוזרים של פעילות עצבית ושחזור פונקציונלי באמצעות שיטות נוירודימות פונקציונלי מיפוי המוח. הצלחה תסייע בפיתוח אסטרטגיות טיפול מותאמות אישית הממוטבות להניב שיפורים בחוזק האחיזה באוכלוסיה נרחבת עם מצבים נוירולוגיים המבוססים על דימות תהודה מגנטית (MRI) מדדים9.
כאן אנו מציגים פרוטוקול המעסיק החדש מתוכנן מכשיר יד רובוטית המספקת כוח התנגדות בשליטה כנגד אשר נושא אוחז ומשחרר ידית בסנכרון עם גירוי חזותי מנדנוד. ה-MR_CHIROD v3 (המכשיר הרובוטי המושרה על ידי MR) הוא מערכת להצגת כוחות מתכווננים שעליהם מתבצעות התנועות המתכווננות ומשחררים, תוך כדי מדידת והקלטת כוח שהוחל, הזחה וחותמות זמן עבור כל נקודת נתונים (איור 1). המכשיר תוכנן לספק הערכות אמינות של תמונות הפעלת המוח במהלך fMRI (תהודה מגנטית פונקציונלית הדמיה), אשר ניתן להשתמש בהם כדי להעריך את התלות בדם-חמצן ברמת (מודגש) שינויים בתגובות המוח של חולים התאוששות מהפרעות נוירולוגיות. MR-תאימות מושגת באמצעות שימוש של רכיבים לא ברזלי/לא מגנטיים לחלוטין עבור מבנה ואלמנטים מפעיל פנאומטי וחיישנים מוגנים/רכיבים אלקטרוניים הממוקמים על המיטה של הסורק. איור 2 מראה את המכשיר המצורף למיטת הסורק של MR, ועם נושא במגנט נשא את ידית האחיזה של הMR_CHIROD V3 (איור 3). רכיבי ממשק ובקרה ממוקמים מחוץ לחדר הסורק של MR (איור 4).
המכשיר משמש במקביל עם שיטות דימות מוחי להערכת הפעלות המוח הרלוונטיות. השימוש העיקרי במערכת הוא לספק משימה מוטורית שיוצרת הפעלות של אזורי המנוע של המוח, אשר מזוהים באמצעות fMRI. הפעלת המוח תוך שימוש בMR_CHIROD במהלך ההדמיה יכול להעריך נוירופלסטיות במחלות נוירולוגיות. על-ידי מעקב אחר שינויים בהפעלות במהלך ואחרי האימון המוטורי באמצעות הMR_CHIROD, התקדמות שיקום מוטורי לאחר כל מחלה נוירולוגית המובילה להגרמות המוטורית (למשל, שבץ) ניתן לצפות.
The MR_CHIROD v3 יכול להיות גם רכוב על השולחן, לשימוש בתרגילי הכשרה פנים, שבו הנושא אוחז ומשחרר בתגובה גירויים חזותיים מתאימים לתקופות של 45 דקות, שלוש פעמים בשבוע במהלך המחקר. הניסיון שלנו עם הכשרה מועברת באופן מוחי, במעקב עם הדמיה, מצביע על כך שחלון ההתאוששות עבור חולי שבץ למשל עלול לעולם לא להיסגר1.
הרציונל שלנו עבור בניית ושימוש MR-אחיזת ידיים רובוט הוא התאוששות רובוטית יש את הפוטנציאל לייצר השפעה גדולה על הפגיעה בשל הפריסה הקל שלה, הישימות באמצעות ליקויים מוטוריים שונים, אמינות מדידה גבוהה, ויכולת לספק בעוצמה גבוהה הכשרה פרוטוקולים10. הרובוט התואם MR שלנו יכול: (א) להיות מוגדר עבור טווחים ספציפיים לנושא של תנועה ולהיות מותאם באופן תוכניתי כדי להחיל רמות הכוח ספציפי לנושא; (ב) שליטה, מדידה והקלטה של הפרמטרים וההזחה באמצעות מחשב מארח; (ג) התאמה מרחוק של פרמטרי בקרה מבלי לדרוש הפרעה בסריקה לצורך גישה לחדר הסורק של MR או מיקום מחדש של הנושא; ו-(ד) לספק טיפול באמצעות תרגילי אימון בדיוק ובעקביות לתקופות ממושכות.
אנחנו מודעים לא מסחרית התאוששות התקן רובוטי שניתן להשתמש עם סורק MR כדי למדוד את הכוח של הנושא ידית העקירה תוך החלת מחשב נשלט זמן שונים כוח. סקוס ואח '11 סקרו מגוון של מכשירי מחקר ושיקום בעלי תאימות MR, התואמים בעיקר למחקר, כולל חזרות קודמות של סדרת MR_CHIROD התקנים. התקנים אחרים תוכננו ללימוד תנועה בפרק כף היד, תנועת אצבע, כוח אחיזה איזומטרי ותנועות רב מפרקים. עבור התקנים המספקים באופן פעיל התנגדות או כוחות אחרים, מגוון של טכנולוגיות מתאימות MR כבר המועסקים כולל הידראוליקה, פנאומטיקה, קישורים מכניים והרטבה נוזלים אלקטולוגית. התקנים מסוימים כוללים דרגות חופש מרובות, כולל הארכה נוספת של גירסאות הMR_CHIROD הקודמות שנוספו מידה של חופש ויישום כוח הידראולי, אולם היא לא הותאמה ל-MR-תאימות12.
שלנו אחיזה ביד המכשיר הספציפי יש את היתרונות של ניידות (הוא מועבר באופן סדיר בין מתקן MR לבין אתרי הדרכה מבוססי משרד), ואת היכולת של ייצור גדול, בקרת מחשב, שונים בזמן כוחות התנגדות. השימוש הנוכחי של הטכנולוגיה הפניאומטית בMR_CHIROD מונע את הצורך מקורות מתח גבוה הדרושים עבור מערכות אלקטרו-מבוססות-מגנטי של נוזלים, הפוטנציאל לדליפת נוזל הידראולי, וכבלים/קשרים מורכבים המקשרים את מנגנון הממשק עם מרכיבי חשמל ובקרה חיצוניים.
הMR_CHIROD היה המכשיר הראשון שהדגים לתפקד בשילוב עם fMRI עבור מיפוי המוח בחולי שבץ1. חשוב מכך, the MR_CHIROD v3 שימושי במיוחד עבור הבית-או מבוסס משרד הדרכה, כמו המערכת ואת התוכנה שלה עוצבו לשימוש ללא תמיכה קלינית מומחה עם אלמנטים מוטיבציה ("gamification"). ביחס האימון הפיזי-הכשרה בבית החולים, משרד או הכשרה מבוססת הבית הוא פחות יקר ונוח יותר, מה שהופך את זה קל יותר לחולים לדבוק טיפול יומיומי. ההתקן, שכבר יחסית זול יחסית לכמה מההתקנים האחרים המבוססים על מחקר, ניתן לתכנן מחדש כדי לשפר את היחס של עלות לתועלת. מציאות וירטואלית האימון, שניהם תואמים את MR_CHIROD v3, יכול לעסוק בחולים, להגביר את תשומת לבם במהלך המשימה, ולשפר את המוטיבציה, ובכך להגדיל את האפקטיביות של התאוששות13.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Ball bearings, plastic with glass balls (8)</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>6455K97</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bi-directional logic level converter</td>
			<td>Adafruit</td>
			<td>395</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dual LS7366R Quadrature Encoder Buffer</td>
			<td>SuperDroid Robots</td>
			<td>TE-183-002</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Feather M0 WiFi w/ATWINC1500</td>
			<td>Adafruit</td>
			<td>Adafruit 3010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flanged nuts, fiberglass, 3/8&#8221;-16 (8)</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>98945A041</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Garolite rod, &#190;&#8221; dia, 4&#8217; long</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>8467K84</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laptop</td>
			<td>Various</td>
			<td></td>
			<td>Any laptop with USB2.0 port(s) and MATLAB</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Load Cell (20kg)</td>
			<td>Robotshop</td>
			<td>RB-PHI-119</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Load Cell Amplifier- HX711</td>
			<td>Mouser</td>
			<td>474-SEN-13879</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MATLAB</td>
			<td>MathWorks</td>
			<td></td>
			<td>2008 version or later with Psychophysics Toolbox</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnetic resonance imaging scanner</td>
			<td>Siemens</td>
			<td>Skyra 3T</td>
			<td>3T full body scanner with BOLD and GRAPPA capabilities</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MR_CHIRODv3</td>
			<td>fabricated in-house</td>
			<td></td>
			<td>Bespoke plastic &#38; 3D printed structure</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Op amp development board</td>
			<td>Schmartboard</td>
			<td>710-0011-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Panel Mount Power Supply</td>
			<td>Delta</td>
			<td>PMT-D2V100W1AA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic tubing &#38; tube fittings</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>various</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pyrex/graphite piston/cylinder module</td>
			<td>Airpot</td>
			<td>2KS240-3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Screws, &#188;&#8221;-20, nylon</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>various</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shaft Collars for &#190;&#8221; dia shaft, nylon (2)</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>9410T6</td>
			<td>Stock metal clamping screws replaced with plastic screws</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Shielded cables (2)</td>
			<td>US Digital</td>
			<td>CA-C5-SH-C5-25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Threaded rod, fiberglass, 3/8&#8221;-16</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>91315A010</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Transmissive optical encoder code strip</td>
			<td>US Digital</td>
			<td>LIN-2000-3.5-0.5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Transmissive Optical Encoder Module</td>
			<td>US Digital</td>
			<td>EM2-0-2000-I</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PTFE sleeve bearings</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>2639T32</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

functional mri in conjunction with a novel mri-compatible hand-induced robotic device to evaluate rehabilitation of individuals recovering from hand grip deficits

תהודה מגנטית פונקציונלית הדמיה (fMRI) היא טכניקה לא פולשנית תהודה מגנטית הדמיה כי תמונות המוח הפעלה vivo, באמצעות deoxyhemoglobin המוגלובין כסוכן ניגודיות אנדוגניים לזהות שינויים ברמת הדם תלוי חמצן (אפקט מודגש). אנו משולבים fMRI עם מכשיר רובוטי הרומן (MR-תואם יד המושרה המכשיר הרובוטי [MR_CHIROD]) כך אדם בסורק יכול לבצע משימה מוטורית מבוקרת, יד לסחוט, שהיא תנועת יד חשובה מאוד ללמוד במחלות נוירולוגיות מנוע . אנו מועסקים הדמיה מקבילה (כיול אוטומטי מוכללת רכישות מקבילות חלקית [גראפה]), אשר אפשרה רזולוציה מרחבית גבוהה יותר וכתוצאה מכך רגישות מוגברת למודגש. השילוב של fMRI עם המכשיר הרובוטי המושרה בעבודת יד איפשר שליטה וניטור מדויקים של המשימה שבוצעה בזמן שמשתתף היה בסורק; זה עשוי להוכיח להיות השירות בשיקום של תפקוד מנוע יד בחולים התאוששות מפני כמות נוירולוגית (g., שבץ). כאן אנו מתווה את הפרוטוקול לשימוש באבטיפוס הנוכחי של הMR_CHIROD במהלך סריקת fMRI.

המתודולוגיה המתוארים בפרוטוקול מאפשרת את האוסף של תמונות fMRI כאשר המתנדב מבצע את המשימה בזמן אמת במגנט. ניסויים נערכו במתקן מפרץ 1 של בית החולים הכללי של מסצ Athinoula מרכז להדמיה ביו-רפואית, באמצעות סורק 3T גוף מלא-תהודה מגנטית. איור 2 ואיור 3 הצג את מיקום הMR_CHIROD על...

Watch this Scientific Journal Video about Functional MRI in Conjunction with a Novel MRI-compatible Hand-induced Robotic Device to Evaluate Rehabilitation of Individuals Recovering from Hand Grip Defi

Functional MRI in Conjunction with a Novel MRI-compatible Hand-induced Robotic Device to Evaluate Rehabilitation of Individuals Recovering from Hand Grip Deficits (Video) | JoVE

אנו ביצעו MRI פונקציונלי באמצעות התקן MRI המושרה ביד המכשיר רובוטית להעריך את השירות שלה עבור ניטור מנוע יד פונקציה אצל אנשים שמתחלים מפני חסרונות נוירולוגיים.

MRI פונקציונלי בשילוב עם ה-MRI הרומן תואם יד המכשיר הרובוטי כדי להעריך שיקום של אנשים התאוששות מאחוז אחיזת ידיים

Functional magnetic resonance imaging (fMRI) is a non-invasive magnetic resonance imaging technique that images brain activation in vivo, using endogenous ...

פרוטוקול זה משמש לניטור שיקום חולים עם ליקויי אחיזה ביד. חולי שבץ כרוניים ואלה עם מחלות נוירולוגיות אחרות מעורבים ליקויים מוטוריים עשויים להפיק תועלת טכניקה זו. דימות תהודה מגנטית מאפשרת ניטור של יכולת ההסתגלות של המוח.במילים אחרות, נוירופלסטיות בתגובה לשיקום ביצועי האחיזה. עם שינוי מתאים של מכשיר גירוי כוח שיטה זו יכולה להיות מיושמת לשיקום של מוגבלויות המשפיעות על אזורים אחרים בגוף. התקן זה, וכל שינוי, חייבים לשמור על תאימות MR.חשוב לבטח כי מוט ה-MRI היה מחובר כראוי וזה פונקציות אומתו לפני הבאת נושא לחדר MR. לפני תחילת ניסוי זה תחילה לקבל הסכמה מדעת מהנושא ביסודיות לסנן אותם לבטיחות MRI. אין להמשיך בסריקה אם למשתתף יש התוויות MRI אפשריות.כדי להתחיל בהתקנה, הביאו תחילה את המכשיר הרובוטי התואם לתהודה מגנטית לחדר ה-MRI והכניסו אותו ליד לוח החדירה. לאחר מכן, הכנס את הצינור הפנאומטי בגודל 3/8 אינץ' לתוך הצינור העובר דרך הלוח, לחדר התמיכה הסמוך ב- MRI. לאחר מכן, חבר את כבלי חישת הקדמית וה מקודד של חדר התמיכה למחבר D-sub בצד החיצוני של לוח החדירה כפי שמוצג כאן.חבר את התאמת הצינור פנאומטי 3/8 אינץ', מגיח מתוך לוח החדירה, לשקע של שקע ווסת לחץ יחידת כוח ממשק. לאחר מכן, חבר את הצינור פנאומטי ארבעה מילימטר לשקע של המדחס ב inlet של מסנן האוויר על וסת כוח ממשק. לאחר הארכה והנמכה של מיטת הסורק חבר את החצי התחתון של סליל הראש ויש לי המתנדב לשכב, לוודא שהם נחים בנוחות עם זרועותיהם המורחבות ולהשתמש רפידות קצף קטנות כדי לשתק את ראשו של המשתתף.חבר את כדור התקשורת על חזהו של המתנדב וספק הוראות לשימוש בו. כמו כן, לצרף את החלק העליון של סליל הראש. עכשיו, להתקין באופן רופף את המכשיר הרובוטי בצד של המטופל מול הנגע במוח שלהם באמצעות חריץ המיטה המתאים.לאחר מכן, עם מרפקו של המתנדב מונח על השולחן כדי לתמוך בזרועם, להזיז את ידית המכשיר אל webbing בין האגודל לאופק ולעזור להם לתפוס את הידיות. אם המכשיר נמצא בצד הנגדי של השולחן מחלונית החדירה, מקם את הכבלים בצינור הפנאומטי כך שהם יעברו מתחת לשולחן ולא מעל המטופל. לאחר מכן, הורה למתנדב ללחוץ ולדחוף או למשוך את המכשיר עד שיהיה לו את המיקום הנוח ביותר לסחיטה.לאחר מכן אבטח את ההתקן בחוזקה על-ידי הידוק אגוזי הפלסטיק באמצעות מפתח ברגים תואם MR. כעת, הפעל את תוכנית הגירוי המותאמת אישית של ממשק המשתמש. הגדר את הלחץ לרמת ההגדרה המינימלית כדי לדחוף באופן אוטומטי את נקודת האחיזה עד לסיום, מאמת את תצוגת התנועה וכפה צורות גל.לאחר מכן, להגדיר את רמת הכוח ולהנחות את המתנדב לסחוט לחלוטין פעמיים עד שלוש פעמים במשך כשתי שניות. שימו לב אם המתנדב יכול להשלים סחיטה ברמת הכוח הזו. הגדל בהדרגה את רמת הכוח וחזור על ניסיונות סחיטה עד שלא יוכלו להשלים סחיטה.מדידה זו משמשת כחוזק האחיזה המרבי של המתנדב. התוכנית תחשב באופן אוטומטי 60%40% ו- 20% של רמת הכוח המרבית לשימוש במהלך הבדיקה. לאחר מכן, ודא כי כדור התקשורת עובד, ולאחר מכן למקם באמצעות יישור לייזר, לפני העברת השולחן ואת המשתתף למרכז iso של הסורק.עכשיו, באמצעות ממשק המשתמש, ליצור את ההוראה ותמונות גירוי ולהגדיר את המערכת להחיל את רמת הכוח הראשונה ולחכות אות ההדק מסורק MRI. התוכנית תציג סט של הוראות כדי להזכיר למתנדב כיצד להגיב לגירוי החזותי. התוכנית תחכה שהסורק יספק אות גורם מפעיל ואז תסיר את ההוראות ותוצר צלב קיבעון שההתנדבות צריכה להתמקד בו.כאשר רכישת סריקת fMRI מתחילה מטרונום חזותי יוצג בצורה של מעגל גדל ומתכווץ. המתנדב צריך לסחוט לחלוטין ולשחרר את הידית באופן סינכרוני עם הגירוי. תקופות מנוחה יפרידו תקופות גירוי שבמהלכן צלב הקיבעון יוצג שוב.שים לב לעלילות החיות של כוח ועקירה כדי לפקח על פלט הכוח וביצועי המשימה של המשתתפים. לאחר השלמת הניסוי, הודות למשתתף לדעת שהוא יכול להירגע ולהרפות מהידית. לבסוף, לאסוף סדרה של סריקות אנטומיות.איור זה מציג תוצאות פעילות מוטוריות טיפוסיות. כאן אנו רואים הפעלות fMRI על קו מתאר של המוח וכצבע מדומה על תצוגה תלת מימדית חתוכים של הדימוי האנטומי של המתנדב. M1 מציין את קליפת המוח המוטורית העיקרית ו- SMA מציין את האזור המוטורי המשלים.תמונה זו מציגה הפעלות בצבע מדומה המעובדות בתבנית מוח. גרף זה מציג פלט כוח בפועל הנמדד ביחידות כוח כפונקציה של זמן. הפלט נרשם בזמן אמת.הבר הלבן מתכתב עם הגירוי 60 שניות ותהוית מנוחה. כאן, קורס זמן voxal יחיד של הפעלה מוצג, נבחר מתוך voxal באזור somatosensory במיקום של הכוונת בתמונה זו. כל הנבדקים חייבים להיות מאומנים כראוי בביצוע תנועות אחיזה מעקב מטרונום מראש.בנוסף, הסנכרון בין הגירוי החזותי לבין רצף ה- MRI הוא קריטי. ניתן להשתמש באופן הדמיה נוסף בפרוטוקול זה, כולל דימות טנזור דיפוזיה לזיהוי אוריינטציה וצמיחה של סיבי חומר לבן, אשר צפוי להשתנות גם עם שיקום. ביצוע כל ניסוי MR הוא מסוכן בשל השדה המגנטי רב העוצמה שנוצר על ידי הסורק.לכן, כל הנבדקים והנסיינים חייבים לפעול בהתאם להנחיות הבטיחות של MR, כולל סינון התוויות נגד. פיתוח תהליך זה יאפשר את ההדגמה כי ההתאוששות משבץ נמשכת מעבר לשישה חודשים לאחר הפציעה, מה שמרמז על כך שהטיפול וההחזר הביטוחי הנלווה צריכים להימשך מעבר לזמן זה.

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Anatomy and Physiology

Neuroscience

Unit 1

Functional MRI in Conjunction with a Novel MRI-compatible Hand-induced Robotic Device to Evaluate Rehabilitation of Individuals Recovering from Hand Grip Deficits

Diagnostic Imaging Techniques

SCIENTISTS IN ACTION

Functional Mapping with Simultaneous MEG and EEG

Functional Mapping with Simultaneous MEG and EEG (Video) | JoVE

מיפוי פונקציונלית עם מג סימולטני EEG

We use magnetoencephalography (MEG) and electroencephalography (EEG) to locate and determine the temporal evolution in brain areas involved in the ...

Functional Neuroimaging Using Ultrasonic Blood-brain Barrier Disruption and Manganese-enhanced MRI

Functional Neuroimaging Using Ultrasonic Blood-brain Barrier Disruption and Manganese-enhanced MRI (Video) | JoVE

הדמייה תפקודית באמצעות שיבוש Ultrasonic הדם למוח הגדר מנגן משופרת MRI

Although mice are the dominant model system for studying the genetic and molecular underpinnings of neuroscience, functional neuroimaging in mice remains ...

Transplantation of Olfactory Ensheathing Cells to Evaluate Functional Recovery after Peripheral Nerve Injury

Transplantation of Olfactory Ensheathing Cells to Evaluate Functional Recovery after Peripheral Nerve Injury (Video) | JoVE

השתלה של תאי ensheathing חוש ריח להערכת החלמה תפקודית לאחר פגיעה עצבית היקפית

Olfactory ensheathing cells (OECs) are neural crest cells which allow growth and regrowth of the primary olfactory neurons. Indeed, the primary olfactory ...

Optogenetic Functional MRI

Optogenetic Functional MRI (Video) | JoVE

MRI פונקציונלי optogenetic

The investigation of the functional connectivity of precise neural circuits across the entire intact brain can be achieved through optogenetic functional ...

The Combined Use of Transcranial Direct Current Stimulation and Robotic Therapy for the Upper Limb

The Combined Use of Transcranial Direct Current Stimulation and Robotic Therapy for the Upper Limb (Video) | JoVE

השימוש המשולב של גירוי הנוכחי טראנס ישיר וטיפול רובוטית עבור הגפיים העליונות

Neurologic disorders such as stroke and cerebral palsy are leading causes of long-term disability and can lead to severe incapacity and restriction of ...

Real-time Video Projection in an MRI for Characterization of Neural Correlates Associated with Mirror Therapy for Phantom Limb Pain

Real-time Video Projection in an MRI for Characterization of Neural Correlates Associated with Mirror Therapy for Phantom Limb Pain (Video) | JoVE

הקרנת וידאו בזמן אמת ב- MRI פלואורסנציה ה"מפה עצביים הקשורים בטיפול מראה עבור כאב האיבר פנטום

Mirror therapy (MT) has been proposed as an effective rehabilitative strategy to alleviate pain symptoms in amputees with phantom limb pain (PLP). ...

Conducting Hyperscanning Experiments with Functional Near-Infrared Spectroscopy

Conducting Hyperscanning Experiments with Functional Near-Infrared Spectroscopy (Video) | JoVE

ניסויים Hyperscanning עם ספקטרוסקופיית אינפרא אדום הפונקציונליים

Concurrent brain recordings of two or more interacting persons, an approach termed hyperscanning, are gaining increasing importance for our understanding ...

Comprehensive Autopsy Program for Individuals with Multiple Sclerosis

Comprehensive Autopsy Program for Individuals with Multiple Sclerosis (Video) | JoVE

שלאחר המוות תוכנית מקיפה עבור אנשים עם טרשת נפוצה

We describe a rapid tissue donation program for individuals with multiple sclerosis (MS) that requires scientists and technicians to be on-call 24/7, 365 ...

Evaluating Postural Control and Lower-extremity Muscle Activation in Individuals with Chronic Ankle Instability

Evaluating Postural Control and Lower-extremity Muscle Activation in Individuals with Chronic Ankle Instability (Video) | JoVE

הערכת בקרת יציבה והפעלת שריר הגפיים התחתוניות אצל אנשים עם חוסר יציבות כרונית בקרסול

Computerized dynamic posturography (CDP) is an objective technique for the evaluation of postural stability under static and dynamic conditions and ...

Role of Diffusion MRI Tractography in Endoscopic Endonasal Skull Base Surgery

Role of Diffusion MRI Tractography in Endoscopic Endonasal Skull Base Surgery (Video) | JoVE

תפקיד של דיפוזיה MRI המתיחה בניתוח בסיס גולגולת אנדוסקופי

Endoscopic endonasal surgery has gained a prominent role in the management of complex skull base tumors. It allows the resection of a large group of ...