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

Эта работа была поддержана грантом Национального института неврологических расстройств и инсульта (Грант No 1R01NS105875-01A1) Национальных институтов здравоохранения А. Арии Цике. Эта работа была выполнена в Центре биомедицинской визуализации Athinoula A. Martinos.  Мы хотели бы поблагодарить директора д-ра Брюса Р. Розена, доктора медицинских наук, доктора философии и сотрудников Центра Мартинос за их поддержку.  Мы также хотели бы поблагодарить г-на Кристиана Пусатере и г-на Майкла Армани за их помощь в проведении экспериментов.  Наконец, мы благодарим д-ра Майкла А. Московица и д-ра Розена за их руководство в разработке MR_CHIROD серии устройств и связанных с ними исследований инсульта.

Все эксперименты были одобрены Институциональным наблюдательным советом в Массачусетской больнице общего профиля и выполнены в том, что одобрено в Центре биомедицинской визуализации Athinoula A. Martinos.
1. Подготовка темы
ПРИМЕЧАНИЕ: Критерии включения:...

<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>

Мы представляем МРТ двигательной задачи с использованием последней версии нового роботизированного устройства, MR_CHIROD1,2,8. MR_CHIROD была разработана для выполнения ручной сжатия задача, которая может быть выполнена хронических пациентов ?...

Соответствующие метрики изображений могут контролировать и прогнозировать вероятность успеха терапии у людей лучше, чем клинические оценки и предоставлять информацию для улучшения и индивидуализации планирования терапии. Мы накопили опыт с пациентами, восстанавливающимися после хронического инсульта1,2,3,4,5,6,7,8. Разработка оптимальных индивидуализированных стратегий, которые сосредоточены на том, как двигательные тренировки могут влиять на постепенное улучшение либо в реорганизации нейронной активности и / или двигательной функции по-прежнему сложной задачей. Исследования в основных структурных ремоделирования и реорганизации процессов для функционального восстановления в головном мозге после неврологических заболеваний может позволить нам оценить связь между распределенными топографическими моделями нейронной активности и функционального восстановления с помощью функциональных методов нейровизуализации и отображения мозга. Успех будет способствовать разработке персонализированных стратегий лечения, оптимизированных для повышения прочности сцепления в широком населении с неврологическими состояниями, основанными на магнитно-резонансной томографии (МРТ) метрик9.
Здесь мы представляем протокол, который использует недавно переработанный роботизированный ручной устройство, которое обеспечивает управляемую силу сопротивления, против которой субъект захватывает и выпускает ручку синхронно с колеблющийся визуальный стимул. MR_CHIROD v3 (MR-совместимый Ручной RObotic Device) представляет собой систему для представления регулируемых сил, против которых выполняются захват и высвобождение движений, при измерении и записи прикладной силы, смещения сцепления и меток времени для каждой точки данных(рисунок 1). Устройство было разработано для обеспечения надежной оценки изображений активации мозга во время МРТ (функциональная магнитно-резонансная томография), которая может быть использована для оценки кровосомового уровня зависимых (BOLD) изменений в реакциях мозга пациентов, восстанавливающихся после неврологических расстройств. МР-совместимость достигается за счет использования полностью цветных/немагнитных компонентов для элементов структуры и пневматического актуатора, а также экранированных датчиков/электронных компонентов, которые расположены на кровати сканера. На рисунке 2 показано устройство, прикрепленное к кровати сканера MR, и с предметом в магните родила захвата ручку MR_CHIROD v3 (Рисунок 3). Компоненты интерфейса и управления расположены за пределами комнаты сканера MR(рисунок 4).
Устройство используется одновременно с методами визуализации мозга для оценки соответствующих активаций мозга. Основное использование системы заключается в обеспечении двигательной задачи, которая генерирует активации двигательных областей мозга, которые обнаруживаются с помощью МРТ. Активация мозга при использовании MR_CHIROD во время визуализации может оценить нейропластичность при неврологических заболеваниях. Отслеживая изменения в активациях в ходе и после двигательных тренировок с использованием MR_CHIROD, можно наблюдать прогресс двигательной реабилитации после любого неврологического заболевания, привехивающего к дефициту мотора (например, инсульт).
MR_CHIROD v3 также может быть набивана на стол, для использования во внутрисканных учебных упражнениях, в которых предмет захватывает и высвобождает в ответ на подходящие визуальные стимулы в течение 45 мин, три раза в неделю во время исследования. Наш опыт работы с роботизированной подготовки, мониторинг с помощью изображений, предполагает, что окно восстановления для пациентов с инсультом, например, никогда не может закрыть1.
Наше обоснование для создания и использования MR-совместимых ручной захват робота является то, что робот восстановления имеет потенциал, чтобы произвести большое влияние на ухудшение из-за его легкого развертывания, применимость через различные нарушения двигателя, высокая надежность измерения измерений, и способность доставить высокой интенсивности протоколов обучения10. Наш робот, совместимый с MR, может: a) устанавливаться для тематических диапазонов движения и быть программно скорректированы с учетом конкретных уровней силы; b) контроль, измерение и регистрация параметров силы и перемещения через компьютер-хозяин; c) дистанционную регулировку параметров управления, не требуя прерывания сканирования для доступа в комнату сканера Mr или перепозиционирования объекта; и d) проводить терапию с помощью учебных упражнений точно и последовательно в течение продолжительных периодов времени.
Нам известно об отсутствии коммерчески доступных рекуперативных роботизированных устройств, которые могут быть использованы с помощью сканера MR для измерения силы и смещения рук субъекта при применении управляемой компьютером силы, изменяющей время. Tsekos et al.11 рассмотрели различные в первую очередь научно-исследовательские, СОВМЕСТИМЫе с МР роботизированные и реабилитационные устройства, включая более ранние итерации MR_CHIROD серии устройств. Другие устройства были разработаны для изучения движения запястья, движения пальцев, изометрической силы захвата и многосуставных движений. Для устройств, которые активно обеспечивают резистивные или другие силы, были использованы различные технологии, совместимые с МР, включая гидравлику, пневматику, механические связи и электрорелогические жидкие амортизаторы. Некоторые устройства включают в себя несколько степеней свободы, в том числе еще одно расширение предыдущих версий MR_CHIROD добавил вращательную степень свободы и применения гидравлической силы, однако она не была адаптирована для MR-совместимости12.
Наше устройство для рук-захвата имеет преимущества портативности (он регулярно транспортируется между объектом MR и офисными учебными площадками), а также возможность производить большие, управляемые компьютером, изменяющие время резистивные силы. Нынешнее использование пневматической технологии в MR_CHIROD позволяет избежать необходимости в источниках высокого напряжения, необходимых для электрорелогических жидкостных систем, потенциале утечки гидравлической жидкости и сложных кабельных/связей, связывающих механизм интерфейса с внешними компонентами питания и управления.
MR_CHIROD было первым устройством, которое было продемонстрировано функционировать в сочетании с МРТ для отображения мозга у пациентов с инсультом1. Важно отметить, что MR_CHIROD v3 особенно полезен для обучения на дому или в офисе, поскольку система и ее программное обеспечение были разработаны для использования без экспертной клинической поддержки и с мотивационными элементами ("геймификация"). По сравнению с физиотерапевтом обучение в больнице, офисное или домашнее обучение является менее дорогостоящим и более удобным, что делает его легче для пациентов придерживаться ежедневной терапии. Устройство, и без того относительно недорогое по сравнению с некоторыми другими научно-исследовательскими устройствами, может быть переработано для улучшения соотношения затрат и выгод. Виртуальная реальность и геймификация обучения, оба из которых совместимы с MR_CHIROD v3, могут привлекать пациентов, увеличивать их внимание во время выполнения задачи, а также повышать мотивацию, тем самым повышая эффективность восстановления13.

<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

Функциональная магнитно-резонансная томография (МРТ) является неинвазивной магнитно-резонансной томографией, которая изображения активации мозга в vivo, используя эндогенный дезоксигемоглобин в качестве эндогенного контрастного агента для обнаружения изменений в крови-зависимых оксигенации (эффект BOLD). Мы объединили МРТ с новым роботизированным устройством (Mr-совместимым ручным роботизированным устройством (MR_CHIROD) так, чтобы человек в сканере мог выполнять управляемую двигательную задачу, сжимая руки, что является очень важным движением рук для изучения неврологических двигательных заболеваний . Мы использовали параллельную визуализацию (обобщенную автоматическую калибровку частично параллельных приобретений «ГРАППА»), что позволило повысить пространственное разрешение, что привело к повышенной чувствительности к BOLD. Сочетание МРТ с роботизированным устройством, индуцированным вручную, позволило точно контролировать и контролировать задачу, которая была выполнена во время внеработания участника сканера; это может оказаться полезным в реабилитации двигательной функции рук у пациентов, восстанавливающихся после неврологического дефицита (например, инсульта). Здесь мы намечаем протокол для использования текущего прототипа MR_CHIROD во время МРТ.

Методология, изложенная в протоколе, позволяет получать мгновенные изображения, в то время как волонтер выполняет задачу в режиме реального времени в магните. Эксперименты проводились в заливе 1 объекта Массачусетской больницы Athinoula A. Martinos Центр биомедицинской визуализации, с использ?...

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

Мы выполнили функциональную МРТ с помощью нового МРТ-совместимого ручного роботизированного устройства для оценки его полезности для мониторинга функции ручного двигателя у людей, восстанавливающихся после неврологического дефицита.

Функциональная МРТ в сочетании с новым МРТ-совместимым ручным роботизированным устройством для оценки реабилитации лиц, восстанавливающихся после дефицита рукоятки

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

Этот протокол используется для мониторинга реабилитации пациентов с дефицитом ручной ручки. Хронический инсульт пациентов и тех, с другими неврологическими заболеваниями, связанными с дефицитом двигателя может извлечь выгоду из этой техники. Магнитно-резонансная томография позволяет контролировать приспособляемость мозга.Другими словами, нейропластичность в ответ на восстановление производительности захвата. При подходящей модификации силового стимулирующего устройства этот метод может быть применен для реабилитации инвалидов, затрагивающих другие регионы тела. Это устройство, и любые изменения, должны сохранить совместимость MR.Важно, чтобы убедиться, что МРТ стержень был должным образом подключен, и это функции проверены перед чего вопрос в комнате MR. Перед началом этого эксперимента сначала получить информированное согласие от субъекта и тщательно проверять их на безопасность МРТ. Не продолжайте сканирование, если у участника есть какие-либо потенциальные противопоказании МРТ.Чтобы начать установку, сначала принести магнитно-резонанс совместимых рук индуцированных роботизированное устройство в комнату МРТ и поместить его рядом с проникновением панели. Затем вставьте 3/8-дюймовую пневматическую трубку в проход через трубку в панели, в соседнюю комнату поддержки МРТ. Затем подключите опорную комнату для зондирования и кабелей encoder к разъему D-sub на внешней стороне панели проникновения, как показано здесь.Подключите 3/8-дюймовую пневматическую трубку, выходят из панели проникновения, к выходу из розетки регулятора давления блока интерфейса. Затем подключите четырехмиллиметровую пневматическую трубку к розетке компрессора в входе воздушного фильтра на регуляторе мощности интерфейса. После расширения и опускания кровати сканера прикрепите нижнюю половину головной катушки и заставить добровольца лечь, убедившись, что они комфортно отдыхают с вытянутыми руками и используют небольшие пенопластовые прокладки для обездвиживания головы участника.Прикрепите коммуникационный шар к груди добровольца и предоставьте инструкции по его использованию. Кроме того, приложите верхнюю часть головной катушки. Теперь, свободно установить роботизированное устройство на стороне пациента напротив их поражения мозга с помощью соответствующего слота кровати.Затем, с локтем добровольца, опираясь на стол, чтобы поддержать их руку, переместить ручку устройства на перепонки между большим и указательный пальцы и помочь им захватить ручки. Если устройство находится на противоположной стороне стола от положения панели проникновения, кабели в пневматической трубке так, что они проходят под столом, а не над пациентом. Далее, поручить добровольцу сжать и толкать или тянуть устройство, пока они не имеют наиболее удобное положение для сжатия.Затем закрести устройство твердо на месте, затягивая пластиковые орехи с помощью MR совместимый ключ. Теперь запустите пользовательскую программу стимулирования пользовательского интерфейса. Установите давление до минимального уровня настройки, чтобы автоматически подтолкнуть ручку к конечной остановке, проверяя отображение движения и силовых волновых форм.Затем установите уровень силы и поручите добровольцу полностью сжать два-три раза в течение примерно двух секунд. Наблюдайте, может ли доброволец выполнить сжатие на этом уровне силы. Постепенно увеличивайте уровень силы и повторяйте попытки сжатия, пока они не смеются.Это измерение служит максимальной силой сцепления добровольца. Программа будет автоматически рассчитывать 60%40% и 20% от максимального уровня силы для использования во время тестирования. Далее, подтвердите, что коммуникационный шар работает, а затем положение с помощью лазерного выравнивания, прежде чем двигать стол и участника в изо центр сканера.Теперь, используя пользовательский интерфейс, создайте инструкции и стимул изображения и установить систему, чтобы применить первый уровень силы и ждать триггерного сигнала от МРТ сканера. Программа будет отображать набор инструкций, чтобы напомнить добровольцу, как реагировать на визуальный стимул. Программа будет ждать сканера, чтобы обеспечить триггерный сигнал, а затем удалить инструкции и показать крест фиксации, что доброволец должен сосредоточиться на.Когда начнется приобретение сканирования МРТ, визуальный метроном будет отображаться в виде растущего и сокращающегося круга. Волонтер должен полностью сжать и освободить ручку синхронно с стимулом. Периоды отдыха будут отделять периоды стимула, в течение которых снова будет отображаться крест фиксации.Наблюдайте за живыми участками силы и перемещения, чтобы следить за выходом сил и выполнением задач участника. После завершения эксперимента дайте участнику знать, что он может расслабиться и отпустить ручку. Наконец, соберите серию анатомических сканирований.Эта цифра показывает типичные результаты двигательных задач. Здесь мы видим активации МРТ, наложенные на контур мозга и как псевдоцвет на трехмерном, поперечном представлении анатомического образа добровольца. M1 указывает на первичную моторную кору, а SMA указывает на дополнительную область двигателя.На этом изображении показаны псевдоцветные активации, оказываемые на шаблоне мозга. На этом графике показан фактический выход силы, измеряемый в единицах силы в качестве функции времени. Выход был записан в режиме реального времени.Белый бар соответствует 60-секундный стимул и период отдыха. Здесь показан один воксальный ход активации, выбранный из воксала в области соматосенсории в расположении перекрестий на этом изображении. Все предметы должны быть должным образом обучены выполнению метроном отслеживания движения сцепления заранее.Кроме того, синхронизация между визуальным стимулом и последовательностью МРТ имеет решающее значение. Дополнительные методы визуализации могут быть использованы в этом протоколе, в том числе Диффузии Тензор Imaging для обнаружения белого вещества волокна тракта ориентации и роста, который также, как ожидается, изменится с реабилитацией. Выполнение любого MR-эксперимента опасно из-за мощного магнитного поля, генерируемого сканером.Таким образом, все субъекты и экспериментаторы должны следовать руководящим принципам безопасности MR, включая скрининг на противопоказания. Развитие этого процесса позволит продать, что восстановление инсульта продолжается более шести месяцев после травмы, предполагая, что терапия и связанное с ней страховое возмещение должны продолжаться и после этого времени.

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Anatomy and Physiology

Neuroscience

Unit 1

Diagnostic Imaging Techniques

SCIENTISTS IN ACTION

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

Функциональные нейровизуализации с использованием ультразвуковых Гематоэнцефалический Разрушение барьеров и марганца-МРТ

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

Трансплантация Обонятельная оболочечная клеток для оценки функционального восстановления после периферической нервной травмы

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

Оптогенетика Функциональная МРТ

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

Совместное использование текущего транскраниальной прямой стимуляции и роботизированной терапии для верхней конечности

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

В реальном времени видео-проекция в МРТ для характеризации нейронные корреляты, связанные с зеркалом терапии для фантомные боли конечностей

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

Hyperscanning экспериментов с функциональной ближней инфракрасной спектроскопии

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

Комплексная программа вскрытия для лиц с рассеянным склерозом

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 ...

Preparation of Peripheral Nerve Stimulation Electrodes for Chronic Implantation in Rats

Подготовка электродеса стимуляции периферического нерва для хронической имплантации у крыс

Peripheral nerve cuff electrodes have long been used in the neurosciences and related fields for stimulation of, for example, vagus or sciatic nerves. ...

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

Оценка постурального контроля и активации мышц нижних конечностей у лиц с хронической нестабильностью лодыжки

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

Роль диффузионной МРТ-трактографии в эндоскопической хирургии основания эндоназального черепа

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 ...