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

Detta arbete stöddes av ett bidrag från det nationella institutet för neurologiska sjukdomar och stroke (Grant Number 1R01NS105875-01A1) av National Institutes of Health till A. aria Tzika. Detta arbete utfördes på Athinoula A. Martinos Center for Biomedical Imaging.  Vi vill tacka regissören Dr Bruce R. Rosen, MD, Ph.D. och medlemmar av Martinos Center personal för deras stöd.  Vi vill också tacka Christian Pusatere och Michael Armanini för deras hjälp med att driva experiment.  Slutligen tackar vi Dr Michael A. Moskowitz och Dr. Rosen för deras vägledning i utformningen och utvecklingen av MR_CHIROD serie av enheter och tillhörande stroke studier.

Alla experiment godkändes av den institutionella Granskningsnämnden vid Massachusetts General Hospital och utfördes som godkänd vid Athinoula A. Martinos Center for Biomedical Imaging.
1. förberedelse av ämne
Anmärkning: Inklusionskriterier är: (i) högerdominans, (II) förmåga att ge skriftligt informerat samtycke. Uteslutningen genomfördes på grundval av screening för kontraindikationer i magnetresonans miljön, såsom följande: a) ruti...

<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>

Vi presenterar fMRI av en motor uppgift med den senaste versionen av en roman Robotic Device, MR_CHIROD1,2,8. MR_CHIROD har utformats för att utföra en hand-klämma grepp uppgift som kan utföras av kroniska stroke patienter och har studerats tidigare1,2,3,4,5,...

Lämpliga Imaging mätvärden kan övervaka och förutsäga sannolikheten för behandling framgång hos individer bättre än kliniska bedömningar och ge information för att förbättra och individualisera terapi planering. Vi har utvecklat erfarenhet av patienter som återhämtar sig från kronisk stroke1,2,3,4,5,6,7,8. Utveckla optimala individualiserade strategier som fokuserar på hur motorisk träning kan påverka inkrementell förbättring antingen i omorganisation av neurala aktivitet och/eller motorisk funktion är fortfarande utmanande. Insikter i den underliggande strukturella remodeling och omorganisering processer för funktionell återhämtning i hjärnan efter neurologisk sjukdom kan tillåta oss att utvärdera sambandet mellan distribuerade topografiska mönster av neurala aktivitet och funktionell återhämtning via funktionella neuroimaging metoder och hjärnavbildning. Framgång kommer att underlätta utveckling av individanpassade behandlingsstrategier optimerade för att ge bättre greppstyrka i bred population med neurologiska tillstånd baserade på magnetisk resonanstomografi (MRI) Metrics9.
Här presenterar vi ett protokoll som sysselsätter en nyligen re-designade Robotic hand enhet som ger en kontrollerbar motståndskraft mot vilken ett ämne grepp och frigör ett handtag i Synchrony med en oscillerande visuell stimulans. Den MR_CHIROD v3 (MR-kompatibel hand-inducerad RObotic Device) är ett system för presentation av justerbara krafter mot vilka gripande och släppa rörelser utförs, medan mätning och inspelning tillämpad kraft, grepp förskjutning och tidsstämplar för varje datapunkt (figur 1). Enheten var konstruerad för att ge tillförlitliga bedömningar av hjärnan aktiverings bilder under fMRI (funktionell magnetisk resonanstomografi), som kan användas för att utvärdera blod-syre-nivå beroende (fet) förändringar i hjärnan svar av patienter som återhämtar sig från neurologiska sjukdomar. MR-kompatibilitet uppnås genom användning av helt icke-järnhaltiga/icke-magnetiska komponenter för struktur och pneumatiska ställdon element och skärmad sensor/elektroniska komponenter som är placerade på skannerns säng. Figur 2 visar den enhet som är ansluten till en Mr-skanner och med ett motiv i magnet hålet som griper tag i handtaget på MR_CHIROD v3 (figur 3). Gränssnitts-och kontroll komponenterna är placerade utanför MR-skannerns rum (figur 4).
Enheten används samtidigt med hjärnavbildningsmetoder för att bedöma relevanta hjärn aktiveringar. Den primära användningen av systemet är att ge en motorisk uppgift som genererar aktiveringar av hjärnans motoriska områden, som upptäcks med hjälp av fMRI. Hjärnaktivering när du använder MR_CHIROD under Imaging kan bedöma neuroplasticitet i neurologisk sjukdom. Genom att spåra förändringar i aktiveringar under loppet av och efter motorisk träning med hjälp av MR_CHIROD, kan utvecklingen av motorisk rehabilitering efter någon neurologisk sjukdom som leder till motoriska underskott (t. ex. stroke) observeras.
Den MR_CHIROD v3 kan också vara bordmonterad, för användning i intra-Scan övningar, där motivet grepp och utsläpp som svar på lämpliga visuella stimuli för perioder av 45 min, tre gånger per vecka under studien. Vår erfarenhet med robotically levererade utbildning, övervakas med Imaging, tyder på att återhämtnings fönstret för strokepatienter till exempel kan aldrig stänga1.
Vår motivering för att bygga och använda en MR-kompatibel hand-Grip robot är att Robotic återhämtning har potential att producera en stor inverkan på försämring på grund av dess enkla driftsättning, tillämplighet över olika motoriska funktionsnedsättningar, hög mätning tillförlitlighet, och kapacitet att leverera hög intensitet utbildning protokoll10. Vår MR-kompatibla robot kan: (a) ställas in för ämnesspecifika rörelseomfång och programmässigt anpassas för att tillämpa ämnesspecifika kraftnivåer; b) kontrollera, mäta och registrera kraft-och förskjutnings parametrar via en värddator. (c) fjärrjustera styrparametrar utan att kräva avbrott i skanning för åtkomst till MR-skannerns rum eller ompositionering av motivet; och (d) ge behandling via träningsövningar exakt och konsekvent under längre perioder.
Vi är medvetna om ingen kommersiellt tillgänglig återvinning Robotic enhet som kan användas med en MR scanner för att mäta motivet hand greppkraft och förskjutning samtidigt som datorstyrda tidsvarierande kraft. Tsekos et al.11 har granskat en rad främst FORSKNINGSBASERADE, Mr-kompatibla robot-och rehabiliterings enheter, inklusive tidigare iterationer av MR_CHIROD serien av enheter. Andra enheter har utformats för att studera handled rörelse, fingerrörelse, isometrisk greppstyrka, och flera gemensamma rörelser. För enheter som aktivt tillhandahåller resistiva eller andra krafter har en mängd MR-kompatibla teknologier använts, inklusive hydraulik, pneumatik, mekaniska länkage och elektromagnetiska vätske dämpare. Vissa enheter har flera frihetsgrader, inklusive en annan förlängning av tidigare MR_CHIROD versioner lagt till en rotations grad av frihet och hydraulisk kraft ansökan, men det var inte anpassad för MR-kompatibilitet12.
Vår hand-Grip-specifik enhet har fördelarna med portabilitet (det är regelbundet transporteras mellan MR anläggning och kontor-baserade utbildningsplatser), och förmåga att producera stora, datorstyrda, tidsvarierande resistiva styrkor. Nuvarande användning av pneumatisk teknik i MR_CHIROD undviker behovet av högspännings källor som behövs för Elektro-reologiska vätskebaserade system, potentialen för läckage av hydraulvätska, och komplexa kabel/kopplingar som förbinder gränssnittsmekanismen med externa kraft-och kontrollkomponenter.
MR_CHIROD var den första enheten som demonstrerades för att fungera tillsammans med fMRI för hjärnavbildning hos strokepatienter1. Viktigt är att MR_CHIROD v3 är särskilt användbart för hem-eller Office-baserad utbildning, eftersom systemet och dess programvara har utformats för användning utan expert kliniskt stöd och med motiverande element ("gamification"). I förhållande till sjukgymnast-underlättade utbildning i ett sjukhus, Office-eller hembaserad utbildning är billigare och bekvämare, vilket gör det lättare för patienter att följa daglig behandling. Enheten, redan relativt billigt i förhållande till några av de andra forskningsbaserade enheter, kan omarbetas för att förbättra förhållandet mellan kostnad och nytta. Virtuell verklighet och gamification av utbildning, som båda är förenliga med MR_CHIROD v3, kan engagera patienter, öka deras uppmärksamhet under uppgiften, och förbättra motivationen, vilket ökar effektiviteten av återhämtning13.

<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

Funktionell magnetisk resonanstomografi (fMRI) är en icke-invasiv magnetisk resonanstomografi teknik som avbildar hjärnaktivering in vivo, med endogent deoxyhemoglobin som ett endogent kontrastmedel för att upptäcka förändringar i blod-nivå-beroende syresättning (fet effekt). Vi kombinerade fMRI med en roman Robotic Device (MR-kompatibel hand-inducerad Robotic Device [MR_CHIROD]) så att en person i skannern kan utföra en kontrollerad motor uppgift, hand-klämma, vilket är en mycket viktig handrörelse för att studera i neurologisk motorisk sjukdom . Vi använde parallell avbildning (generaliserad autokalibrerande delvis parallella förvärv [GRAPPA]), vilket tillät högre rumslig upplösning vilket resulterade i ökad känslighet för fet. Kombinationen av fMRI med den handinducerade robot enheten tillät exakt kontroll och övervakning av den uppgift som utfördes medan en deltagare befann sig i skannern. Detta kan visa sig vara av nytta i rehabilitering av hand motorisk funktion hos patienter som återhämtar sig från neurologiska underskott (t. ex. stroke). Här beskriver vi protokollet för att använda den aktuella prototypen av MR_CHIROD under en fMRI-skanning.

Den metod som beskrivs i protokollet tillåter insamling av fMRI-bilder medan volontären utför uppgiften i realtid i magneten. Experiment utfördes i Bay 1 anläggning av Massachusetts General Hospital Athinoula A. Martinos Center för biomedicinsk avbildning, med hjälp av en 3T full body magnetisk resonans scanner. Figur 2 och figur 3 visar placeringen av MR_CHIROD på bordet och patienten på plats som opererar den. I figur 3, ...

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

Vi utförde funktionell MRI med en roman MRI-kompatibel hand-inducerad Robotic enhet för att utvärdera dess verktyg för övervakning hand motorisk funktion hos individer återhämta sig från neurologiska underskott.

Funktionell MRI i samband med en roman MRI-kompatibel hand-inducerad Robotic enhet för att utvärdera rehabilitering av individer återhämta sig från hand grepp underskott

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

Detta protokoll används för att övervaka rehabilitering av patienter med handgrepp underskott. Kronisk stroke patienter och de med andra neurologiska sjukdomar som innebär motoriska underskott kan dra nytta av denna teknik. Magnetic Resonance Imaging möjliggör övervakning av hjärnans anpassningsförmåga.Med andra ord, neuroplasticitet som svar på rehabilitering av grepp prestanda. Med lämplig modifiering av kraft stimulans enheten denna metod kan tillämpas för rehabilitering av funktionshinder som påverkar andra regioner i kroppen. Denna enhet, och eventuella ändringar, måste behålla MR-kompatibilitet.Det är viktigt att försäkra att MR-staven har varit korrekt ansluten och dess funktioner verifieras innan ett ämne i MR-rummet. Innan du börjar detta experiment först få informerat samtycke från ämnet och noggrant skärm dem för MRI säkerhet. Fortsätt inte med skanningen om deltagaren har några potentiella MRI kontraindikationer.Till att börja setup, först föra den magnetiska resonans kompatibel hand inducerad robotenhet i MRI rummet och placera den nära penetrationspanelen. Sedan, sätt in 3/ 8 tums pneumatiska röret i passera röret i panelen, i den intilliggande MRI stödrum. Anslut sedan stödrummets föravkännings- och omkodningskablar till D-sub-kontakten på den externa sidan av penetrationspanelen enligt bilden här.Anslut 3/8 tums pneumatisk rörbeslagning, som kommer från penetrationspanelen, till uttaget av gränssnittets strömenhetstrycksregulatoruttag. Anslut sedan det fyra millimeters pneumatiska röret till kompressorns utlopp i luftfiltrets inlopp på gränssnittseffektregulatorn. Efter förlängning och sänkning av skanner säng fästa den nedre halvan av huvudet spolen och har volontären lägga ner, se till att de vilar bekvämt med armarna förlängas och använda små skum kuddar för att immobilisera deltagarens huvud.Fäst kommunikation bollen på volontärens bröst och ge instruktioner om dess användning. Också, fäst toppen av huvudet spolen. Nu, löst installera robotenheten på sidan av patienten motsatsen till deras hjärnskada med hjälp av motsvarande säng kortplats.Sedan, med volontärens armbåge vilar på bordet för att stödja deras arm, flytta enheten handtaget till bandet mellan tummen och pekfingret och hjälpa dem att ta handtagen. Om enheten är på motsatt sida av tabellen från penetrationspanelen position kablarna i pneumatiska röret så att de passerar under bordet snarare än över patienten. Därefter instruerar volontären att pressa och trycka eller dra enheten tills de har den mest bekväma positionen för att klämma.Sedan säkra enheten ordentligt på plats genom att dra åt plastmuttrarna med hjälp av en MR-kompatibel skiftnyckel. Nu, kör den anpassade användargränssnittet stimulansprogram. Ställ in trycket på minimal uppuppföringsnivå för att automatiskt trycka handtaget till ändstoppet, verifiera visning av rörelse och tvinga vågformer.Därefter ställer du in kraftnivån och instruerar volontären att helt klämma två till tre gånger i cirka två sekunder. Observera om volontären kan slutföra en klämma på den kraftnivån. Gradvis öka kraftnivå och upprepa squeeze försök tills de inte kan slutföra en squeeze.Denna mätning fungerar som volontärens maximala greppstyrka. Programmet kommer automatiskt att beräkna 60%40%och 20%av den maximala kraftnivån för användning under testning. Därefter bekräftar att kommunikation bollen fungerar, sedan position med hjälp av laser anpassning, innan du flyttar bordet och deltagaren i skannerns iso centrum.Nu, med hjälp av användargränssnittet, generera instruktion och stimulus bilder och ställa in systemet att tillämpa den första kraftnivå och vänta på en trigger signal från MRI scanner. Programmet kommer att visa en uppsättning instruktioner för att påminna volontären hur man ska svara på den visuella stimulans. Programmet kommer att vänta på skannern för att ge en utlösande signal sedan ta bort instruktionerna och visa en fixering kors som volontären bör fokusera på.När fMRI scan förvärvet börjar en visuell metronom kommer att visas i form av en växande och krympande cirkel. Volontären bör helt klämma och släppa handtaget synkront med stimulans. Viloperioder kommer att separera stimulansperioder under vilken tid fixeringskorset återigen kommer att visas.Observera de levande tomter av kraft och förskjutning för att övervaka kraftutmatningen och deltagarens uppgiftsprestanda. När experimentet är klar låt deltagaren vet att de kan koppla av och att släppa handtaget. Slutligen samla en serie anatomiska skanningar.Denna figur visar typiska motoriska uppgiftsresultat. Här ser vi fMRI aktiveringar ovanpå en hjärna kontur och som pseudo-färg på en tredimensionell, tvärsnittsvy av volontärens anatomiska bilden. M1 anger den primära motor cortex och SMA indikerar den kompletterande motor område.Den här bilden visar pseudofärgsaktiveringar som återges på en hjärnmall. Denna graf visar faktisk kraftutgång mätt i kraftenheter som en funktion av tiden. Utdata registrerades i realtid.Den vita stapeln motsvarar 60-sekundersstimulans- och viloperioden. Här visas en enda voxaltidskurs för aktivering, vald från en voxal vid det somatosensoriska området på hårkorsens placering i den här bilden. Alla ämnen måste vara ordentligt utbildade i att utföra metronomen spårning grepp motioner i förväg.Dessutom är synkronisering mellan den visuella stimulansen och MR-sekvensen avgörande. Ytterligare imaging modaliteter kan användas i detta protokoll, inklusive Diffusion Tensor Imaging att upptäcka vit fråga fiber tarmkanalen orientering och tillväxt, som också förväntas förändras med rehabilitering. Att utföra alla MR-experiment är farligt på grund av det kraftfulla magnetfält som genereras av skannern.Därför måste alla ämnen och försökspersoner följa MR säkerhetsriktlinjer inklusive screening för kontraindikationer. Utvecklingen av denna process kommer att möjliggöra demonstrationen att stroke återhämtning fortsätter efter sex månader efter skada tyder på att terapi och tillhörande försäkring ersättning bör fortsätta efter denna tid.

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

Funktionell hjärnavbildning med ultraljud Blod-hjärnbarriären störningar och mangan-förstärkt MRT

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 av Lukt Ensheathing celler att utvärdera funktionell återhämtning efter perifer nervskada

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 Funktionell MRI

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

Den kombinerade användningen av Transcranial Direct nuvarande stimulering och robotliknande terapi för övre extremiteten

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

Realtid videoprojektion i en MRI för karaktärisering av neurala korrelat samband med spegel terapi för fantomsmärta

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

Genomföra Hyperscanning experiment med funktionella nära-infraröd spektroskopi

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

Omfattande Obduktions program för individer med multipel skleros

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

Beredning av perifera nervstimulering elektroder för kronisk implantation hos råttor

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

Utvärdera Postural Kontroll och nedre änden muskelaktivering hos individer med kronisk ankel instabilitet

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

Roll av diffusion MRI Tractography i endoskopisk endonasal skalle baskirurgi

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 ...