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Article de méthode

IRM fonctionnelle en conjonction avec un nouveau dispositif robotique induit par l'IRM pour évaluer la réadaptation des personnes qui se remettent d'un déficit de poignée de main

7.6K vues

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DOI :

10.3791/59420

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23 novembre 2019

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Dans cet article

Résumé

Nous avons exécuté l'IRM fonctionnelle utilisant un dispositif robotique MRI-compatible nouveau pour évaluer son utilité pour surveiller la fonction de moteur de main dans les individus remettant des déficits neurologiques.

Résumé

L'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) est une technique d'imagerie par résonance magnétique non invasive qui image l'activation cérébrale in vivo, à l'aide de la désoxyhemoglobine endogène comme agent de contraste endogène pour détecter les changements dans le niveau sanguin dépendant l'oxygénation (effet BOLD). Nous avons combiné l'IRMf avec un nouveau dispositif robotique (dispositif robotique induit par la main compatible MR [MR_CHIROD]) afin qu'une personne dans le scanner puisse exécuter une tâche motrice contrôlée, la compression des mains, qui est un mouvement très important de la main à étudier dans les maladies motrices neurologiques . Nous avons utilisé l'imagerie parallèle (acquisitions auto-calibrantes généralisées partiellement parallèles [GRAPPA]), qui a permis une résolution spatiale plus élevée résultant en une sensibilité accrue à BOLD. La combinaison de l'IRMf avec l'appareil robotique induit par la main a permis un contrôle et une surveillance précis de la tâche qui a été exécutée pendant qu'un participant était dans le scanner; cela peut s'avérer utile dans la réadaptation de la fonction motrice de la main chez les patients qui se remettent d'un déficit neurologique (p. ex., un AVC). Ici, nous exposons le protocole pour l'utilisation du prototype actuel de la MR_CHIROD lors d'une irm fMR.

Introduction

Des mesures d'imagerie appropriées peuvent surveiller et prédire la probabilité de succès de la thérapie chez les individus mieux que les évaluations cliniques et fournir de l'information pour améliorer et individualiser la planification thérapeutique. Nous avons développé l'expérience avec des patients récupérant de l'AVC chronique1,2,3,4,5,6,7,8. L'élaboration de stratégies individualisées optimales qu....

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Protocole

Toutes les expériences ont été approuvées par le Comité d'examen institutionnel du Massachusetts General Hospital et exécutées comme approuvées au Athinoula A. Martinos Center for Biomedical Imaging.

1. Préparation du sujet

REMARQUE: Les critères d'inclusion sont les suivants : (i) la domination de la main droite, (ii) la capacité de donner un consentement éclairé écrit. L'exclusion a été mise en œuvre sur la base du dépistage des contre-indicateurs dans l'environnement de résonance magnétique tels que les critères suivants : a) Critères d'exclusion IRM de routine, tels que la présence d'un stimula....

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Résultats

La méthodologie décrite dans le protocole permet la collecte d'images IRMf pendant que le volontaire exécute la tâche en temps réel dans l'aimant. Des expériences ont été effectuées dans l'établissement bay 1 du Massachusetts General Hospital Athinoula A. Martinos Center for Biomedical Imaging, à l'aide d'un scanner de résonance magnétique 3T. La figure 2 et la figure 3 montrent le placement de la MR_CHIROD sur la table et du patient en place qui l'exploite. Dan.......

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Discussion

Nous présentons l'IRMf d'une tâche motrice en utilisant la dernière version d'un nouveau dispositif robotique, le MR_CHIROD1,2,8. Le MR_CHIROD a été conçu pour exécuter une tâche d'adhérence à la main qui a peut être effectuée par des patients atteints d'AVC chronique et a été étudié précédemment1,2,3,4,

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Déclarations de divulgation

Aucun des auteurs n'a de conflit à divulguer.

Remerciements

Ce travail a été soutenu par une subvention de l'Institut national des troubles neurologiques et des accidents vasculaires cérébraux (Grant numéro 1R01NS105875-01A1) des National Institutes of Health à A. Aria Tzika. Ce travail a été réalisé au Centre d'imagerie biomédicale Athinoula A. Martinos.  Nous tenons à remercier le directeur, le Dr Bruce R. Rosen, M.D., Ph.D., et les membres du personnel du Martinos Center pour leur soutien.  Nous tenons également à remercier M. Christian Pusatere et M. Michael Armanini pour leur aide dans la gestion d'expériences.  Enfin, nous remercions le Dr Michael A. Moskowitz et le Dr Rosen pour leurs conseils dans la conception et le d....

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Roulements à billes, plastique avec billes en verre (8)McMaster-Carr6455K97
Convertisseur de niveau logique bidirectionnelAdafruit395
Dual LS7366R Quadrature Encoder BufferSuperDroid RobotsTE-183-002
Feather M0 WiFi w/ATWINC1500AdafruitAdafruit 3010
Écrous à bride, fibre de verre, 3/8"-16 (8)McMaster-Carr98945A041
Tige de garolite, ¾ ; ” Diamètre, 4' longMcMaster-Carr8467K84
Ordinateur portableDiversTout ordinateur portable avec port(s) USB2.0 et
(20kg)RobotshopRB-PHI-119
Amplificateur de cellule de charge - HX711Mouser474-SEN-13879
MATLABMathWorks2008 version ou ultérieure avec Psychophysics Toolbox
Résonance magnétique scanner d’imagerieSiemensSkyra 3T3T Scanner corporel complet avec capacités BOLD et GRAPPA
MR_CHIRODv3fabriqué en interneStructure plastique et imprimée en 3D sur mesure
Carte de développement d’amplis opérationnelsSchmartboard710-0011-01
Alimentation à montage sur panneauDeltaPMT-D2V100W1AA
Tubes et raccords de tubes en plastiqueMcMaster-Carrdivers
Pyrex/graphite module piston/cylindreAirpot2KS240-3
Vis, ¼ ; "-20, nylonMcMaster-Carrdivers
colliers d’arbre pour ¾ ; ” dia shaft, nylon (2)McMaster-Carr9410T6Vis de serrage en métal de crosse remplacées par des vis en plastique
Câbles blindés (2)US DigitalCA-C5-SH-C5-25
Tige filetée, fibre de verre, 3/8"-16McMaster-Carr91315A010
Bande de code de codeur optique transmissifUS DigitalLIN-2000-3.5-0.5
Optique transmissive Module d’encodeurUS DigitalEM2-0-2000-I
Paliers lisses en PTFEMcMaster-Carr2639T32
cellule de charge MATLAB

Références

  1. Mintzopoulos, D., et al. Functional MRI of Rehabilitation in Chronic Stroke Patients Using Novel MR-Compatible Hand Robots. The Open Neuroimaging Journal. 2, 94-101 (2008).
  2. Khanicheh, A., Mintzopoulos, D., Weinberg, B., Tzika, A. A., Mavroidis, C.

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