ההסתגלות של רובוט לתחושה ב fMRI 3T
Summary
הסתגלות ושימוש רובוט לתחושה ב fMRI 3T מתואר.
Abstract
תהודה מגנטית תפקודית (fMRI) מספקת למוח מעולה הדמיה תפקודית באמצעות האות BOLD 1 עם יתרונות כולל קרינה בלתי מייננת, דיוק מרחבי מילימטר של נתונים אנטומיים ותפקודיים 2, כמעט בזמן אמת ניתוחים 3. רובוטים לתחושה לספק מדידה מדויקת ובקרה של עמדת כוח של הסמן בחלל מצומצם למדי. כאן אנו משלבים את שתי הטכנולוגיות על מנת לאפשר דיוק ניסויים מעורבים שליטה מוטורית עם לתחושה / אינטראקציה הסביבה משושי כגון לכת או אחיזה. הרעיון הבסיסי הוא לצרף effecter סוף 8 רגל נתמך במרכז לרובוט 4 המאפשר הנושא להשתמש רובוט, אבל מיגון זה ולשמור את זה מתוך החלק הקיצוני ביותר של השדה המגנטי של המכונה fMRI (איור 1 ).
Premium פנטום 3.0, 6DoF גבוהה כוח רובוט (SensAble Technologies, Inc) הוא בחירה מצוינת עבור אספקת כוח משוב בניסויים מציאות מדומה 5, 6, אבל הוא מטבעו הלא MR בטוח, מציג רעש משמעותי רגיש ציוד ה-fMRI, מנועים חשמליים שלה עשוי להיות מושפע fMRI של שדה מגנטי בעוצמה משתנה. בנינו שולחן מערכת מיגון המאפשרת את הרובוט להיות הציג בבטחה אל הסביבה fMRI ומגבלות הן השפלה האות fMRI על ידי מנועים רועשים חשמלית ואת ההשפלה של ביצועי המנוע החשמלי על ידי שדה מגנטי חזק המשתנה של fMRI. עם המגן, יחס אות לרעש (SNR: ממוצע אות / רעש סטיית התקן) של ה-fMRI עובר מנקודת ההתחלה של ~ 380 ל ~ 330 ו ~ 250 בלי מיגון. הרעש שנותרו שנראה מתואם ואינו מוסיף חפצים כדי fMRI של כדור הבדיקה (איור 2). ידית ארוכה, נוקשה מאפשר מיקום של הרובוט מחוץ לטווח של החלקים הכי חזק שונים של השדה המגנטי ולכן אין השפעה משמעותית של fMRI על הרובוט. השפעת הידית על קינמטיקה של הרובוט הוא מינימלי שכן הוא קל משקל (~ £ 2.6), אך מאוד קשה 3 / 4 "גרפיט מאוזן על מפרק 3DoF באמצע. התוצאה הסופית היא מערכת ה-fMRI תואם, לתחושה עם על רגל 1 מעוקבים של חלל העבודה, וכאשר בשילוב עם מציאות וירטואלית, היא מאפשרת סדרה חדשה של ניסויים להתבצע בסביבה fMRI כולל עקירה נטורליסטי, והגיע פסיבית של הגפה ותפיסת לתחושה, למידה והסתגלות בתחומים כוח משתנה , או מרקם זיהוי 5, 6.
Protocol
Discussion
הרובוט תואם fMRI פותחת אפשרויות חדשות עבור ניסויים של מדעי המוח של שליטה מוטורית. השלב הקריטי ביותר ההתקנה הוא מיגון של הרובוט כדי למנוע artifacts ב-fMRI, אשר אנו עושים בשני שלבים. ראשית, את הרובוט עצמו הוא על 9 'הרחק נשאו את עם ארוך, קל, ידית נתמך באמצע שלה עם תואר 3 משותף של חו?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ברצוננו להודות לו קון ורונלד קורץ לקבלת סיוע טכני. עבודה זו נתמכה על ידי מספר פרס ONR MURI: N00014-10-1-0072, NSF מענק # SBE-0542013 את Dynamics הזמני של מרכז הלמידה, מדע NSF של מרכז הלמידה, ו-NIH מענק # 2 NS036449 R01-11.
Riferimenti
- Ogawa, S., Lee, T. M., Kay, A. R., Tank, D. W. Brain magnetic resonance imaging with contrast dependent on blood oxygenation. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 87, 9868-9872 (1990).
- Heeger, D. J., Ress, D. What does fMRI tell us about neuronal activity. Nat. Rev. Neurosci. 3, 142-151 (2002).
- deCharms, R. C. Applications of real-time fMRI. Nat. Rev. Neurosci. 9, 720-729 (2008).
- Hribar, A., Koritnik, B., Munih, M. Phantom haptic device upgrade for use in fMRI. Medical and Biological Engineering and Computing. 47, 677-684 (2009).
- Trommershauser, J., Gepshtein, S., Maloney, L. T., Landy, M. S., Banks, M. S. Optimal compensation for changes in task-relevant movement variability. J. Neurosci. 25, 7169-7178 (2005).
- Konczak, J., Li, K. Y., Tuite, P. J., Poizner, H. Haptic perception of object curvature in Parkinson’s disease. PLoS ONE. 3, e2625-e2625 (2008).
- Lipton, M. L., Lipton, M. L. Artifacts: When things go wrong, it’s not necessarily all bad. Totally Accessible MRI. , 139-153 (2008).
- Rajh, M., Glodez, S., Flasker, J., Gotlih, K., Kostanjevec, T. Design and analysis of an fMRI compatible haptic robot. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing. 27, 267-275 (2011).
- Burdet, E., Gassert, R., Gowrishankar, G., Chapuis, D., Bleuler, H., Ang, M., Khatib, O. fMRI compatible haptic interfaces to investigate human motor control. Experimental Robotics IX, of Springer Tracts in Advanced Robotics. 21, 25-34 (2006).
- Nakamura, T. Functional networks in motor sequence learning: abnormal topographies in Parkinson’s disease. Hum Brain Mapp. 12, 42-60 (2001).
