Adaptation d'un robot haptique dans une IRMf 3T
Summary
L'adaptation et l'utilisation d'un robot haptique dans une IRMf 3T est décrite.
Abstract
Par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) permet une excellente imagerie cérébrale fonctionnelle via le signal BOLD 1 avec des avantages, y compris les rayonnements non ionisants, millimètre précision spatiale des données anatomiques et fonctionnelles 2, et presque en temps réel des analyses 3. Robots haptiques de fournir une mesure précise et un contrôle de la position et la force d'un curseur dans un espace relativement confiné. Ici, nous combinons ces deux technologies pour permettre des expériences de précision impliquant le contrôle moteur avec haptique / interaction environnement tactiles telles que l'atteinte ou la préhension. L'idée de base est d'attacher une extrémité 8 pieds effecteur pris en charge dans le centre pour le robot 4 permettant au sujet d'utiliser le robot, mais c'est le blindage et le garder hors de la partie la plus extrême du champ magnétique de la machine IRMf (figure 1 ).
Le Fantôme Premium 3.0, 6DoF, grande force du robot (SensAble Technologies, Inc) est un excellent choix pour fournir à retour de force dans des expériences de réalité virtuelle 5, 6, mais il est intrinsèquement non-MR sûr, introduit du bruit significative à la sensibilité équipements IRMf, et ses moteurs électriques peuvent être touchés par le IRMf est fortement champ magnétique variable. Nous avons construit une table et un système de blindage qui permet au robot d'être en sécurité introduits dans l'environnement IRMf et les limites à la fois la dégradation du signal IRMf par les moteurs électriques bruyantes et la dégradation de la performance du moteur électrique par le champ magnétique variable fortement de l' IRMf. Avec le bouclier, le rapport signal sur bruit (SNR: moyenne écart-type de signal / bruit) de l'IRMf va partir d'une base de ~ 380 à ~ 330 et ~ 250 sans blindage. Le bruit reste semble être corrélés et ne pas ajouter des artefacts à l'IRMf d'une sphère d'essai (figure 2). La longue poignée rigide permet de placer le robot hors de portée des parties les plus fortes variations du champ magnétique donc il n'ya pas d'effet significatif de l'IRMf sur le robot. L'effet de la poignée sur la cinématique du robot est minime car il est léger (~ 2,6 lb), mais extrêmement rigide 3 / 4 "de graphite et bien équilibrée sur la commune 3DOF au milieu. Le résultat final est une IRMf système compatible haptique, avec environ 1 pied cube d'espace de travail, et, lorsqu'il est combiné avec la réalité virtuelle, elle permet une nouvelle série d'expériences à réaliser dans l'environnement IRMf notamment naturalistes atteindre, le déplacement passif de la branche et la perception haptique, l'apprentissage d'adaptation dans les champs de force variable , l'identification texture ou 5, 6.
Protocol
Discussion
Le robot IRMf compatibles ouvre de nouvelles possibilités pour des expériences en neuroscience de contrôle moteur. L'étape la plus critique dans le setup est le blindage du robot pour éviter des artefacts dans l'IRMf, que nous ne en deux étapes. D'abord, le robot lui-même est d'environ 9 'loin de l'ennuyer avec un long, léger, poignée soutenue en son milieu avec un degré 3 de la liberté commune. Deuxièmement, le robot est enfermé dans un 1 / 16 boîte en aluminium "-1 / 4" …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nous tenons à remercier Kun Lu et Ronald Kurz de l'assistance technique. Ce travail a été soutenu par l'ONR n ° Prix Muri: N00014-10-1-0072, NSF Grant # SBE-0542013 à la dynamique temporelle de Learning Center, une science de la NSF Learning Center, NIH et # 2 R01 NS036449-11.
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