Anpassung eines Haptic Robot in einem 3T fMRT
Summary
Die Anpassung und Nutzung eines haptischen Roboter in einem 3T fMRT beschrieben.
Abstract
Funktionelle Kernspintomographie (fMRI) bietet eine hervorragende funktionelle Bildgebung des Gehirns über die BOLD-Signal 1 mit Vorteilen, einschließlich nicht-ionisierender Strahlung, Millimeter räumliche Genauigkeit der anatomischen und funktionellen Daten 2, und fast in Echtzeit analysiert 3. Haptic Roboter sorgen für eine präzise Messung und Steuerung von Position und Kraft eines Cursors in einer recht engen Raum. Hier kombinieren wir diese beiden Technologien, um Präzision Experimente mit Motorsteuerung mit haptischen / taktile Umwelt-Interaktion wie das Erreichen oder Greifen zu ermöglichen. Die Grundidee ist es, ein 8-Fuß-Ende Effektor in der Mitte der Roboter 4 erlaubt das Thema, um den Roboter verwenden, nicht unterstützt anhängen, aber es Abschirmung und halten Sie sie aus dem äußersten Teil des Magnetfeldes aus der fMRI-Maschine (Abbildung 1 ).
Das Phantom Premium 3.0, 6DoF, High-Kraft-Roboter (SensAble Technologies, Inc.) ist eine ausgezeichnete Wahl für die Bereitstellung von Force-Feedback in der virtuellen Realität Versuchen 5, 6, aber es ist von Natur aus nicht-MR Safe, stellt erhebliche Geräusche an den empfindlichen fMRI Ausrüstung und ihre Elektromotoren können durch die fMRT ist stark variierenden Magnetfeld beeinflusst werden. Wir haben einen Tisch und Schirm-System, das den Roboter sicher in die fMRI-Umgebung eingeführt werden können und die Grenzen sowohl der Abbau des fMRI-Signals durch die elektrisch verrauschten Motoren und den Abbau des Elektromotors Leistung durch die stark variierenden Magnetfeld der konstruierten fMRI. Mit dem Schild, das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR: mittlere Signal / Rausch-Standardabweichung) geht der fMRI von einem Ausgangswert von ~ 380 bis ~ 330 und ~ 250 ohne Abschirmung. Die restlichen Lärm scheint unkorreliert und fügt keine Artefakte, die fMRI eines Tests Kugel (Abbildung 2). Die langen, steifen Griff ermöglicht die Platzierung des Roboters außerhalb der Reichweite der meisten stark variierende Teile des Magnetfeldes, so gibt es keinen signifikanten Effekt der fMRI am Roboter. Die Wirkung der Griff an der Roboter-Kinematik ist minimal, da es leicht (~ 2,6 lbs), aber extrem steif 3 / 4 "Graphit und ausgewogen über die 3DoF Gelenk in der Mitte. Das Endergebnis ist ein fMRI-kompatibel, haptische System mit etwa 1 Kubikfuß Arbeitsraum, und, wenn sie mit der virtuellen Realität ermöglicht in Kombination für eine neue Reihe von Experimenten in der fMRI-Umgebung einschließlich naturalistischen erreichen, passive Verschiebung des Körpers oder der haptischen Wahrnehmung, Anpassung Lernen in unterschiedlichen Kraftfelder durchgeführt werden oder Textur Identifizierung 5, 6.
Protocol
Discussion
Die fMRI kompatibel Roboter eröffnet neue Möglichkeiten für Experimente in der Neurowissenschaft der Motorsteuerung. Der wichtigste Schritt in der Einrichtung ist die Abschirmung des Roboters zu Artefakten in der fMRI, die wir in zwei Schritten zu verhindern. Zunächst wird der Roboter selbst über 9 'weg von der Bohrung mit einem langen, leicht, Griff in der Mitte mit einem 3-Freiheitsgrad gemeinsame unterstützt. Zweitens ist der Roboter in einer 1 / 16 "-1 / 4" Alu-Box mit einer Kunststoff-konische (…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wir möchten Kun Lu und Ronald Kurz, um technische Unterstützung zu danken. Diese Arbeit wurde vom ONR MURI Auszeichnung Nr. unterstützt: N00014-10-1 bis 0072, NSF Grant # SBE-0542013, die zeitliche Dynamik von Learning Center, eine NSF Science of Learning Center und NIH # 2 R01 NS036449-11.
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