Adaptação de um robô Haptic em um fMRI 3T
Summary
A adaptação e utilização de um robô haptic em um fMRI 3T é descrito.
Abstract
Ressonância magnética funcional (fMRI) fornece imagiologia cerebral funcional excelente através do sinal BOLD 1 com vantagens, incluindo radiação não-ionizante, precisão espacial milímetro de dados anatômicos e funcionais 2, e quase em tempo real, análises 3. Robôs Haptic proporcionar a medição precisa e controle de posição e força de um cursor em um espaço razoavelmente confinados. Aqui nós combinamos essas duas tecnologias para permitir que experimentos de precisão envolvendo o controle motor com haptic / interação tátil ambiente, tais como alcançar ou agarrar. A idéia básica é para anexar um effecter final 8 pés apoiados no centro para o robô quatro permitindo ao indivíduo usar o robô, mas protegê-lo e mantê-lo fora da parte mais extrema do campo magnético da máquina de fMRI (Figura 1 ).
O Fantasma premium 3.0, 6DOF, alta força de robô (SensAble Technologies, Inc.) é uma excelente escolha para a prestação de force-feedback em experiências de realidade virtual 5, 6, mas é inerentemente não seguro MR, introduz ruído significativo para o sensível fMRI, equipamentos e seus motores elétricos podem ser afetadas pela fMRI fortemente variando o campo magnético. Construímos uma tabela e sistema de blindagem que permite que o robô para ser introduzida com segurança o ambiente fMRI e limita tanto a degradação do sinal de fMRI pelos motores eletricamente ruidosos ea degradação do desempenho motor elétrico pelo campo magnético variável fortemente do fMRI. Com o escudo, a relação sinal-ruído (SNR: média de sinal / ruído desvio padrão) da fMRI passa de uma linha de base de ~ 380 a ~ 330 e ~ 250 sem a blindagem. O ruído restante parece ser não correlacionadas e não adicionar artefatos à ressonância magnética funcional de uma esfera de teste (Figura 2). A alça longa, dura permite a colocação do robô fora do alcance das partes mais fortemente variando do campo magnético que não há efeito significativo da fMRI no robô. O efeito da alça sobre cinemática do robô é mínima, pois é leve (~ 2,6 lbs), mas extremamente dura 3 / 4 "de grafite e bem equilibrado na articulação 3DoF no meio. O resultado final é um sistema háptico fMRI compatível, com cerca de 1 metro cúbico de espaço de trabalho, e, quando combinado com a realidade virtual, que permite um novo conjunto de experimentos a serem realizados no ambiente de fMRI incluindo naturalista deslocamento, atingindo passiva do membro e da percepção tátil, o aprendizado de adaptação em diferentes campos de força , ou identificação textura 5, 6.
Protocol
Discussion
O robô fMRI compatível abre novas possibilidades para experimentos na neurociência de controle motor. O passo mais crítico na instalação é a blindagem do robô para evitar artefatos no fMRI, o que fazemos em duas etapas. Primeiro, o robô em si é de cerca de 9 "fora do furo com um longo e leve, alça apoiada no seu meio com um grau 3 da articulação liberdade. Segundo, o robô é envolto em um 1 / 16 caixa de alumínio "-1 / 4" com um cone de plástico (13 "de diâmetro de base, 6" de d…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gostaríamos de agradecer a Lu Kun e Ronald Kurz para assistência técnica. Este trabalho foi financiado pelo ONR n º Prêmio MURI: N00014-10-1-0072, a concessão do NSF # SBE-0542013 a dinâmica temporal do Centro de Aprendizagem, uma Ciência NSF do Centro de Aprendizagem, e conceder NIH # 2 NS036449 R01-11.
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