Adattamento di un robot tattile in un fMRI 3T
Summary
L'adattamento e l'uso di un robot tattile in un fMRI 3T è descritto.
Abstract
La risonanza magnetica funzionale (fMRI), fornisce un eccellente imaging funzionale del cervello tramite il segnale BOLD 1 con vantaggi tra cui radiazioni non ionizzanti, precisione millimetrica spaziale dei dati anatomici e funzionali 2, e quasi in tempo reale analisi 3. Robot tattile fornire una misurazione precisa e il controllo della posizione e la forza di un cursore in uno spazio ragionevolmente ristretti. Qui combinare queste due tecnologie per consentire gli esperimenti che coinvolgono la precisione di controllo del motore con haptic / interazione ambiente tattili, quali il raggiungimento o afferrare. L'idea di base è quella di collegare un effecter end 8 piedi supportati al centro per il robot 4 che permette al soggetto di utilizzare il robot, ma proteggendolo e mantenendolo fuori della parte più estrema del campo magnetico dalla macchina fMRI (Figura 1 ).
Il fantasma Premium 3.0, 6DoF, alta forza di robot (SensAble Technologies, Inc.) è una scelta eccellente per la fornitura di force-feedback in esperimenti di realtà virtuale 5, 6, ma è intrinsecamente non-MR cassetta di sicurezza, introduce rumore significativo al sensibile attrezzature fMRI, e la sua motori elettrici possono essere influenzati dalla fMRI è fortemente variabile campo magnetico. Abbiamo costruito un tavolo e sistema di schermatura che consente al robot di essere tranquillamente introdotti nell'ambiente fMRI e limita sia la degradazione del segnale fMRI dai motori elettrici rumorosi e il degrado delle prestazioni motore elettrico dal campo magnetico variabile forte delle fMRI. Con lo scudo, il rapporto segnale rumore (SNR: media segnale / rumore deviazione standard) della fMRI va da un basale di ~ 380 a ~ 330 e ~ 250 senza la schermatura. Il rumore residuo risulta essere non correlati e non aggiunge artefatti per la fMRI di una sfera di prova (Figura 2). La lunga maniglia rigida permette il posizionamento del robot fuori dalla portata delle parti più fortemente variabili del campo magnetico quindi non c'è alcun effetto significativo della fMRI sul robot. L'effetto della maniglia sulla cinematica del robot è minimo in quanto è leggero (~ 2.6 lbs), ma estremamente rigida 3 / 4 "grafite e ben bilanciata sul giunto 3DoF nel mezzo. Il risultato finale è un fMRI compatibile, sistema aptico con circa 1 piede cubico di spazio di lavoro, e, quando combinato con la realtà virtuale, permette una nuova serie di esperimenti da eseguire in un ambiente naturalistico tra cui fMRI raggiungere, lo spostamento passivo dell'arto e la percezione tattile, l'apprendimento di adattamento in diversi campi di forza , o l'identificazione struttura 5, 6.
Protocol
Discussion
Il robot compatibile fMRI apre nuove possibilità per gli esperimenti in neuroscienze del controllo motorio. La fase più critica nel setup è la schermatura del robot per evitare artefatti nella fMRI, che noi facciamo in due fasi. In primo luogo, lo stesso robot è di circa 9 'dal foro con un lungo, leggero, manico sostenuto nella sua metà con un grado 3 della comune libertà. In secondo luogo, il robot è racchiuso in un 1 / 16 "-1 / 4" scatola di alluminio con una in plastica conica (13 "di diamet…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vorremmo ringraziare Lu Kun e Ronald Kurz per l'assistenza tecnica. Questo lavoro è stato sostenuto da n ° Premio MURI ONR: N00014-10-1-0072, NSF concedere # SBE-0542013 alla dinamica temporale del Learning Center, un Science Learning Center di NSF, NIH e concedere # 2 NS036449 R01-11.
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