Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

Functionele MRI in combinatie met een nieuw, met MRI compatibel, hand-geïnduceerde robot apparaat om revalidatie te evalueren van individuen die herstellen van handgreep tekorten

7.6K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/59420

⸱

23 november 2019

 ,  ,  , 

In dit artikel

Samenvatting

We voerden functionele MRI uit met behulp van een nieuw, met MRI compatibel, hand-geïnduceerde robot apparaat om zijn nut te evalueren voor het bewaken van de hand motorische functie bij individuen die zich herstellen van neurologische tekorten.

Samenvatting

Functionele magnetische resonantie imaging (fMRI) is een niet-invasieve magnetische resonantie beeldvormings techniek die hersenactivatie in vivo beelden, met behulp van endogene deoxyhemoglobine als een endogene contrast agent om veranderingen in bloed-niveau-afhankelijke te detecteren oxygenatie (vet effect). We combineerden fMRI met een nieuw robotachtig apparaat (MR-compatibel hand-geïnduceerde robot apparaat [MR_CHIROD]) zodat een persoon in de scanner een gecontroleerde motorische taak kan uitvoeren, hand-knijpen, wat een zeer belangrijke handbeweging is om te studeren bij neurologische motorische aandoeningen . We werkten parallel Imaging (gegeneraliseerde automatisch kalibreren van gedeeltelijk parallelle overnames [GRAPPA]), waardoor een hogere ruimtelijke resolutie mogelijk werd, wat resulteerde in een verhoogde gevoeligheid voor vet. De combinatie van fMRI met het hand-geïnduceerde robot apparaat zorgde voor nauwkeurige controle en bewaking van de taak die werd uitgevoerd terwijl een deelnemer in de scanner was; Dit kan blijken te zijn van nut in de revalidatie van de hand motorische functie bij patiënten herstellen van neurologische tekorten (bv., beroerte). Hier schetsen we het protocol voor het gebruik van het huidige prototype van de MR_CHIROD tijdens een fMRI-scan.

Inleiding

Geschikte Imaging Metrics kunnen bewaken en voorspellen van de kans op therapie succes in individuen beter dan klinische evaluaties en informatie te verbeteren en individualiseren therapie planning. We hebben ervaring opgedaan met patiënten die herstellen van chronische beroerte1,2,3,4,5,6,7,8. Het ontwikkelen van optimale geïndividualiseerde strategieën die zich richten op hoe motorische training kan be....

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

Alle experimenten werden goedgekeurd door de institutioneel Review Board in het Massachusetts General Hospital en uitgevoerd als goedgekeurd in het Athinoula A. Martinos Center voor biomedische beeldvorming.

1. voorbereiding van het onderwerp

Opmerking: Inclusiecriteria zijn: (i) rechterhand dominantie, (II) bekwaamheid om schriftelijke geïnformeerde toestemming te geven. De uitsluiting werd uitgevoerd op basis van screening op contra-indicatoren in de magnetische resonantie omgeving, zoals de volgende: (a) routine matige MRI-uitsluitingscriteria, zoals de aanwezigheid van een pacemaker of cerebral....

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

De methodologie die in het protocol wordt beschreven, maakt het mogelijk om fMRI-beelden te verzamelen terwijl de vrijwilliger de taak in real-time in de magneet uitvoert. Er werden experimenten uitgevoerd in de Bay 1-faciliteit van het Massachusetts General Hospital Athinoula A. Martinos Center for Biomedical Imaging, met behulp van een 3T full-body magnetische resonantie scanner. Figuur 2 en Figuur 3 tonen de plaatsing van de MR_CHIROD op de tafel en de patiën.......

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

We presenteren fMRI van een motorische taak met behulp van de nieuwste versie van een roman Robotic Device, de MR_CHIROD1,2,8. De MR_CHIROD is ontworpen om een hand-knijpende grip taak uit te voeren die kan worden uitgevoerd door chronische beroerte-patiënten en is eerder onderzocht1,2,3,4,<.......

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

Geen van de auteurs heeft een conflict om openbaar te maken.

Dankbetuigingen

Dit werk werd gesteund door een subsidie van het National Institute of neurologische aandoeningen en beroerte (grantnummer 1R01NS105875-01A1) van de National Institutes of Health aan A. Aria Tzika. Dit werk werd uitgevoerd in het Athinoula A. Martinos Center voor biomedische beeldvorming.  We willen de directeur Dr. Bruce R. Rosen, M.D., Ph.D. en leden van het centrum van Martinos bedanken voor hun steun.  Verder willen we de heer Christian Pusatere en de heer Michael Armanini bedanken voor hun hulp bij het uitvoeren van experimenten.  Tot slot danken we Dr. Michael A. Moskowitz en Dr. Rosen voor hun begeleiding bij de conceptie en ontwikkeling van de MR_CHIROD serie ....

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Kogellagers, kunststof met glazen bollen (8)McMaster-Carr6455K97
Bidirectionele logische niveau converterAdafruit395
Dual LS7366R Quadrature Encoder BufferSuperDroid RobotsTE-183-002
Feather M0 WiFi met ATWINC1500AdafruitAdafruit 3010
Flensafstandhouders, glasvezel, 3/8”-16 (8)McMaster-Carr98945A041
Garolite staaf, ¾” dia, 4’ langMcMaster-Carr8467K84
LaptopVerschillendeElke laptop met USB2.0 poort(en) en MATLAB
Lastcel (20kg)RobotshopRB-PHI-119
Lastcel versterker- HX711Mouser474-SEN-13879
MATLABMathWorks2008 versie of later met Psychophysics Toolbox
Magnetische resonantie beeldvorming scannerSiemensSkyra 3T3T volledige lichaam scanner met BOLD en GRAPPA mogelijkheden
MR_CHIRODv3zelf gemaaktOp maat gemaakte kunststof & 3D geprinte structuur
Op amp ontwikkelingsbordSchmartboard710-0011-01
Paneelmontage voedingDeltaPMT-D2V100W1AA
Kunststof buizen & buisfittingenMcMaster-Carrverschillende
Pyrex/grafiet zuiger/cilinder moduleAirpot2KS240-3
Schroeven, ¼”-20, nylonMcMaster-Carrverschillende
Asmanchetten voor ¾” dia as, nylon (2)McMaster-Carr9410T6Voorraad metalen klemschroeven vervangen door kunststof schroeven
Afgeschermde kabels (2)US DigitalCA-C5-SH-C5-25
Gevlochten staaf, glasvezel, 3/8”-16McMaster-Carr91315A010
Transmissieve optische encoder code stripUS DigitalLIN-2000-3.5-0.5
Transmissieve optische encoder moduleUS DigitalEM2-0-2000-I
PTFE hulslagersMcMaster-Carr2639T32

Referenties

  1. Mintzopoulos, D., et al. Functional MRI of Rehabilitation in Chronic Stroke Patients Using Novel MR-Compatible Hand Robots. The Open Neuroimaging Journal. 2, 94-101 (2008).
  2. Khanicheh, A., Mintzopoulos, D., Weinberg, B., Tzika, A. A., Mavroidis, C.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Meer artikelen verkennen

Revalidatie van de handgreepMR-compatibel robotisch apparaatbloedzuurstofgehalte-afhankelijkparallelle beeldvorming GRAPPAmonitoring van neuroplasticiteituitvoering van motorische takenanalyse van krachtgolfvormenactivatie van de somatosensorische cortexdiffusietensorbeeldvorming