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用于测量新生儿手掌抓握动作的 fMRI 兼容智能设备——正规的足球外围网站出品

作者:小编时间:2022-11-07 14:04:16

抓握是最早的主要运动行为之一,它使新生儿能够与周围环境互动。虽然非典型的抓握模式被认为是神经运动障碍和损伤的预测因素,但它们的临床评估受到检查者主观性的影响,并且对神经病理生理学知之甚少。因此,技术与功能磁共振成像的结合可能有助于精确绘制与抓握相关的大脑活动,从而为脑损伤后如何改善功能结果提供重要见解。这项工作介绍了一种与MR兼容的设备,用于检测新生儿的抓握动作。使用光纤布拉格光栅传感器实现电磁干扰抗扰度。它的生物相容性和没有通过纤维传播的电信号使SGD的安全特性特别适合用于脆弱的婴儿。首先,描述了SGD的设计、制造和计量特征,然后在fMRI实验期间对早产新生儿和成人进行了初步评估。结果表明,SGD和fMRI的结合可以安全、准确地识别与抓握行为相关的大脑活动,这可能有助于早期诊断运动障碍并帮助指导量身定制的康复计划。随后在fMRI实验期间对早产新生儿和成人进行初步评估。结果表明,SGD和fMRI的结合可以安全、准确地识别与抓握行为相关的大脑活动,这可能有助于早期诊断运动障碍并帮助指导量身定制的康复计划。随后在fMRI实验期间对早产新生儿和成人进行初步评估。结果表明,SGD和fMRI的结合可以安全、准确地识别与抓握行为相关的大脑活动,这可能有助于早期诊断运动障碍并帮助指导量身定制的康复计划。


人类婴儿在出生后最初几个月的发育过程中表现出一系列自发运动和原始反射。其中,抓握反射被认为是一种关键行为,使他们能够与周围环境进行首次互动。在出生后的头几天没有这种反射或其在六个月大后长期持续存在与潜在的脑损伤有关,并被认为可以预测后来的神经运动障碍,例如脑瘫。出于这个原因,用于婴儿期神经发育障碍和大脑异常的临床评估工具通常包含一个涉及引发抓握反射的组件。


手掌抓握的临床评估目前是通过用物体或检查者的手指在婴儿手掌上施加轻微压力以诱导手闭合来进行的。这种方法完全是定性的,基于功能量表的使用和考官的专业知识,因此可能会受到评分者间变异性的影响。此外,虽然临床医生和物理治疗师可能会对这种反射的质量产生辨别经验,但他们仍然缺乏识别人类观察者无法感知的细微特征的敏感性和保持时间。因此,抓握动作的定量测量可以提供有关婴儿运动行为的新的和有价值的信息。因此,迫切需要新技术来准确测量抓握行为,从而客观地评估新生儿的感觉运动功能。当与神经成像技术相结合时,使用这种技术可以进一步深入了解运动行为与大脑活动的潜在模式之间的关系。7。在早期脑损伤的情况下,这种知识可能是至关重要的,因为此时有很高的代偿性神经可塑性,因此有可能通过针对患者的定制疗法来改善功能结果。


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功能性磁共振成像允许对人脑功能进行非侵入性研究,并且已成功应用于非常年轻的受试者。在典型的fMRI实验中,通过测量血氧水平依赖信号的时间变化来识别执行任务时的大脑反应。然而,对新生儿进行fMRI研究的一大挑战是为这个天生不合作的人群设计并有效地提供一项任务。当受试者在扫描仪内时,技术可以通过允许精确的安全刺激模式或准确测量自发行为来潜在地解决这一困难并启用fMRI研究。


随着传感器技术的进步,已经提出了几种解决方案来定量评估婴儿的抓握行为,从而消除主观性。这些研究中的大多数已经利用技术来评估抓握行为的力量和抓握时间,以及研究抓握模式与内在因素和外在因素之间的关系。形状和质地。上述测量系统使用了基于在MRI扫描仪内部无法使用的电子元件的压力传感器。与MR兼容的技术需要非常规的解决方案,以确保由于强静磁场的安全性并避免电磁干扰,成功地对婴儿受试者进行成像需要进一步关注。光纤布拉格光栅可能是克服这个问题的解决方案。它们高度敏感、体积小、重量轻、无毒,并且不受EMI影响。因此,这些特征满足了用于在MRI扫描仪内外检测和测量早产儿和足月新生儿抓握的设备的技术和临床要求。


迄今为止,只有少数研究使用辅助技术系统地调查了新生儿的脑功能活动。在中,使用定制的机器人界面被动移动早产儿的四肢并识别感觉运动皮层内相应的大脑反应。这项研究表明,即使在很小的时候,人类大脑就已经在功能上进行了组织,并为未来研究早产儿与任务相关的功能反应铺平了道路。虽然作者研究了与被动运动相关的体感反应,但他们无法检测到抓握动作。


本研究旨在开发一种基于FBG的测量系统来检测新生儿的抓握动作。SGD由封装在软硅胶基质中的FBG传感器组成。FBG确保设备具有EMI和理想的安全配置文件,适用于婴儿和MRI环境内部。设备的柔软性和模仿手指的圆柱形形状还提供了简单的可示性和可用性。使用建议的设备评估抓握是基于外力传递原理由婴儿的手在设备上通过挤压和释放硅胶施加到光栅应变中。在本文中,正规的足球外围网站首先描述了所提议设备的设计和制造,以便根据目标人群满足所有技术和临床要求。然后,估计了SGD对Fext的敏感性。最后,进行了两项初步试验,以研究该装置在新生儿重症监护室的早产儿和成人在fMRI实验中使用时的性能。


本研究的关键要素是开发一种新型智能设备,即使在MRI扫描仪环境中也可以定量测量新生儿的抓握行为。拟议设备的设计以目标人群预测的技术和临床要求为指导,预期用途包括体积小、重量轻、灵敏度高、生物相容性和安全性。此外,SGD还设计用于轻松检测用于新生儿fMRI研究的现有机器人接口。


据正规的足球外围网站所知,所提出的SGD是第一个基于FBG的兼容fMRI的设备,能够检测和测量早产儿和足月儿的手掌抓握。SGD的形状和尺寸适当,可以由新生儿的手处理,易于挤压,并且能够检测到低抓握Fext。此外,FBG的EMI兼容性确保了MRI环境内外的安全性和工作能力。


制造了两个相同的器件。SGD1和SGD2对Fext的响应均表现出线性行为,达到~0.23nm·N-1的平均SF值。这一发现证实了制造过程的高再现性以及SGD检测低范围Fext的能力目标婴儿人群应用。进行了两项试点测试,以调查建议的SGD在新生儿重症监护病房中的新生儿和fMRI实验期间对成人的性能。这些初步验证实验表明,SGD能够在两种情况下工作,即在非协作对象和MRI环境中工作。


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在文献中,描述婴儿抓握行为的开创性工作始于1930年代。这些最初的研究是基于功能量表或直接观察婴儿对手掌施加轻压的反应。这些方法有几个限制,包括考官的主观性和无法量化抓握动作的强度和持续时间。随着技术设备的进步,出现了评估婴儿早期运动功能的新方法。特别是,研究了婴儿的抓握行为的力量和握持时间,一些研究提出了新的系统来研究这些变量与内在变量和外在因素。此外,开发了对抓握动作进行客观评估的系统,以检测早期异常的神经运动发育,并基于这样的前提,即这可以指导及时干预以改善功能结果。最先进技术的主要发现表明,男性比女性具有更高的抓握力和明显的左右手对称性;当同一物体反复放在新生儿手中时,握持时间会减少,而当其形状和光滑度发生变化时,握持时间会增加;和与性别相关的显着差异的足月新生儿相比,早产的保留时间更长。


为测量新生儿抓握力而开发的现有技术工具可分为佩戴在检查者手指上的设备或由婴儿直接处理的设备。这些系统中很少有专门为新生儿在出生后的头几天使用而设计的。所有这些系统都基于带有电气元件的压力传感器、电容传感器和导电聚合物层。这些功能不允许它们在MRI扫描仪内使用。相比之下,正规的足球外围网站的设备设计为由新生儿直接处理,并且由于FBG传感器EMI免疫和SGD的经济实惠的形状,可用于fMRI。


在,正如在正规的足球外围网站的研究中一样,该装置被设计为在实验试验期间无需检查者的积极参与即可由新生婴儿直接抓住。一个电传感元件用于开发一种环形装置,该装置由一个悬挂在刚性外壳内并连接到传感器的硅胶填充室组成。这允许测量由于硅挤压引起的腔内压力变化产生的婴儿抓握活动。正规的足球外围网站的设备有所不同,因为提议的SGD基于光学技术而不是电子元件,更柔软,并且重量更轻。所有这些特性使正规的足球外围网站的系统更适合研究更广泛的婴儿群体,包括早产儿和足月儿。


未来的研究将旨在调查对MRI扫描仪内外更广泛的新生儿进行SGD评估的可行性。此外,两个SGD可以在纵向研究中一起使用,以研究手优势和手动抓握的出现,以调查由局部脑损伤引起的发育性运动障碍。进一步的研究也可能集中在优化SGD以供较大婴儿使用,例如在他们第一年过渡到有意识的抓握时。这些研究将需要重新调整系统要求,以优化针对不同目标人群的SGD测量特性。最后,根据年龄、性别.


正规的足球外围网站描述了第一个基于FBG的fMRI兼容技术解决方案,用于检测新生儿的抓握动作。将这种设备与fMRI结合使用可以为相关的大脑过程提供新的视角,并可能为新生儿脑损伤导致的神经运动障碍提供新的见解。在快速诊断非典型任务相关的脑激活和早期脑损伤的背景下,这些知识可能是至关重要的,此时有很高的代偿性神经可塑性。此外,对神经发育偏离正常生理发育的技术辅助评估可以为建立患者定制疗法和优化康复结果提供有用的生物标志物。


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