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Neurowissenschaften > VL2 - Bildgebung (CT, fMRT, PET) > Flashcards

VL2 - Bildgebung (CT, fMRT, PET) Flashcards

1
Q

Was ist strukturelle und funktionelle Bildgebung?

A

Strukturelle Bildgebung: “statisches” Bild –> Messung bestimmter Aspekte der Anatomie

Funktionelle Bildgebung:
“dynamische” Zeitreihe von Bildern –> Messung bestimmter Aspekte der Gehirnfunktion

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Q

Wofür werden strukturelle und funktionelle Bildgebung benutzt?

A

Strukturelle –> um strukturelle Veränderungen/Unterschiede zu messen

Funktionelle –> um funktionelle Veränderungen/Unterschiede zu messen

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3
Q

Wie funktioniert die Computertomographie (CT)?

A
  • Bestrahlung einer Schicht (360 Grad)
  • Aufzeichnung der nicht-absorbierten Strahlung (“Abschattung”) durch Röntgensensoren
  • Kontrastmittel möglich, um bestimmte Strukturen sichtbar zu machen
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4
Q

Was macht das CT Bild aus?

A

Der Anteil an Strahlung, der an die andere Seite des Geräts ankommt

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5
Q

Was kann man mit CT sehen?

A

Durch Röntgenbildgebung sind Knochen, Gewebe, Weiß- und Grausubstanz, Tumoren und Hämatome sichtbar
- Schlechtere räumliche Auflösung im Vergleich zu MRT

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6
Q

Kann CT als funktionelle Bildgebung benutzt werden?

A

Nein

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7
Q

Was ist der Grundprinzip der MRT?

A

Der Kernspin des Wasserstoffatoms (H)
- Wasserstoff besteht aus einem Proton (Atomkern) und einem Elektron
- H ist elektrisch neutral (Proton ist positiv, Elektron negativ)

  • Das Proton rotiert um die eigene Achse wie ein Kreisel –> Spin
  • Wenn sich der „Magnet“ bewegt, wird in der Empfangsspule eine Spannung induziert
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8
Q

Was ist der Phänomen der Präzession?

A

Wirkt auf eine rotierende Masse (z.B. Kreisel) eine äußere Kraft (Gravitation), macht die Achse eine rotierende Ausgleichsbewegung (Präzession)

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9
Q

Was ist die Larmorfrequenz?

A

Präzessionsfrequenz = Larmorfrequenz
ω0 = γ x B0
- Die Präzession mit der das Proton sich dreht, aufgrund und abhängig von dem B0 Magnetfeld

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10
Q

Wovon hängt die Larmorfrequenz ab?

A

Larmorfrequenz hängt ab vom Element und von der Stärke des äußeren Magnetfeldes

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11
Q

Was sind die parallele und antiparallele Ausrichtungen?

A

Parallele Ausrichtung = stabiler Zustand
Antiparallele Ausrichtung = instabiler Zustand

  • Wir brauchen Energie aufzuwenden, um das Proton von parallelem Zustand in den antiparallelen bringen wollen
  • Wir bekommen dann Energie aber, wenn von antiparallel ins parallel
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12
Q

Was ist die Nettomagnetisierung?

A

Differenz der parallel und anti-parallel ausgerichteten
Spins: Nettomagnetisierung M

  • Je mehr Spins parallel als antiparallel ausgerichtet sind, desto größer ist die Nettomagnetisierung der Probe
  • 10 parallel und 10 antiparallel –> Nettomagn. = 0

Nettomagnetisierung = b0 (ist immer an)

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13
Q

Was ist der Zeeman Effekt?

A

Je stärker der Magnetfeld, desto stärker die Nettomagnetisierung (mehr parallel als antiparallel)
Der Zusammenhang zwischen Nettomagnetisierung und Stärke des Magnetfelds heißt Zeeman Effekt

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14
Q

Was sieht man besser mit einem T1-gewichteten Scan?

A

Hohe Signalintensität: Knochen, weiße Substanz

Mittlere Signalintensität: graue Substanz

Niedrige Signalintensität: CSF (Flüssigkeit) Liquor

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15
Q

Was sieht man besser mit einem T2-gewichteten Scan?

A

Hohe Signalintensität: CSF

Niedrige Signalintensität: weiße Substanz

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16
Q

Was sind genau T1 und T2?

A

T1 - Wiederherstellung der Longitudinalmagnetisierung
T2- Zerfall/Abnahme der Transversalmagnetisierung

17
Q

Was sind zwei Typen von Puls-Messung Abhängigkeit?

A

TR (repetition time): Das Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgenden RF-Pulsen (in Sekunden)

TE (echo time): Das Zeitintervall zwischen dem RF-Puls und dem Auslesen der Daten (in Millisekunden)

18
Q

Wofür benutzen wir strukturelle Bildgebung?

A

1) Läsionen in Patienten mit Hirnschädigung zu lokalisieren

2) Läsionslokalisation mit funktionellen Defiziten zu assoziieren

3) Variabilität in der Hirnstruktur mit Verhaltensmaßen zusammenzubringen (Variabilität in gesunden Menschen)

19
Q

Was ist der Standardhirn?

A

Gehirne müssen in den gleichen “Raum” gebracht werden (Normalisierung)
–> Transformation der Bilder: “Passung” auf ein Standardgehirn

  • Talairach-Space (Atlas, basiert auf dem Hirn einer Frau)
  • Montreal-Neurological-Institute-Space (basiert auf einer Kohorte von 300 Probanden)
20
Q

Was ist Segmentierung?

A

Basierend auf den T1-gewichteten Scan wird eine Schätzung gemacht und es wird zwischen grauer und weißer Substanz differenziert

21
Q

Was ist die Grundidee des funktionellen Verfahrens?

A

Neuronale Aktivität erhöht Sauerstoff- und Glukoseverbrauch im Gehirn
- PET misst die Anreicherung bestimmter radioaktiv markierter “Tracer” in einer Region (Glukose, Sauerstoff)
- fMRT misst die Sauerstoffsättigung des Blutes

Langsames Prozess –> schlechte zeitliche (schlechter als EEG) aber gute räumliche Auflösung

22
Q

Was ist der Grundprinzip der Positronen-Emissions-Tomographie (PET)?

A

1) Isotop wird als Tracer an Molekül gehängt (z.B. Glukose)
2) Tracer wird injiziert
3) Radionuklid gibt Positronen ab
4) Positronen kollidieren spätestens nach ca. 2-3mm mit Elektron
5) Hierbei werden zwei Gammastrahlen im Winkel von 180 Grad freigesetzt
6) Diese Strahlung kann gemessen werden und ein Rückschluss auf die Verteilung des Tracers ist rechnerisch möglich
7) Wo der Tracer sich anreichert, ist ein verstärkter radioaktiver Zerfall messbar

23
Q

Kann PET Scanner für funktionelle Bildgebung benutzt werden?

A

Ja

24
Q

Was ist die Hauptnutzung und Vorteil von PET gegenüber fMRT?

A

Keine Messung kognitive “Aktivierung” mehr heute, sondern Messung bestimmter Transmitter/Rezeptoren oder Messung der Rezeptorverfügbarkeit

25
Q

Was ist der Unterschied zwischen Oxy- und Desoxyhämoglobin?

A

Oxyhämoglobin ist reich an Sauerstoff (diamagnetisch)
Desoxyhämoglobin hat keinen Sauerstoff drin (paramagnetisch) (je mehr Desoxyhämoglobin im Voxel, desto mehr wird das Magnetfeld verzerrt)

26
Q

Was ist der BOLD Effekt?

A

Blood-Oxygenation-Level-Dependent Effekt

Erhöhte Aktivität in einem Hirnbereich –> Die Zellen brauchen mehr Sauerstoff –> Erhöhte Bluttversorgung zum Bereich –> mehr Oxyhämoglobin fließt rein –> Desoxyhämoglobin wirkt auf die Magnetisierung –> Ein Signal wird gemessen
- Die HRF (Hämodynamic response funtion)
- Peak der BOLD-Antwort nach 6-8s –> Begrenzung der zeitliche Auflösung

27
Q

Was sind die drei funktionelle Bildgebungsdesigns?

A
  • Kategoriale Design/ Kognitive Substraktion
  • Faktorielle Designs
  • Parametrische Designs
28
Q

Was ist die Kategoriale Design/Kognitive Subtraktion?

A

Kognitive Subtraktion bezieht sich auf den Vergleich der neuronalen Aktivität zwischen zwei oder mehr Bedingungen, um spezifische kognitive Prozesse zu isolieren und zu untersuchen.
Zum Beispiel: eine Aktivierung während einer bestimmten Aufgabe mit einer Ruheperiode oder einer neutralen Kontrollbedingung zu vergleichen

29
Q

Was ist das Problem der Kategoriale Design/Kognitive Substraktion?

A

Bei komplexeren Fragestellungen stößt der Ansatz
schnell an seine Grenzen –> Problem der adäquaten
Kontrollbedingung

30
Q

Was ist der Faktorielle Design?

A

Die Untersuchung der Auswirkungen mehrerer unabhängiger Variablen auf die Gehirnaktivität

Verschiedene Bedingungen oder Faktoren kombiniert werden, um ihre individuellen und interaktiven Auswirkungen auf das Gehirn zu analysieren

Zum Beispiel: die Kombination von Aufgabentyp (z. B. visuell vs. auditiv) und Aufgabenschwierigkeit (z. B. leicht vs. schwer) umfassen

31
Q

Was ist der Parametrische Design?

A

Variable ist kontinuierlich statt kategorisch
Parametrische Designs beziehen sich auf Experimente, bei denen eine kontinuierliche Variation eines bestimmten Parameters stattfindet. Dieser Parameter kann beispielsweise die Intensität einer Stimulusdarbietung oder die Schwierigkeit einer Aufgabe sein. Bei parametrischen Designs werden die Gehirnaktivierungen in Bezug auf den Wert des Parameters analysiert, um zu untersuchen, wie das Gehirn auf die Variation dieses Parameters reagiert

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