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Dr. Wolf, Beckelmann und Partner
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Funktionelle MRT (fMRT)

Messung der Hirnaktivität
 
Die Messung der Hirnaktivität ist ein komplexer Vorgang. Er erfordert eine detaillierte Planung und enge Zusammenarbeit mit dem Patienten.
 
Um die Hirnaktivität zu messen, stehen folgende Möglichkeiten zur Verfügung. Die invasive Methode setzt, um Membranpotentiale ableiten zu können, eine Implantation von Elektroden voraus. Die nichtinvasive Methode kann elektrophysiologische Potentiale durch ein EEG (Elektroenzophalografie), oder mittels der Magnetenzephalografie(MEG) ableiten. Rückschlüsse auf die Nervenzellaktivität in Bezug auf vaskuläre Reaktionen liefern eine PET Untersuchung und die funktionelle MRT.
 
Die ersten beiden Methoden der nicht-invasiven Messung der Hirnaktivität, sind auf die Anbringung von Oberflächenelektroden angewiesen. Die Nervenzellaktivität läßt sich so direkt in guter zeitlicher Auflösung ableiten. Das Signal ist hier aber gering und sehr störungssensibel.
Das FDG - PET setzt eine Applikation eines radioaktiven Isotops (FDG = Fluordesoxyglucose) voraus. Die Auflösung bei diesem Verfahren ist aber gering. Die von Bandettini (1993) und Kwong (1995) verfassten Beschreibungen zur Messung der Hirnaktivität mittels der Magnetresonanztomographie werden heute als Grundlage eingesetzt. Die fMRT bietet inzwischen eine gute räumliche und zeitliche Auflösung mit Darstellung von vaskulären Reaktionen.
 
Physiologie der Hirndurchblutung
 
Vom hohen Stellenwert für die fMRT ist die Tatsache, dass durch Nervenzellaktivität eine Änderung des lokalen Metabolismus stattfindet. Glucose und Sauerstoffverbrauch erhöhen die Nervenzellaktivität, die Hirndurchblutung steigt lokal an.
 
 
Das BOLD - Signal
 
Funktionsprinzip
 
Spezielle MRT - Sequenzen und die BOLD - Technik (blood oxygenation level dependent contrast) machen es möglich, die Änderung der örtlichen Hirndurchblutung sichtbar zu machen. Bei den verwendeten Sequenzen handelt es sich um T2* - Sequenzen (hauptsächlich EPI). Da das BOLD - Signal sehr schwach ist, wird ein starkes und sehr homogenes Magnetfeld benötigt. Gute Ergebnisse setzen magnetische Felddichten von mindestens 1,5 Tesla voraus.
 
Grundlagen der BOLD - Technik
 
Bei erhöhter örtlicher Hirnaktivität wird das Oxyhämoglobin zu Desoxyhämoglobin reduziert. Das entstandene Desoxyhämoglobin ist paramagnetisch und führt zur erhöhten Suszeptibilität im Vergleich zur Umgebung. Die Folge ist eine Verkürzung der T2* - Zeit.
Eine Abbildung der funktionellen Hirnanatomie benötigt eine zerebrale Reaktion auf eine Stimulation, die man als Paradigmen bezeichnet. Bei den Paradigmen kann es sich um visuelle, motorische, sensible, akustische oder emotionale Reize handeln. In der klinischen Anwendung werden mit Hilfe der fMRT präoperativ funktionelle Gehirnregionen abgegrenzt. Probleme ergeben sich allerdings bei veränderter Hirnphysiologie und Anatomie, wie z.B. durch raumfordernde Prozesse oder den Steal - Effekt (Arterio - Venöses - Angiom).
 
Datenverarbeitung/Ausblick
 
Nach abgeschlossener Untersuchung, müssen die gemessenen Daten einen Vorverar-beitungsprozess durchlaufen. Es werden bewegungsbedingte Veränderungen ausgeglichen und eine Normalisierung durchgeführt, um das Gehirn an ein "Standardgehirn" anzupassen. Im Anschluss werden die Datensätze geglättet und statistisch ausgewertet.
Neben hohen Feldstärken, die ein stärkeres BOLD - Signal erzeugen, ermöglichen spezielle DWI - Messungen durch sogenannte Diffusions-Tensoren eine Abbildung von Faserverbindungen des Gehirns oder Rückenmarks. Auf diese Art lassen sich Faserveränderungen nach einem Trauma, einem Schlaganfall oder durch degenerative Veränderungen genauer untersuchen.
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