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Fichier Détails
| Cartes-fiches | 217 |
|---|---|
| Langue | Deutsch |
| Catégorie | Théologie |
| Niveau | Apprentissage |
| Crée / Actualisé | 30.06.2023 / 27.12.2024 |
| Lien de web |
https://card2brain.ch/box/20230630_biopsychologie
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| Intégrer |
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Räumliche Auflösung und Signal Rauschen Verhältnis: Welchen Einfluss hat die Schichtdicke?
- Je größer die Voxel desto besser das SRV, aber desto schlechter die räumliche Auflösung
- Je größer die Schichtdicke desto größer die Voxel – also desto besser SRV aber desto schlechter räumliche Auflösung
Welche 3 Schritte bei MRT um Bild zu erhalten?
1.Anregung (Z-Achse mit selektiver Schicht der Lamorfrequenz)
2.Phasenkodierung (Y-Achse nach der Anregung)
3.Messung (Frequenzkodierung der X-Achse)
Phasenkodierung dient dazu, dass die Spins von unten nach oben schneller laufen Und Frequenzkodierung, dass die Spins von links nach rechts schneller laufen
Und dadurch erhält man dann erst das spezifische Bild zu einer gewählten Schicht.
Räumliche Auflösung hängt mit Voxelgröße zusammen. Beim fMRT sind die Voxel größer als bei struktureller MRT – Warum?
- fMRT basiert auf Abhängigkeit des Signals vom Sauerstoffgehalt des Bluts
- SNR: fMRT basiert auf Verhältnis von sauerstoffarmem und sauerstoffreichem Blut in einem Voxel – das Signal ist also ansich schon sehr klein
- Je kleiner das Voxel desto schlechter ist die SNR, also kleines Signal und großes Rauschen-> schlecht – daher größere Voxel
- Akquisitionszeit: je höher die Auflösung, desto länger die Akquisitionszeit (linearer Zusammenhang Anzahl Schichten und Akquisitionszeit, in-plane Auflösung: Datenverarbeitung braucht länger mit größerer Auflösung)
Was bedeutet zeitliche Auflösung?
- Messung des zeitlichen Verlaufs von Hirnaktivität, viele Bildakquisitionen hintereinander
- Abstand zwischen zwei Messungen: TR – Basiseinheit für zeitliche Auflösung fMRT, meist zwischen 500 und 3000msz
- Je kürzer die TR desto bessere Auflösung
Wofür dient Preprocessing?
Reduktion von Rauschen, Vorbereitung auf statistische Weiterverarbeitung
Wie unterscheiden sich MRT und TMS?
MRT:
- kann korrelativ und kausal untersuchen,
- strukturelle Darstellung des Gehirns oder Hirnaktivität abbilden
- Patient befindet sich in starkem Magnetfeld, durch Wirkung der Magnetisierung auf H20 Protonen können Bilder erzeugt werden
TMS
- stimuliert Hirnstrukturen,
- ist kein bildgebendes Verfahren, sondern Ergänzung zu bildgebenden Verfahren,
- kann kausale Zusammenhänge zwischen Gehirn und Verhalten untersuchen,
- Magnetfeld wird nur ganz kurz erzeugt (1ms) und verändert Ionenströme an Zellmembran und damit Erregbarkeit der Zellen,
- der Effekt ist sehr fokal (nur auf kleinen Bereichdes Gehirns),
- die Reizantwort muss zusätzlich durch ein EMG gemessen werden, es kann nicht nur zu diagnostischen sondern auch zu therapeutischen Zwecken genutzt werden
Die Gradientenspulen sind wichtig für die Ortskodierung in allen 3 Raumrichtungen.
Die T2*- Relaxation hängt von konstanten Inhomogenitäten im Magnetfeld ab.
Der T1- Bildkontrast hängt mit der TR zusammen.
Für eine starke T1- Gewichtung sollte die TR möglichst lang sein.
Kurze TR = starke T1 Gewichtung (wenn TR zu lang haben alle Gewebearten den Ausgangszustand zu 100% erreicht und können nicht differenziert werden)
Bei der Bildgebung ist allein das Signal-Rausch-Verhältnis entscheidend.
Die Bewegungskorrektur bei der Auswertung von fMRT- Daten basiert auf „rigid body transformations“
Das BOLD-Signal reflektiert am ehesten die in eine Hirnregion gesendeten Aktionspotentiale.
misst Signal der Blutgefäße, welches Sauerstoffgehalt widerspiegelt
Die HRF reflektiert den Verlauf der neuronalen Aktivität nach Präsentation eines Reizes.
Neuronale Aktivität führt zu einer Erhöhung des Anteils sauerstoffreichen Blutes in der Nähe des aktivierten Gehirnareals.
Spin Echo Sequenz - was trifft zu?
durch den 180° Impuls nach der Hälfte der TE wird die Reihenfolge der Spins umgekehrt und die langsamszen haben einen Vorsprung -> Rephasierung, Wiederherstellung des MR Signals -> Echo
Lamorfrequenz - was trifft zu?
Je größer die Schichtdicke, desto größer / besser das Signal- Rausch- Verhältnis.
größere Schichtdicke = größere Voxel = bessere SRV aber schlechtere räumliche Auflösung
Je stärker das statistische Magnetfeld, desto größer / besser das SRV.
Je kleiner die Schichtdichte, desto kleiner / besser die räumliche Auflösung.
Je schlechter die räumliche Auflösung, desto besser das SRV
Die Spin-Echo-Sequenz erhöht den T1-Kontrast
Die Spin-Echo-Sequenz gleicht T2*-Effekte aus
Gleicht T2 Effekte (Dephasierung) aus , Spin-Echo = durch 180° Impuls nach Hälfte der TE (Rephasierung, Spins drehen sich um 180°, die langsameren haben Vorsprung) wird T2 Relaxation wird verhindert um MR Signal zu erhalten
Je größer die Voxel, desto schlechter das Signal- Rauschen- Verhältnis
Je besser die räumliche Auflösung, desto größer die TR
Erhöhung TR führt zu besserem SRV also schlechterer räumlicher Auflösung (?)
Der Anstieg des MRT-Signals im Rahmen des BOLD-Effekts basiert auf dem Verbrauch von Sauerstoff und dem folgenden stärkeren Anstieg der Menge von Desoxyhämoglobin im Vergleich zu Hämoglobin
Der Anstieg des MRT-Signals im Rahmen des BOLD-Effekts basiert auf dem Verbrauch von Sauerstoff und dem folgenden stärkeren Anstieg der Menge von Oxyhämoglobin im Vergleich zu Desoxyhämoglobin
fMRT ermöglicht die nicht-invasive Messung der Gehirnaktivität in 3D
Es wird in 3 Dimensionen gemessen, aber die Bilder sind zunächst zweidimensional
fMRT nutzt die von der regionalen Aktivität abhängige Veränderung des Sauerstoffgehalts des in den Hirngefäßen befindlichen Blutes.
Aktive Neurone brauchen mehr Sauerstoff.
Es wird verstärkt sauerstoffreiches Blut in die aktiven Regionen gebracht.
Aus Regionen erhöhter neuronaler Aktivität fließt mehr sauerstoffärmeres Blut ab als aus weniger aktiven Regionen.
Aus Regionen erhöhter neuronaler Aktivität fließt mehr sauerstoffreicheres Blut ab als aus weniger aktiven Regionen.
Die mögliche räumliche Auflösung der Daten (bei fMRT) liegt im Bereich weniger Kubikmillimeter.
Der Anteil sauerstoffreichen Blutes beeinflusst den T2*- sensitiven Kontrastmechanismus.
Das BOLD- Signal reflektiert die Aktionspotentiale, die eine Hirnregion generiert.
Unterschiede und Gemeinsamkeiten EEG und MEG
Gemeinsamkeit:
neurophysiologische Grundlage ist bei beiden, dass Neurone durch EPSPs und IPSPs zu Dipolen werden, bei beiden führen Bewegungen, Blinzeln der VP zu Artefakten
Unterschiede:
- EEG leitet eletrische Aktivität ab, MEG ein magnetisches Korrelat (magnetische Signale die durch elektrische Aktivität des Gehirns hervorgerufen werden
- EEG misst extrazelluläre Ströme, MEG intrazelluläre
- Im EEG müssen Zellen senkrecht zum Skalp ausgerichtet sein, im MEG parallel, dadurch kann MEG auch Sulci messen
- EEG misst elektrische Aktivität, die ist abhängig von leitenden Medien, im Gehirn haben unterschiedliche Substanzen unterschiedliche Leitungseigenschaften, was zu diffusen Signalen führen kann / Magnetfeld ist davon unbeeinträchtigt
- Im EEG EKPs / im MEG ERMFs
- MEG hat eine etwas bessere räumliche Auflösung als EEG
- MEG ist teurer als EEG
- Bei MEG können metallische Gegenstände und Implantate das Magnetfeld beeinflussen
Was ist die Abtastrate?
Die Häufigkeit mit der ein Signal pro Zeitintervall (meistens 1 Sekunde) abgetastet wird
Abtastrate bestimmt welche Frequenz maximal erfasst werden kann, sie muss daher mindestens doppelt so hoch sein wie die größtmögliche zu erfassende Frequenz (Nyquist Shannon Theorem)
Bei zu geringer Abtastrate: Aliasing (Treppeneffekt)
Wie kommt man vom EEG zum EKP
Die zwei wichtigsten Elemente dafür sind sog. Event Codes / marker Codes und die Datenverarbeitung. Hierfür gibt es mehrere Schritte:
EEG Signale werden gefiltert, Störfrequenzen herausgenommen, Artefakte werden ausgeschnitten und Signale werden segmentiert
Durch die Segmentierung entstehen die EKPs: Dazu werden Event Codes / Marker Codes die während Aufnahme gesendet wurden genutzt. Das Zeitintervall, wie weit vor und nach Marker das Signal segmentiert wird, ist abhängig von Experimentalbedingung und zeitlichem Ablauf und muss individuell bestimmt werden.
Unterschiede zwischen EEG und Einzelzellableitung
- EEG misst an Kopfoberfäche, EZA invasiv
- EEG betrachtet große Neuronengruppen die synchron feuern, EZG untersucht einzelne Neurone und deren APs
- EZA arbeitet mit systematischer Verschiebung, EEG Elektroden werden nicht bewegt
- Impedanz EEG sollte kleiner als 5 kiloohm sein, Impedanz EZA 100 Kiloohm bis Megaohm - je größer desto besser können einzelne Neurone isoliert werden
- EEG kann händisch angebracht werden, EZA mit ferngesteuertem Motor für präzise Ansteuerung der Hirnstruktur
