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Entwicklung von Methoden zur ereignisgesteuerten neurofunktionellen Kernspintomographie für die Messung der Gehirnaktivität bei der Schmerzverarbeitung

Meyer, Heiko

English Title: Development of methods for event-related neurofunctional magnetic resonance imaging for measuring brain activity during the processing of pain

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PDF, German
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Abstract

Die ereignisgesteuerte neurofunktionelle Magnetresonanz-Tomographie ermöglicht die Darstellung der aktiven Gehirnareale, indem sie die unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften von oxygeniertem und desoxygeniertem Blut ausnutzt. Im Rahmen dieser Arbeit wurden vier ereignisgesteuerte FLASH-Meßsequenzen für die Untersuchung der Schmerzverarbeitung entwickelt und implementiert. Diese Methoden ermöglichen die Abbildung der Gehirnfunktion auf einen äußeren Reiz mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung. In Messungen am Phantom und am Probanden wurden die Techniken mit ereignisgesteuerten EPI-Aufnahmen verglichen. Zur Lokalisation und Untersuchung der Dynamik der an der Schmerzverarbeitung beteiligten Areale wurden zwei Sequenzen bei phasischen und tonischen Reizen durch Thermoden- und CO2-Laserstimulation eingesetzt. Durch Implementierung eines randomisierten Stimulationsdesigns gelang die Evaluation der reizstärkenabhängigen Dynamik. Der Einfluß von Kopfbewegungen des Probanden während der Datenaufnahme wurde mit Hilfe von Simulationsrechnungen für zwei Sequenztypen ermittelt. Die im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Methoden für die Ableitung eines EEGs im Tomographen erlauben eine Messung der Hirnströme auch während funktioneller MR-Messungen. Damit können die Vorteile der hohen zeitlichen Auflösung des EEGs mit der guten räumlichen Auflösung der MRT kombiniert werden. Mit Hilfe dieser Methoden gelingt es, die Prozesse der Schmerzverarbeitung zu untersuchen und der Neuropsychologie ein Werkzeug zur Erforschung der Mechanismen der Chronifizierung des Schmerzes zur Verfügung zu stellen.

Translation of abstract (English)

Event-related neurofunctional magnetic resonance tomography allows to map brain activity by utilizing the different magnetic properties of oxygenated and deoxygenated blood. In this work four event-related FLASH-sequences were developed and implemented. These methods permit imaging of brain activity induced by an external stimulus with high temporal and spatial resolution. The imaging techniques were compared to event-related EPI-sequences in measurements of phantoms and volunteers. For localizing and investigating the dynamics of areas involved in pain processing two sequences were examined for tonic and phasic stimuli with thermode and CO2-laser impulses. The implementation of a randomized stimulus design allows to evaluate the stimulation level dependency. To study the influence of head movements during the measurement, simulation studies were performed for two types of sequences. In addition methods were developed to acquire EEG data inside the bore to monitor brain activity even during MR scanning. This allows to combine the advantages of the high temporal resolution of EEG with the good spatial resolution of the MR technique. With these methods it is now possible to study pain processing and to provide the neuro-psychologists with a tool for the examination of pain chronification mechanisms.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Schad, Prof. Lothar Rudi
Date of thesis defense: 28. June 2000
Date Deposited: 24. Jan 2001 00:00
Date: 2000
Faculties / Institutes: Service facilities > German Cancer Research Center (DKFZ)
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Magnetische Resonanz, Tomographie, Schmerzforschung, Elektroencephalographie, Computersimulation, NMR-Bildgebung
Uncontrolled Keywords: Magnetresonanz , fMRI , fMRT , Sequenzen , BOLDmagnetic resonance , fMRI , functional imaging , event related , head
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