Dokument: Anatomische Zuordnung funktioneller MRT- und PET-Daten von subkortikalen Hirnarealen im Talairach-Raum – Anwendung eines serienschnittbasierten Atlassystems

Titel:	Anatomische Zuordnung funktioneller MRT- und PET-Daten von subkortikalen Hirnarealen im Talairach-Raum – Anwendung eines serienschnittbasierten Atlassystems
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=23473
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20130114-113825-9
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Dr. Sütfels, Steffen [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 4,51 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 10.01.2013 / geändert 10.01.2013
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibung:	Die neurowissenschaftliche Forschung versucht den Zusammenhang zwischen Funktion und anatomischer Struktur im zentralen Nervensystem herzustellen. Dank moderner bildgebender Verfahren (MRT, PET) können fächerübergreifend metabolische Vorgänge schnell und nicht invasiv im menschlichen Gehirn nachgewiesen werden. Allerdings besitzen diese Methoden nur eine grobe Strukturauflösung. Für die Interpretation der Befunde sind daher Hilfsmittel, bzw. Programme notwendig. In der Vergangenheit hat sich das Koordinatensystem von Talairach und Tournoux (1998) etabliert, das auf der Basis eines dreidimensionalen Normalisierungs- und Interpretationsverfahrens anatomische Kenntnisse weitgehend unnötig macht. Die Registrierung von „regions of interest“ (ROIs) in einem standardisierten Gridsystem bietet gleichzeitig die Möglichkeit des Vergleiches von Studienergebnissen durch Anpassung der untersuchten Gehirne an ein Standardgehirn. Nachteile von Talairach und Tournoux (T&T) sind die nur makroskopische Anatomie und die dreidimensionale Inkonsistenz der Hirnschnitte. Das Ziel der Studie ist nachzuweisen, wie genau und wie nützlich die Zuordnung dieses Systems zur Gehirnanatomie ist, welche Unterschiede zwischen T&T und dem eigenen Ansatz vorliegenden, welche Einschränkungen in beiden Atlassystemen bestehen und wie genau die anatomische Zuordnung funktioneller MRT- und PET-Daten zur Gehirnanatomie dieser beiden Systeme ist. Methode: A) Auf der Grundlage des „Atlas of the Human Brain“ (AHB) (Mai et al. 2008) wurde der BrainNavigator, ein serienschnittbasiertes, dreidimensionales Atlassystem mit mikroskopischer Strukturauflösung, entwickelt. Der BrainNavigator ist dreidimensional konsistent und der ihm zu Grunde liegende AHB ist an den Hirnraum von T&T angepasst. B) Durch Überlagerung der koronaren Hirnschnitte wurde das Transformationsergebnis auf verbliebene intersubjektive morphologische Unterschiede untersucht. C) “regions of interest“ (ROIs) aus funktionellen MRT und PET Studien (NeuroImage 2001-2003), die in x,y,z-Koordinaten nach Talairach und Tournoux angegeben wurden, wurden auf ihre Lokalisationsgenauigkeit getestet, also der Übereinstimmung der in den Studien angegebenen Lokalisationsbezeichnung mit der Lokalisation in der entsprechenden anatomischen Struktur auf den koronaren Hirntafeln des T&T-Atlas und im BrainNavigator. D) Strukturierte Ergebnisse aus den recherchierten Publikationen wurden zu jeder ROI in eine Datenbank eingepflegt und konnten im BrainNavigator in Form einer Web-Tafel aufgerufen werden. Ergebnisse: 1) Aufgrund der makroskopischen Anatomie des T&T-Atlas war teils nur eine grobe anatomische Zuordnung der funktionellen MRT- und PET-Daten möglich. Durch die mikroskopische Auflösung des dem BrainNavigator zu Grunde liegenden AHB konnte eine deutlich detaillierte Abgrenzung der anatomischen Strukturen erfolgen. 2) Die quantitative Auswertung der Lokalisationsgenauigkeit insgesamt ergab keinen signifikanten Unterschied zwischen dem BrainNavigator (BN) und T&T („in Region“: 59,6% BN vs 55,4% T&T, „unter 5 mm“: 86,6% BN vs 88,6% T&T). Die hohe Ungenauigkeit war auf einen missverständlichen Umgang mit der Vielzahl an Analyse-Software-Systemen und der Benennung der daraus entstehenden Koordinatensysteme zurückzuführen 3.) Die lineare Transformation des BrainNavigator an den T&T-Atlas zeigte Limitationen im regionalen Ausgleich intersubjektiver morphologischer Unterschiede. So waren signifikante Unterschiede in der Amygdala („in Region“: 55,4% BN vs 44,3% T&T) und im Ncl. caudatus („in Region“: 53,3% BN vs 42,2% T&T) als Ausdruck der verbliebenen intersubjektiven Variabilität der Hirnstrukturen und dem deutlichen Altersunterschied der beiden post mortem Gehirne (BN: 24 J.; T&T: 60 J.) nachweisbar. 4) Die funktionellen MRT- und PET-Daten konnten unter Berücksichtigung ihrer genauen anatomischen Lokalisation im funktionellen Kontext des Versuchsaufbaus und der Versuchsergebnisse neu bewertet werden. Der BrainNavigator bot dadurch ein einfach und intuitiv nutzbares Referenzsystem für die Lokalisation und Analyse subkortikaler Strukturen. Ausblick: Der BrainNavigator ist ein öffentlich und frei zugängliches Programm. Er bietet die Möglichkeit eigene Studienergebnisse in Bezug auf ihre anatomische Lokalisation zu testen. Neue Daten können in die vorhandene Datenbank eingepflegt werden. Der BrainNavigator ist eine Quelle für Meta-Analysen und kann als Diskussionsforum dienen. Erste nicht-lineare Transformationsalgorithmen konnten mit Daten des BrainNavigator bereits angewendet werden. Die Weiterentwicklung zur direkten Anpassung des BrainNavigator-Datensatzes an MRT- und PET-Daten ist auf Grund der nachgewiesenen Limitationen der linearen Transformation geplant.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Anatomie I
Dokument erstellt am:	14.01.2013
Dateien geändert am:	14.01.2013
Promotionsantrag am:	06.10.2011
Datum der Promotion:	17.12.2012