Echo-planar Imaging (EPI) erzeugt durch schnell wechselnde Gradienten beträchtliche Schallemissionen. Dies führt nachgewiesenermaßen bei funktionellen Magnet-Resonanz-Tomographie- (fMRT-) Studien zu einer Aktivierung des auditiven Systems, insofern dieses beim jeweiligen Probanden in der Lage ist zu reagieren. Sowohl für auditive wie auch für nicht-auditive Untersuchungen wurden verschiedenste Anstrengungen unternommen, diese Interferenzen zu minimieren. Anstatt den Lärm des Scanners zu reduzieren oder die Transmission des Schalls zu behindern, war es nun das Ziel, eben diesen Schall zur Aktivierung des auditiven Kortex zu benutzen und diese mit fMRT-Untersuchungen nachzuweisen. Dieses geschieht schlicht durch das Auslassen von Read-Outs aus der Gradientenfolge der Pulssequenz. Diese Pulse sind die Hauptemissionsquellen von Schall des EPI, sie verursachen sowohl den Spitzenschallpegel als auch die Grundfrequenz, welche im umgekehrten Verhältnis zum Echo-Spacing steht. Durch eine Modell-gestützte Analyse wird gezeigt, dass das Auslassen von Read-Outs nach einem vordefinierten Schema verlässlich dazu geeignet ist, eine hämodynamische Blood-Oxygenation-Level-Dependent- (BOLD-) Signalveränderung im auditiven Kortex von normal hörenden Probanden (n=60) zu evozieren. Um den Nutzen der Technik beim auditiven fMRI zu zeigen, werden auf der Ebene der Einzelanalysen das traditionelle Family-Wise-Error-Rate- (FWER-) korrigierte Maximum Height Thresholding mit dem Spatial Mixture Modelling (SMM) verglichen. Mit Letzterem können so in 95 % der Fälle eine adäquate, bilaterale, auditive Aktivierung nachwiesen werden, wohingegen das FWER-basierte Voxel-Thresholding nur in 72 % aller Probanden eine solche Aktivierung zeigt. Um die klinische Anwendbarkeit der Technik unter pathologischen Bedingungen zu demonstrieren, wird ein Fallbericht einer Patientin vorgestellt, die an einem schweren, beidseitigen Sensorineural Hearing Loss (SNHL) aufgrund bilateraler Large Vestibular Aqueducts (LVAs) leidet. Dabei wird eben diese Modifikation benutzt, um präoperativ vor Cochlear Implantation (CI) zu zeigen, dass ein zentrales Resthörvermögen vorhanden ist. Da die Untersuchung völlig unabhängig von der Compliance des Patienten und kein zusätzliches Zubehör zum Scanner vonnöten sind, eignet sie sich hervorragend zu auditiven Untersuchungen, um so schnell das Hörvermögen zu prüfen. Dabei funktioniert die Methode unabhängig von äußerlichen Bedingungen: Bei hörgesunden Probanden ebenso wie bei Hörgeschädigten, bei Kindern, Jugendlichen und Erwachsenen aller Altersstufen sowie unabhängig von einer Sedierung während der Untersuchung. Beide benutzten Scanner zeigten unabhängig vom Gradienten oder der verwendeten Spule ein gleiches Ergebnis. / Echo-planar Imaging (EPI) induces considerable sound emissions by steep gradient pulses. This leads evidentially to an activation of the auditory system, as much it is able to response in that particular subject. For auditory as well as non-auditory investigations, various efforts have been undertaken to minimize those interferences. Instead of reducing the scanner noise or cumbering its transmission, the goal was now to utilize it to activate the auditory cortex and detect it later on by functional magnetic resonance imaging (fMRI). This was achieved by simply omitting read-outs from the gradient train of an EPI pulse sequence. Those pulses are the primary noise determinant in EPI, they induce both the peak sound level and the fundamental frequency peak, which relates inversely to the echo spacing. By hypothesis-driven analyses it is demonstrated that withholding read-out gradients in a defined scheme reliably evokes hemodynamic Blood Oxygenation Level Dependent (BOLD) signal modulations in the auditory cortex of normal hearing subjects (n=60). To show the value of this new method, the first level analyses of the single subjects with the traditional Family-Wise-Error-Rate (FWER-) corrected Maximum Height Thresholding are compared with Spatial Mixture Modelling (SMM). This way in 95 % of all subjects an appropriate, bilateral auditory activation was detected with SMM, whereas the FWER-based Voxel-Thresholding revealed such activation in only 72 %. To show the clinical practicability of the new technique under pathological conditions the case report of a patient with severe, binaural Sensoneurinal Hearing Loss (SNHL) due to bilateral Large Vestibular Aqueducts (LVA) is presented. Thereby this modification is used to confirm residual audition prior to cochlear implantation (CI). As the investigation is totally independent of the patient's compliance and no additional equipment other than the scanner is necessary, it is suited well as a quick testing for central audition. At the same time the approach is absolutely independent from other conditions: It works with normal hearing subjects as well as with hearing impaired patients; with children, adolescents as well as adults of all age brackets and regardless of sedation during the test. Both scanners, that were used, showed independent from the gradient or the coil the same results.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:2424 |
| Date | January 2007 |
| Creators | Sahmer, Peter |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | deu |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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