Funktionelle Bildgebung at Universität Magdeburg | Flashcards & Summaries

Lernmaterialien für Funktionelle Bildgebung an der Universität Magdeburg

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TESTE DEIN WISSEN
Spulen 
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Dienen zur Ausstrahlung des Anregungspulses und/oder Signalempfang.
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Wie wird die BOLD-Antwort im fMRT sichtbar?
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Neuronale Aktivierung -> Abnahme lokale Konzentration an DesOxyHb -> Weitung Blutgefäße -> Zunahme lokale Konzentration an OxyHb -> erhöht Homogenität magnetischer Suszeptibilität -> resultiert in Steigerung MRT-Signals
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Was ist keine wichtige Eigenschaft der hämodynamischen Antwort?
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Peak height/Maximal erreichte Amplitude: oft AV, direkteste Verbindung zu Höhe neuronaler Aktivität; 5% bei sensorisch, 0.1-0.5% bei kognitiv
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Mit MRT macht man standardmäßig frei bewegliche Protonen sichtbar. Warum? Wie kann man "nichtbewegliche Protonen" (d.h. die in Makromolekülen gebundenen) sichtbar machen?
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  • Warum? "nichtbewegliche Protonen haben zu kurze T 1-Relaxationszeit
  • Lösung: Anregung durch Radiofrequenz-Impulse (frei bewegliche kann man damit nicht anregen) und dadurch Sättigung der Magnetisierung von makromolekular gebundenen Protonen -> Magnetisierungstransfer auf naheliegende frei bewegliche Protonen -> dadurch sind die auch gesättigt und damit Signalabfall dort
  • Sichtbarmachung des Magnetisierungstransfer bezeichnet man als Magnetisierungstransferkontrast/ "magnetization transfer contrast" (MTC)
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Was ist "spatial smoothing" und warum verwendet man es?
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Filter, welcher Hochfrequenz-Informationen entfernt, wird auf die Daten angewendet . Meistens Faltung/lineare Überlagerung des dreidimensionalen Bildes mit einem dreidimensionalen "Gaussian Filter/Kernel".
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Was trifft auf Desoxyhämoglobin zu?
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Ist paramagnetisch
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SOA
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Stimulus Onset Asynchrony. Zeit zwischen Einsetzen eines Stimulus und Einsetzen des nächsten.
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Was trifft auf die Gradientenechosequenz (GRE) zu?
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Auf den Anregungspuls folgt nach TE/2 ein 180°-Refokussierungspuls und infolge dessen zum Zeitpunkt TE (Echozeit) ein Echo.
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Filterung in typischen fMRt-Experimenten
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Bei high-pass-Filterung muss man aufpassen, dass die höchste abgeschnittene Frequenz (Grenzwert des Filters) niedriger ist als die experimentelle Grundfrequenz.
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Was ist die typische Art und Weise die Funktion der hämodynamischen Antwort zu charakterisieren? (Canonical HRF)
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Double-Gamma HRF (+ zweite Gamma-Funktion, die den poststimulus undershoot modelliert)
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Was sind Multi-Echosequenzen und was bringen sie?
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SE-/Gre-Sequenzen, bei denen das Echo mehrfach erzeugt wird. So in einer Sequenz mehrere Messungen mit unterschiedlicher TE (unterschiedlichen Gewichtungen) oder eine Messung schneller zu Ende bringen. 
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Welche Besonderheiten in der Beurteilung/Anstrebung eines effizienten experimentellen Designs kommen hinzu, wenn es mehrere event-Typen/experimentelle Bedingungen gibt?
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-Statt der Wahrscheinlichkeit des Auftretens nur eines events zu betrachten (dessen Komplementärwahrscheinlichkeit automatisch das andere event beschreibt), betrachten wir jeweils die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines spezifischen event-Typs als Funktion von history (ein Vektor der vorherigen event-Typen).

-Verschiedene Kontraste haben verschiedene Effizienzen (bei ein- und demselben Design versteht sich)

-diese Effizienzen variieren in Abhängigkeit von der SOA
-> deshalb haben verschiedene Designs und Kontraste verschiedene optimale SOAs
  • Randomisiertes Mixen von 2 event-Typen: optimales SOA 16-20s für "common effect" (interessierender event-Typ vs. baseline), aber möglichst klein für "differential effect"
  • Deterministisches Design (absolut abwechselnd): optimales SOA für "differential effect" 8-10s 
-> und Beschränkungen in der Variation der SOA beeinflussen welches Design optimal ist
  • SOA kann minimal 5s sein: Pseudo-ramdomisiertes Design (randomisiert bzgl. "first-order", voll deterministisch bzgl. "second order") effizienter als voll randomisiertes für Detektion des "differential effects"
  • SOA minimal 9s: alternierendes Design effizienter, aber vorhersagbarer als pseudo-randomisiertes

-null events: Werden randomisiert mit den interessierenden event-Typen. Randomisierung SOA zwischen interessierenden events. Keine Veränderung ISI. 
  • Höhere Effizienz bei der Detektion des "common effects" bei SOA < 10s, nur etwas geringer für "differential effect" -> Wichtig, falls wir für beide Kontraste sensitiv sein wollen.
  • Erlauben baseline-Kontraste (wichtig bei fehlendem differentiellen Effekt) (aber weil Problem wenn zu selten besser längere Zeit zwischen den Blöcken)
  • Erhöhen Estimation Efficiency (wichtig wenn die Form der BOLD-response bestimmt werden soll)
  • Verlängern Experiment
  • Adäquate baseline manchmal unklar
  • Bei zu geringer Zahl: Überraschung der Vpn
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Q:
Spulen 
A:
Dienen zur Ausstrahlung des Anregungspulses und/oder Signalempfang.
Q:
Wie wird die BOLD-Antwort im fMRT sichtbar?
A:
Neuronale Aktivierung -> Abnahme lokale Konzentration an DesOxyHb -> Weitung Blutgefäße -> Zunahme lokale Konzentration an OxyHb -> erhöht Homogenität magnetischer Suszeptibilität -> resultiert in Steigerung MRT-Signals
Q:
Was ist keine wichtige Eigenschaft der hämodynamischen Antwort?
A:
Peak height/Maximal erreichte Amplitude: oft AV, direkteste Verbindung zu Höhe neuronaler Aktivität; 5% bei sensorisch, 0.1-0.5% bei kognitiv
Q:
Mit MRT macht man standardmäßig frei bewegliche Protonen sichtbar. Warum? Wie kann man "nichtbewegliche Protonen" (d.h. die in Makromolekülen gebundenen) sichtbar machen?
A:
  • Warum? "nichtbewegliche Protonen haben zu kurze T 1-Relaxationszeit
  • Lösung: Anregung durch Radiofrequenz-Impulse (frei bewegliche kann man damit nicht anregen) und dadurch Sättigung der Magnetisierung von makromolekular gebundenen Protonen -> Magnetisierungstransfer auf naheliegende frei bewegliche Protonen -> dadurch sind die auch gesättigt und damit Signalabfall dort
  • Sichtbarmachung des Magnetisierungstransfer bezeichnet man als Magnetisierungstransferkontrast/ "magnetization transfer contrast" (MTC)
Q:
Was ist "spatial smoothing" und warum verwendet man es?
A:
Filter, welcher Hochfrequenz-Informationen entfernt, wird auf die Daten angewendet . Meistens Faltung/lineare Überlagerung des dreidimensionalen Bildes mit einem dreidimensionalen "Gaussian Filter/Kernel".
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Q:
Was trifft auf Desoxyhämoglobin zu?
A:
Ist paramagnetisch
Q:
SOA
A:
Stimulus Onset Asynchrony. Zeit zwischen Einsetzen eines Stimulus und Einsetzen des nächsten.
Q:
Was trifft auf die Gradientenechosequenz (GRE) zu?
A:
Auf den Anregungspuls folgt nach TE/2 ein 180°-Refokussierungspuls und infolge dessen zum Zeitpunkt TE (Echozeit) ein Echo.
Q:
Filterung in typischen fMRt-Experimenten
A:
Bei high-pass-Filterung muss man aufpassen, dass die höchste abgeschnittene Frequenz (Grenzwert des Filters) niedriger ist als die experimentelle Grundfrequenz.
Q:
Was ist die typische Art und Weise die Funktion der hämodynamischen Antwort zu charakterisieren? (Canonical HRF)
A:
Double-Gamma HRF (+ zweite Gamma-Funktion, die den poststimulus undershoot modelliert)
Q:
Was sind Multi-Echosequenzen und was bringen sie?
A:
SE-/Gre-Sequenzen, bei denen das Echo mehrfach erzeugt wird. So in einer Sequenz mehrere Messungen mit unterschiedlicher TE (unterschiedlichen Gewichtungen) oder eine Messung schneller zu Ende bringen. 
Q:
Welche Besonderheiten in der Beurteilung/Anstrebung eines effizienten experimentellen Designs kommen hinzu, wenn es mehrere event-Typen/experimentelle Bedingungen gibt?
A:
-Statt der Wahrscheinlichkeit des Auftretens nur eines events zu betrachten (dessen Komplementärwahrscheinlichkeit automatisch das andere event beschreibt), betrachten wir jeweils die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines spezifischen event-Typs als Funktion von history (ein Vektor der vorherigen event-Typen).

-Verschiedene Kontraste haben verschiedene Effizienzen (bei ein- und demselben Design versteht sich)

-diese Effizienzen variieren in Abhängigkeit von der SOA
-> deshalb haben verschiedene Designs und Kontraste verschiedene optimale SOAs
  • Randomisiertes Mixen von 2 event-Typen: optimales SOA 16-20s für "common effect" (interessierender event-Typ vs. baseline), aber möglichst klein für "differential effect"
  • Deterministisches Design (absolut abwechselnd): optimales SOA für "differential effect" 8-10s 
-> und Beschränkungen in der Variation der SOA beeinflussen welches Design optimal ist
  • SOA kann minimal 5s sein: Pseudo-ramdomisiertes Design (randomisiert bzgl. "first-order", voll deterministisch bzgl. "second order") effizienter als voll randomisiertes für Detektion des "differential effects"
  • SOA minimal 9s: alternierendes Design effizienter, aber vorhersagbarer als pseudo-randomisiertes

-null events: Werden randomisiert mit den interessierenden event-Typen. Randomisierung SOA zwischen interessierenden events. Keine Veränderung ISI. 
  • Höhere Effizienz bei der Detektion des "common effects" bei SOA < 10s, nur etwas geringer für "differential effect" -> Wichtig, falls wir für beide Kontraste sensitiv sein wollen.
  • Erlauben baseline-Kontraste (wichtig bei fehlendem differentiellen Effekt) (aber weil Problem wenn zu selten besser längere Zeit zwischen den Blöcken)
  • Erhöhen Estimation Efficiency (wichtig wenn die Form der BOLD-response bestimmt werden soll)
  • Verlängern Experiment
  • Adäquate baseline manchmal unklar
  • Bei zu geringer Zahl: Überraschung der Vpn
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