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Deformationsbasierte Morphometrie - eine Methode zur Analyse hirnstruktureller Veränderungen

Autor :Christian Gaser
Herkunft :OvGU Magdeburg, Fakultät für Naturwissenschaften
Datum :09.08.2001
 
Dokumente :
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Typ :Dissertation
Format :Text
Kurzfassung :In dieser Dissertation wurde die Methode der deformationsbasierten Morphometrie (DBM) zur Analyse der Hirnstruktur vorgestellt und ihre Validierung und Anwendung am Beispiel mehrerer Studien beschrieben. Der DBM liegt eine einfache Idee zugrunde. Wird ein Gehirn lokal so deformiert, daß es danach weitgehend einem anderen Gehirn entspricht, so sind die strukturellen Unterschiede zwischen beiden Gehirnen in genau diesen Deformationen ''kodiert'' und können statistisch analysiert werden. Diese Methode ermöglicht einen alternativen Zugang zur Untersuchung struktureller Veränderungen im gesamten Gehirn. Sie arbeitet vollautomatisch und erlaubt die benutzerunabhängige Analyse großer Stichproben, ohne a priori zu untersuchende Regionen festlegen zu müssen, wie das bei konventionellen Methoden der Fall ist. Da die Analyse in jedem Voxel erfolgt, werden Partialvolumeneffekte vermieden und eine höhere räumliche Sensitivität bei der Erfassung diffuser Alterationen erzielt. Mit der beschriebenen DBM-Methode liegt das erste deformationsbasierte Verfahren vor, das eine voxelweise Analyse des gesamten Gehirns erlaubt. Damit konnte ein wesentlicher Fortschritt gegenüber den bisher vorliegenden deformationsbasierten Ansätzen erzielt werden, die auf die Analyse von Oberflächen oder ausgesuchten Regionen beschränkt sind. Für die statistische Analyse dieser Deformationen wurde erstmalig ein multivariates allgemeines lineares Modell eingesetzt. Gegenüber dem üblichen Hotelling's T2-Test zum Vergleich zweier Gruppen ermöglicht dieses Modell zahlreiche weitere Fragestellungen, in denen z.B. die Abhängigkeit von einer oder mehreren Variablen analysiert werden kann. Für deformationsbasierte Morphometrieverfahren lag bisher kein direkter Vergleich der Ergebnisse zur konventionellen Volumetrie vor. Um eine Validierung der DBM zu realisieren, wurde eine Stichprobe von 39 schizophrenen Patienten verwendet. Die Seitenventrikel wurden semi-automatisch segmentiert, um die Stichprobe in schizophrene Patienten mit großen und kleinen Ventrikeln einzuteilen. Der anschließende voxelweise Vergleich beider Gruppen mit der DBM zeigte, daß die Ergebnisse mit konventionellen Volumetrieverfahren vergleichbar sind, darüber hinaus eine Reihe methodisch bedingter Vorteile bieten. Dies wurde vor allem deutlich, wenn die Analyse auf lokale Volumenänderungen eingeschränkt wurde, die sich mit der Jacobischen Determinante berechnen lassen. In einem Vergleich von 85 schizophrenen Patienten und 75 gesunden Kontrollen konnten Alterationen in einem präfrontal-thalamo-cerebellären Netzwerk bei schizophrenen Patienten demonstriert werden. Der erstmalige Nachweis aller drei Regionen innerhalb einer Studie unterstützt die Theorie der kognitiven Dysmetrie, die versucht die Heterogenität und Symptomvielfalt der Schizophrenie durch eine räumlich verteilte Störung in diesem Netzwerkes zu erklären. Eine weitere Studie untersuchte den Zusammenhang zwischen hirnstrukturellen Änderungen und akustischen Halluzinationen - einem Symptom, das sehr häufig bei schizophrenen Patienten auftritt, dessen Ursachen aber trotzdem weitgehend unklar sind. Dazu wurde die Stichprobe von 85 schizophrenen Patienten aus der vorangegangenen Studie untersucht. Das Ergebnis zeigte eine verteilte Alteration in einem spezifischen fronto-temporalen Netzwerk, das sowohl den primär sensorischen als auch heteromodalen Kortex umfasst und in die Verarbeitung von Sprache und akustischen Reizen involviert.
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Erstellt am :28.08.2008 - 07:36:08
Letzte Änderung :22.04.2010 - 08:45:00
MyCoRe ID :HALCoRe_document_00004551
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