beeldvorming Flashcards
1
Q
letstelstudies
A
- algemeen
- hersenletsels gevolgen voor gedrag + belangrijke methode hersenactiviteit relateren aan gedrag
- 19de eeuw: letsel aan linkerkant hersenen > resultaat vaker taalproblemen (dan rechterkant) - toepassingen
- voordeel: beschikbaarheid mensen met goed gedocumenteerde hersenschade
- ‘natuurlijke letsels’ = diffuus patroon van afwijkend gedrag;
- letsels niet tot één plaats beperkt (ook aangrenzende of gerelateerde gebieden) > moeilijk achterhalen welke gedragsgevolgen veroorzaakt door welke hersenschade
- bij dieren: letsels chirurgisch aangebracht > stukje uit hersenen (doel: gedragsgevolgen bestuderen)
2
Q
temporele en spatiële resolutie van beeldvormingstechnieken
A
- betekenis
- twee maten die aangeven hoe nauwkeurig apparaat is in het meten van hersenen;
- temporele resolutie: maat voor nauwkeurigheid;
- spatiële resolutie: nauwkeurigheid met betrekking tot locatie - voor- en nadelen qua spatiële of temporele resolutie
- specifieke gebieden vereisen hoge spatiële resolutie;
- precieze timing vraagt hoge temporele resolutie
- lagere getallen (mm of seconden) > betere resolutie, zoals bij foto’s (meer pixels) of hogere beeldsnelheid in video
3
Q
beeldvorming
A
- betekenis
- technieken om de werking van de hersenen te bestuderen - structurele beeldvormingstechnieken (neuro-anatomisch):
- belang in kliniek om pathologie in hersenen zichtbaar te maken;
- algemeen: hoge spatiële resolutie (zowel spatiële als temporele sterk afh van scaninstellingen)
- twee technieken: CT-scan en MRI-scan
4
Q
computertomografie (CT)
A
- betekenis
- ontwikkeling: hersenweefsel relatief korte tijd gedetailleerd in beeld (door gebruik röntgenstralen)
- ‘tomo’ = plakjes (Grieks) en ‘grafie’ = fotografie > hersenen plak voor plak in beeld - CT-scannerapparaat
- gemotoriseerde bron van röntgenstraling die spiraalvorming rond hoofd patiënt draait
- werking: verschillende bundels röntgenstralen vanuit verschillende hoeken door hoofd gestuurd;
- elke hoek heeft beeld van dun plakje van hersenen
- tegenover röntgenbron bevinden zich ‘röntgendetectors’ = meten sterkte van de straling en sturen door naar computer
5
Q
onderdelen van CT-scanner: computer
A
- algemeen
- op basis wiskundige algoritmes berekenen waar absorptie sterker of minder sterk is
- tweedimensionaal beeld construeren, of doorsneebeelden van hersenen achter elkaar leggen > driedimensionaal beeld - doel
- neuro-radioloog gedetailleerd binnenkant hoofd bekijken (reeks dunne plakjes of coupes)
- belangrijke informatie over mogelijke afwijkingen aflezen
6
Q
afwijkende morfologie vastgesteld met CT
A
- algemeen
- atrofie (verlies hersenweefsel) bij dementie, lokale of gegeneraliseerde zwelling na hersentrauma of aangeboren afwijking
- meeste ziekteprocessen gepaard met toename watergehalte hersenweefsel > op CT-scan is dit weefsel donkerder afgebeeld (hypodens) ten opzichte van normaal hersenweefsel
- bloed en kalk zijn wit (hyperdens) - toepassing in kliniek
- in acuut stadium bij ziekenhuisopname snel uitspraak kunnen doen
- vb. acute beroertes > diagnose of het om hersenbloeding of herseninfarct gaat;
- of na trauma ontdekt worden of er sprake is van grote contusiehaarden of schedelbasisfractuur
7
Q
tekortkomingen van de CT-scan
A
- beperkte onderscheidende vermogen in hersenweefsel
- subtiele afwijkingen in grijze en witte stof niet te zien > MRI veelal de voorkeur - blootstelling aan ioniserende straling bij CT-scan > cellen en DNA beschadigen
- kans op het veroorzaken van kanker en staar, waardoor gebruik moet worden afgewogen bij kinderen of vrijwilligers zonder medische indicatie
8
Q
voordelen van de CT-scan
A
- snelle beschikbaarheid en lage kosten
- CT wordt vaak gebruikt in ziekenhuizen > vooral in acute situaties - indicatie bij acute neurologie
- CT kan snel duidelijk maken of spoedeisend neurochirurgisch ingrijpen nodig is
- volledige beeldvorming tegelijkertijd in één scan = bloedvaten, hersenweefsels en botten - minder gevoelig voor beweging = door snelheid van scannen is CT-scan minder gevoelig voor beweging (in vergelijking met MRI)
- geschikt bij contra-indicaties voor MRI = ook geschikt voor patiënten met metalen, implantaten, medische hulpmiddelen of claustrofobie (MRI niet mogelijk)
9
Q
magnetic resonance imaging (MRI)
A
- betekenis
- belangrijkste techniek in onderzoek naar opbouw en werking van en naar stoornissen in hersenen
- ronde buis waaromheen een sterke magneet zit (die permanent aanstaat);
- produceert homogeen magnetisch veld (eenheid Tesla: meeste ziekenhuizen veldsterkte van 1,5 of 3 / wetenschappelijk onderzoek = 7 Tesla) - werking
- sterke magneet > resultaat: betere signaal-ruisverhouding en meer gedetailleerde beeldvorming;
- keuze van scanner hangt af van benodigde onderzoek en desbetreffende patiënt
- beeld met 1,5 Tesla-scanner is gedetailleerd genoeg voor meeste klinische doeleinden
10
Q
voordelen van MRI
A
- hoge spatiële resolutie
- nauwkeurig in kleine hersengebieden kijken naar opbouw en functie van hersenweefsel - toepassing zonder straling
- geen gebruik van ioniserende straling = veilige techniek;
- ook toepasbaar bij kinderen en voor herhaaldelijk gebruik
- spatiële resolutie, en als nodig is ook temporale resolutie, hangen af van gebruikte sequentie
11
Q
functionele beeldvormingstechnieken
A
- betekenis
- brengen de neurobiologische processen van hersenen in kaart
- kliniek: welke hersengebieden getroffen bij herseninfarct (of celdichtheid van hersentumor inschatten)
- wetenschappelijk onderzoek: relatie tussen gedrag en neurale activiteiten - belangrijkste beeldvormingstechnieken:
- Elektro-encefalografie (EEG) & Event-Related Potential (ERP)
- Magneto-encefalografie (MEG)
- Transcraniale Magnetische Stimulatie (TMS)
- Positron Emissie Tomografie (PET)
- functionele MRI (fMRI)
12
Q
elektro-encefalogram (EEG)
A
- werking elektro-encefalograaf
- neuronaal signaal = voor deel elektrisch geladen
- op hoofdhuid enkele tientallen metalen schijfjes (elektroden) aangebracht + geleidende contactvloeistof
- doel: oppikken elektrische activiteit van neuronen in hersenschors;
- signalen worden gecreëerd wanneer groot aantal neuronen tegelijkertijd actief zijn
- registreert signalen van kleine delen van hersen rond elke elektrode > verwerkt en opgeslagen op computer - toepassingen
- beeld van elektrische activiteit = weergave als hersengolven;
- verschillende frequentie, amplitudes en vormen
- hersengolfpatronen = bewustzijnstoestanden bij mensen
13
Q
bewustzijnstoestanden bij mensen (EEG)
A
- persoon actief alert of actief
- onregelmatige signalen met lage amplitude (hoog van hersengolven) en hoge frequentie (aantal hersengolven per seconde);
- golffrequenties liggen tussen 13 en 30 Hz
- bèta-golven - persoon kalm en ontspannen
- golven in EEG te vertragen tot 8-12 Hz
- regelmatiger en groter (door rusttoestand veel neuronen samen vuren
- wanneer we info verwerken, beginnen neuronen te desynchroniseren > reactie op specifieke stimuli > niet meer tegelijk vuren met neuronen om hen heen
- gevolg: tragere, regelmatigere golven in rusttoestand > alfagolven
14
Q
EEG in hersenfunctieonderzoek
A
- algemeen
- om hersenactiviteit te meten die optreedt tijdens het uitvoeren van een taak (vb. visuele geheugentaak)
- elektroden boven betrokken hersengebied(en) > vertonen op specifieke momenten, opgeroepen door stimuli van taak, een sterke, kortstondige stijging of daling van elektrische activiteit; - event related potential (ERP)
- door: zelfde stimulus herhaaldelijk aan te bieden en gemiddelde te berekenen
- gevolg: toevallige bewegingen (ruis) in signaal uitgezuiverd en kan met de ERP op stimulus bepalen
- gebruik: hoe snel hersenen info oppikken en erop reageren + idee van plaats waar signaal vandaan komt (hersenscans beter) + manier waarop signaal verandert (uitspraken over welke processen een rol spelen)
15
Q
klinische toepassing van EEG
A
- gebruik bij epilepsie
- epilepsie diagnosticeren of epileptische activiteit te karakteriseren;
- aandoening die wordt gekenmerkt door veranderingen in bewustzijn en convulsies van lichaam
- oorzaak: door EEG > associatie met verschillende soorten abnormale elektrische ritmes in hersenen - onderzoeken
- slaap- en waakstoornissen
- informatie verstrekken over hersenbeschadigingen als gevolg van vb. beroerte of hersentumor
- bij gezonde personen: normale hersenactiviteit bestuderen
16
Q
EEG onderzoek bij slaap (stadium 1-2)
A
- stadium 1:
- EEG bestaat uit alfagolven, waarin thètagolven voorkomen; frequentie 3-7 Hz en iets grotere amplitude dan alfagolven
- persoon voelt zich doezelig en ogen vallen dicht (nu en dan even geopend)
- spierspanning en temperatuur verlagen en hartslag trager - stadium 2:
- EEG wordt onregelmatiger
- bestaat uit opeenvolging van thètagolven, slaapspoelen en K-complexen
- slaapspoelen = korte sequentie van golven van 12-14 Hz (2 à 5 maak per minuut) (meer bij jongeren dan ouderen) > functie: vermoedt betrokken bij opslaan van info;
- K-complexen = plotselinge grote golfbewegingen in elektrische activiteit (en gemiddeld 1 keer per minuut)
17
Q
EEG onderzoek bij slaap (stadium 3-4)
A
- stadium 3:
- persoon dieper in slaap en men ziet deltagolven in EEG;
- golven met heel grote amplitude en lage frequentie (minder dan 3 Hz)
- functie: geven aan dat veel cellen in hersenen samen vuren - stadium 4:
- bestaat voor grootste deel uit deltagolven
- diepe slaap genoemd (of ‘slow-wave sleep’)
18
Q
EEG onderzoek bij slaap (rem-slaap)
A
- stadium 5: rem-slaap
- sterk verhoogde activiteit met thèta-, alfa- en bètagolven
- ogen snel bewegen onder oogleden (zien aan EOG) > oorsprong naam: Rapid Eye Movement sleep;
- geen activiteit in lichaamsspieren = hij/zij lijkt verlamd
- ondanks hoge activiteit in hersenen, is het extra moeilijk persoon te wekken (daarom ook de ‘paradoxale slaap’)
19
Q
voor- en nadelen van EEG
A
- voordelen
- lage kosten
- hoge temporale resolutie door vermogen om snelle veranderingen in hersenactiviteit te meten - beperkingen
- moeilijk waargenomen activiteit te lokaliseren (EEG detecteert activiteit in grote groepen neuronen in cortex);
- beperkt in vermogen om activiteit in diepere structuren van hersenen nauwkeurig vast te leggen
20
Q
magneto-encefalografie (MEG)
A
- betekenis
- apparaat dat volledig magnetisch veld rond schedel registreert (of ‘elektromagnetische inductie’)
- doel: elektrische activiteit in hersenen nauwkeurig vastleggen (ook betere plaatsbepaling)
- spatiële resolutie erg laag > vaak combinatie met MRI - functies
- meet de geringe magnetische velden die bij elektrische communicatie tussen neuronen ontstaan
- meet ook de gammagolven (bij EEG niet goed te zijn)
21
Q
werking van de MEG
A
- algemeen
- magneetvelden die worden geïnduceerd door hersenactiviteit zijn klein en zwak > gemeten door zeer gevoelige magnetische sensors (‘squids’);
- werken alleen indien afgekoeld tot -270°C
- MEG bestaat uit 150 tot 3003 squids, gerangschikt in soort helm - MEG-scan uitvoering
- scan gebeurt in magnetisch afgeschermde ruimte om storingen te voorkomen
- registreert gedetailleerde hersenactiviteit, met moment-tot-moment veranderingen
- net als EEG neemt gevoeligheid en nauwkeurigheid af bij dieper gelegen hersengebieden
22
Q
non-invasieve hersenstimulatie (non-invasive brain stimulation: NIBS)
A
- betekenis
- specifieke corticale gebieden gestimuleerd of juist afgeremd (gëinhibeerd) worden
- neurowetenschappelijk onderzoek: techniek bij veelal gezonde mensen (zonder hersenschade) gebruikt
- één van de bekendste vormen van NIBS is TMS !! - transcraniale magnetische stimulatie (TMS)
- wordt met behulp van elektromagnetische inductie, depolarisatie en hyperpolarisatie van neuronen in specifieke corticale gebieden opgewekt
- 8-vormige spiraal op hoofd > stuurt licht magnetisch veld door hersenen (verstoord neuronale communicatie = kortstondig ‘letsel aanbrengen + kijken naar gevolgen)
23
Q
onderzoek naar effectiviteit van niet-invasieve hersenstimulatie
A
- algemeen
- doel: het functioneren na hersenletsels te verbeteren
- studies: gericht op motorische problemen, afasie en neglect > ondanks veelbelovende resultaten niet aangeboden in klinische praktijk; - klinische relevantie zeer beperkt
- vaak alleen gekeken naar directe verbeteringen na stimulatie
- langetermijneffecten en impact op dagelijks leven worden niet onderzocht !!
24
Q
positron emissie tomografie (PET)
A
- betekenis
- nucleaire beeldvormende techniek die functionele processen (zoals stofwisselingsprocessen) van hersenen in kaart brengt - gebruik
- om storingen in hersenfysiologie, die voorkomen bij verschillende neurologische aandoeningen, in vroeg stadium in kaart brengen
- vb. ziekte van Alzheimer en de ziekte van Parkinson
25
hoe werkt de PET-scan?
1. radio-isotopen, ofwel radioactieve stoffen
- vooraf: tracers via intraveneuze injectie toedienen;
- in hersenweefsels terecht via 'positronemissie' = energierijk positief geladen deeltje (positron) uitgezonden
2. positron botst op antideel (= elektron)
- resultaat: 'annihilatie' > tijdens dit proces wordt positron en elektron omgezet in elektromagnetische straling en komt energie vrij in vorm 'gammastralen' (of fotononen)
- stralen verlaten hoofd en worden gedetecteerd met lichtgevoelige detectoren
3. wiskundige bewerkingen met computer
- genereerd driedimensionaal beeld van ingediende tracer
- type tracer > hangt af van waar arts naar op zoek is;
- bij PET = stofwisseling (metabolisme), doorbloeding (perfusie) of enzymactiviteit in hersenen
26
de FDG-tracer
1. betekenis
- of de18F-fluorodeoxyglucose
- gemodificeerde vorm van glucose die gemakkelijk wordt opgenomen
- doel: in staat stellen welk hersengebied meer of minder glucose wordt opgenomen (dus veel of geringe activiteit)
2. opname van FDG
- verminderde opname = gelinkt aan neurale degeneratie bij verschillende typen dementie
- toename in opname = maligne hersentumor of encefalitis
27
fluor-gelabelde tracers
1. betekenis
- gebruikt voor amyloïd PET-scans
- zowel binnen kliniek als bij wetenschappelijk onderzoek
2. functies
- hechten zich in de hersenen aan het eiwit amyloïd-bèta
- kunnen aanwezigheid van 'plaques' (stapeling van amyloïd-bèta) visualiseren > die kenmerkend zijn voor Alzheimer
- resultaat: vroeg diagnosticeren van aandoening
28
voor- en nadelen van de PET-scan
1. nadelen
- hoge kosten
- lager onderscheidend vermogen (resolutie) in vergelijking met CT en MRI
2. voordelen
- mogelijkheid hersenziekten detecteren voordat verandering in hersenanatomie te zien is = effectieve diagnose
- stralingsbelasting voor patiënt niet hoog > lage hoeveelheid radioactieve stof
- PET-scanners ook uitgerust met CT-scanner om naast functionele beelden anatomische beelden te genereren;
- CT ook gebruikt om PET-beelden te corrigeren voor fotonen die detector niet bereiken door reactie met patiënt
29
hoe werkt de fMRI?
1. algemeen
- functional magnetic resonance imaging
- techniek waarbij activiteit van hersenen doormiddel van MRI-scanner zichtbaar is
2. hersenactiviteit
- verhoging van activiteit in bepaald gebied van hersenen (vb. motorische gebieden) > gepaard met sterke doorbloeding;
- sprake van verhoogde toevoer zuurstofrijkbloed (rode kleurstof = hemoglobine (Hb) waaraan zuurstof zich bindt);
- hemoglobine kan zuurstofrijk (oxyhemoglobine) of zuurstofarm (oxyhemoglobine) zijn
30
zuurstofrijk en zuurstofarm bloed
1. verschillende magnetische eigenschappen
- zuurstofrijk bloed = 'diagmagnetisch' en geeft hoog signaal af op fMRI-beelden
- zuurstofarm bloed = 'paramagnetisch' en laag signaal
2. detectie van fMRI-scanner
- detecteert verschillen in magnetische eigenschappen: adhv het 'Blood Oxygenation Level Dependent' signaal
- BOLD geeft verhouding weer tussen zuurstofrijk en zuurstofarm bloed > gevolg: in staat identificeren welke hersengebieden meest actief zijn gedurende de fMRI-scan
- hersengebieden die actiever zijn > hogere neurale activiteit EN ontvangen hogere niveaus van zuurstofrijk bloed
31
fMRI-beeld
1. algemeen
- typisch fMRI-beeld = kleurcodering
- doel: verschillen in niveau van zuurstofrijk bloed / verschillen in activiteit te geven
- toepassing: in staat activiteit in bepaald hersengebied koppelen aan taak die moment van scan werd uitgevoerd
2. fMRI-opnames
- serie van scans
- patiënten afwisselend in rustende, niet-actieve toestand verkeren
- toestand waarbij bepaalde hersengebieden gestimuleerd/geactiveerd worden (vb. het uitvoeren van geheugentaak)
32
waarvoor wordt de fMRI gebruikt?
1. wetenschappelijke doeleinden
- onderzoek welke hersengebieden actief zijn bij specifieke functies, ook bij hersenaandoeningen
- bij gezonde proefpersonen: hersenactiviteit tijdens taken statisch vergelijken met rust of controletaken
2. in de klinische praktijk
- bij patiënten die hersenoperatie moeten ondergaan (vlak bij kritieke gebieden, vb. spraak of beweging);
- neurochirurgen: lokaliseren waar hersengebieden voor vitale functies zich bevinden;
- toepassing: tijdens verwijderen van tumor, kan schade voorkomen worden
- bij patiënten met epilepsie: locatie waar elliptische aanval begint in kaart brengen (soms is combinatie met EEG)
