College 7 deel 2: Neuro-imaging Flashcards
Twee verschillen van neuro-imaging
- Structurele imaging
- Functionele imaging
Structural imaging
Anatomie
Functional imaging
Activiteit
Spatiële resolutie
De precisie waarmee anatomische details weergegeven worden
Temporele resolutie
De mate waarin snelle veranderingen in het brein gevolgd kunnen worden
Grote beperking van functional imaging
Hele snelle veranderingen kunnen niet gevolgd worden
Straling van CT
Röntgen (2D)
Weergave van CT
Röntgen straling wordt meer opgenomen hoe dichter het weefsel, dus botten wit en lucht zwart
Welke pathologie weergegeven met CT
Hersenbloeding, herseninfarct, tumor
Hypodens weefsel
Lagere dichtheid dan de omgeving (donkerder)
Hyperdens weefsel
Hogere dichtheid van de omgeving (lichter)
Nadelen CT
Slecht weke delen contrast (verschil tussen witte en grijze stof)
Voordelen CT
Kan gebruikt worden voor snelle diagnose in een acute situatie - verschil tussen infarct en bloeding (behandeling daarvan is namelijk totaal anders en verkeerde behandeling kan de staat juist verslechteren)
Straling MRI
Geen straling, maar protonen die binnen een magnetisch veld bij andere weefsels een andere radiofrequentie signaal terug geven (3D)
T1 MRI
Weergave van anatomie en afwijkingen (tumoren, holten). Goed onderscheid tussen witte en grijze stof.
T2 MRI
Verschil tussen beschadigd en gezond weefsel - afwijkingen in myelinescheden. Geen goed onderscheid tussen witte en grijze stof.
Spatiële resolutie CT vs MRI
Redelijk vs hoog
MRS
Magnetic Resonance Spectoscopy, vorm van MRI
Weergave MRS
- Metabole veranderingen in kaart brengen bij verschillende neurologische ziekten.
- Concentraties bepaalde moleculen in kaart brengen, bijvoorbeeld NT’s
- Gliacellen en andere niet-neuronale cellen in kaart brengen
- Inzicht in abnormaliteiten van neurale en niet neuronale cellen (gliacellen) (bij MS en Alzheimer)
Toepassing MRS
Hersentumoren, CVS, epilepsie, Alzheimer, depressie
Verschil MRI en MRS
MRI laat hoeveelheid en dichtheid weefsels zien, maar laat niet zien in welke soort cellen er veranderingen plaatsvinden en doet geen uitspraak over niet-neurale systemen - MRS wel!
DTI
Diffusion tensor imaging (3D)
Werking DTI
Laat de stroming van water zien in de hersenen: in een zenuwcel gaat ze één kant op (van het cellichaam via de axon naar het uiteinde), buiten de cellen gaat water alle kanten op.
Diffusie in neuron
Diffusie anisotropie: gaat één kant op
Meting van diffusie anisotropie
Functional anisotropy (FA): 0 bij geen specifieke richting, 1 bij een specifieke richting. In witte stof is FA dus richting 1 en in CSF 0.
Toepassing DTI
- In kaart brengen van DAI (diffuse axonal injury oftewel witte stof laesies), verbroken verbindingen. Dus pathologie in verbindingen in kaart brengen.
- Of sommige delen teveel/te weinig met elkaar praten.
Grootste voordeel DTI
Kan vanuit verschillende hoeken worden gemeten om een 3-dimensionaal beeld te maken
DTI vs MRI
- Vroege veranderingen CVA: DTI is meer sensitief voor het in kaart brengen van vroege veranderingen na een CVA
- Progressie myelineschade: DIT is beter in staat is om progressie van myelineschade in kaart te brengen (zoals bij MS)
- Beter in staat om witte stof afwijkingen weer te geven bij bijvoorbeeld schizofrenie, Alzheimer, MCI, OCD - laten allemaal verminderde FA zien in betrokken hersengebieden (myelineschade zorgt dat water meer uit de axonen treden en minder sterk één kant op gaat)
PET
Positron Emission Tomography
Werking PET
Inspuiten radioactieve stof (positronen) om:
- Metabole processen in kaart te brengen
- Specifieke neurotransmitters in kaart te brengen
Hoe meer absorptie van de stof in een gebied
Hoe actief dit gebied is
Spatiële/temporele resolutie PET
Goede spatiële resolutie (niet zo goed als CT/MRI), slechte temporele resolutie (geen snelle veranderingen meten)
Nadeel PET
Niet heel betrouwbaar, vaak nodig om het gemiddelde van verschillende individuen te nemen om iets over de activiteit van dat hersengebied te zeggen, maar dan kan je geen uitspraak doen over het individu
SPECT vs PET
Zelfde techniek, maar minder precies, gebaseerd op gamma straling ipv positronen.
Toepassing SPECT en PET
Dementie (hypometabolisme in sommige hersengebieden)
Taken oefenen kan zowel leiden tot
- Verhoging activiteit in gebieden
- Verlaging activiteit in gebieden
Neural efficiency hypothese
Door oefenen krijg je in sommige gebieden verlaging van hersenactiviteit, wat duidt op efficiënter te werk gaan met de hersengebieden
fMRI
Functional MRI
Werking fMRI
Lokale activiteit veranderingen in CORTICALE gebieden in kaart brengen, door middel van de hoeveelheid O2 wat in gebieden verbruikt wordt/hoe snel het bloed stroomt (hoe sneller, hoe meer bloed, hoe meer O2)
Gebaseerd op metingen van BOLD!
BOLD
Blood oxygen level dependent - veranderingen tussen geoxideerd en gedeoxideerd hemoglobine (hemoglobine met of zonder O2 eraan gekoppeld). Niet alleen neuronen, maar ook gliacellen nemen zuurstof op. BOLD responses zijn opgelichte delen op de fMRI
Spatiële/temporele resolutie van fMRI
Betere spatiële resolutie dan PET/SPECT, matige temporele resolutie (dit gaat over metabole processen, cognitieve processen zijn veel sneller)
Voordelen fMRI
Kan gebruikt worden voor individuele scans (gemiddelde gebruiken is niet nodig)
Twee delen fMRI
Anatomie (gewone MRI) en stofwisselingsprocessen (BOLD responses), die voeg je samen tot één plaatje
Inflated brain
Handig om de metabole processen van de sulci weer te geven
Problemen bij fMRI
- Door het gebruik van voxels zijn er verschillende testen en correcties nodig om de voxels op een goede manier weer te geven
- Inadequate correctie zorgt voor de verkeerde weergave van voxels, wat kan leiden tot false positives
- Op een fMRI lijkt er een strikte scheiding te zijn tussen gebieden waar metabole activiteit is en geen activiteit, maar in de werkelijkheid is er geen alles-of-niets onderscheidt.
- Wanneer er wel adequate correcties worden toegepast, worden actieve gebieden aan de hand van significantie niveau weergegeven (dus gebieden die niet boven een bepaalde grens komen, worden als ‘niet actief afgebeeld’). Piek = blob
- Het zou beter zijn om apriori te voorspellen welke gebieden actief zijn. Actieve gebieden die gevonden worden in studies zijn allemaal afhankelijk van een significantieniveau
Nieuwe statistische technieken bij fMRI
- Multivoxel analyse
- Functional connectivity MRI (fcMRI)
- Default mode network analyseren
- Mind reading door fMRI
Principe van multivoxel analyse
Het vinden van specifieke patronen in voxels, waardoor een specifiek cognitief proces kan worden weergegeven. Één voxel is namelijk betrokken bij meerdren functies en kan dus actief zijn in verschillende situaties
Functionel connectivity MRI
Niet alleen kijken naar blobs, maar ook hoe de blobs in verbinding staan met elkaar
Default mode network analyseren
Default netwerk is het netwerk wat actief is bij rust, kijken naar fluctuaties in BOLD response. Dus fcMRI netwerken bekijken, maar dan in rust
Mind reading door fMRI
Visuele stimulus presenteren en het patroon van foxels analyseren, om te laten zien wat er in het hoofd omgaat. Is in de praktijk heel moeilijk!
