Multimodale Bildgebung und Neurostimulation

Die Forscher der Klinik für Neuroradiologie untersuchen wissenschaftliche Fragestellungen in der Grundlagen- und klinischen Forschung mit verschiedenen bildgebenden Verfahren. Die derzeit verwendeten Techniken sind im unten aufgeführt.



Multimodale Bildgebung

Funktionelle Magnetresonanz-Tomographie (fMRT)

Die fMRT misst das Verhältnis von sauerstoffhaltigem zu desoxidiertem Hämoglobin in bestimmten Hirnarealen und kann so indirekt die "Aktivität" in diesen Regionen überwachen.

Referenzen:
  • Macauda et al., Shared neural mechanisms between imagined and perceived egocentric motion - A combined GVS and fMRI study. Cortex, 2019 LINK
  • van Niftrik et al., The voxel-wise analysis of false negative fMRI activation in regions of provoked impaired cerebrovascular reactivity. PLoS One, 2019 LINK
  • Beisteiner et al., Can We Standardize Clinical Functional Neuroimaging Procedures? Front Neurol, 2019 LINK
  • Michels et al., Neuroplastic Changes in Older Adults Performing Cooperative Hand Movements. Front Hum Neurosci, 2018 LINK
  • Piccirelli et al., Impact of baseline CO2 on Blood-Oxygenation-Level-Dependent MRI measurements of cerebrovascular reactivity and task-evoked signal activation. Magn Reson Imaging, 2018 LINK
  • Naegeli et al., Locus Coeruleus Activity Mediates Hyperresponsiveness in Posttraumatic Stress Disorder. Biol Psychiatry, 2018 LINK
  • Piccirelli et al., Iterative analysis of cerebrovascular reactivity dynamic response by temporal decomposition. Brain Behav, 2017 LINK
  • Benner et al., Prevalence and function of Heschl's gyrus morphotypes in musicians. Brain Struct Funct, 2017 LINK
  • Tyndall et al., Presurgical motor, somatosensory and language fMRI: Technical feasibility and limitations in 491 patients over 13 years. Eur Radiol,  2017 LINK
  • Stippich C. (2015), Clinical Functional MR, Berlin, Springer LINK
  • Tozakidou et al., Primary motor cortex activation and lateralization in patients with tumors of the central region. Neuroimage Clin, 2013 LINK
Elektroenzephalographie Funktionelle Magnetresonanz-Tomographie (EEG-fMRT)

Die EEG misst die elektrische Aktivität des Gehirns durch Elektroden, die auf der Kopfhaut platziert sind. Diese Methode bietet eine gute zeitliche, aber geringe räumliche Auflösung. Durch die Kombination von EEG- und fMRI-Messungen ist es möglich, die menschliche Gehirnfunktion in beiden Dimensionen hochauflösend zu überwachen.

Referenzen:

  • Kottlow et al., Pre-stimulus BOLD-network activation modulates EEG spectral activity during working memory retention. Behav Neurosci, 2015 LINK
  • Michels et al., Developmental changes of BOLD signal correlations with global human EEG power and synchronization during working memory. PLoS One, 2012 LINK
  • Lüchinger et al., Brain state regulation during normal development: Intrinsic activity fluctuations in simultaneous EEG-fMRI. Neuroimage, 2012 LINK
Arterielle Spinmarkierung (ASL)

ASL ist eine MRT-Methode zur Messung der zerebralen Durchblutung. In der Abteilung für Neuroradiologie werden statisches und dynamisches ASL eingesetzt.

Referenzen:

  • Lewis et al., Two dose investigation of the 5-HT-agonist psilocybin on relative and global cerebral blood flow., Neuroimage, 2017 LINK
  • Michels et al., Arterial spin labeling imaging reveals widespread and Aβ-independent reductions in cerebral blood flow in elderly apolipoprotein epsilon-4 carriers. J. Cereb Blood Flow Metab, 2016 LINK
Diffusions-Tensor Bildgebung (DTI)

DTI is an MRI technique which tracks the diffusion of water molecules in brain tissue and can determine the location and orientation of white matter tracts. It is used for localizing white matter lesions and alterations, tumors, for surgical planning, and for diagnosing strokes.

Referenzen:

  • Michels et al., Pain modulation is affected differently in medication-overuse headache and chronic myofascial pain - A multimodal MRI study. Cephalagia, 2017 LINK
  • Filli et al., Simultaneous Multislice Echo Planar Imaging With Blipped Controlled Aliasing in Parallel Imaging Results in Higher Acceleration: A Promising Technique for Accelerated Diffusion Tensor Imaging of Skeletal Muscle. Invest Radiol, 2015 LINK
  • Herweh et al., Loss of anisotropy in trigeminal neuralgia revealed by diffusion tensor imaging. Neurology, 2007, LINK
MR-Spektroskopie (MRS)

MRS misst die Konzentration von Metaboliten im Gehirngewebe. Da einige neurologische Störungen spezifische Metabolitenprofile erzeugen, kann die MR-Spektroskopie bei der Diagnose helfen. MRS-Techniken, die in der Abteilung für Neuroradiologie verwendet werden, umfassen GABA und Glutathion (GSH) Editing.

Referenzen:

  • Riese et al., Posterior cingulate γ-aminobutyric acid and glutamate/glutamine are reduced in amnestic mild cognitive impairment and are unrelated to amyloid deposition and apolipoprotein E genotype. Neurobiol Aging, 2015 LINK
  • Bollmann et al., Developmental changes in gamma-aminobutyric acid levels in attention-deficit/hyperactivity disorder. Transl Psychiatry, 2015 LINK
  • Ghisleni et al., Subcortical glutamate mediates the reduction of short-range functional connectivity with age in a developmental cohort. J Neurosci, 2015 LINK
  • Ganewatte et al., A case report on 1-year follow-up of bilateral thalamic glioma. Neuroradiol J, 2015 LINK
  • Wyss et al., The Application of Human Spinal Cord Magnetic Resonance Spectroscopy to Clinical Studies: A Review. Semin Ultrasound CT MR, 2017 LINK
Quantitatives Susceptibility Mapping (QSM)

QSM umfasst eine Gruppe von Methoden, die die Menge an Eisen, Kalzium, Gadolinium und anderen Verbindungen im Gewebe quantifizieren. Mit diesen Techniken können z.B. Verkalkungen, Mikroblutungen und neurodegenerative Erkrankungen analysiert werden.

T1/T2-gewichtete (hochauflösende) Bildgebung

MRT-Bilder können in verschiedenen Modi aufgenommen werden: In der T1-gewichteten Bildgebung wird Gewebe mit hohem Fettgehalt (z.B. weiße Substanz) hervorgehoben und Gewebe mit hohem Wassergehalt (z.B. Liquor) erscheint dunkel, während bei T2-gewichteten Scans Flüssigkeiten hervorgehoben werden. Die beiden komplementären Modi können z.B. zur Erkennung von Entzündungen, Infektionen, Demyelinisierung und Tumoren verwendet werden und können erweitert werden, um eine Reihe von verschiedenen Bildtypen zu erzeugen.

Referenzen:

  • Aldusary et al., Lateral geniculate nucleus volumetry at 3T and 7T: Four different optimized magnetic-resonance-imaging sequences evaluated against a 7T reference acquisition. Neuroimage, 2019 LINK
  • Winklhofer et al., Degenerative lumbar spinal canal stenosis: intra- and inter-reader agreement for magnetic resonance imaging parameters. Eur Spine J., 2017 LINK
Inflow-based vascular-space-occupancy MRT (iVASO-MRT)

Die iVASO-MRT basiert auf der Nullung des einströmenden Blutes und dem Vergleich des resultierenden Bildes mit einem Kontrollscan ohne Nullung. Ausgehend von den aufgenommenen Bildern kann das arterielle zerebrale Blutvolumen berechnet und Gefässanpassungen überwacht werden. Die Technik kann zur Entdeckung von mikrovaskulären Anomalien und zur Tumorgradierung eingesetzt werden.

Bildgebung der Blut-Hirn-Schranke (BBB Imaging)

Die Blut-Hirn-Schranke (BHS) schützt das Gehirn, indem sie den Durchgang von Ionen, Nährstoffen, Makromolekülen und Neurotoxinen aus dem Blut reguliert. Die Funktionsstörung der BHS ist bei neurologischen Erkrankungen häufig und bildgebende Verfahren, wie z.B. die dynamische kontrastverstärkte CT und DCE-MRT, können krankheitsbedingte Veränderungen visualisieren. Zusätzlich wurde kürzlich eine neue Methode namens water-extraction-with-phase-contrast-arterial-spin-tagging (WEPCAST) entwickelt, um die BHS-Permeabilität für Wasser zu beurteilen

Real-time fMRT Neurofeedback (RT fMRT)

RT fMRI Neurofeedback zeigt die Aktivität bestimmter Hirnareale in Echtzeit an. Mit dieser Technologie können die Studienteilnehmer trainieren bestimmte Gehirnregionen zu regulieren.

Forschungsprojekt:

  • SNF-Grant 182803, Investigating attention and visual brain processing through neurofeedback intervention. LINK


Neurostimulation

Transkranielle Gleichstromstimulation (tDCS)

tDCS ist eine Neuromodulationsmethode, die mit konstantem, niedrigem Gleichstrom, der über Elektroden auf der Kopfhaut abgegeben wird, einzelne Gehirnregionen stimuliert. Klinische Anwendungen sind z.B. die Behandlung von Depressionen, chronischen Schmerzen und Migräne.


Kontaktpersonen

Prof. Dr. Christoph Stippich
Klinikdirektor
Tel. +41 44 255 56 00
christoph.stippich@usz.ch

PD Dr. phil. Lars Michels
Forschungskoordinator, Oberassistent, Gruppenleiter
Tel. +41 44 255 49 65
lars.michels@usz.ch


Wir verwenden Cookies, um unsere Website nutzerfreundlich zu gestalten, sie fortlaufend zu verbessern und die Zugriffe auf unsere Website zu analysieren. Mit der Nutzung unserer Dienste erklären Sie sich damit einverstanden. Weitere Informationen finden Sie in unserer Datenschutzerklärung.