Die Anwendung von Spektral- und Waveletanalyse zur Untersuchung der Dynamik von BOLD-Zeitreihen verschiedener Hirnareale:
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|---|---|
| Language: | German |
| Published: |
Dresden
2006
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| Series: | MPI series in human cognitive and brain sciences
67 |
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
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|---|---|
| adam_text | Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
2 Grundlagen der funktioneilen Magnetresonanztomographie 11
2.1 Magnetisierung und Relaxation 12
2.2 Schichtselektion und räumliche Kodierung 15
2.3 Spinecho Sequenz und resultierender Bildkontrast 17
2.4 Gradientenecho Sequenz 20
2.5 Hybrid Sequenzen und Echo Planar Verfahren 21
2.6 Der BOLD Kontrast 22
3 Entstehung und Eigenschaften des BOLD Signals 25
3.1 Kopplung zwischen Blutfluss und Metabolismus 26
3.2 Zusammensetzung des BOLD Signals 28
3.3 Neuronale Aktivität und BOLD Signal 30
4 Erfassung und Auswertung von BOLD Zeitreihen 33
4.1 Durchführung eines fMRT Experiments 34
4.2 Eigenschaften und Vorverarbeitung der Rohdaten 35
4.3 Statistische Analyse von BOLD Zeitreihen 38
4.4 Die statistische parametrische Karte 41
4.5 Räumliche Filterung von BOLD Aufnahmen 43
5 Multivariate Spektralanalyse von BOLD Zeitreihen 45
5.1 Spektraltheorie schwach stationärer Prozesse 46
ix
5.2 Schätzung spektraler Parameter 48
5.3 Kohärenz und Phase des BOLD Signals 52
6 Wavelet Kohärenz Phase des BOLD Signals 59
6.1 Bestimmung bivariater Wavelet Maße 60
6.2 Anwendung der Wavelet Kohärenz Phase 63
6.3 Betrachtungen zur zeitlichen Variabilität 67
7 Kopplung zwischen BOLD Intensität und Latenz 71
7.1 DiffusionsgewichtetesBOLD Signal 72
7.2 Einfluss der Stimuluslänge 75
7.3 Phase und Time to Peak als Maß für die Latenz 76
7.4 Ursachen der BOLD Signalstärke Latenz Kopplung 79
8 Zusammenfassung 83
Literaturverzeichnis 87
Glossar 97
Erklärung 107
Lebenslauf 108
Thesen der Habilitationsschrift 113
Abbildungsverzeichnis
2.1 Einfluss eines äußeren Magnetfelds auf den Spin von Wasserstoffkernen . 13
2.2 Freier Induktionszerfall des induzierten Resonanzsignals 14
2.3 Rekonstruktion des MR Bildes aus dem Signal des k Raums 17
2.4 Unterschiedliche Bildkontraste (Wichtungen) von MR Aufnahmen .... 19
3.1 Darstellung der Zusammensetzung des BOLD Signals 29
4.1 BOLD Zeitreihe von einer aktivierten bzw. nicht aktivierten Hirnregion . 35
4.2 Korrektur der unterschiedlichen Akquisitionszeiten verschiedener Schichten 37
4.3 Basislinien Korrektur durch Anwendung eines Hochpassfilters 38
4.4 Statistische Auswertung von zwei verschiedenen BOLD Zeitreihen . ... 41
4.5 Statistische parametrische Karte von BOLD Zeitreihen 42
4.6 Anwendung verschiedener räumlicher Filter auf BOLD Aktivierungskarten 44
5.1 Kreuz Kovarianzfolge von schwach stationären Prozessen 49
5.2 Kreuz Spektraldichten verschiedener BOLD Zeitreihen 50
5.3 Bestimmung einer Referenz Zeitreihe durch kohärente Voxel 54
5.4 Spektral parametrische Kohärenz Karten des BOLD Signals 55
5.5 Karten zur Darstellung der mittleren Phasenverschiebung des BOLD
Signals 56
6.1 Erzeugte Waveletfunktionen des Morlet Mutterwavelets 62
6.2 Wavelet Spektren des BOLD Signals für aktivierte Hirnareale 65
6.3 Wavelet Kohärenz Phase des BOLD Signals zwischen Hirnarealen .... 66
6.4 Mittlere Wavelet Kohärenz Phase und spektraler Phasenversatz 68
xi
6.5 Korrelation zwischen Phasen aus Wavelet und Spektraltheorie 69
6.6 Korrelation zwischen Amplitude und Varianz der Wavelet Kohärenz Phase 70
7.1 Einfluss der Diffüsionswichtung auf die Phase bei 30 s Stimulation . ... 73
7.2 Einfluss der Diffüsionswichtung auf die Phase bei 6 s Stimulation .... 74
7.3 Einfluss der Diffüsionswichtung auf die Signalstärke Phase Kopplung . . 75
7.4 Kopplung zwischen BOLD Signalstärke und Phase 77
7.5 Korrelation von BOLD Signalstärke und Phase bei 15 s Stimulation ... 78
7.6 Zusammenhang zwischen BOLD Time to Peak und Phase 80
!
|
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Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
2 Grundlagen der funktioneilen Magnetresonanztomographie 11
2.1 Magnetisierung und Relaxation 12
2.2 Schichtselektion und räumliche Kodierung 15
2.3 Spinecho Sequenz und resultierender Bildkontrast 17
2.4 Gradientenecho Sequenz 20
2.5 Hybrid Sequenzen und Echo Planar Verfahren 21
2.6 Der BOLD Kontrast 22
3 Entstehung und Eigenschaften des BOLD Signals 25
3.1 Kopplung zwischen Blutfluss und Metabolismus 26
3.2 Zusammensetzung des BOLD Signals 28
3.3 Neuronale Aktivität und BOLD Signal 30
4 Erfassung und Auswertung von BOLD Zeitreihen 33
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4.2 Eigenschaften und Vorverarbeitung der Rohdaten 35
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4.5 Räumliche Filterung von BOLD Aufnahmen 43
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5.1 Spektraltheorie schwach stationärer Prozesse 46
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5.2 Schätzung spektraler Parameter 48
5.3 Kohärenz und Phase des BOLD Signals 52
6 Wavelet Kohärenz Phase des BOLD Signals 59
6.1 Bestimmung bivariater Wavelet Maße 60
6.2 Anwendung der Wavelet Kohärenz Phase 63
6.3 Betrachtungen zur zeitlichen Variabilität 67
7 Kopplung zwischen BOLD Intensität und Latenz 71
7.1 DiffusionsgewichtetesBOLD Signal 72
7.2 Einfluss der Stimuluslänge 75
7.3 Phase und Time to Peak als Maß für die Latenz 76
7.4 Ursachen der BOLD Signalstärke Latenz Kopplung 79
8 Zusammenfassung 83
Literaturverzeichnis 87
Glossar 97
Erklärung 107
Lebenslauf 108
Thesen der Habilitationsschrift 113
Abbildungsverzeichnis
2.1 Einfluss eines äußeren Magnetfelds auf den Spin von Wasserstoffkernen . 13
2.2 Freier Induktionszerfall des induzierten Resonanzsignals 14
2.3 Rekonstruktion des MR Bildes aus dem Signal des k Raums 17
2.4 Unterschiedliche Bildkontraste (Wichtungen) von MR Aufnahmen . 19
3.1 Darstellung der Zusammensetzung des BOLD Signals 29
4.1 BOLD Zeitreihe von einer aktivierten bzw. nicht aktivierten Hirnregion . 35
4.2 Korrektur der unterschiedlichen Akquisitionszeiten verschiedener Schichten 37
4.3 Basislinien Korrektur durch Anwendung eines Hochpassfilters 38
4.4 Statistische Auswertung von zwei verschiedenen BOLD Zeitreihen . . 41
4.5 Statistische parametrische Karte von BOLD Zeitreihen 42
4.6 Anwendung verschiedener räumlicher Filter auf BOLD Aktivierungskarten 44
5.1 Kreuz Kovarianzfolge von schwach stationären Prozessen 49
5.2 Kreuz Spektraldichten verschiedener BOLD Zeitreihen 50
5.3 Bestimmung einer Referenz Zeitreihe durch kohärente Voxel 54
5.4 Spektral parametrische Kohärenz Karten des BOLD Signals 55
5.5 Karten zur Darstellung der mittleren Phasenverschiebung des BOLD
Signals 56
6.1 Erzeugte Waveletfunktionen des Morlet Mutterwavelets 62
6.2 Wavelet Spektren des BOLD Signals für aktivierte Hirnareale 65
6.3 Wavelet Kohärenz Phase des BOLD Signals zwischen Hirnarealen . 66
6.4 Mittlere Wavelet Kohärenz Phase und spektraler Phasenversatz 68
xi
6.5 Korrelation zwischen Phasen aus Wavelet und Spektraltheorie 69
6.6 Korrelation zwischen Amplitude und Varianz der Wavelet Kohärenz Phase 70
7.1 Einfluss der Diffüsionswichtung auf die Phase bei 30 s Stimulation . . 73
7.2 Einfluss der Diffüsionswichtung auf die Phase bei 6 s Stimulation . 74
7.3 Einfluss der Diffüsionswichtung auf die Signalstärke Phase Kopplung . . 75
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