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Bitte verwenden Sie diesen Link, wenn Sie dieses Dokument zitieren oder verlinken wollen: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-001957-1

Der Einfluss von Parameterkombinationen auf die Diffusionstensor-basierte Traktographie bei Schlaganfallpatienten mit chronischen Läsionen und gesunden Probanden

  • Obwohl es einen hohen Bedarf an der quantitativen Evaluation von Daten aus der Diffusionstensor-Bildgebung (DTI) in der klinischen Forschung gibt, ist die methodische Anwendung Gegenstand beständiger Diskussion. Neben der fraktionalen Anisotropie (FA) findet der quantitative Vergleich zwischen den Hemisphären des menschlichen Gehirnes mit Hilfe der durch die Diffusionstensor-Traktographie (DTT) rekonstruierten Fasertrakte häufige Verwendung. Jedoch werden die für die Traktographie benötigten Parameter FA, die minimale Fasertraktlänge (LÄNGE) und der Winkel zwischen zwei aufeinanderfolgenden Traktographieschritten (WINKEL) inkonsistent verwendet. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden 18 Kombinationen dieser Parameterschwellenwerte dahingehend getestet, inwiefern die jeweiligen Schwellenwerte das Traktographieergebnis beeinflussen. Hierzu wurde die Zahl der rekonstruierten Fasertrakte im hinteren Knie der Capsula Interna in beiden Hemisphären für die entsprechende Kombination ermittelt, um möglicherweise empfehlenswerte Schwellenwerte zu finden. In 14 Patienten im chronischen Zustand nach Schlaganfall mit unilateralen Läsionen im Pyramidaltrakt auf Höhe der Capsula Interna und wesentlichen motorischen Defiziten zeigte eine repeated-measures ANOVA eine signifikante Interaktion zwischen den Effekten von FA und WINKEL im Bezug auf den Lateralisationsindex LI der rekonstruierten Fasertrakte, F (2,9; 37,67) = 3,01, p = 0,044. Post-hoc t-Statistiken zeigten, dass diese Interaktion nahezu ausschließlich durch die FA angetrieben wurde und dass mit ansteigendem FA-Schwellenwert die Signifikanzen der enthaltenen Haupteffekte anstiegen. In 22 rechts-händigen, gesunden Probanden konnte keine signifikanten Interaktionen oder Haupteffekte gefunden werden. Die Kombinationen aus den Parameterschwellenwerten mit dem höchsten FA-Wert zeigten die höchste statistische Signifikanz. WINKEL und LÄNGE beeinflussten das Ergebnis nur bei einer sehr liberalen Einstellung, mit ausgesprochen kurzer Länge und großem Winkel. Zusammenfassend sollte die Diffusionstensor-Traktographie mit entsprechender Umsicht eingesetzt werden, da die Ergebnisse sehr stark von den eingestellten Parametern abhängig sind.
  • Background: Although quantitative evaluation of diffusion tensor imaging (DTI) data seemed to be extremely important for clinical research its application is under debate. Besides fractional anisotropy (FA) the quantitative comparison between hemispheres of the number of fibers reconstructed by means of diffusion tensor tractography (DTT) is commonly used. However, the tractography-related parameters FA, minimum tract length (LENGTH) and the angle between two contiguous tracking steps (ANGLE) are inconsistently applied. Using 18 combinations we tested for the influence of parameter thresholds on the amount of reconstructed fibers for the posterior pyramidal tract in both hemispheres in order to obtain meaningful thresholds for DTT. Results: In 14 chronic stroke patients with unilateral lesions of the pyramidal tract around the height of the internal capsule and considerable motor deficits a 3-way repeated-measures ANOVA showed a significant interaction between the effects of FA and ANGLE level on reconstructed fiber lateralization, F (2.9, 37.67) = 3.01, p = 0.044, and a significant main effect FA, F (1.4, 18.1) = 11.58, p = 0.001. Post-hoc pairwise comparisons showed that this interaction was completely driven by FA. In 22 right-handed healthy subjects no significant interactions or main effects could be found. Conclusion: The parameter threshold combinations with highest FA showed highest effect. ANGLE and LENGTH insofar influenced the lateralization effect when selected as liberal as possible, short LENGTH and large ANGLE thresholds. The DTT approach should be used with great care since results are highly dependent on the thresholds applied.

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Metadaten
Author: Martin Domin
URN:urn:nbn:de:gbv:9-001957-1
Title Additional (English):Comparison of parameter threshold combinations for diffusion tensor tractography in chronic stroke patients and healthy subjects
Advisor:Prof. Dr. Martin Lotze
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2014/07/10
Granting Institution:Ernst-Moritz-Arndt-Universität, Universitätsmedizin (bis 31.05.2018)
Date of final exam:2014/07/07
Release Date:2014/07/10
Tag:Capsula Interna Posterior, Gesunde Probanden, Vergleich
GND Keyword:Anisotropie, Bildgebendes Verfahren, Diffusion, Diffusionsgewichtete Magnetresonanztomografie, Schlaganfall, Tensor
Faculties:Universitätsmedizin / Institut für Diagnostische Radiologie
DDC class:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 610 Medizin und Gesundheit