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- Public Library of Science (PLoS) (1)
- SAGE Publications (1)
Background and purpose
The insula has important functions in monitoring and integrating physiological responses to a personal experience of multimodal input. The experience of chills in response to auditory stimuli is an important example for a relevant arousing experience coupled with bodily response. A group study about altered chill experiences in patients with insula lesions is lacking.
Methods
Twenty-eight stroke patients with predominantly insula lesions in the chronic stage and 14 age-matched controls were investigated using chill stimuli of both valences (music, harsh sounds). Group differences were analyzed in subjective chill reports, associated bodily responses (skin conductance response), lesion mapping, diffusion-weighted imaging and functional magnetic resonance imaging. Other neuropsychological deficits were excluded by comprehensive testing. Diffusion-weighted imaging was quantified for four insula tracts using fractional anisotropy.
Results
The frequency of chill experiences was comparable between participant groups. However, bodily responses were decreased for the stroke group. Whereas there was no association of lesion location, a positive association was found for the skin conductance response during aversive sounds and the tract connecting anterior inferior insula and left temporal pole in the stroke group. Similarly, functional magnetic resonance imaging activation in areas hypothesized to compensate for damage was increased with bodily response.
Conclusions
A decoupling of felt arousal and bodily response after insula lesion was observed. Impaired bodily response was related to an impaired interaction of the left anterior insula and the temporal pole.
Background
Chronic pain of different aetiologies and localization has been associated with less grey matter volume (GMV) in several cortical and subcortical brain areas. Recent meta-analyses reported low reproducibility of GMV alterations between studies and pain syndromes.
Methods
To investigate GMV in common chronic pain conditions defined by body location (chronic back pain, n = 174; migraine, n = 92; craniomandibular disorder, n = 39) compared to controls (n = 296), we conducted voxel-based morphometry and determined GMV from high-resolution cranial MRIs obtained in an epidemiologic survey. Mediation analyses were performed between the presence of chronic pain and GMV testing the mediators stress and mild depression. The predictability of chronic pain was investigated with binomial logistic regression.
Results
Whole-brain analyses yielded reduced GMV within the left anterior insula and the anterior cingulate cortex, for a ROI approach additionally the left posterior insula and left hippocampus showing less GMV across all patients with chronic pain. The relationship of pain with GMV in the left hippocampus was mediated by self-reported stressors in the last 12 months. Binomial logistic regression revealed a predictive effect for GMV in the left hippocampus and left anterior insula/temporal pole for the presence of chronic pain.
Conclusions
Chronic pain across three different pain conditions was characterized by less GMV in brain regions consistently described for different chronic pain conditions before. Less GMV in the left hippocampus mediated by experienced stress during the last year might be related to altered pain learning mechanisms in chronic pain patients.
Significance
Grey matter reorganization could serve as a diagnostic biomarker for chronic pain. In a large cohort, we here replicated findings of less grey matter volume across three pain conditions in the left anterior and posterior insula, anterior cingulate and left hippocampus. Less hippocampal grey matter was mediated by experienced stress.
Background
A bidirectional functional link between vestibular and fear-related disorders has been previously suggested.
Objective
To test a potential overlap of vestibular and fear systems with regard to their brain imaging representation maps.
Methods
By use of voxel-based mapping permutation of subject images, we conducted a meta-analysis of earlier functional magnetic resonance imaging (fMRI) studies applying vestibular stimulation and fear conditioning in healthy volunteers.
Results
Common clusters of concordance of vestibular stimulation and fear conditioning were found in the bilateral anterior insula cortex, ventrolateral prefrontal cortex and the right temporal pole, bilaterally in the adjacent ventrolateral prefrontal cortex, cingulate gyrus, secondary somatosensory cortex, superior temporal and intraparietal lobe, supplementary motor area and premotor cortex, as well as subcortical areas, such as the bilateral thalamus, mesencephalic brainstem including the collicular complex, pons, cerebellar vermis and bilateral cerebellar hemispheres. Peak areas of high concordance for activations during vestibular stimulation but deactivations during fear conditioning were centered on the posterior insula and S2.
Conclusions
The structural overlap of both networks allows the following functional interpretations: first, the amygdala, superior colliculi, and antero-medial thalamus might represent a release of preprogramed sensorimotor patterns of approach or avoidance. Second, the activation (vestibular system) and deactivation (fear system) of the bilateral posterior insula is compatible with the view that downregulation of the fear network by acute vestibular disorders or unfamiliar vestibular stimulation makes unpleasant perceived body accelerations less distressing. This also fits the clinical observation that patients with bilateral vestibular loss suffer from less vertigo-related anxiety.
Die hier vorliegende Studie bestätigt die Hypothese, dass die Integration der 3D-
Voxel-basierten morphometrischen Analyse in den klinisch diagnostischen
Algorithmus der Epilepsien und insbesondere bei der Diagnostik der kryptogenen
Epilepsien einen entscheidenden Vorteil bringt. Der diagnostische Mehrwert für KFE
lag dabei in der Detektion von vorher unbekannten FCD bei 3,6% (3 aus 84) und
führte in weiteren 6% (5 aus 84) zur Diagnoseänderung durch teilweise sehr subtile
und teilweise sehr eindeutige Befunde, welche zuvor in der nativen Bildgebung
übersehen wurden. Dabei besitzt diese Analyse eine hohe Sensitivität (1,0) und
leidet unter einer geringen Spezifität (0,23-0,25), welche durch erneute Betrachtung
und Konsensfindung erhöht wird. Über eine erweiterte Diagnostik und die
Epilepsiechirurgie kann das MAP zu einer ökonomischeren und erfolgreicheren
Therapie von kryptogenen Epilepsien und zu einer besseren Anfallskontrolle und
damit Lebensqualität für den Patienten führen. Die Implementierung dieses
Verfahrens in den Diagnostikalgorithmus in einem tertiären Epilepsiezentrum ist
wenig zeit- und kostenintensiv und bietet zusätzlich durch eine Übertragbarkeit in
andere Fachgebiete und durch einen „zweiten diagnostischen Blick“ auf bereits
gesehene Bilder einen Vorteil gegenüber rein nativer Bildgebung. Die
Weiterentwicklung beispielsweise durch künstliche Intelligenz ist Gegenstand
aktueller Studien.
Der Schlaganfall ist eine der weltweit führenden Ursachen für bleibende Behinderungen.
Insbesondere Lähmungen der oberen Extremität führen zu weitreichenden Einschränkungen
im täglichen Leben, sodass der Erholung der motorischen Funktion eine große Bedeutung für
das weitere soziale und/oder berufliche Leben zukommt. Daher ist es notwendig geeignete
prognostische Parameter zu finden, die eine Vorhersage der Erholung der motorischen
Funktion ermöglichen.
Das Ziel dieser Arbeit bestand darin die prognostische Bedeutung von klinischen Parametern,
strukturellen und funktionellen Konnektivitätsparameter für das motorische Outcome der
Handfunktion bei subakuten Schlaganfallpatienten zu untersuchen. Hierzu wurde bei 17
subakuten Schlaganfallpatienten die funktionelle Konnektivität mittels Resting-State-fMRT
für verschiedene Verbindungen (M1il-M1kl, M1il–dPMCkl, M1il–dPMCil, M1il–SMAkl, M1il-
Cbkl) sowie die strukturelle Konnektivität mittels probabilistischer Traktographie für
verschiedene Verbindungen (M1il-M1kl, M1il-Ponsil, M1il-Cbkl) im subakutem Stadium
ermittelt. Zudem wurden ebenfalls motorische (Nine-Hole-Peg-Test und Griffkraft) sowie
klinische Parameter (NIHSS) erfasst. Anschließend wurde mittels einer schrittweisen,
multiplen Regressionsanalyse überprüft inwieweit sich die Parameter eignen, um das
motorische Outcome der Patienten, gemessen mit dem Motricity Index und dem Box-and-
Block-Test, nach 3 und 6 Monaten vorherzusagen.
Die Untersuchung ergab eine hohe prognostische Relevanz der initialen Griffkraft für den
kraftassoziierten Parameter Motricity Index nach 3 und nach 6 Monaten. Zudem zeigte sich
eine prognostische Relevanz der strukturellen Konnektivitätsparameter zwischen M1il-Cbkl
für den Motricity Index nach 6 Monaten sowie zwischen M1il-M1kl für den Box-and-Block
Test nach 3 und 6 Monaten. Für die funktionellen Konnektivitätsparameter fand sich kein
prognostischer Nutzen.
Zusammenfassend hat sich für das Patientenkollektiv der Studie mit vorrangig leicht bis
moderat betroffenen Patienten ergeben, dass sowohl die Griffkraft als klinischer Test sowie
die strukturellen Konnektivitätsparameter einen prognostischen Wert für das motorische
Outcome der Handfunktion haben, jedoch lohnt sich der Aufwand der Konnektivitätsanalyse
nicht, da sich daraus keine exaktere Prognose ergibt.
Temporomandibulärer Schmerz ist ein häufiges Symptom bestehend aus Schmerzen lokalisiert um den gelenknahen Anteil des Kiefers mit einer starken Abhängigkeit von Stressoren. Chronische Schmerzen wurden bereits mit Veränderungen des Volumens der grauen Hirnsubstanz (GMV) assoziiert. Frühere Studien zum Thema haben bis jetzt jedoch widersprüchliche Ergebnisse geliefert. Dies könnte unter anderem den unterschiedlichen Zusammensetzungen der Studienpopulationen sowie den zugrundeliegenden Studienmethoden geschuldet sein.
Um die Auswirkungen chronischer Schmerzen auf die Gehirnstruktur mit hohen Fallzahlen zu untersuchen, wurden in der vorliegenden Arbeit drei Gruppen klinischer Patienten, insgesamt 47 Individuen, und eine Studienpopulation, bestehend aus insgesamt 57 Patienten, die Gesichtsschmerzen über die letzten 6 Monate angaben, analysiert. Die Patienten der Studienpopulation wurden aus der Study of Health in Pomerania (SHIP) rekrutiert, die Patienten der klinischen Probandengruppen in Zusammenarbeit mit der Zahnklinik Greifswald. Das Volumen der grauen Hirnsubstanz dieser Patienten wurde jeweils mit dem einer gesunden Kontrollgruppe ohne chronische Schmerzen verglichen.
Die Kontrollgruppe bestand aus 60 Individuen für den Vergleich mit den klinischen Patienten sowie 381 Individuen für den Vergleich mit den Patienten der Studienpopulation. Beide Kontrollgruppen waren jeweils für Alter und Geschlecht entsprechend korrigiert.
Zur Gehirnstrukturanalyse kam Voxelbasierte Morphometrie als populäres In-vivo-Verfahren zum Einsatz. Hiefür erhielten sowohl Patienten als auch die Kontrollpersonen ein MRT. In einer Region of Interest (Bereich von Interesse) Analyse zeigte nur die klinische Patientengruppe ein verringertes Volumen der grauen Substanz in den Bereichen des anteromedialen Gyrus cinguli bis in den medialen präfrontalen Cortex reichend, bei denen aus der Literatur bereits eine besonde Anfälligkeit gegenüber chronischen Schmerzen und einer damit verbundenen Reduktion der grauen Substanz bekannt ist.
Zielsetzung: CT-gesteuerte perkutane transthorakale Lungenbiopsien werden zur Charakterisierung von unklaren pulmonalen Läsionen eingesetzt, da diese weniger Komplikationen hervorrufen als operative Explorationen. Die hierbei am häufigsten auftretenden Komplikationen sind Pneumothorax und pulmonalen Blutungen. Um diese zu verringern, konzentrierten sich Studien vermehrt auf mögliche Einflussfaktoren. Hierbei zeigte sich, dass Komplikationen überwiegend von Läsionsgröße, Stich-kanallänge und pleuralem Kontakt des Tumors abhingen. Weitere einflussnehmen-de Faktoren waren das Auftreten von Lungenemphysemen und die Lokalisation des Tumors. Nach unserem Wissen wurde der potentielle Einfluss von Berufserfahrung und Persönlichkeitsmerkmalen von interventionellen Radiologen bei CT-gesteuerten Lungenbiopsien bislang nicht untersucht.
Folglich war die Motivation zur vorliegenden Studie, mithilfe psychologischer Frage-bögen Rückschlüsse auf die Interventionsergebnisse und Ausbildung im Bereich der Interventionellen Radiologie zu ziehen. Konkret wurde untersucht inwiefern Berufserfahrung und Persönlichkeitsmerkmale von interventionellen Radiologen den technischen Erfolg und die Komplikationsrate CT-gesteuerter perkutaner transthorakaler Lungenbiopsien beeinflussen.
Methodisches Vorgehen: Auf Grundlage einer retrospektiven Datenanalyse von 1056 CT-gesteuerten Lungenbiopsien, durchgeführt von 38 interventionellen Radio-logen im Zeitraum 2006 bis 2014, wurden für die vorliegende Studie 445 Eingriffe herangezogen, die von 14 Radiologen durchgeführt wurden (Ausschlusskriterien: Fehlende Zustimmung der Radiologen; < 20 Interventionen pro Interventionalist; Punktionen mit unvollständigen Daten etc., Vgl. Abbildung 1).
Die Interventionen wurden bewertet in Bezug auf die Häufigkeit von auftretenden Komplikationen, technischer Erfolgsrate und interventionsbezogenen Einflussgrößen. Persönlichkeitsmerkmale der interventionellen Radiologen wurden auf Basis der psychologischen Fragebögen NEO-FFI (Big Five) und State-Trait Angst-Inventar beurteilt. Die Ergebnisse der CT-gesteuerten Lungenbiopsien wurden den interventionsbezogenen Einflussgrößen zugeordnet und mit den Persönlichkeitsmerkmalen und der Berufserfahrung der 14 Radiologen abgeglichen.
Resultat: Es wurden keine signifikanten Unterschiede zwischen den 14 Interventionalisten bezüglich des technischen Erfolgs (Variationsbreite: 75.0 - 95.5%, p = 0.406), Komplikationsrate insgesamt (Variationsbreite: 44.7 - 85.7%, p = 0.088) beziehungsweise Major- (Variationsbreite: 15.6 - 40.9%, p = 0.679) und Minor-Komplikationen (Variationsbreite: 31.6 - 71.4%, p = 0.074) identifiziert. Die Berufserfahrung hatte keine Aus-wirkung auf den technischen Erfolg (p = 0.254) und die Komplikationsrate (p = 0.470). Die Persönlichkeitsmerkmale hatten keinen Einfluss auf den technischen Erfolg. Drei der sechs Persönlichkeitsmerkmale besaßen jedoch einen Einfluss auf die Komplikationsrate.
Fazit: Die Berufserfahrung besitzt keinen Einfluss auf den technischen Erfolg und die Komplikationsrate von CT-gesteuerten transthorakalen Lungenbiopsien. Auch die Persönlichkeitsmerkmale Angstgefühl, Offenheit, Gewissenhaftigkeit, Extraversion, Verträglichkeit und Neurotizismus nehmen keinen signifikanten Einfluss auf den technischen Erfolg. Jedoch haben die drei Persönlichkeitsmerkmale Angstgefühl, Offenheit und Gewissenhaftigkeit einen signifikanten Einfluss auf das Auftreten von Komplikationen.
Es zeigt sich, dass Persönlichkeitsmerkmale zumindest teilweise einen Einfluss auf die Komplikationsrate besitzen und daher eine verbesserte individuelle Weiterbildung helfen kann, individuelle Fehlerquellen zu minimieren und das Leistungsniveau zu erhöhen. Ein verstärktes Augenmerk sollte analog anderer Berufe auch in der Medizin darauf gelegt werden, bereits bei der Kandidatenauswahl stärker persönlichkeitsmerkmalbezogene Aspekte zu integrieren und während der Berufslaufbahn immer wieder zu erheben.
We, here, provide a personal review article on the development of a functional MRI in the radiology departments of two German university medicine units. Although the international community for human brain mapping has met since 1995, the researchers fascinated by human brain function are still young and innovative. However, the impact of functional magnetic resonance imaging (fMRI) on prognosis and treatment decisions is restricted, even though standardized methods have been developed. The tradeoff between the groundbreaking studies on brain function and the attempt to provide reliable biomarkers for clinical decisions is large. By describing some historical developments in the field of fMRI, from a personal view, the rise of this method in clinical neuroscience during the last 25 years might be understandable. We aim to provide some background for (a) the historical developments of fMRI, (b) the establishment of two research units for fMRI in the departments of radiology in Germany, and (c) a description of some contributions within the selected fields of systems neuroscience, clinical neurology, and behavioral psychology.
Sensorimotor representations of swallowing in pre- and postcentral gyri of both cerebral hemispheres are interconnected by callosal tracts. We were interested in (1) the callosal location of fibers interconnecting the precentral gyri (with the primary motor cortex; M1) and the postcentral gyri (with the primary somatosensory cortex; S1) relevant for swallowing, and (2) the importance of their integrity given the challenges of swallowing compliance after recovery of dysphagia following stroke. We investigated 17 patients who had almost recovered from dysphagia in the chronic stage following stroke and age-matched and gender-matched healthy controls. We assessed their swallowing compliance, investigating swallowing of a predefined bolus in one swallowing movement in response to a ‘go’ signal when in a lying position. A somatotopic representation of swallowing was mapped for the pre- and postcentral gyrus, and callosal tract location between these regions was compared to results for healthy participants. We applied multi-directional diffusion-weighted imaging of the brain in patients and matched controls to calculate fractional anisotropy (FA) as a tract integrity marker for M1/S1 callosal fibers. Firstly, interconnecting callosal tract maps were well spatially separated for M1 and S1, but were overlapped for somatotopic differentiation within M1 and S1 in healthy participants’ data (HCP: head/face representation; in house dataset: fMRI-swallowing representation in healthy volunteers). Secondly, the FA for both callosal tracts, connecting M1 and S1 swallowing representations, were decreased for patients when compared to healthy volunteers. Thirdly, integrity of callosal fibers interconnecting S1 swallowing representation sites was associated with effective swallowing compliance. We conclude that somatosensory interaction between hemispheres is important for effective swallowing in the case of a demanding task undertaken by stroke survivors with good swallowing outcome from dysphagia.
Background: The current literature discusses aspects of quality assurance (QA) and sub-specialization. However, the challenges of these topics in a teleradiology network have been less explored. In a project report, we aimed to review the development and enforcement of sub-specialized radiology at Telemedicine Clinic (TMC), one of the largest teleradiology providers in Europe, and to describe each step of its QA. Evaluation: The company-specific background was provided by the co-authors—current and former staff members of TMC. Detailed descriptions of the structures of sub-specialization and QA at TMC are provided. Exemplary quantitative evaluation of caseloads and disagreement rates of secondary reviews are illustrated. Description of Sub-specialization and Quality Assurance at TMC: Sub-specialization at TMC is divided into musculoskeletal radiology, neuroradiology, head and neck, a body, and an emergency section operating at local daytime in Europe and Australia. Quality assurance is based on a strict selection process of radiologists, specific reporting guidelines, feedback through the secondary reading of 100% of all radiology reports for new starters, and a minimum of 5% of radiology reports on a continuous basis for all other radiologists, knowledge sharing activities and ongoing training. The level of sub-specialization of each radiologist is monitored continuously on an individual basis in detail. After prospective secondary readings, the mean disagreement rate at TMC indicating at least possibly clinically relevant findings was 4% in 2021. Conclusion: With continuing and current developments in radiology in mind, the essential features of sub-specialization and innovative QA are relevant for further expansion of teleradiology services and for most radiology departments worldwide to respond to the increasing demand for value-based radiology.