Inhaltszusammenfassung:
In dieser Studie wurde der Einfluss von Puls und Atmung auf das BOLD-Signal
in Resting-State-fMRT-Aufnahmen mit sehr kurzer Repetitionszeit untersucht.
Die meisten Studien, die physiologische Einflüsse auf Resting-State-fMRT
thematisieren, arbeiten mit längeren Repetitionszeiten, was zu Aliasing-Effekten
des Pulses führt. Dagegen wurde in dieser Studie die Repetitionszeit so kurz wie
möglich gewählt, um Aliasing zu vermeiden. Es erfolgte die Aufnahme von Echoplanaren-
Bildgebungssequenzen bei gesunden Versuchspersonen. Atmung und
Puls wurden während der Bildaufnahme mit Hilfe eines Atemgurts und eines
Pulsoximeters aufgezeichnet.
Die Analyse der Frequenzspektren mittels Fouriertransformation ergab, dass die
Hauptfrequenzen von Puls und Atmung häufig auch in den BOLD-Signalen zu
finden sind, sowie im jeweils anderen physiologischen Signal. Darüber hinaus
konnte gezeigt werden, dass auch nach Entfernung von Frequenzen unter 0,01
Hz und über 0,1 Hz, wie in der Literatur üblich, noch immer Signale von Puls und
Atmung zurückbleiben, welche teilweise ähnliche Frequenzspektren wie das
BOLD-Signal aufweisen.
Die Ähnlichkeit der Signale von Puls- und Atemmessung zu dem BOLD-Signal
wurde mittels Kreuzkorrelation untersucht. Dabei zeigte sich, dass eine
Verschiebung der BOLD-Signalkurve in negativer x-Richtung zu einer Erhöhung
der Kreuzkorrelation mit Puls und Atmung führt. Die Kreuzkorrelation mit dem
Atemsignal war höher als die mit dem Pulssignal. Jedoch variierte die nötige
Verschiebung in erheblichem Maße, sowie auch der daraus resultierende
Kreuzkorrelationskoeffizient. Des Weiteren wurden die Auswirkungen einer
Frequenzfilterung auf die Kreuzkorrelationen untersucht. Die Frequenzfilterung
bewirkte höhere Kreuzkorrelationskoeffizienten für Puls- und BOLD-Signal. Für
die Atmung zeigte sich dieser Effekt nicht, die Kreuzkorrelation war ungefähr
gleich groß mit oder ohne Frequenzfilterung. Darüber hinaus wurden die frequenzgefilterten Puls- und Atemsignale mit dem
ebenfalls gefilterten BOLD-Signal jeden Voxels einer Schicht korreliert. Die
entstandenen Korrelationskarten wiesen teilweise Ähnlichkeiten zu
Korrelationskarten auf, bei denen mit dem BOLD-Signal von Regionen des
Default-Mode-Netzwerks korreliert worden war. Dies lässt den Schluss zu, dass
Atmung und Puls die funktionelle Konnektivität des DMN beeinflussen.
Somit konnte gezeigt werden, dass ein Einfluss von Puls und Atmung auf
Resting-State-fMRT-Aufnahmen besteht und dass eine Frequenzfilterung nicht
ausreichend ist, um diesen zu entfernen. Eine Quantifizierung dieses Einflusses
war im Rahmen dieser Arbeit jedoch nicht möglich.
