Bilaterale Hirnstammaktivierung durch noxische ?· dynamischen Verhalten der Reizempfänger [22]. ...…

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  • Bilaterale Hirnstammaktivierung durch noxische Hitzereize im Gesicht

    gesunder Probanden

    Von der Medizinischen Fakultt der Rheinisch-Westflischen Technischen Hochschule Aachen

    zur Erlangung des akademischen Grades einer Doktorin der Medizin genehmigte Dissertation

    vorgelegt

    von

    Brbel Sonja Kubina

    aus Olpe

    Berichter: Herr Universittsprofessor

    Dr. med. J. Ellrich

    Herr Universittsprofessor

    Dr. rer. nat. K. Willmes-von Hinckeldey

    Tag der mndlichen Prfung: 01.12.2009

    Diese Dissertation ist auf den Internetseiten der Hochschulbibliothek online verfgbar.

  • I

    Inhaltsverzeichnis

    1 Einleitung ......................................................................................................... 1

    1.1 Einfhrung .................................................................................................. 1

    1.2 Nozizeption .................................................................................................. 2

    1.2.1 Transduktion .................................................................................... 2

    1.2.2 Transmission .................................................................................... 3

    1.2.2.1 N. trigeminus ........................................................................ 4

    1.2.2.2 Trigeminaler Kernkomplex im Hirnstamm ............................ 4

    1.2.3 Perzeption ........................................................................................ 5

    1.3 Bildgebungsmethoden fr das humane ZNS ............................................... 6

    1.3.1 BOLD fMRT .................................................................................... 7

    1.4 Atypische sensible Dysfunktionen und mgliche Ursachen ......................... 8

    1.5 Zielsetzung dieser experimentellen Studie .................................................. 9

    2 Methoden ........................................................................................................ 10

    2.1 Versuchspersonen ..................................................................................... 10

    2.2 Temperaturschwellenbestimmung ............................................................. 10

    2.3 Versuchsdesign ......................................................................................... 11

    2.4 fMRT-Aufnahmeparameter ........................................................................ 12

    2.5 MRT-Datenanalyse .................................................................................... 14

    2.5.1 Einzelauswertung ........................................................................... 14

    2.5.2 Gruppenauswertung ...................................................................... 16

    2.5.2.1 Anatomische Daten ............................................................ 16

    2.5.2.2 Funktionelle Daten ............................................................. 17

  • II

    2.6 Statistische Auswertung ............................................................................ 19

    2.6.1 Einzelauswertung ........................................................................... 19

    2.6.2 Gruppenauswertung ...................................................................... 20

    2.6.2.1 Lokalisationsvergleich ........................................................ 21

    3 Ergebnisse ....................................................................................... 22

    3.1 Temperaturschwellenbestimmung ............................................................. 22

    3.2 fMRT-Daten ............................................................................................... 22

    3.2.1 Vorverarbeitung ............................................................................. 22

    3.2.2 Einzelauswertung ........................................................................... 22

    3.2.3 Gruppenauswertung ...................................................................... 24

    4 Diskussion ........................................................................................ 28

    4.1 Funktionelle Bildgebung auf humaner Hirnstamm-Ebene .......................... 28

    4.2 Bilaterale Aktivierungen im STN ................................................................ 28

    4.3 Nachweis somatotopischer Ordnung im STN ............................................ 30

    4.4 Temperaturabhngigkeit ............................................................................ 30

    4.5 Weitere Feststellungen .............................................................................. 31

    4.5.1 Negative und positive BOLD-Signale ............................................. 31

    4.5.2 PAG ............................................................................................... 31

    4.6 Fehlerdiskussion ........................................................................................ 32

    4.6.1 Datenprzision ............................................................................... 32

    4.6.2 Datenerhebung .............................................................................. 32

    4.6.3 Datenauswertung ........................................................................... 33

    4.6.4 Habituation, Adaptation und deszendierende Hemmung ............... 34

    5 Schlussfolgerungen ........................................................................ 35

  • III

    6 Zusammenfassung .......................................................................... 36

    7 Abstract ............................................................................................ 37

    8 Literaturverzeichnis ......................................................................... 38

    9 Eigene Publikationen ...................................................................... 46

    10 Anhang ............................................................................................. 47

    11 Abbildungsverzeichnis ................................................................... 48

    12 Tabellenverzeichnis ......................................................................... 48

    13 Danksagung ..................................................................................... 49

    14 Erklrung zur Datenaufbewahrung ................................................ 50

    15 Curriculum vitae .............................................................................. 51

  • IV

    Abkrzungsverzeichnis

    Abb. Abbildung

    ACQ voxel Acquired Voxel, gemessene Voxel

    BOLD Blood Oxygen Level Dependent

    C Grad Celsius

    cf. lt. confer, vergleiche

    CPSP Central Poststroke Pain, zentrale Schmerzen nach Schlaganfall

    d.h. das heit

    DICOM Digital Imaging and Communications in Medicine

    3D dreidimensional

    EEG Elektoencephalographie

    EPI Echo Planar Imaging, echoplanar Sequenz

    FE Fixed Effects

    FFE Fast Field Echo

    fMRT funktionelle Magnetresonanztomographie

    FOV Field Of View

    FWHM Full Width at Half Maximum

    GLM General Linear Model

    HPT Heat Pain Threshold, Hitzeschmerzschwelle

    ISVT Interstitial Nucleus Of The Spinal Trigeminal Tract,

    Nucleus interstitialis des Traktus spinalis nervi trigemini

    LMI lateraler medullrer Infarkt

    MEG Magnetencephalographie

    MNI Montreal Neurological Institute

    MPS Multipath Scanning

    MRT Magnetresonanztomographie

    MS Multi-Slice

    ms Millisekunde

  • V

    N. Nervus

    Ncl. Nucleus

    PAG periaquduktales Grau

    PET Positronenemissionstomographie

    RE Random Effects

    REC voxel Reconstructed Voxel, nachberechneter Voxel

    RM ANOVA Repeated Measures Analysis Of Variance

    ROI Region-of-Interest

    s Sekunde

    S1 somatosensorischer Kortex, Gyrus postcentralis

    S2 sekundr somatosensorischer Kortex

    SDH Spinal Dorsal Horn, spinales Hinterhorn

    SNc Subnucleus caudalis

    SNi Subnucleus interpolaris

    SNo Subnucleus oralis

    SPM Statistical Parametic Mapping

    STN Spinal Trigeminal Nucleus, Nucleus spinalis nervi trigemini

    T Tesla

    Tab. Tabelle

    TE Time of Echo, Echozeit

    TR Time of Repetition, Repetitionszeit

    v.a. vor allem

    WDT Warm Detection Threshold, Warmerkennungsschwelle

    z.B. zum Beispiel

    ZNS Zentrales Nervensystems

    V Nervus trigeminus

    V1 Nervus ophtalmicus

    V2 Nervus maxillaris

    V3 Nervus mandibularis

  • - 1 -

    1 Einleitung 1.1 Einfhrung Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Verarbeitung von Schmerz- und Tempera-

    turreizen im Hirnstamm.

    1895 wurde erstmals eine verminderte Schmerz- und Temperaturwahrnehmung der

    ipsilateralen Gesichtshlfte und der kontralateralen Krperseite bei Infarkten der

    dorsolateralen Medulla oblongata beschrieben [99]. Dies gilt seitdem als die klassi-

    sche Ausprgung des Wallenberg-Syndroms. Ca. 100 Jahre spter konnte durch

    einen Autopsiebefund eine Demyelinisierung in typischer Lokalisation des Wallen-

    berg-Syndroms festgestellt werden, wobei in diesem Fall jedoch eine verminderte

    Schmerz- und Temperaturempfindung der kontra- statt ipsilateralen Gesichtsseite

    vorlag [87]. Angeregt durch diesen Fallbericht schlossen sich im Folgenden Studien

    an, die den atypischen Sensibilittsverlust im Gesicht, nach in der Magnetresonanz-

    tomographie (MRT) gesicherten l