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Die Messung von MRT, DTI und fMRT erfolgt in einem Magnetresonanztomographen, in dem ein sehr starkes stabiles Magnetfeld (1,5-3 Tesla) erzeugt wird. Durch hochfrequente Radiowellen, die durch eine Radiofrequenzspule ausgesendet werden, werden zudem immer wieder kurzfristige, anders als das stabile Magnetfeld ausgerichtete Magnetfelder ausgelöst.
Bei MRT werden dadurch auf folgende Weise anatomische Schnittbilder des Gehirns erzeugt: Die Atomkerne der Kopfgewebe richten sich zunächst in der Richtung des starken stabilen Magnetfeldes aus. Durch die hochfrequenten Radiowellen wird den Atomkernen Energie zugeführt und sie passen ihre Richtung dem durch die Radiowellen kurzfristig ausgelösten anders gerichteten Magnetfeld an. Nach Ausschalten der hochfrequenten Radiowellen geben die Atomkerne die aufgenommene Energie ab und nehmen wieder die Richtung des stabilen Magnetfeldes an. Dies wird von Detektoren erfasst. Verschiedene Gewebearten benötigen unterschiedliche Zeiten für die erneute Ausrichtung an das stabile Magnetfeld. Daraus ergeben sich für die verschiedenen Gewebe unterschiedliche Signalstärken (Helligkeiten) in den resultierenden Bildern.
Mit DTI wird die Bewegung (Diffusion) von Wassermolekülen erfasst. Normalerweise bewegen sich Wassermoleküle zufällig frei im Raum (Brownsche Molekularbewegung). Im Gehirn wird diese Bewegung durch die mit der relativ wasserundurchlässigen Myelinschicht umkleideten Nervenfasern eingeschränkt, d.h. die Wassermoleküle bewegen sich eher entlang der Nervenfasern als durch sie hindurch. Im Magnetresonanztomograph kann die Bewegung der Wassermoleküle erfasst werden und daraus die Lage und Richtung von Nervenfasern bestimmt und abgebildet werden.
Mit fMRT kann man die Hirnaktivität erfassen, während eine Person eine Aufgabe löst. Die für die Aufgabenbearbeitung benötigten Nervenzellen verbrauchen mehr Sauerstoff, den sie dem Blut entnehmen. Daraufhin kommt es zu einem erhöhten Strom von sauerstoffangereichertem Blut in die aktive Hirnregion. Sauerstoffangereichertes und sauerstoffloses Blut haben unterschiedliche magnetische Eigenschaften. Durch den Zustrom von sauerstoffangereicherten Blut in die aktive Hirnregion ändert sich so dort die Magnetfeldstärke, was man im Magnetresonanztomographen messen kann.
Die untere Abbildung zeigt einen Magnetresonanztomographen. Während einer MRT-, DTI- oder fMRT-Untersuchung des Gehirns liegt man auf einer Liege. Der Kopf befindet sich in einer Radiofrequenzspule. Dann wird der Oberkörper in den Magnetresonanztomographen gefahren. Dieser besteht aus einer nach vorn und hinten offenen Röhre von etwa 70-100 cm Durchmesser.
Das Ein- und Ausschalten der Radiowellen erzeugt laute Geräusche. Aufgrund dessen tragen die Studienteilnehmer bei der Untersuchung Ohrstöpsel und schalldämmende Kopfhörer.
Bei fMRT tragen die Studienteilnehmer zusätzlich eine Videobrille, auf der ihnen eine Aufgabe präsentiert wird (z.B. Wörter, die sie lernen sollen). Ausserdem erhalten sie eine Tastatur, auf der sie Antworten eingeben sollen (z.B. sollen sie eine Taste drücken, wenn es sich bei einem präsentierten Wort um ein Kleidungsstück handelt und eine andere Taste, wenn nicht).
Der Magnetresonanztomograph wird von einem Nebenraum aus gesteuert. Die Studienteilnehmer können jedoch durch ein am Kopfhörer eingebautes Mikrophon mit dem Studienleiter sprechen. Ebenso erhalten sie einen Alarmknopf, den sie jederzeit betätigen können, um die Untersuchung abzubrechen.
Um gute Bilder des Gehirns erzeugen zu können, ist es wichtig, dass sich die Studienteilnehmer während der Untersuchung möglichst wenig bewegen.
Im INAPIC können Sie den Untersuchungsablauf in einem Magnetresonanztomographen-Simulator (Nachbildung eines Magnetresonanztomographen ohne Magnetfelderzeugung und den Einsatz von Radiowellen) ausprobieren.
Die Verfahren sind mit keinerlei Strahlenbelastung, Spritzen oder Schmerzen verbunden. Das Verfahren wird routinemässig in der medizinischen Praxis und für Forschungszwecke eingesetzt. Bisher ist kein schädigender Einfluss dieses Verfahrens auf die menschliche Gesundheit bekannt. Da der Magnetresonanztomograph ein starkes Magnetfeld erzeugt, gehen die einzig bekannten Gefahren allein von Metallteilen oder elektronischen Implantaten im und am Körper im Untersuchungsraum aus. Aus Sicherheitsgründen sollten Sie zudem nicht schwanger sein und nicht stillen. Ebenso sollten Sie nicht unter schwerer Platzangst leiden. Die Untersuchung ist mit relativ lauten Geräuschen verbunden. Dagegen werden Sie mit Ohrstöpseln und schalldämmenden Kopfhörern ausgestattet werden.
Die Datenerhebung beschränkt sich auf das forschungsnotwendige Minimum und entspricht daher nicht einer medizinischen Untersuchung zur Aufdeckung von krankheitsbedingten Hirnveränderungen. Es ist trotzdem möglich, dass bei Ihnen anatomische Auffälligkeiten festgestellt werden können (Auftretenshäufigkeit: 5-15%). Diese Auffälligkeiten sind in den seltensten Fällen krankhaft, gefährlich oder behandlungsbedürftig. Sie könnten jedoch negative medizinische (z.B. weitere Diagnostik und Therapie), psychische (z.B. Ängste und Depressionen) sowie finanzielle Folgen (z.B. bei Abschluss einer Lebens- und Krankenversicherung haben) haben. Grundsätzlich hat jeder Mensch das Recht auf Wissen bzw. Nicht-Wissen über solche Zufallsbefunde. Im Rahmen der Studien im INAPIC würden wir Sie über Befunde, die auf Krankheiten hinweisen könnten, informieren und Ihnen weitere medizinische Untersuchungen organisieren. Gegen mögliche Schäden (Gesundheits- und Sachschäden bzw. Vermögensschäden), die Sie im Zusammenhang mit der Teilnahme an MRT-, DTI- oder fMRT-Studien erleiden sollten, schliessen wir für zu Ihren Gunsten (und zu unseren Kosten) eine Versicherung ab.
Für eine Studienteilnahme sollten Sie folgende Fragen mit „Nein“ beantworten können:
- Haben Sie einen Herzschrittmacher oder Defibrillator?
- Haben Sie einen Neurostimulator oder ein anderes elektronisches oder magnetisch betriebenes Implantat?
- Haben Sie ein Hörimplantat?
- Haben Sie eine Prothese?
- Haben Sie Aneurysmaclips?
- Haben Sie eine künstliche Herzklappe?
- Haben Sie innere Elektroden oder Drähte?
- Haben Sie einen Shunt?
- Haben Sie einen Katheder?
- Haben Sie künstliche Gelenke (Hüfte, Knie etc.)?
- Haben Sie Metallteile im Körper (Granatsplitter, Gewehrkugeln, Stifte, Nägel, Schrauben, Platten, Drähte, Drahtgeflecht, Klammern, Klemmen nach Operationen, Spirale)?
- Haben Sie Tätowierungen oder permanentes Make-up?
- Haben Sie ein nicht entfernbares künstliches Gebiss, Teilzahnprothesen oder Zahnspangen?
- Sind Sie am Kopf oder Herzen operiert worden?
- Sind oder waren Sie in der metallverarbeitenden Branche tätig?
- Sind Sie schwanger, könnten Sie schwanger sein oder stillen Sie?
Weitere Voraussetzungen für die Teilnahme an MRT-, DTI- und fMRT-Studien
- Sind Sie krankenversichert?
- Leiden Sie unter starker Platzangst?
- Gibt es Gründe, dass Sie nicht längere Zeit still liegen können (Niesen, Husten, starkes Jucken, Zittern, unwillkürliche Bewegungen, starke Schmerzen)?
- Hatten Sie jemals einen Schlaganfall?
- Hatten Sie jemals eine Hirnverletzung?
- Hatten Sie jemals eine Gehirnerschütterung mit längerer Bewusstlosigkeit?
- Hatten Sie jemals eine Hirnentzündung?
- Leiden Sie an Epilepsie?
- Leiden oder litten Sie unter einer Schizophrenie?
- Leiden Sie unter einer Depression?
- Leiden Sie unter einer Manie?
- Leiden Sie unter einer wahnhaften Störung?
- Nahmen oder nehmen Sie für bzw. seit mehr als 6 Monate regelmässig Drogen (Alkohol, Cannabis, Heroin, Kokain, Amphetamine etc.) ein?
- Sind Sie Linkshänder?
Weitere Voraussetzungen für die Teilnahme an fMRT-Studien
- Leiden Sie unter einer schweren Durchblutungsstörung?
- Leiden Sie an einer Herzerkrankung?
- Leiden Sie unter Diabetes?
- Sehen Sie ohne Brille/Kontaktlinsen sehr schlecht (bei fMRT Tragen einer Brille nicht möglich, jedoch Kontaktlinsen)?