dc.contributor.author
Betzler, Felix
dc.date.accessioned
2018-06-07T18:55:55Z
dc.date.available
2012-06-13T08:31:14.632Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/5583
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-9782
dc.description.abstract
Objective: The aim of the study is to investigate potential neuroplastic
changes in stroke patients as a response to an intense experimental
rehabilitation program. The program consisted of combined brain stimulation
and motoric training. With the use of diffusion tensor imaging, potential
structural changes were investigated longitudinally in a pre-post-treatment
comparison. Methods: Ten healthy subjects were scanned to develop the protocol
for tract reconstruction and to investigate inter-subject, inter-session and
intra-session variability. Seven out of the ten subjects were scanned again at
another timepoint in order to assess inter-session variability. Furthermore,
five chronic stroke patients showing motor impairment underwent DTI before and
after an experimental neurorehabilitation program including 10 days of
transcranial direct current stimulation (30 min per day) and simultaneous
occupational therapy (1 hour per day). A group of five age-matched healthy
subjects served as control group to the patients. Fractional anisotropy (FA),
apparent diffusion coefficient (ADC), and radial and axial diffusivity were
determined for the pyramidal tract (PT) and alternate motor fibers (aMF).
Indices of hemispheric asymmetry of these parameters were calculated for each
patient. Results: In the group of healthy subjects, variability, expressed as
coefficient of variation (CV) between subjects, was found to be the highest in
all investigated DTI-derived measures: FA, axial diffusion (l1), radial
diffusion (l2,3) and apparent diffusion coefficient (ADC). Inter-session- and
intra-session CV, however, were not significantly different from each other. A
group comparison (two-sample t-test) between patients and controls at baseline
showed significantly higher diffusivity on the lesional hemisphere in patients
than in controls. In the patient group, the improvement in motor function was
paralleled by significant longitudinal changes in hemispheric asymmetry for
ADC as well as axial and radial diffusivity due to enhanced diffusivity of
lesional aMF post intervention. Changes in the patient group exceeded normal
variability in the following parameters: FA, l1, ADC in the PT and a trend for
l1 and ADC in aMF. Conclusions: Effects of stroke recovery could be detected
in tract asymmetries of diffusivity parameters. Structural plasticity as a
function of motor improvement was reflected in DTI-derived measures and might
be used to evaluate therapeutic response to neurorehabilitation. However, high
variability of DTI-derived measures has to be taken into account when
investigating changes of small magnitude.
de
dc.description.abstract
Zielsetzung: Ziel der Studie ist die Untersuchung möglicher neuroplastischer
Veränderungen bei Schlaganfallpatienten als Antwort auf ein intensives,
experimentelles Rehabilitationsprogramm. Das Rehabilitationsprogramm besteht
aus einer Kombination von Hirnstimulation und motorischem Training. Mit der
Technik der Diffusions-Tensor-Bildgebung wurden mögliche strukturelle
Veränderungen longitudinal untersucht, indem der Zustand vor und nach Therapie
verglichen wurde. Methodik: Zehn gesunde Probanden erhielten eine Diffusions-
Tensor-Bildgebung auf Basis derer das Protokoll für die Traktrekonstruktion
entwickelt wurde. Weiterhin wurde damit auf die Variabilitäten zwischen
Probanden (inter-subject variability), zwischen Bildgebungseinheiten (inter-
session variability) und zwischen einzelnen Sequenzen innerhalb einer Einheit
(intra-session variability) untersucht. Fünf Schlaganfallpatienten im
chronischen Stadium, die motorische Defizite aufwiesen, erhielten vor und nach
einer experimentellen neurorehabilitativen Therapieeinheit eine Diffusions-
Tensor-Bildgebung. Die Therapieeinheit erstreckte sich über zehn Tage und
umfasste eine Hirnstimulation in Form der transkraniellen
Gleichstromstimulation (30ˆmin pro Tag) sowie simultanes motorisches Training
(Eine Stunde pro Tag). Eine Gruppe von fünf gesunden Probanden mit gleicher
Altersverteilung diente als Kontrollgruppe. Für die Pyramidenbahn (PT) und für
andere motorische Bahnen (aMF) wurden Die fraktionierte Anisotropie (FA), der
scheinbare Diffusionskoeffizient (ADC) sowie radiale und axiale Diffusion
bestimmt. Indices für hemisphärische Asymmetrie wurde für jeden
Patienten/Probanden berechnet. Ergebnisse: Die Variabilität (ausgedrückt als
Variationskoeffizient) war in allen untersuchten Parametern (FA, axiale
Diffusion (1), radiale Diffusion (2,3) und ADC) am höchsten zwischen den
Probanden. Inter-session Variabilität und Intra-session Variabilität hingegen,
unterschieden sich nicht signifikant voneinander. Ein Gruppenvergleich
(Zweistichproben-t-Test) zwischen Patienten und der Kontrollgruppe zum
Ausgangszeitpunkt ergab eine signifikant höhere Diffusivität in der vom
Schlaganfall betroffenen Hemisphäre im Vergleich zu den gesunden Probanden.
Die Verbesserung motorischer Fertigkeiten der Patienten war begleitet von
signifikanten longitudinalen Veränderungen der Asymmetrieindices bezüglich ADC
sowie radialer und axialer Diffusion aufgrund von verstärkter Diffusivität der
aMF auf der betroffenen Seite nach therapeutischer Intervention. Die
Änderungen in der Patientengruppe gingen in den folgenden Parametern über die
normale Variabilität hinaus: FA, 1, ADC in der Pyramidenbahn sowie Trends in
1 und ADC in anderen motorischen Bahnen. Konklusion: Die Effekte der
Schlaganfallrehabilitation konnten auf Bildgebungsebene in Form von
Diffusivitätsasymmetrien der untersuchten Parameter gezeigt werden.
Strukturelle Plastizität, begleitet von einer Verbesserung motorischer
Fertigkeiten, spiegelte sich in den DTI-spezifischen Parametern wider. Dies
könnte zukünftig genutzt werden, um das Ansprechen auf neurorehabilitative
Therapien zu evaluieren. Allerdings muss die hohe Variabilität bei der
Anwendung von DTI besonders bei der Untersuchung geringfügiger Änderungen
beachtet werden.
de
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
Diffusion Tensor Imaging
dc.subject
Rehabilitation
dc.subject
Pyramidal Tract
dc.subject.ddc
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften::610 Medizin und Gesundheit
dc.title
Structural changes in motor tracts of chronic stroke patients associated with
experimental rehabilitation
dc.contributor.contact
felix.betzler@gmail.com
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. med. F. Bermpohl
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. med. G. Juckel
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. med. E. Calzia
dc.date.accepted
2012-06-03
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000037548-1
dc.title.subtitle
a DTI study
dc.title.translated
Strukturelle Veränderungen im motorischen System chronischer
Schlaganfallpatienten durch experimentelle Rehabilitationsverfahren
de
dc.title.translatedsubtitle
eine DTI-Studie
de
refubium.affiliation
Charité - Universitätsmedizin Berlin
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000037548
refubium.mycore.derivateId
FUDISS_derivate_000000011089
dcterms.accessRights.dnb
free
dcterms.accessRights.openaire
open access