Effekte verschiedener Anästhetika auf die Schmerzverarbeitung im ZNS von Ratten: funktionelle MRT Studie
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- Silvia Buchholz
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1 Effekte verschiedener Anästhetika auf die Schmerzverarbeitung im ZNS von Ratten: funktionelle MRT Studie Der Naturwissenschaftlichen Fakultät der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg zur Erlangung des Doktorgrades vorgelegt von Tanya Olegova Makarova aus Sofia
2 Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis... VII Zusammenfassung... XI Summary...XIII 1 Einleitung Anästhetika allgemein Geschichte und Entwicklung der Anästhetika Definition: Anästhesie/Anästhetika Einteilungsschema der Anästhetika Wirkungsmechanismus der Anästhetika Narkosestadien Anforderungen an das ideale Anästhetikum Gehirnphysiologische Untersuchungen zur Wirkweise der Anästhetika Untersuchte Anästhetika Isofluran (Forene ) a-chloralose (Pestanal ) Propofol (Disoprivan ) Medetomidin (Domitor ) Der Schmerz Definition Schmerzleitung Schmerzmatrix Analgesie Methodische Grundlagen: Was ist die Magnetresonanztomographie? Magnetresonanztomographische Grundlagen Physikalische Grundlagen Erzeugung des Signal-Echos Bildkodierung Aufbau des Magnetresonanztomographen Funktionelle Magnetresonanztomographie Messsequenzen für die fm R T Rapid Acquisition with Relaxation Enhancement (RARE, klassische hochaufgelöste Anatomie) Echo Planar Imaging (EPI) Zielsetzung der Arbeit...34
3 2 Material und Methoden Studiendesign Versuchstiere Versuchsgruppen Gruppe A: Isofluran/ a-chloralose Gruppe B: Isofluran/ Propofol Gruppe C: Isofluran/ Medetomidin Anästhetika-Gruppen für die Auswertung Vorbereitung und Überwachung der Versuchstiere Gruppenspezifische Vorbereitung Stimulationsspezifische Vorbereitung Tier-Monitoring Experimental Design Hitze-Experiment Elektro-Experiment Verwendete MR-Hardware Ablauf der Messung und verwendete MR-Sequenzen Voreinstellungen BOLD-Messung Anatomische Referenzmessung Verwendete MR-Sequenzen und Messparameter Datenauswertung Verwendete Software Bildrekonstruktion: ParaVision Tierspezifische Analyse: Brain Voyager Q X Erstellen der Tierspezifischen Gehirnmasken: Am ira Gruppenspezifische Analyse: MagnAn Untersuchte funktionelle Gruppen und Gehirnstrukturen Statistik Hauptkomponentenanalyse (PCA) Euklidische Distanzen T-Test Visualisierung der Aktivitätsdaten: Raumstatistik mittels Amira-Zusammenstellung Ergebnisse Vergleich der Messungen an den Tagen 1 und 4 und Zusammenfassung der Isofluran-Kontrollgruppen Hitze-Stimulation Hauptkomponentenanalyse Euklidische Distanzen... 64
4 3.2.3 Aktiviertes Volumen Gesamtgehirn Funktionelle Gruppen Antwortstärke Gesamtgehirn Funktionelle Gruppen Aktivierungswahrscheinlichkeit Gesamtgehirn Funktionelle Gruppen Zusammenfassung der Hitze-Stimulation Elektro-Stimulation Hauptkomponentenanalyse Aktiviertes Volumen Gesamtgehirn Funktionelle Gruppen Antwortstärke Gesamtgehirn Funktionelle Gruppen Antwortzeit Gesamtgehirn Funktionelle Gruppen Aktivierungswahrscheinlichkeit Gesamtgehirn Funktionelle Gruppen Zusammenfassung der Elektro-Stimulation Vergleich Hitze- vs. Elektro-Stimulation Aktiviertes Volumen im Gesamtgehirn Aktiviertes Volumen in ausgewählten funktionellen Gruppen Antwortstärke im Gesamtgehirn Antwortstärke in ausgewählten funktionellen Gruppen Antwortzeit im Gesamtgehirn Antwortzeit in ausgewählten funktionellen Gruppen Raumstatistik: Amira-Zusammenstellung Hitze-Stimulation Hitze/Elektro-Stimulation Vergleich der Ergebnisse der Raumstatistik mit den quantitativen Antwortparametern aktiviertes Volumen und Antwortstärke...112
5 Aktiviertes Volumen bei der Hitze-Stimulation A Antwortstärke unter Hitze-Stimulation Aktiviertes Volumen unter Elektro-Stimulation Antwortstärke unter Elektro-Stimulation Diskussion Einfluss der physiologischen Aspekte auf das BOLD-Signal Einfluss der Narkose auf das BOLD-Signal in fmrt-studien an Ratten Auswahl der funktionellen Gruppen und Probleme bei der Identifizierung von Gehirnstrukturen mittels fm R T Bewusstlosigkeit und Anästhesie: Wirkungsmechanismus der Narkotika Die untersuchten Stimulationsparadigmen: schmerzhafte Hitze- und Elektro-Stimulation Schmerzverarbeitung unter Narkose Schmerzhafte Hitze-Stimulation Einflüsse der Anästhetika auf den linearen Fit a-chloralose-narkose Propofol-Narkose Medetomidin-Narkose Isofluran-Narkose Elektro-Stimulation Effekte auf den Zeitpunkt der maximalen Antwort Differenzielle Effekte auf das laterale und mediale Schmerzsystem Vergleichende Beurteilung der untersuchten Anästhetika Vergleich Mensch gegen Tier Abschließende Diskussion der Zielsetzung Ausblick Anhang Zusätzliche Daten Hitzestimulation Aktiviertes Volumen und Antwortstärke in ausgewählten Gehirnstrukturen Elektro-Stimulation Euklidische Distanzen Aktiviertes Volumen und Antwortstärke in ausgewählten Gehirnstrukturen Raumstatistik: Amira-Zusammenstellung Vollständige Liste der 202 ausgewerteten Hirnstrukturen
6 6.3 Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Literaturverzeichnis Wissenschaftliche Beiträge Danksagung Lebenslauf...192
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V Inhaltsverzeichnis VORWORT III INHALTSVERZEICHNIS V ABBILDUNGSVERZEICHNIS XI TABELLENVERZEICHNIS XIII ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS XVI TEIL A EINLEITUNG 1 1. EINFÜHRUNG IN DIE PROBLEMSTELLUNG 1 1.1 Hohe Investitionen
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