Präoperatives Mapping der Sprachareale mittels funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT) bei Patienten mit Hirntumoren: Ein Paradigmenvergleich

Zusammenfassung

Ziel: Funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) hat sich als noninvasive Methode für das präoperative Mapping sprachrelevanter Areale bewährt. Ziel dieser Arbeit ist es, drei einfache Paradigmen im Hinblick auf Sprachlateralisation und Visualisierung der Sprachareale zu testen. Material und Methoden: 14 gesunde Probanden und 16 Hirntumorpatienten haben jeweils drei Aufgaben durchgeführt: Monate aufzählen (MA), Verben ergänzen (VE) und Wörter generieren (WG). Es wurde ein geblocktes Design mit 80 Messungen bestehend aus 4 Intervallen Sprachaktivierung abwechselnd mit Ruhephasen verwendet. Die Auswertung der Daten erfolgte mit Brainvoyager® basierend auf dem allgemeinen linearen Modell. Es wurden die aktivierten Cluster im inferioren frontalen (Broca) und posterioren temporalen (Wernicke) Kortex analysiert sowie die Lateralitätsindizes berechnet. Ergebnisse: In beiden Gruppen aktivierten die Paradigmen VE und WG sehr robust den inferioren frontalen Kortex (Broca). Die Visualisierung des Wernicke-Areals konnte am besten durch das Paradigma VE erreicht werden. Das Paradigma MA erregte weder den frontalen noch den temporalen Kortex zuverlässig. Die Lateralisation konnte frontal am besten durch WG und VE, temporal am besten durch VE bestimmt werden. Schlussfolgerung: Die Paradigmen VE und WG visualisieren zwei wesentliche Aspekte der Sprachverarbeitung, nämlich semantische Wortverarbeitung und Wortproduktion. Beide sind geeignet, in einem klinischen Setting bei Hirntumorpatienten sowohl die frontalen und temporalen Sprachregionen darzustellen als auch die Sprachdominanz zu ermitteln.

Abstract

Purpose: Functional magnetic resonance imaging (fMRI) is a well-established, non-invasive method for pre-operative mapping of speech-eloquent areas. This investigation tests three simple paradigms to evaluate speech lateralisation and visualisation of speech-eloquent areas. Materials and Methods: 14 healthy volunteers and 16 brain tumour patients were given three tasks: to enumerate months in the correct order (EM), to generate verbs fitting to a given noun (GV) and to generate words fitting to a given alphabetic character (GW). We used a blocked design with 80 measurements which consisted of 4 intervals of speech activation alternating with relaxation periods. The data were analysed on the basis of the general linear model using Brainvoyager®. The activated clusters in the inferior frontal (Broca) and the posterior temporal (Wernicke) cortex were analysed and the laterality indices calculated. Results: In both groups the paradigms GV and GW activated the Broca’s area very robustly. Visualisation of the Wernicke’s area was best achieved by the paradigm GV. The paradigm EM did not reliably stimulate either the frontal or the temporal cortex. Frontal lateralisation was best determined by GW and GV, temporal lateralisation by GV. Conclusion: The paradigms GV and GW visualise two essential aspects of speech processing: semantic word processing and word production. In a clinical setting with brain tumour patients, both, GV and GW can be used to visualise frontal and temporal speech areas, and to determine speech dominance.

Key words

fMRI - brain mapping - brain tumours - language

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