Allgemein: Die zeitliche Variation des Sauerstoffgehalts im Blut ist eine wichtige Komponente funktioneller Magnetresonanztomographie (BOLD-fMRT). Der Sauerstoffgehalt wird dabei von verschiedenen Stoffwechsel-prozessen im Gehirn reguliert.

Ziel: Wie stark die beim MRT gewonnenen Ergebnisse von bei Demenz beobachteten Veränderungen im Gehirn beeinflusst werden, kann mithilfe mathematischer Modelle der verschiedenen biologischen Komponenten untersucht werden.

Methode. Die Stoffwechselprozesse in verschiedenen Zelltypen und Bereichen des menschlichen Hirns werden durch Differentialgleichungen beschrieben. Als Randbedingungen werden die Konzentration von Sauerstoff, Glucose, Lactat und Kohlenstoffdioxid im Blut verwendet. Variationen der Parameter für Enzymaktivitäten, Enzym-Regulationen und Volumen-verhältnisse erlauben die Untersuchung verschiedener Szenarien und Krankheitsstadien.

Ergebnis: Verschiedene bei Alzheimer-Patienten beobachtete Verände-rungen des Hirnstoffwechsels können mit dem entwickelten Modell untersucht werden. Als Ergebnis können krankheitsspezifische Veränderungen in der Sauerstoffdynamik berechnet werden. Die gewonnenen Erkenntnisse helfen bei der Beurteilung der Bedeutung des Krankheitsverlaufs für die Anwendung bildgebender Verfahren wie dem funktionellem MRT in der klinischen Praxis .

Zellmetabolismus Reaktionen O2 kinetisch Perfusion CFD Demenz Dynamik fMRI Hypocampus Kopplung Volumenstrom Diffusion Stofftransport