Perfusion

Dem Gehirn beim Funktionieren zusehen

Durch unterschiedliche Sequenzen und verschiedene Kontraste ist die MRT an sich bereits ein extrem leistungsstarkes Bildgebungsverfahren. Kommen dann noch funktionelle Messmethoden hinzu, entfaltet sie ihre ganze Power. Mithilfe der funktionellen MRT lassen sich Durchblutungsmuster und Stoffwechselaktivitäten darstellen, die umfassende Rückschlüsse auf physiologische Prozesse ermöglichen.

Wann und wo funktionelle MR-Techniken in der Neuroradiologie zum Einsatz kommen, darüber berichtet der Medizinphysiker und Priv.-Doz. Dr. Raimund Kleiser, Leiter des Bildgebungszentrums an der Landes-Nervenklinik Wagner-Jauregg in Linz.

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Seit 2008 ist der Medizinphysiker Dr. Raimund Kleiser am Institut für Radiologie der Landes-Nervenklinik Wagner-Jauregg in Linz unter der Leitung von Primar Dr. Johannes Trenkler beschäftigt.

Im Allgemeinen sind mit funktionellen MR-Verfahren die Perfusions- und Diffusionsbildgebung gemeint sowie das BOLD (Blood-Oxygenation-Level Dependent) Imaging. Letzteres gibt Aufschluss über neuronale Aktivitäten im Gehirn, indem es den Sauerstoffgehalt in den roten Blutkörperchen misst, und ist in der klinischen Praxis weniger weit verbreitet.

Ein neurologisches Anwendungsgebiet, aus dem die funktionellen MR-Messungen heutzutage nicht mehr wegzudenken sind, stellt die Diagnostik des akuten Schlaganfalls dar. Neben den Standardsequenzen können mithilfe von Diffusions- und Perfusionswichtungen innerhalb weniger Minuten wichtige Zusatzinformationen über den Grad der Gewebeschädigung gewonnen werden, die entscheidende Hilfestellung beim weiteren Therapievorgehen leisten. „Dabei liefern die beiden Wichtungen bedeutende ergänzende Hinweise, indem das jeweilige Ausmaß des Infarktvolumens ins Verhältnis zueinander gesetzt wird“, erläutert Raimund Kleiser, „wenn der Perfusionsbereich größer als der Diffusionsbereich ist, es also zu einem sogenannten Mismatch kommt, dann ist das ein Zeichen dafür, dass der Blutfluss in diesem Bereich über Kollaterale noch funktioniert, wenn auch verzögert. In diesem Fall kann das Gewebe bei zeitigem Handeln durch eine Lysetherapie oder einen interventionellen Eingriff eventuell noch gerettet werden.“

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Neben den Standardsequenzen können mithilfe von Diffusions- und Perfusionswichtungen innerhalb weniger Minuten wichtige Zusatzinformationen über den Grad der Gewebeschädigung gewonnen werden, die entscheidende Hilfestellung beim weiteren Therapievorgehen leisten.

Die Perfusions-MRT kommt auch in der Neuroonkologie standardmäßig zum Einsatz, wo sie zusätzliche Daten in Bezug auf die Tumorphysiologie und Hämodynamik liefert. Da die höhergradigen im Vergleich zu den niedriggradigen Gliomen eine gesteigerte angiogene Aktivität aufweisen, lassen sich anhand von Perfusionsparametern verbesserte Aussagen über den Malignitätsgrad, das Patientenoutcome und Therapieansprechen treffen.

„Auch im Rahmen der präoperativen Planung einer Tumorresektion ist die funktionelle Bildgebung von großer Bedeutung“, ergänzt der Medizinphysiker, „Zielvorgabe bei solchen chirurgischen Eingriffen ist es stets, den Tumor möglichst vollständig zu resezieren, ohne die wichtigen Zentren im Gehirn wie Sprache, Sensomotorik oder Gedächtnis zu verletzen. Diese eloquenten Bereiche, die in der Nähe der zu entfernenden Geschwulst liegen können, lassen sich mit der BOLD-Technik identifizieren, lokalisieren und dadurch besser umgehen. Das Sprachzentrum nimmt dabei eine Sonderstellung ein, da es im Gegensatz zu vielen anderen Arealen unilateral angelegt ist: bei Rechtshändern in der linken Gehirnhälfte und bei Linkshändern teils unilateral in der rechten oder linken Gehirnhälfte, in einzelnen Fällen auch bilateral.“

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BOLD (Blood-Oxygenation-Level Dependent) Imaging gibt Aufschluss über neuronale Aktivitäten im Gehirn, indem es den Sauerstoffgehalt in den roten Blutkörperchen misst.

Die prächirurgische Abklärung von Hirntumoren ist eine der wichtigsten Indikationen für das BOLD Imaging. Mittlerweile findet die Methode jedoch auch bei anderen neurologischen Fragestellungen Anwendung, wie etwa bei der Differentialdiagnostik von psychischen Erkrankungen wie Schizophrenie oder Depressionen. Dadurch könnte sich ein ganz neuer Zugang zu diesen Krankheitsbildern ergeben, der möglicherweise zu einem besseren medizinischen Verständnis ihrer Mechanismen führt, berichtet der Experte: „Vor allem im Zusammenhang mit einer medikamentösen Behandlung besteht die Hoffnung, dass wir besser verstehen lernen, wann und warum sich biodynamische Veränderungen einstellen oder nicht.“

Das BOLD Imaging wird jedoch in erster Linie an Universitätskliniken eingesetzt, und auch dort fast ausschließlich im Bereich der wissenschaftlichen Forschung. Das liegt vor allem an der Komplexität und Aufwendigkeit des Verfahrens. Neben den erforderlichen technischen Voraussetzungen stellt die Festlegung der fMRT-Paradigmen – sprich: die Aufgabenstellung zur Stimulation der Netzwerke – eine diffizile Angelegenheit dar. Denn das Gehirn, so Kleiser, reagiert schon auf kleinste Abweichungen in der Instruktion extrem sensibel: „Es macht einen Unterschied, ob ich jemandem sage: ‚Lösen Sie diese Aufgabe bitte so gut wie möglich!‘, oder: ‚Lösen Sie diese Aufgabe bitte so schnell wie möglich! ‘ Da laufen im Gehirn ganz andere Prozesse ab.“ Hinzu kommt, dass das BOLD Imaging sehr zeitintensiv ist. Denn um neuronale Aktivitäten in bestimmten Hirnarealen zu untersuchen und um die statis-tische Power zu erhalten, müssen die Messung diverse Male wiederholt werden. Je nach Fragestellung kann die Untersuchung dadurch bis zu zwei Stunden dauern – die Auswertung der Daten noch nicht einberechnet. Wie genau es mit dem BOLD Imaging weitergeht, ist schwer einzuschätzen, sagt Dr. Kleiser, aber: „Die Möglichkeiten des heute schon Machbaren sind beeindruckend. So ist es bereits gelungen, unter Zuhilfenahme einer Software mit Komapatienten zu kommunizieren. Das BOLD-Verfahren ist vielleicht nichts für die breite Masse, aber es gibt einzelne Patientengruppen, die enorm davon profitieren.“


Profil:
Seit 2008 ist der Medizinphysiker Dr. Raimund Kleiser am Institut für Radiologie der Landes-Nervenklinik Wagner-Jauregg in Linz unter der Leitung von Primar Dr. Johannes Trenkler beschäftigt. Bevor er nach Linz kam, war der gebürtige Freiburger am Universitätskrankenhaus Düsseldorf und am Universitätsspital Zürich tätig. Seit 2014 ist er für die organisatorische Leitung des neu gegründeten Bildgebungszentrums an der Nervenklinik Linz verantwortlich, das das Fachwissen der unterschiedlichen neurowissenschaftlichen Teilbereiche rund um die funktionelle Bildgebung vereint. Er habilitierte 2011 für das Fach Experimentelle Radiologie über das Thema „Darstellung neurophysiologischer Prozesse mit fMRT: sakkadische Augenbewegungen und klinische Applikationen“.

25.09.2015

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