Funktionelle Bildgebung in der Neurologie

Academia Neurologica Plau am See, 10.03.2010

Famulus Marco Gericke

Klinische Indikationen der funktionellen Bildgebung

- Abgrenzung von funktionsfähigem und infarziertem Gewebe bei Ischämie

- Differenzialdiagnose bei der Demenz

- Frühe Diagnose bei degenerativen Erkrankungen

- Fokussuche bei der Epilepsiediagnostik

- Operationsplanung in der Neurochirurgie

- Therapiebeurteilung bei M.Parkinson

Kartierung von Hirnfunktionen (Brain Mapping)

- Anatomische Kartierung:Makro+Mikroarchitektur

- Funktionelle Kartierung: visuelles,motorisches,somatosensibles System,Sprache,Gedächtnis,Emotion,Bewußtsein

- Biochemie von Verhalten (Neurotransmitter)

- Pathogenese von Krankheiten

- Zerebrale Reorganisation nach peripheren und zentralen Läsionen

Elektrische/Magnetische Verfahren

- Elektroencephalographie: EEG

- Magnetencephalographie: MEG

- Transkranielle Magnetstimulation: TMS

Elektroencephalographie: EEG

EEG-Frequenzbänder

- Delta: 0 - 3,5 Hz Tiefschlaf

- Theta: 3,5 - 7,5 Hz Starke Müdigkeit,Einschlafen

- Alpha: 7,5 - 13 Hz Erwachsener wach,entspannt mit geschlossenen Augen

- Beta: 13 – 30 Hz wacher Erwachsener mit göffneten Augen und geistiger Tätigkeit

Indikationen und Grenzen des EEG

Klinische Indikationen-Epilepsiediagnostik

-Hirntoddiagnostik

-Schlafdiagnostik

-hirnorganische Prozesse z.B. Enzephalitis, Intoxikationen,Stoffwechsel-störungen

-evozierte Potentiale

Grenzen-Nur das obere Kortexdrittel ist der Ableitung zugänglich

-Änderung von Kortexpotentialen durch tieferliegende Strukturen ?

Magnetencephalographie: MEG

- Die magnetischen Signale des Gehirns bewegen sich im Bereich sehr geringer Feldstärken (fT)

- Zur Messung ist daher eine elektromagnetische Abschirmung notwendig

- Elektrische Ströme aktiver Nervenzellen erzeugen Magnetfelder die in den bis zu 300 MEG-Messpulen(SQUIDs) eine Spannung induzieren

- Daraus folgt eine sehr hohe zeitliche Auflösung

Parkinson-Tremor im MEGGelb markierte Areale bezeichnen Regionen hoher Aktivität

Indikationen und Grenzen des MEG

Klinische Indikationen-Fokussuche in der Epilepsiediagnostik

- Planung komplexer neurochirurgischer Eingriffe z.B. bei Hirntumoren

Grenzen-Teilweise uneindeutige Ergebnisse wegen möglicher falscher Zuordnung der Magnetimpulse zu anatomischen Strukturen

Transkranielle Magnetstimulation

- Schmerzloses nichtinvasives Verfahren zur Untersuchung des Motokortex und seiner Efferenzen

- Extrakraniell applizierter fokussierter Magnetreiz identifiziert die Repräsentationsareale einzelner Muskeln

- Kombination mit PET und fMRT

Metabolische Verfahren

- Positronenemissionstomographie: PET

- Single-Photon-Emissionscomputertomographie: SPECT

- Funktionelle Magnetresonanztomographie: fMRT

- Magnetic Particle Imaging: MPI

Positronenemissiontomographie: PET

- Patienten wird durch Injektion in die Armvene ein Positronen emittierendes Radiopharmakon verabreicht

- Die Positronen kollidieren mit Elektronen im Körper, dabei entstehen 2 Photonen, die in entgegengesetzte Richtungen fliegen

- Gegenüberliegende Detektoren des PET-Geräts registrieren die Photonen und errechnen ein Bild

-Kombination morphologischer und funktioneller Bildgebung im PET/CT

-Die verwendeten Radionuklide sind z.B. 15O, 18F, 11C , 13N, 68Ga, 82Rb

-Meistens wird 18F verwendet (in über 90%)

-In der Neurologie z.B. häufig 18F-6-Fluoro- DOPA in der Parkinson-Diagnostik zur Dar- stellung des präsynaptischen Dopamin-Pools

Indikationen und Grenzen der PET

Klinische Indikationen-Basalganglienerkrankungen z.B. M.Parkinson,Chorea Huntington

-Demenzfrüherkennung

-Fokussuche bei Epilepsie

-Diagnostik bei Temporallappenepilepsien

Grenzen-Hohe Kosten und Lieferprobleme bei den Radionukliden

-Strahlenbelastung

SPECT

-Es handelt sich um ein nuklearmedizinisches

Verfahren wie bei der PET.

-Das applizierte Radionuklid ist ein Gammastrahler

meistens 99mTc

-Es werden statische und dynamische Verfahren

angewendet

Indikationen und Grenzen der SPECT

Klinische Indikationen- Epilepsiediagnostik

- Hirnfunktionsdiagnostik bei degenerativen Erkrankungen und Demenzen

Grenzen-Morphologisch nur geringe Aussagekraft

-Geringere räumliche Auflösung als die PET

-Daher Kombination mit CT im

SPECT/CT

-Strahlenbelastung

Funktionelle Magnetresonanztomographie: fMRT

- Basiert auf den unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften von oxygeniertem und desoxygeniertem Blut (BOLD-Effekt)

fMRT-Untersuchung

- 1.Prescan: kurzer Scan zur Lageüberprüfung des Patienten

- 2.Anatomischer MRT-Scan: hochauflösender Scan um die Anatomie des Untersuchungsbezirks zu erfassen

- 3.fMRT-Scan: schneller Scan der Durchblutungsunterschiede anhand des BOLD-Effektes registriert

Grenzen des fMRT

- Geringe zeitliche Auflösung

- Neuronale Aktivität wird nicht direkt gemessen

sondern aus den Unterschieden in der

Durchblutung geschlussfolgert

- MöglicheVerfälschung der Daten durch

Bildkonstruktion

Magnetic Particle Imaging: MPI

- Magnetpartikelbildgebung, MPI bestimmt die

Verteilung von magnetischen Partikeln

(Eisennanopartikel) in einem Volumen

- Anders als beim MRT werden nicht die

Auswirkungen des Magnetfeldes sondern die

Magnetisierung der Partikel selbst detektiert.

- hohe räumliche und zeitliche Auflösung

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !