Forschungsbericht 2012314

Radiologie

Institut für Diagnostische und Interventionelle Neuroradiologie

�� Direktor: Prof. Dr. Heinrich LanfermannTel.: 0511/532-6655 • E-Mail: neuroradiologie@mh-hannover.de • www.mh-hannover.de/neuroradiologie.html

Forschungsprofil

Neueste Verfahren zur in vivo Abbildung von Pathologien des ZNS werden im Institut für Diagnostische und Interventi-onelle Neuroradiologie evaluiert und ggf. optimiert. Durch eine Kooperation mit Prof. A. Maudsley (University of Miami) ist es Frau PD Dr. Dr. Ding, der Leiter der Experimentellen Neuroradiologie, gelungen, ein 1H-Spektroskopie-Verfahren zu etablieren, das den Metabolismus des gesamten Hirnparenchyms schnell und detailliert (mit einer Voxelgröße von 1ml) misst. Die Implementierung der dafür erforderlichen komplexen Auswertesoftware MIDAS ist, gefördert von der DFG, interaktiv mit Wissenschaftlern der ebenfalls mit uns kooperierenden Johns Hopkins-Universität erfolgt. Mit unserer tatkräftigen Beteiligung ist dieses neueste Verfahren auch für die sogenannte Kurzecho-Spektroskopie (Echozeiten unter 20ms) adaptiert und optimiert worden. Damit können zusätzlich und zurzeit exklusiv an der MHH exzitatorische Neurotransmitter (Glx) und Entzündungsmarker wie Myo-Inositol im gesamten Gehirn gemessen werden. Zudem werden quantitative MR-Methoden entwickelt und evaluiert, die physikalische/gewebeeigene Messparameter unter standar-disierten Bedingungen erfassen und damit eine exaktere Beurteilung insbesondere bei Verlaufsuntersuchungen von Degenerationen und Entzündungen ermöglichen. Zudem wird die 31P-MR Spektroskopie unter der Federführung von Frau PD Dr. Dr. Ding aufgebaut; erste Ergebnisse sind bereits international (ESMRMB 2012, Lissabon) präsentiert worden. Mikrostrukturelle Veränderungen können durch MR-Prototypsequenzen, u. a. Erfassung der sog. Diffusions-Kurtosis, analysiert werden (Dr. P. Raab). Diese neue Technologie liefert insbesondere für die Graduierung von Gliomen in vivo wesentliche Informationen. Ein weiteres Projekt wird im Rahmen des IFB-Tx (BMBF) realisiert und befasst sich mit mikrostrukturellen und metabolischen Hirnveränderungen bei Patienten mit Lebererkrankungen. Zudem werden Diffusionstechniken zur prognostischen Einordnung von zerebralen Blutungen genutzt (Li N, … Raab P; Stroke 2013).Von besonderem Interesse ist weiterhin die funktionelle MR-Bildgebung (fMRT). In Kooperation (Frau Dr. D. Wittfoth-Schardt) insbesondere mit den Kliniken für Neurologie und Psychiatrie betreut die fMRT-Arbeitsgruppe „NICA-Hannover“ (NeuroImaging and Clincal Applications) interdisziplinäre klinische und grundlagenorientierte Kooperationsprojekte z. B. zur Beurteilung von Funktionseinschränkungen bei zerebralen Erkrankungen oder Erfassung des Einflusses von Oxytocin auf junge Väter (Wittfoth-Schardt D et al., Neuropsychopharmacology 2012).Frau Dr. Giesemann charakterisiert im Rahmen mehrerer Teilprojekte die typischen Muster verschiedener Innenohr-fehlbildungen (s. letzter Forschungsbericht) und setzt dabei u. a. lokal hochauflösende MR-Techniken des Innenohres und der Hörnerven ein.

Ein zukunftsweisendes Projekt wird von Frau Dr. Bültmann in Kooperation mit Frau PD Radtke von der PHW unter Einsatz des präklinischen 7T MR-Scanners bearbeitet. Dieses Projekt erhält eine hochschulinterne Leistungsförderung (HiLF) und wird im folgenden Abschnitt vorgestellt.

Forschungsbericht 2012 315

Radiologie

Forschungsprojekte

In vivo Analyse der peripheren Nervenregeneration mittels Ultrahochfeld-MRTTraumatische Nervenläsionen wie sie z.B. durch Verkehrsunfälle, Sportverletzungen, häusliche sowie iatrogene Verlet-zungen verursacht werden können, führen häufig zu persistierenden Lähmungen, da die Reparaturmechanismen des Körpers nur eine inkomplette oder insuffiziente Nervenregeneration auslösen. Die Entwicklung neuer Strategien zur Verbesserung der Regeneration von Neuronen und deren nicht invasive Evaluierung sind daher klinisch von relevanter Bedeutung.

In Kooperation mit Frau PD Dr. C. Radtke aus der Klinik für Plastische-, Hand- und Wiederherstellungschirurgie und Herrn Dr. Meier, dem Leiter des Ultrahochfeld-Kleintier-MRTs, werden im Tiermodell an der Ratte iatrogen durch Quetschung oder Durchtrennung des N. ischiadicus erzeugte Nervenverletzungen hochaufgelöst in vivo abgebildet. Im weiteren Verlauf wird ihre Degeneration und Regeneration alleine bzw. in Kombination mit der Transplantation von Myelin-bildenden, olfaktorischen Gliazellen nicht-invasiv untersucht und mit klinischen Leistungsdaten sowie post mortem mit elektronenmikroskopischen und immunhistologischen Untersuchungsergebnissen korreliert.Pathophysiologisch kommt es bei einer traumatischen Nervenverletzung durch fokale Quetschung oder Durchtrennung zu einer axonalen Schädigung, die umschrieben nicht nur den lokalen Schädigungsort sondern auch das distale Ner-vensegment betrifft. Zur funktionellen Nervenregeneration ist somit sowohl ein axonales Auswachsen als auch eine suffiziente Remyelinisierung mit adäquater Ionenkanal-Expression im Bereich der Ranvierschen Schnürringe notwendig, um die normale Nervenleitgeschwindigkeit wiederherzustellen.

Erste histologische und elektrophysiologische Studienergebnisse weisen daraufhin, dass die Regeneration von Nerven nach Durchtrennungsverletzungen durch die Transplantation von Myelin-bildenden Gliazellen unterstützt und verbessert werden kann. Von besonderem Interesse ist hierbei eine spezialisierte Gliazelle, die olfaktorische Gliazelle. Diese Zellen erhöhen bei der Zelltransplantation im Rahmen der Nervenrekonstruktion die Guidance auswachsender Axone und liefern so eine trophische Unterstützung bei der Regeneration peripherer Nerven. Außerdem ist es vorteil-haft, dass transplantierte olfaktorische Gliazellen zum Zeitpunkt der Transplantation bereits aktiviert sind, um Myelin zu bilden, während ortsständige Schwann-Zellen erst nach dem Trauma in einer Kaskade aktiviert werden müssen.

Bildgebung im Ultrahochfeld-MRTIm Rahmen der Nervenverletzung kommt es zur Ödembildung im betroffenen Nerven und zum Myelinverlust. Hieraus resultiert eine Verlängerung der T2-Relaxationszeit und somit ein Signalanstieg auf T2-gewichteten MRT-Aufnahmen. Unter Verwendung eines Ultrahochfeld-MR-Scanners (7Tesla) mit verbessertem Signal-zu-Rausch- und Kontrast-zu-Rausch-Verhältnis können diese Veränderungen auch in kleinen nervalen Strukturen sehr sensitiv detektiert werden (Abb. 1a und b).

Abb. 1a und b: T2-gewichtete Aufnahmen des ödematös aufgetriebenen, rechten N. ischiadicus (Pfeil) nach Quetschung im longitudinalen Verlauf auf Höhe des Oberschenkels (Abb. 1a) bzw. in axialer Schichtführung auf Höhe der gesetzten Nervenläsion (Abb. 1b) 1 Woche post-operat iv im Vergle ich zum gesunden linken N. ischiadicus (Pfeilspitze).

Forschungsbericht 2012316

Radiologie

Eine Beurteilung der Nervenfunktion und Regeneration ist jedoch alleine mit Hilfe von T2-gewichteten Aufnahmen nicht ausreichend möglich, so dass weitere spezielle MR-Techniken zur Beurteilung der Remyelinisierung und der Mikrostruktur der Nerven angewendet werden müssen, z. B. mit speziellem Kontrastmittel mit einer hohen Affinität zu degenerierendem Nervengewebe (Gadofluorine M).

Bei Gadofluorine M handelt es sich um ein Gadoliniumhaltiges MR-Kontrastmittel mit hoher Proteinbindung und daher sehr langer Halbwertszeit, das bis zur Nervenregeneration in der Nervenläsion akkumuliert und somit indirekt den Erholungsprozess des betroffenen Nerven aufzeigt (Abb. 2a und b).

Abb. 2a und b: T1-gewichtete Aufnahmen nach intravenöser Gabe von Gadofluorine M mit kräftigem Enhancement des läsionierten rechten N. ischiadicus 1 Woche postoperativ (Abb. 2a) und fehlendem Signalanstieg nach stattgehabter Regeneration (Abb. 2b).

Zusätzlich liefert die Diffusionsbildgebung Informationen über den Verlauf der Nervenregeneration nach Quet-schung oder Durchtrennung. Hilfreich sind hierbei insbesondere Aufnahmen, die mit fraktionierter Anisotropie (FA) gewichtet sind, sogenannte FA-Maps und Rückschlüsse auf die Mikrostruktur des Nerven zulassen. Außerdem werden Traktographiebilder generiert, die den Nervenverlauf verdeutlichen und seine Faserdichte abschätzen lassen.

Die Beurteilung der Atrophie und Verfettung der denervierten Muskulatur gelingt zuverlässig anhand von fettsuppri-mierten, T2-gewichteten Aufnahmen (Abb. 3). Postmortal wird der bildmorphologische Befund mit morphometrischen und histologischen Untersuchungsergebnissen der Unterschenkelmuskulatur korreliert.

Forschungsbericht 2012 317

Radiologie

Zusammenfassung und Ziele:Erste Ergebnisse des beschriebenen Projektes zeigen eine reproduzierbare in vivo Beurteilung der Nervenregeneration mittels Gadofluorine M im Ultrahochfeld-MRT und lassen vermuten, dass die Nervenregeneration nach Quetschung bzw. Nervendurchtrennung mit anschließender Nervennaht auch bildmorphologisch in vivo verlässlich dargestellt werden kann. Weitere Ziele sind die Korrelation des bildmorphologischen Substrates mit dem klinischen Outcome sowie der Nachweis eines auch bildmorphologisch unterschiedlichen Regenerationsverhaltens in Abhängigkeit von der Schädigungsart und von der Transplantation myelinbildender, olfaktorischer Gliazellen.

�� Projektleitung: Bültmann, Eva (Dr.); Kooperationspartner: Radtke, Christine (PD Dr.), PHW-Chirurgie; Förderung: HILF, MHH

Weitere Forschungsprojekte

Periphere Nervenregeneration Regeneration von Neuronen - eine in vivo Analyse mittels Hochfeld-MRT (7Tesla)�� Projektleitung: Bültmann, Eva (Dr.); Kooperationspartner: Radtke, Christine (PD Dr), PHW Chirurgie, Meier, Martin

(Dr.), Tierscanner, Neuroradiologie; Förderung: HiLF, MHH

Messung pathologischer Neurometabolit veränderungen im Gehirn bei Leukodystrophien mittels MR-Spektroskopie�� Projektleitung: Ding, Xiaoqi (PD Dr. Dr); Kooperationspartner: Barker, P. (Prof.), Johns Hopkins University, Medical

School, Neuroradiologie; Förderung: DFG

Whole brain 1H-spectroscopy and 31P-spectroscopy�� Projektleitung: Ding, Xiaoqi (PD Dr. Dr.); Kooperationspartner: Maudsley, P. (Prof. Dr.),Wang, Xin (Dr.), University of

Miami, Miller Medical School, Johns Hopkins University Medical School,Neuroradiologie; Förderung: DFG

Abb. 3: T2-gewichtete, fettsupprimierte Aufnahme mit deutlicher Atrophie und Signalanstieg der unterschiedlich stark denervierten Unterschenkelmuskulatur rechtsseitig im Vergleich zur gesunden Gegenseite.

Forschungsbericht 2012318

Radiologie

Quantitative Charakterisierung von Patienten mit unterschiedlichn viralen Hepatitiden.�� Projektleitung: Ding, Xiaoqi (PD Dr. Dr.); Kooperationspartner: Weissenborn, Karin (Prof. Dr.) Neurologie; Förderung:

MHH

Quantitative MR Bildgebung von mikrostrukturellen und neurometabolischen Veränderungen im Gehirn bei Alkohol-Abusus�� Projektleitung: Ding, Xiaoqi (PD Dr. Dr.); Kooperationspartner: Peschel, Thomas,(Dr.) Psychiatrie; Förderung: MHH

"Untersuchung der Serotonin-Transporter-Bindung mittels [123I]ADAM SPECT bei Patienten mit Tourette-Syndrom und Zwangserkrankung vor und während der Behandlung mit einem selektiven Serotonin-Wiederaufnahme-Hemmer"�� Projektleitung: Donnerstag, Frank (Dr.); Kooperationspartner: Berding, Georg (Prof. Dr.) Nuklearmedizin, Müller-Vahl,

Kirsten (Prof. Dr.) Psychiatrie; Förderung: Wirtschaft

Open-Label, 6-12 Months Safety and Efficacy Study of Levodopa - Carbidopa Intestinal Gel in Levodopa-Responsive Subjects with Advanced Parkinson's Disease and Severe Motor-Fluctuations�� Projektleitung: Donnerstag, Frank (Dr.); Kooperationspartner: Stangel, Martin (Prof. Dr), Neurologie; Förderung:

Wirtschaft

MAG111539: Eine einfach verblindete Studie zur Untersuchung der Sicherheit, Pharmakokinetik und Pharmakodynamik von steigenden wiederholten Dosen von GSK249320 bei Patienten mit ischämischem Schlaganfall.�� Projektleitung: Donnerstag, Frank (Dr.); Kooperationspartner: Weissenborn, Karin (Prof. Dr.) Neurologie; Förderung:

Wirtschaft

"Metabolische und mikrostrukturielle MRT-Bildgebung im Rahmen IFB-Tx „Cognitive function and employment after liver transplantation (OLT)“"�� Projektleitung: Raab, Peter (Dr.); Kooperationspartner: Weissenborn, Karin (Prof. Dr.) Neurologie; Förderung: IFB

Magnetresonanztomographie inklusive Magnetresonanz-Spektroskopie und Diffusionstensorbildgebung bei Multipler Sklerose�� Projektleitung: Raab, Peter (Dr.), Bültmann, Eva (Dr.) Neuroradiologie; Kooperationspartner: Stangel, Martin (Prof.

Dr), Neurologie; Förderung: Wirtschaft

Funktionelle Bildgebung der Verarbeitung von Gesichtsausdrücken bei weiblichen Probanden in Abhängigkeit vom Gesichtsfeld�� Projektleitung: Wittfoth-Schardt, Dina (Dr.); Kooperationspartner: Wittfoth, Matthias, (Dr.), Neurologie, MHH,

Klinikum rechts der Isar, Neuro-Kopf-Zentrum, TU München; Förderung: MHH

fMRI bei M. Parkinson�� Projektleitung: Wittfoth-Schardt, Dina (Dr.); Kooperationspartner: Wittfoth, Matthias (Dr.) Neurologie; Förderung:

MHH

fMRI bei Asperger-Syndrom�� Projektleitung: Wittfoth-Schardt, Dina (Dr.); Kooperationspartner: Dillo, Wolfganng (Dr.), Roy, Mandy (Dr.) Psychiatrie

MHH; Förderung: Wirtschaft

Unterschiedliche Methoden des quantitativen Imaging am pädiatrischen Gehirn�� Projektleitung: Ding, Xiaoqi (PD Dr. Dr), Bültmann, Eva (Dr.) Neuroradiologie; Kooperationspartner: Neuropädiatrie MHH

Forschungsbericht 2012 319

Radiologie

Arneth B, Pilatus U, Lanfermann H, Enzensberger W. Objectification and Quantification of the Cognitive Impairment from an Existing HIV Infection or HIV Encephalopathy Using Magnetic Resonance Spectroscopy. J Int Assoc Physicians AIDS Care (Chic); 2012;DOI: 10.1177/1545109712463242

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Weissenborn K, Donnerstag F, Kielstein JT, Heeren M, Worthmann H, Hecker H, Schmitt R, Schiffer M, Pasedag T, Schuppner R, Tryc AB, Raab P, Hartmann H, Ding XQ, Hafer C, Menne J, Schmidt BM, Bültmann E, Haller H, Dengler R, Lanfermann H, Giesemann AM. Neurologic manifestations of E coli infection-induced hemolytic-uremic syndrome in adults. Neurology; 2012;79(14):1466-1473

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ÜbersichtsarbeitenHattingen E, Lanfermann H. Diagnostik von Hirntumoren: DWI, PWI, MRS. Neuroradiologie up2date; 2012;41-58

Originalpublikationen

OxyChild The attachment behavioural system and emotional conflicct resolution-double-blind placebocontrolled within-subject study to investigate the effects of a single dose of intranasal oxytocin (EEG and fMRI)�� Projektleitung: Wittfoth-Schardt, Dina (Dr.); Kooperationspartner: Wittfoth, Matthias (Dr.), Neurologie

Einfluss der individuellen Immunkompetenz auf das Outcome nach ischämischem Hirninfarkt�� Projektleitung: Raab, Peter (Dr.); Kooperationspartner: Weissenborn, Karin (Prof. Dr), Wortmann, H. (Dr.), Neurologie

MHH

Investigation of early inflammation reaction after intracerebral hemorrhage: relationship to radiological and clinical outcome�� Projektleitung: Raab, Peter, (Dr.); Kooperationspartner: Weissenborn, Karin (Prof. Dr), Wortmann, H. (Dr.), Neurologie

MHH

Hyperdensität unklarer Ätiologie im CCT nach mechanischer Thrombektomie - Klärung der Entstehung und prognostischen Bedeutung�� Projektleitung: Dadak, Mete (Dr.); Kooperationspartner: Weissenborn, Karin (Prof. Dr), Neurologie

Forschungsbericht 2012320

Radiologie

Buchbeiträge, MonografienPorto L, Lanfermann H. Central Nervous System Imaging in Child-hood Leukemia. In: Hayat MA [Hrsg.]: Pediatric Cancer, Vol. 2. Dordrecht: Springer Netherlands, 2012. S. 117-128 (Pediatric Cancer, Diagnosis, Therapy, and Prognosis; 2)

Abstracts2012 wurden 16 Abstracts publiziert.

PromotionenHollmann, Patrick (Dr. med.): Untersuchung des Einflusses Multi-planarer Reformationen (MPR) auf die Niedrigkontrastauflösung mittels einer Phantomstudie in der Multidetektorcomputertomo-graphie (MDCT).