Funktionelle Bildgebung in der Neurologie

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,Stoffwechselstörungen
-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 MEGMesspulen(SQUIDs) eine Spannung induzieren
- Daraus folgt eine sehr hohe zeitliche Auflösung
Parkinson-Tremor im MEG
Gelb 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-FluoroDOPA in der Parkinson-Diagnostik zur Darstellung des präsynaptischen Dopamin-Pools
Indikationen und Grenzen der PET
Klinische Indikationen
Grenzen
-Basalganglienerkrankungen z.B. -Hohe Kosten und Lieferprobleme
M.Parkinson,Chorea Huntington bei den Radionukliden
-Demenzfrüherkennung
-Fokussuche bei Epilepsie
-Diagnostik bei
Temporallappenepilepsien
-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 BOLDEffektes 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 !