Magnetresonanztomografie beim akuten Schlaganfall

Thema zum Schwerpunkt
© Schattauer 2009
Magnetresonanztomografie
beim akuten Schlaganfall
M. Ebinger, J. B. Fiebach
Centrum für Schlaganfallforschung Berlin (CSB), Charité – Universitätsmedizin Berlin
Schlüsselwörter
Keywords
MRT, Schlaganfall, Sinusvenenthrombose,
intrakranielle Blutung
MRI, stroke, sinus-venous thrombosis, intracranial bleed
Zusammenfassung
Summary
Die Magnetresonanztomografie kann beim
akuten Schlaganfall mittlerweile routinemäßig eingesetzt werden. Neben der Diagnostik des ischämischen Schlaganfalls ist sie
auch bei Blutungen und Sinusvenenthrombosen hilfreich. Wir besprechen Stärken und
Schwächen der Methode in diesem Zusammenhang und geben einen Ausblick auf zu
erwartende Entwicklungen.
Magnetic resonance imaging (MRI) is used in
diagnostics of acute ischemic stroke as well as
intracranial bleeds and sinus-venous thrombosis. We give a short overview of the advantages and limitations of MRI in this context
and comment on technological innovations.
Korrespondenzadresse
Priv.-Doz. Dr. med. Jochen B. Fiebach
Campus Benjamin Franklin
Klinik für Neurologie
Hindenburgdamm 30, 12200 Berlin
[email protected]
Magnetic resonance imaging for acute stroke
Nervenheilkunde 2009; 28: 125–128
Eingegangen am: 9. Oktober 2008;
angenommen am: 12. Oktober 2008
Kaum eine Technologie hat die Nervenheilkunde so verändert wie die Magnetresonanztomografie (MRT). Sie bietet dem Arzt einen
detailgenauen, nicht invasiven Einblick in das
menschliche Gehirn. Die Bedeutung der
MRT hat sich im Laufe der Jahre von einem
Forschungsgerät über eine klinische Routinemaßnahme hin zum Notfalldiagnostikum
drastisch verändert. Im Folgenden werden
Anwendungen der MRT beim akuten Schlaganfall dargestellt.
Ischämischer Schlaganfall
Die Bildgebung ist ein zentraler Bestandteil
des diagnostischen Prozedere beim akuten
Schlaganfall. Dank fortschreitender technischer Entwicklung lassen sich mittels MRT
heutzutage viele in der Notfallsituation wesentliche Aspekte binnen acht bis zehn Minuten Untersuchungszeit klären. Das moderne
Schlaganfallprotokoll beinhaltet folgende Se-
quenzen: Suszeptibilitätsgewichtete und diffusionsgewichtete Sequenzen, MR-Angiografie, fluid attenuated inversion recovery und
Perfusionsmessung.
Mithilfe einer T2-gewichteten Sequenz
gelingt der zuverlässige Ausschluss von Blutungen (1, 2). Diese Sequenz an den Beginn
der Untersuchung gestellt, ermöglicht eine
Anpassung des Untersuchungsprotokolls bei
Nachweis einer intrakraniellen Blutung, sodass Sinusthrombose oder Tumorblutung als
mögliche Ursache gesichert werden können.
In der sich anschließenden diffusionsgewichteten Sequenz (DWI) zeigt sich der Infarkt aufgrund eingeschränkter Molekularbewegung im zytotoxischen Ödem. Führt
man mehrere Diffusionsmessungen mit unterschiedlich starken Diffusionsgradienten
durch, so kann aus dem Signalunterschied
der Einzelmessungen ein Diffusionskoeffizient (apparent diffusion coefficient = ADC)
errechnet werden (3). Der Nachweis eines
ischämischen Infarktes ist in der DWI in eini-
gen Fällen bereits wenige Minuten nach
Symptombeginn und in der Mehrheit der
Fälle innerhalb der ersten Stunde möglich
(4).
Die MR-Angiografie (MRA) in der Timeof-flight-(TOF)-Technik bietet auch ohne
Kontrastmittel die Möglichkeit zur hochauflösenden Darstellung der intra- und extrakraniellen Gefäßabschnitte. Dabei können
Gefäßverschlüsse, Aneurysmen (ab einem
Durchmesser von zwei Millimeter) und Stenosen der hirnversorgenden Gefäße identifiziert werden. Die Messzeit der TOF sollte unter drei Minuten liegen und eine zuverlässige
Beurteilung der Äste der A. cerebri media
auch distal ihrer Trifurkation erlauben. Wenn
klinisch oder aufgrund der TOF-MRA der
Verdacht auf Dissektion vorliegt, bietet sich
die Ergänzung des Schlaganfallprotokolls
mittels axialer T2-gewichteter Bilder und einer fettsuprimierten T1-Aufnahme an (5).
Infarkte, die sich in der fluid attenuated
inversion recovery (FLAIR) flau abgrenzen
lassen, scheinen häufig älter als drei Stunden
zu sein. Diese Beobachtung könnte angesichts des engen Zeitfensters zur thrombolytischen Behandlung an Bedeutung gewinnen,
wenn der genaue Zeitpunkt des Symptombeginns nicht bekannt ist. Die Ergebnisse von
derzeit laufenden Studien, die den genauen
Zeitverlauf der Infarktdemarkierung in der
FLAIR untersuchen, werden mit Spannung
erwartet. Bisher hat die FLAIR einen hohen
Stellenwert in der Erkennung von klinisch
stummen subakuten Infarkten. Ist ein auf der
DWI sichtbarer Infarkt auch in der FLAIR
deutlich demarkiert, so ist er wahrscheinlich
älter als neun Stunden. Zusätzlich kann mit
der Flair das Ausmaß mikroangiopathischer
sowie anderer struktureller Veränderungen
erfasst werden.
Die akute Schlaganfallbildgebung schließt
mit einer Perfusionsmessung ab. Hierbei
wird dem Patienten über einen intravenösen
Zugang gadoliniumhaltiges Kontrastmittel
injiziert. Nach Bestimmung einer „normalen“ arteriellen Input-Funktion (AIF) in der
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Abb. 1 Initial ist in der MRA ein Verschluss der linken Art. cerebri media sichtbar (a) sowie umschriebene Diffusionsstörungen im Caudatuskopf und in der Insel links (b). Die Perfusionsstörung (c) erstreckt
sich über das gesamte Mediastromgebiet. Somit besteht ein großes Mismatch und es wurde eine Fibrinolyse indiziert. Nach 24 Stunden zeigt die MRA (d) eine Gefäßrekanalisation und die Perfusion ist nahezu normal (e). Im Caudatus ist eine hämorrhagische Transformation hypointens erkennbar, diese verursachte keine Symptome.
nicht ischämischen Hemisphäre wird eine relative Perfusionskarte für das gesamte Hirn
errechnet, auf der sich minderperfundiertes
und somit gefährdetes Gewebe abgrenzen
lässt. Die Untersuchung der Hirnperfusion
erfolgt auf kapillärer Ebene mit einer T2-gewichteten Messung während der Passage eines möglichst konzentrierten Kontrastmittelbolus. An einem 1,5-Tesla-Tomografen
können zwölf Schichten mit einer zeitlichen
Auflösung von 1,4 Sekunden aufgenommen
werden, bei drei Tesla kann das gesamte Gehirn erfasst werden. Während der Passage eines konventionellen MRT-Kontrastmittels
durch die Hirnkapillaren sinkt das T2-Signal
dosisabhängig um bis zu 35%. Aus der resultierenden Signal-Zeit-Kurve können relative
Perfusionsparameter für jeden Bildpunkt berechnet werden. Diese relativen Perfusionswerte mit Bezug auf die Durchblutung der
nicht ischämischen Hemisphäre reichen aus,
um das Ausmaß der Perfusionsstörung qualitativ zu erfassen.
Perfusions-DiffusionsMismatch
Theoretischer Hintergrund der Kombination
einer diffusionsgewichteten Sequenz mit einer Perfusionsmessung ist das sogenannte
Mismatch-Konzept. Man geht davon aus,
dass bei einer Diffusionsstörung, die von einem im Vergleich deutlich größeren Perfusionsdefizit umgeben wird, das erhöhte Risiko
einer weiteren Ausdehnung des Infarktes besteht. Die Differenz zwischen dem Perfusionsdefizit z. B. basierend auf der mean transit time (MTT) und der DWI-Läsion ergibt
das Gewebe, das bei persistierendem Gefäßverschluss zu infarzieren droht und entspricht weitestgehend der ischämischen Penumbra (6; 씰Abb. 1).
In den beiden ersten ECASS-Studien wurden Patienten mit Computertomografie
(CT) bis zur sechsten Erkrankungsstunde
untersucht und anschließend mit rt-PA oder
Placebo behandelt. Beide ECASS-Studien
verfehlten den primären Wirksamkeitsnachweis der Fibrinolyse. Sie zeigten aber, dass ein
Teil der Patienten von der Therapie profitieren kann. In der ebenfalls CT-basierten
ECASS-3-Studie konnte eine Odds Ratio von
1,34 (95%CI 1,02–1,76; p = 0,038) für ein
besseres klinisches Endergebnis (mRS 0–1)
bei Thrombolyse in der 3. bis 4,5. Stunde nach
Symptombeginn gezeigt werden (7). Dieses
Resultat entspricht dem aus Metaanalysen
CT-basierter Lysestudien der 1990er-Jahre
bekannten Wert. ECASS 3 dürfte zur Ausweitung des Lysezeitfensters führen. Die Frage
nach den optimalen „Lysekandidaten“ wird
jedoch weiterhin bestehen bleiben. Insbesondere im Zeitfenster jenseits der ersten drei Erkrankungsstunden sollte eine Bildgebung
nicht nur eine Blutung als wichtigste Kontraindikation der Fibrinolyse zuverlässig zeigen, sondern eine Darstellung der pathophysiologischen Situation ermöglichen. Dies gelingt mit der MRT. Das Mismatch-Konzept
bei über die Diffusionsstörung hinausgehendem Perfusionsdefizit spielt eine besondere
Rolle bei dem Versuch, die Subgruppe von Patienten zu identifizieren, deren Chance von
einer Therapie zu profitieren besonders groß
ist. Diese Hoffnung ist plausibel, konnte aber
in keiner hinreichend großen placebokontrollierten, randomisierten Studie zweifelsfrei
belegt werden. In der randomisierten, placebokontrollierten tPA-Studie echoplanar imaging thrombolysise evaluation trial (EPITHET) konnte an 100 Patienten zwar ein biologischer Effekt gezeigt werden, der primäre
Endpunkt der Studie wurde jedoch statistisch
knapp verfehlt (8). In der diffusion and perfusion imaging evaluation for understanding
stroke evolution (DEFUSE)-Studie wurden
74 Patienten im Zeitfenster drei bis sechs
Stunden vor Einleitung einer Fibrinolyse im
MRT untersucht. Unabhängig vom MRT-Befund wurden alle Patienten mit rt-PA behandelt. Durch dieses Vorgehen sollte untersucht
werden, ob Patienten mit einem Mismatch
mehr von der Therapie profitieren als Patienten ohne Mismatch (9). Eine erfolgreiche Gefäßrekanalisation führte bei den Patienten,
die initial ein Mismatch aufwiesen, zu einer
hochsignifikanten Verbesserung des klinischen Befundes nach drei Monaten. Patienten, die bereits initial einen großen Infarkt
hatten, erlitten fatale Hirnblutungen. Vor
dem sicheren Einsatz des Mismatch-Konzept
müssen noch viele methodische Detailfragen
geklärt werden. Insbesondere bei der Definition des Mismatches (Wie viel größer muss
das Perfusionsdefizit als die DWI-Läsion
sein? Soll das Perfusionsdefizit als MTT oder
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besser als Zeit bis zur höchsten Boluskonzentration angegeben werden?), der Berechnung
einer Perfusionskarte und der Gewinnung
der AIF wird weiterhin nach der idealen Methode gesucht. Parallel dazu werden andere
MRT-Kriterien wie Gefäßverschlüsse, die
ebenfalls auf zusätzliches gefährdetes Hirngewebe hinweisen könnten, geprüft.
Intrakranielle Blutung
Die intrakranielle Blutung macht nur einen
Bruchteil (ca. 15%) aller Schlaganfälle aus, ist
aber häufig mit einer schlechten Prognose
und einer hohen Mortalität assoziiert (10).
Für Blutungen ist die MRT mindestens so
sensitiv wie die CT (1, 2, 11). Die Mikroblutungen, Hämosiderinablagerungen im Hirnparenchym < 1cm, sind nur mit T2*-gewichteten MRT-Aufnahme nachweisbar (씰Abb.
2). Mikroblutungen sind mit einer erhöhten
Inzidenz von spontanen intrazerebralen Blutungen verbunden. Ob ein klinisch relevantes
erhöhtes Risiko für symptomatische Blutungen nach Fibrinolyse besteht, wird von Experten unterschiedlich beurteilt.
Präpontine subarachnoidale Blutungen
(SAB) sind mitunter in der MRT schwieriger
zu diagnostizieren. Parenchymatöse Blutungen und die ihnen zugrunde liegenden strukturellen Läsionen können aber in der überwiegenden Zahl der Fälle besser mit der MRT
als mit der CT geklärt werden. Generell gilt,
dass eine Blutung in den Stammganglien, im
Thalamus oder in der Brücke, als sogenannte
Loco-typico-Blutung, meist auf dem Boden
eines arteriellen Hypertonus entsteht. Blutungen in anderer Lokalisation gelten als atypisch und können Folge einer arteriovenösen
Malformation (= Angiom), einer Metastase,
einer kongophilen Angiopathie oder einer
Durafistel sein. Gelegentlich führt die Ruptur
eines Aneurysmas neben einer SAB zu einer
Parenchymeinblutung. Hilfreich ist die MRT
auch im Hinblick auf die Datierung einer
Blutung, da sich das Signalverhalten von freiem Blut über die Zeit verändert (12). Die
Prognose einer Blutung hängt von verschiedenen Faktoren ab: Die Größe korreliert mit
dem Schweregrad der Symptome; wenn es zu
einem Einbruch der Blutung in das Ventrikelsystem kommt, besteht das Risiko einer Liquorzirkulationsstörung, die sekundär zu einer klinischen Verschlechterung führt.
Abb. 2
T2*-gewichteten
Aufnahmen: multiple
kleine Hypointensitäten abgrenzbar,
sogenannte Microblutungen.
Sinusvenenthrombose
Die wichtigste Differenzialdiagnose des
ischämischen Schlaganfalls, die intrakranielle
Blutung, kann mit der CT sicher ausgeschlossen werden. Bei venösen Thrombosen kann
es zu Stauungsblutungen kommen, die ebenfalls im CT erkannt werden können. Auch der
Thrombus kann in der CT dargestellt werden
(delta sign, cord sign). In der MRT kann der
Thrombus bis zum etwa 4. Tag sowohl auf
T2- als auch auf T1-gewichteten Bildern
isointens erscheinen. Dennoch ist die MRT
insbesondere mittels venöser KM-MRA der
CT-Untersuchung bei der Diagnose einer Sinusvenenthrombose überlegen. Die kurze
Untersuchungszeit im MRT bei den meist
jüngeren Patienten ohne den Einsatz von
Röntgenstrahlung macht die Untersuchung
besonders attraktiv, zumal sich nicht jede Sinusvenenthrombose mit klassischen Symptomen wie Kopfschmerzen, fokalen neurologischen Defiziten, Bewusstseinsstörungen,
Pupillenödem und epileptischen Anfällen
präsentiert. Das klinische Bild ist vielfältig
und kann mitunter als einziges klinisches
Symptom eine Psychose aufweisen. Im Vergleich zur digitalen Subtraktionsangiografie
(DSA) dürfte die Spezifität und Sensitivität
der venösen TOF zwar schlechter abschneiden. Insgesamt aber hat die venöse TOF eine
hohe Zuverlässigkeit in der Erkennung von
Sinusvenenthrombosen (13).
Differenzialdiagnostische
Vorteile
Insgesamt bietet die MRT bei der Klärung
von Differenzialdiagnosen des ischämischen
Schlaganfalls erhebliche Vorteile gegenüber
der CT. Während die CT in den ersten Erkrankungsstadien hauptsächlich dem Ausschluss einer Blutung und weniger dem
Nachweis eines Infarktes dient, kann mit der
MRT die klinische Verdachtsdiagnose positiv unterstützt werden. Zwar können bei
postiktalen Paresen nach einem epileptischen Anfall Diffusionsstörungen auftreten
und umgekehrt sind Schlaganfälle ohne
Nachweis einer solchen Restriktion beschrieben worden. Eine MRT ohne Diffusionsstörung, Gefäßverschluss und/oder Perfusionsdefizit muss aber Zweifel an der Diagnose eines Schlaganfalls wecken. Ferner
können die Brückenvenenthrombose, Tumore, die Enzephalitis oder Meningitis mittels der MRT erkannt werden, und die Untersuchung bei negativem Ischämiebefund
kann entsprechend modifiziert werden.
Therapieentscheidungen richten sich nach
diesen Befunden. Unnötige Risiken z. B. im
Rahmen einer Thrombolyse können so vermieden werden.
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Kontraindikationen
Nach einer kurzen Anamneseerhebung und
neurologischen Untersuchungen in der Klinik sollen vigilanzgeminderte Patienten und
solche mit Marcumaranamnese vorzugsweise
mittels CT untersucht werden. Akute Verschlechterungen, wie sie bei Patienten mit
Blutungen und intensivpflichtigen Patienten
erwartet werden müssen, können in der MRT
zu bedrohlichen Situationen führen. Die
Überwachungseinheiten, die im Bereich des
Magnetfeldes Verwendung finden können,
müssen MRT-tauglich sein. In einer Notfallsituation ist die erste Hilfe mit der CT sicherlich einfacher gewährleistet als mit der MRT,
wo der Helfer zunächst „entmetallisiert“ und
der Patient häufig aus dem Untersuchungsraum bewegt werden müsste. Herzschrittmacher oder andere metallische Implantate, die
eine potenzielle Gefährdung des Patienten
darstellen können, sind Kontraindikationen
für das MRT.
Neue Entwicklungen
In der nahen Zukunft werden weitere Fortschritte in der MR-Bildgebung erwartet. Die
Diffusion ist tangential zu Leitstrukturen behindert und parallel dazu erleichtert. Statistisch kann aufgrund dieses unterschiedlichen
Diffusionsverhaltens der Verlauf von Nervenbahnen errechnet werden. Mithilfe des diffusion-tensor imaging (DTI) finden sich degenerative Veränderungen, die im kortikospinalen Trakt in einiger Entfernung von der
ischämischen Läsion liegen. Das Ausmaß dieser Schädigung scheint sich sehr gut als Prädiktor des weiteren klinischen Verlaufs zu eignen (14). Das DTI kann mittlerweile routinemäßig und wenig zeitaufwendig beim akuten
Schlaganfall eingesetzt werden. Derzeit
scheint DTI aber vorwiegend unter rehabilitativ-diagnostischen Gesichtspunkten beim
Schlaganfall an Bedeutung zu gewinnen (15).
In der T2'-gewichteten Sequenz, bei der erhöhte Deoxyhämoglobin-Konzentrationen
im Hirngewebe sich als transverse Relaxationszeiten zeigen, kann die ischämische Penumbra dargestellt werden (16). Ob tatsächlich Vorteile gegenüber dem Diffusions-Perfusions-Mismatch-Konzept bestehen, muss
in weiteren Studien untersucht werden. Die
MR-Spektroskopie kann beim akuten Schlaganfall ebenfalls pathophysiologische Informationen liefern. Bisher ist ihr Einsatz im
Schlaganfall-MRT noch begrenzt. Tierexperimentell mehren sich aber die Hinweise auf
ein großes diagnostisches Potenzial (17).
Resümee
Die moderne MRT dient als ein diagnostisches Werkzeug bei der frühen Behandlung
eines akuten ischämischen Schlaganfalls. Sie
ist hier von herausragender Bedeutung für
Diagnose und Therapie, kann Hinweise auf
die Ätiologie einer Blutung liefern und ist
hilfreich beim Nachweis einer Sinusvenenthrombose. Die Entwicklung der MRT beim
Schlaganfall scheint noch lange nicht abgeschlossen. Höhere Feldstärken erlauben kürzere Messzeiten bei gleicher Qualität. Neue
Sequenzen (T2', MRT-Spektroskopien und
diffusion-tensor imaging) können eine bessere Gewebecharakterisierung ermöglichen.
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