Magnetresonanztomographie in der NeuroradiologieRichtlinien herausgegeben von der Deutschen Gesellschaft für Neuroradiologie Schriftleitung: Prof. Dr. P. Stoeter (Mainz) in Kooperation mit Prof. Schumacher (Freiburg), Prof. Huk (Erlangen), Prof. Zanella (Frankfurt), Prof. Grodd (Tübingen), Prof. Thron (Aachen) sowie in Koordination mit der Deutschen Röntgengesellschaft (Prof. Mödder, Düsseldorf)
Von den bildgebenden Verfahren, die in den Neurowissenschaften angewandt werden, hat sich die Magnetresonanztomographie (MR) des Schädels und der Wirbelsäule in den letzten zehn Jahren zu der Methode mit der größten diagnostischen Relevanz entwickelt. In der folgenden Zusammenstellung der Deutschen Gesellschaft für Neuroradiologie werden die derzeit etablierten Einsatzmöglichkeiten aus klinischer Indikation und die so genannten funktionellen Verfahren im wissenschaftlichen Bereich, die zum Teil aber ebenfalls bereits an der Schwelle des klinischen Einsatzes stehen, dargelegt. Zur praktischen Durchführung und Qualitätssicherung der MR des Schädels und der Wirbelsäule wird auf die entsprechenden Leitlinien der Bundesärztekammer (Dtsch Ärztebl 2000;97:Nr. 39:B 2181–92) und die Weiterbildungsverordnungen der Landesärztekammern zum Arzt für diagnostische Radiologie mit Schwerpunkt Neuroradiologie verwiesen. Die Qualitätssicherung in der MRT hat eine besondere Bedeutung, da wegen der Vielzahl veränderbarer und voneinander abhängiger Messparameter die Fehlermöglichkeiten durch Artefakte und inadäquate Durchführung der Untersuchung erheblich größer sind als bei allen anderen bildgebenden Verfahren. Deshalb kommt nicht nur der technischen Qualitätssicherung, sondern vor allem auch der ärztlichen Qualifikation bei der Indikationsstellung, der Durchführung, der Auswertung und der Beurteilung der MRT eine besondere Rolle zu.
a) Etablierter Einsatz der MR des Schädels und der Wirbelsäule aus klinischer Indikation zur diagnostischen Klärung und als Entscheidungsgrundlage über die weitere Therapie 1. ENTWICKLUNGSSTÖRUNGEN VON HIRN- UND RÜCKENMARK: Komplexe Malformationen wie zum Beispiel Chiari-Malformation, Achondroplasie, Holoprosenzephalie, kraniale oder spinale Myelozele, mit allen Varianten dysraphischer Störungen Wichtige Zusatzuntersuchung: Liquorflussmessung, MR-Angiographie (venös) Migrationsstörungen und Stoffwechselanomalien, vor allem bei kindlichen Krampfanfällen und Entwicklungsverzögerungen. Wichtige Zusatzuntersuchung: hoch auflösende T1- und T2-gewichtete 3D-Datensätze mit Rekonstruktion, eventuell Spektroskopie Prä- und perinatale Läsionen und Hydrozephalus mit Zerebralparese, Hirndruckzeichen oder Anfällen Wichtige Zusatzuntersuchung: Liquorflussmessung.
2. GEFÄSSERKRANKUNGEN:
Akuter Infarkt: Früher Nachweis und Differenzierung gegenüber älteren Läsionen. Indikationsstellung zur Lyse und Blutungsausschluss nach momentaner Studienlage auch mit CT möglich Wichtige Zusatzuntersuchung: MR-Angiographie (MRA), Diffusionswichtung (DWI), eventuell Perfusionswichtung (PWI) Chronische Minderperfusion: zum Nachweis von Infarkten und vorgeschalteten Gefäßstenosen, Darstellung des Kollateralflusses (Circulus Willisii) Wichtige Zusatzuntersuchung: MRA Aneurysma, subarachnoidale Blutung: zum Aneurysmanachweis (MRA). Nachweis von subarachnoidalem Blut mit CT, aber auch mit FLAIR- und Protonenwichtung möglich. Außerdem Nachweis von thrombosierten Aneurysmaanteilen und Restlumina nach Aneurysma-Clipping oder –Coiling (mit Kontrastmittels (KM)-Serie). Arteriovenöse Fisteln, arteriovenöse Malformationen, Kavernome und intrazerebrale Blutungen: zum Nachweis von Nidus und Shunt (bei arteriovenösen Malformationen) und Kavernen (bei Kavernom). Intrazerebraler Blutungsnachweis ebenso gut mit CT möglich. Außerdem Darstellung medullärer Läsionen bei spinalen arteriovenösen Malformationen Wichtige Zusatzuntersuchung: MRA, Suszeptibilitätswichtung (T2*) Vaskulitis und Amyloidangiopathie: Nachweis von Marklagerläsionen Wichtige Zusatzuntersuchung: Suszeptibilitätswichtung Sinusthrombose: Nachweis und Verlaufskontrolle Wichtige Zusatzuntersuchung: MRA
3. STOFFWECHSELERKRANKUNGEN:
Zur Mustererkennung der Läsionsverteilung in Rinde, Marklager und Stammganglien
Wichtige Zusatzuntersuchung: Spektroskopie 4. RAUMFORDERUNGEN: Zerebrale und spinale Neoplasmen: zur Lokalisation, Artdiagnose, Grading und Verlaufskontrolle. Wichtige Zusatzuntersuchung: 3D-Datensatz zur Operationsplanung, MRA zur arteriellen Versorgung und eventuellem Sinusverschluss, Spektroskopie für Grading und Verlaufsbeurteilung. Eventuell DWI, PDI (zum Grading) sowie Funktionsdiagnostik mit zerebraler Aktivierung (zum Nachweis eloquenter Regionen) Zysten, Syrinx: Lokalisation, Abgrenzung gegenüber Epidermoiden, Nachweis einer Kommunikation mit den Liquorräumen Wichtige Zusatzuntersuchung: DWI, Liquorflussmessung
5. EPILEPSIEDIAGNOSTIK:
Extratemporale Herdanfälle: zum Nachweis von Dysplasien und anderen Läsionen. Wichtige Zusatzuntersuchung: hoch auflösende 3D-Datensätze und Rekonstruktion, eventuell Spektroskopie Temporale Herdanfälle: zum Nachweis auch kleinster temporaler Prozesse oder einer mesialen Sklerose Wichtige Zusatzuntersuchung: hoch auflösende Schichten T2- und protonengewichtet parallel und senkrecht (coronar, seitensymmetrisch) zum Temporallappen, FLAIR sowie 3D-T1-gewichtete Datensätze in 1 mm Schichtdicke. Eventuell Volumetrie, T2-Relaxometrie, Spektroskopie Generalisierte Anfälle: Nachweis komplexer Dysplasien, Stoffwechselstörungen, anderer Läsionen Wichtige Zusatzuntersuchung: 3D-Datensätze, eventuell Spektroskopie.
6. ENTZÜNDUNGEN:
Abszess: Lokalisation, Abgrenzung gegenüber Tumor Wichtige Zusatzuntersuchung: DWI, eventuell Spektroskopie Meningitis und Enzephalitis: zum Nachweis von Frühstadien, (zum Beispiel Herpes-/Listerienenzephalitis) Ausbreitung (Zisternenbefall, intraparenchymatöse Absiedlungen), Differenzialdiagnose (zum Beispiel bei Parasiten, Meningeosis neoplastica, Granulomatosen) Wichtige Zusatzuntersuchungen: eventuell Spektroskopie, DWI Disseminierte zerebrale und spinale Entzündungen und Entmarkungen: Mustererkennung (zum Beispiel Myelinolyse), Einzelherdnachweis und Verlaufskontrolle
7. DEGENERATIVE ERKRANKUNGEN:
Nachweis der inneren/äußeren Atrophie (Mustererkennung), von vaskulären Läsionen, toxischen Erkrankungen, Eisenablagerung bei Systematrophien und Abgrenzung gegenüber Normaldruckhydrozephalus (NPH)
Wichtige Zusatzuntersuchung:Liquorflussmessung/eventuell 3D-Datensätze zur Volumetrie, Suszeptibilitätswichtung (Fe) 8. PSYCHIATRISCHE ERKRANKUNGEN: Ausschluss erkrankungsfremder hirnorganischer Pathologien (zum Beispiel frontale Raumforderung), Nachweis erkrankungsspezifischer Strukturabweichungen, zum Beispiel „Hypofrontalität“ bei Schizophrenie
Wichtige Zusatzuntersuchung: eventuell zerebrale Aktivierung, Spektroskopie 9. SCHÄDEL-HIRN-TRAUMA: Nachweis von traumatischen Hirnblutungen (insbesondere Mikroblutungen), Ödem, subduraler Effusion, Subduralhämatom, Epiduralhämatom, Kontusionsherd (insbesondere Hirnstammkontusion und Scherverletzung), begleitender Subarachnoidalblutung
Wichtige Differenzialdiagnose: Battered Child (besonders bei mehrzeitigen Kontusionen und Blutungen)
Wichtige Zusatzuntersuchung: Suszeptibilitätswichtung 10. EXTRAAXIALE ERKRANKUNGEN: des Schädels: Lokalisation und Differenzialdiagnose, Nachweis einer Beteiligung von Hirnnerven, der Dura oder des Zerebrums Wichtige Zusatzuntersuchungen: Einsatz von Oberflächenspulen und 3D-Datensätzen mit Rekonstruktionen (zum Beispiel bei Orbita- und Felsenbeinprozessen), höchst aufösende T2-gewichtete Datensätze (Erkrankungen des Innenohres) der Wirbelsäule: Lokalisation, Ausdehnung und Differenzialdiagnose von Knochendestruktionen, eventuell mit Aussage zur Stabilität bei vertebragenen Tumoren, intra- und extraspinalen Metastasen, Spondylodiszitis und Empyem, Nachweis von Bandscheibenvorfällen und spinaler Enge sowie Nachweis von Traumafolgen mit extra- und intramedullärer Blutung, Bänderläsion, Einengung des Spinalkanals, Rückenmarksgliose oder –syrinx
b) Einsatz spezieller MR-Untersuchungen des Schädels und der Wirbelsäule im klinischen und wissenschaftlichen Bereich an der Schwelle zum klinischen Einsatz
Funktionelle Untersuchungen und Spektroskopien des Gehirns werden zur Zeit überwiegend aus wissenschaftlicher, teilweise aber auch bereits aus klinischer Indikation heraus durchgeführt. Neben der „funktionellen“ MR im engeren Sinne, der zerebralen Aktivierung, gehören zu diesen Untersuchungen die Diffusions- und Perfusionswichtung (DWI und PWI) sowie die Liquorflussmessung. Bei der Spektroskopie wird die Protonenspektroskopie zunehmend bei klinischen Fragestellungen eingesetzt, während die Phosphorspektroskopie und die Spektroskopie anderer Atome fast ausschließlich wissenschaftlichen Studien vorbehalten ist. 1. ZEREBRALE AKTIVIERUNG: Die Untersuchungen werden mit motorischen, somatosensiblen, akustischen, optischen und kognitiv-sprachbezogenen Paradigmen durchgeführt, um die Lokalisation eloquenter Areale sowie ihre Vernetzung (Konnektivität bzw. gegenseitige Beeinflussung) zu bestimmen. Neben dem klassischen „Block-Design“ der Reize können auch Einzelaktivierungen als „Event-Related Imaging“ abgebildet werden. Bei hoher zeitlicher Auflösung oder durch Kombination mit elektrophysiologischen Ableitungen wird die Frage der Kopplung von neuronaler Erregung und Kapillarerweiterung, auf der die fMRI-Signale beim BOLD-Kontrast beruhen, untersucht. Im klinischen Bereich werden zerebrale Aktivierungen zur präoperativen Darstellung der Zentralregion oder sprachrelevanter Bezirke vor der Operation von Tumoren und arteriovenösen Malformationen eingesetzt, aber ohne den Wada-Test bislang zu ersetzen. Im Rahmen von Studien werden außerdem die Hirnplastizität bei der Rehabilitation nach Infarkten und Hirnoperationen und die Lokalisation von Krampfherden aufgrund von Aktivierung durch interiktale Spikes bei Epileptikern untersucht. Durch das kürzlich entwickelte Verfahren des „Real-Time-fMRI“ ergeben sich auch therapeutische Ansätze im Sinne des Bio-Feedback. 2. DIFFUSIONSWICHTUNG (DWI): Durch die einfach durchführbare MR-Darstellung einer akuten Diffusionsstörung beim Hirninfarkt haben sich diffusionsgewichtete Sequenzen bereits jetzt zu einer häufig aus klinischer Indikation eingesetzten Methode entwickelt. Damit lassen sich vor allem sehr frühe Infarktstadien während der ersten Stunden zuverlässiger darstellen als mit der CT. Außerdem wird DWI zur Untersuchung von Tumoren (Grading und Abgrenzung gegenüber Abszessen), Enzephalitis (Abgrenzung gegenüber Infarkt) und neuerdings im Rahmen von Studien auch bei der Suche nach Krampfherden eingesetzt. Durch Darstellung einer Richtungsbevorzugung der Diffusion (Anisotropie) werden zur Zeit wissenschaftliche Untersuchungen des zerebralen Marklagers durchgeführt, die dem anatomischen Bahnnachweis, aber auch der Aufdeckung struktureller Läsionen bei der Schizophrenie und Dyslexie dienen (siehe unter 8.). Ein klinischer Einsatz dieses Verfahrens zeichnet sich vor allem bei der Operationsplanung zentraler, in der Tiefe des Marklagers befindlicher Tumoren ab, um sie den in der Nachbarschaft verlaufenden Leitungsbahnen zuordnen zu können. 3. PERFUSIONSWICHTUNG (PWI): Hierunter versteht man die Darstellung von regionalem zerebralen Blutfluss (rCBF), regionalem Blutvolumen (rCBV) und einer unterschiedlich definierten Passagezeit. Die Messungen werden zumeist mit T2*-gewichteten Sequenzen nach Injektion eines Kontrastmittelbolus durchgeführt, der während seiner Passage zu einem suszeptibilitätsbedingten Signalverlust führt. Es gibt aber auch kontrastmittelfreie Verfahren, wie zum Beispiel die Spinmarkierungstechniken, die unter anderem mit dem Einstrom ungesättigter Spins in ein vorgesättigtes Volumen arbeiten (FAIR-Sequenz). Die Hauptindikation für PWI aus klinischer Indikation ist der perakute Infarkt mit dem Versuch, die bereits minderperfundierte, aber noch nicht zum Kerninfarkt gehörende Penumbra vom Infarktzentrum abzugrenzen (so genanntes „Mismatch“) und damit die Indikationsstellung zur Thrombolyse zu erleichtern. Im Rahmen von klinischen Studien wird die PWI auch zur Messung des zerebralen Blutvolumens bei Tumoren eingesetzt, um Zonen erhöhter Malignität für die Biopsie auszuwählen. Weitere Studien betreffen die Bestimmung der Reservekapazität bei Hypoperfusion, wie zum Beispiel bei einer Karotisstenose. Eine absolute Quantifizierung der PWI ist schwierig und bislang wissenschaftlichen Untersuchungen vorbehalten. 4. MESSUNG DES LIQUORFLUSSES: Von den flussempfindlichen Sequenzen hat sich besonders das Phasenkontrastverfahren bewährt, mit dem eine sehr empfindliche Darstellung von Liquorpulsationen und Hirnbewegungen und auch eine gewisse Quantifizierung möglich ist. Im klinischen Bereich werden diese Messungen vorzugsweise zur Untersuchung des NPH, der Durchgängigkeit von intra- und extrazerebralen Liquorräumen (zum Beispiel Aquäduktstenose) und der Kommunikation von Zysten mit dem umgebenden Subarachnoidalraum eingesetzt. Außerdem spielen Liquorflussmessungen bei Prozessen am kraniozervikalen Übergang oder zum Nachweis einer spinalen Liquorpassagestörung bei Syrinxhöhlen des Rückenmarkes eine Rolle. 5. SPEKTROSKOPIE: In den letzten Jahren hat sich die MR-Spektroskopie zu einem wichtigen diagnostischen Verfahren entwickelt und wird auch zunehmend im klinischen Bereich eingesetzt. Dabei lassen sich mit Protonenspektroskopie derzeit folgende Hauptanwendungsbereiche abgrenzen:
Tumoren: Differenzialdiagnostik, Grading, Therapiekontrolle
Demenz: hohe Sensitivität bei der Differenzialdiagnose der Alzheimer-Demenz
Stoffwechselerkrankungen: Nachweis spezifischer Metaboliten wie NAA-Erhöhung bei Morbus Canavan, Lactaterhöhung bei Mitochondriopathien
Infektionen: Differenzialdiagnose wie zum Beispiel bei Enzephalitis, AIDS
Hypoxie und Folgezustände: prognostische Berteilung
Epilepsie: Nachweis der mesialen Sklerose Im Rahmen von wissenschaftlichen Studien wird die Protonenspektroskopie auch zur Untersuchung akuter Infarktstadien, zur Metabolitenmessung im Tumormikromilieu und auch im Rahmen der zerebralen Aktivierung eingesetzt. Das Gleiche gilt für die Spektroskopie mit anderen Kernen, wie zum Beispiel Phosphor (Energie- und Membranstoffwechsel, Therapiemonitoring bei Neoplasmen), Natrium (Infarktdiagnostik, Energiestoffwechsel) und Fluor (Medikamentennachweis). 6. NEURONAVIGATION: Übertragung digitalisierter neuroradiologischer Daten auf spezielle Navigationssysteme für 3D-Orientierung intraoperativ, Fusionierungstechniken mit anderen Untersuchungsverfahren (MEG, PET, fMRI) 7. MR-GESTEUERTE BIOPSIEN UND MINIMAL INVASIVE THERPIE: Spinale, in geringem Umfang auch zerebrale MR-gesteuerte Biopsien zur Diagnostik und minimal invasive Behandlungen vorwiegend in der Schmerztherapie und als Drainagetechniken (MR-kompatible Punktionssysteme) 8. DIFFUSIONS-TENSOR-BILDGEBUNG: Diffusionsgewichtete Tensor-Bildgebung (DTI) mittels MRT wird seit kurzem angewendet, um Faserverbindungen der weißen Substanz oder einzelne Kerngebiete der tiefen grauen Substanz des Gehirns abzugrenzen bzw. selektiv darzustellen. So können einzelne Leitungsbahnen des Balkens, des Corpus geniculatum, der inneren Kapsel sowie der primären Sehstrahlung aufgrund ihrer Anisotropie in diffusionsgewichteten Bildern differenziert und auch die verschiedenen Kerngebiete des Thalamus unterschieden werden. Alle DTI-Methoden beruhen darauf, dass die Diffusion der Wassermoleküle im Hirngewebe hochgradig anisotrop ist, da die Beweglichkeit der Moleküle aufgrund der anatomischen Strukturen bestimmte Beschränkungen bzw. Vorzugsrichtungen aufweisen. Klinische Anwendungen sind bisher noch selten, werden aber sicher an Bedeutung zunehmen, wenn die DTI-Methode an klinischen Geräten verfügbar ist. So gibt es schon erste Beschreibungen von Veränderungen bei dys- und demyelinisierenden Erkrankungen, wo die DTI dazu benutzt worden ist, die Beeinträchtigung einzelner Bahnsysteme nachzuweisen. Die vorliegende Beschreibung der MRT-Untersuchungen in der Neuroradiologie ergibt sich aus dem besonderen Aufgabenbereich der Neuroradiologie: neuroanatomische, funktionell neurologische und klinische Kenntnisse in den Neurofächern werden mit Techniken der modernen Bildgebung (MRT, CT, DSA) und interventioneller Therapie kombiniert. Fundierte Kenntnisse in diesen Bereichen sind Voraussetzung, um MRT qualifiziert zu betreiben.
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