Funktionelle Bildgebung in der Neurologie

1. Academia Neurologica Plau am See, 10.03.2010 Famulus Marco Gericke Funktionelle Bildgebung in der Neurologie

2. 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

3. 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

4. Elektrische/Magnetische Verfahren • Elektroencephalographie: EEG • Magnetencephalographie: MEG • Transkranielle Magnetstimulation: TMS

5. Elektroencephalographie: EEG

8. 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

9. Indikationen und Grenzen des EEG Klinische Indikationen Grenzen -Nur das obere Kortexdrittel ist der Ableitung zugänglich -Änderung von Kortexpotentialen durch tieferliegende Strukturen ? • -Epilepsiediagnostik • -Hirntoddiagnostik • -Schlafdiagnostik • -hirnorganische Prozesse z.B. Enzephalitis, Intoxikationen,Stoffwechsel-störungen • -evozierte Potentiale

10. 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

11. Parkinson-Tremor im MEG Gelb markierte Areale bezeichnen Regionen hoher Aktivität

13. Indikationen und Grenzen des MEG Klinische Indikationen Grenzen -Teilweise uneindeutige Ergebnisse wegen möglicher falscher Zuordnung der Magnetimpulse zu anatomischen Strukturen • Fokussuche in der Epilepsiediagnostik • - Planung komplexer neurochirurgischer Eingriffe z.B. bei Hirntumoren

14. 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

15. Metabolische Verfahren • Positronenemissionstomographie: PET • Single-Photon-Emissionscomputertomographie: SPECT • Funktionelle Magnetresonanztomographie: fMRT • Magnetic Particle Imaging: MPI

16. 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

17. 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

19. Indikationen und Grenzen der PET Klinische Indikationen Grenzen Hohe Kosten und Lieferprobleme bei den Radionukliden Strahlenbelastung • Basalganglienerkrankungen z.B. M.Parkinson,Chorea Huntington • Demenzfrüherkennung • Fokussuche bei Epilepsie • Diagnostik bei Temporallappenepilepsien

20. 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

25. Indikationen und Grenzen der SPECT Klinische Indikationen Grenzen Morphologisch nur geringe Aussagekraft Geringere räumliche Auflösung als die PET Daher Kombination mit CT im SPECT/CT Strahlenbelastung • - Epilepsiediagnostik • - Hirnfunktionsdiagnostik bei degenerativen Erkrankungen und Demenzen

26. Funktionelle Magnetresonanztomographie: fMRT • Basiert auf den unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften von oxygeniertem und desoxygeniertem Blut (BOLD-Effekt)

27. 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

33. 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

34. 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

37. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit !