Schlaganfall-MRT-Diagnostik: Aktuelle Möglichkeiten, Ergebnisse und Perspektiven

Der Schlaganfall ist eine der häufigsten Ursachen für Tod und Invalidität in den westlichen Industrieländern. Die zerebrale Ischämie infolge des Verschlusses einer hirnversorgenden Arterie ist die häufigste Ursache. In den letzten zehn Jahren haben mehrere klinische Studien gezeigt, dass es Therapien gibt, die in der frühen Phase der Ischämie die Infarktgröße reduzieren und somit das klinische Ergebnis verbessern können. Die intravenöse Thrombolysetherapie, die innerhalb der ersten drei Stunden nach Beginn des Infarkts durchgeführt wird (das so genannte 3-Stunden-Fenster), ist inzwischen auch in Deutschland offiziell als Therapie zugelassen. Für die intraarterielle Thrombolyse im 6-Stunden-Fenster wurde ein positiver therapeutischer Effekt nachgewiesen. Metaanalysen zeigten, dass auch im 3- bis 6-Stunden-Fenster durch die intravenöse Thrombolyse mit rt-PA (rekombinanter Gewebsplasminogenaktivator) eine hochsignifikante Reduktion von Mortalität oder Behinderungen erreicht werden kann, wenn auch geringer als im 3-Stunden-Fenster.

Nachdem die Wirksamkeit der Thrombolysetherapie beim akuten ischämischen Schlaganfall bewiesen wurde, konzentriert sich die Forschung zunehmend auf die Definition von Patienten-Subgruppen, die von rekanalisierenden oder anderen aktiven Therapien profitieren können. Dabei ist die neuroradiologische Diagnostik besonders wichtig.

Die Rolle der Bildgebung in der Akutphase

In der prätherapeutischen, äußerst kurzen Phase ist die bildgebende Diagnostik für die Indikationsstellung zur Rekanalisationstherapie von entscheidender Bedeutung. Eine solche Therapie beinhaltet auch immer das Risiko einer sekundären Einblutung. Die ideale bildgebende Methode muss rund um die Uhr verfügbar sein, geringe Untersuchungszeit beanspruchen, eine dem Schweregrad der Erkrankung angemessene Überwachungsmöglichkeit gewährleisten und die folgenden Informationen zuverlässig geben können:

• Nachweis oder Ausschluss einer zerebralen Ischämie beziehungsweise einer intrakraniellen Blutung.
• Nachweis (inklusive Lokalisation) oder Ausschluss eines der klinischen Symptomatik entsprechenden Gefäßverschlusses.
• Größe des irreversibel geschädigten Infarktareals (Infarktkern).
• Größe eines darüber hinausgehenden Perfusionsdefizits als bildmorphologisches Korrelat der ischämischen Penumbra (Risikogewebe, tissue at risk).

CT-Diagnostik beim Schlaganfall

Die nichtkontrastmittelverstärkte Computertomographie (Nativ-CT) hat seit vielen Jahren ihren festen Platz bei der frühen Diagnostik von Schlaganfallpatienten, da mit ihr bereits viele der oben gestellten Fragen beantwortet werden können. Mit der Nativ-CT können primäre intrakranielle Blutungen oder Tumoren relativ zuverlässig ausgeschlossen werden. Mit CT-Geräten neuerer Bauart kann der erfahrene Diagnostiker Frühveränderungen am ischämischen Hirngewebe oder sogar den Thrombus selbst in den ersten sechs Stunden nach Infarktbeginn in circa zwei Dritteln der Fälle identifizieren. Da die meisten Ischämiefrühzeichen aber direkt von der Zunahme des Wassergehalts im ischämischen Hirngewebe abhängen, können sie erst nach frühestens zwei Stunden beobachtet werden.

Die Spiral-CT erlaubt bei gleichzeitiger Applikation eines intravenösen Kontrastmittelbolus die Berechnung von CT-Angiogrammen. Mit diesen Bildern können Gefäßverschlüsse auf der Ebene des Circulus Willisii relativ verlässlich dargestellt werden. Werden zur Interpretation nicht nur die 3-D-Rekonstruktionen der kontrastierten Gefäße, sondern auch die Einzelschichtbilder herangezogen, kann man mit dieser Technik auch qualitative Informationen zum Ausmaß der Perfusionsminderung und zur Qualität der Kollateralkreisläufe gewinnen.

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Bei der Perfusions-CT werden Spiraltechnik und Kontrastmittelbolusgabe benutzt, um Perfusionsbilder vom Hirngewebe zu erstellen. Minderperfundierte Areale können damit verlässlich erfasst werden, und die Methodik erlaubt auch eine relativ genaue Berechnung des aktuellen CBF. Aufgrund der Begrenzung des Verfahrens auf ein Schichtpaket von maximal 2 cm Breite pro Kontrastmittelapplikation, ist eine Perfusionsuntersuchung des gesamten Gehirnes noch nicht möglich.

Durch Kombination verschiedener CT-Techniken sind somit der Blutungsausschluss und die Erfassung des Gefäßstatus mit begrenzten Schlussfolgerungen über den aktuellen Perfusionstatus möglich. Erst jenseits des 2-Stunden-Fensters können jedoch positive Aussagen über das Vorliegen einer Ischämie und das Ischämieareal gemacht werden.

Schlaganfall-MRT: Ein umfassendes diagnostisches Instrument

Die Schlaganfall-Magnetresonanztomographie (MRT) ist eine kombinierte morphologische und funktionelle Methode, die in den Schlaganfallszentren zunehmend verfügbar ist und sich bei der Untersuchung von akuten Schlaganfallpatienten bewährt hat. Mit den vier Elementen der Schlaganfall-MRT kann der Blutungs- und Tumorausschluss geführt und der ursächliche Gefäßverschluss nachgewiesen werden. Zudem gelingt die Darstellung des bereits ischämisch geschädigten Hirnareals, und die Größe des von einer fortschreitenden Infarzierung bedrohten Hirngewebes kann abgeschätzt werden. Damit liefert die Schlaganfall-MRT alle notwendigen Informationen für ein individuell angepasstes differenzialtherapeutisches Konzept in der akuten Ischämiesituation.

Frühe Veränderungen des Wassergehalts im infarzierten Hirngewebe sind mit konventionellen MR-Techniken nicht besser nachzuweisen als mit der CT, teilweise sogar schlechter. Seit Mitte der 90er-Jahre stehen ultraschnelle MR-Geräte mit so genannter Echoplanar-Technik zur klinischen Verfügung (EPI), sodass zwei in der Ischämiediagnostik sehr wichtige funktionelle Verfahren in die klinische Routine eingeführt werden konnten: die diffusionsgewichtete Bildgebung (DWI) und die perfusionsgewichtete Bildgebung (PWI).

Diffusionsgewichtete Bildgebung (DWI)

Die DWI ist ein Verfahren, mit dem Informationen zur Braunschen Molekularbewegung der extrazellulären Protonen gewonnen werden. Bei der akuten arteriellen zerebralen Ischämie kommt es rasch zum Versagen der Na+-/K+-Pumpe und nachfolgend zum Wassereinstrom in die ischämiegeschädigten Zellen; es entwickelt sich ein zytotoxisches Ödem. Das Volumen der Zellen nimmt auf Kosten des Extrazellulärraums zu, mit konsekutiver Einschränkung der Beweglichkeit der extrazellulären Protonen. Mit der DWI kann diese Veränderung sichtbar gemacht werden: Das zytotoxisch geschädigte Hirngewebe zeigt bereits wenige Minuten nach dem Gefäßverschluss eine deutliche Signalsteigerung in der DWI. In einem vereinfachten interpretativen Ansatz wird in der klinischen Routine angenommen, dass die stark diffusionsgestörten Anteile den Arealen mit einer irreversiblen ischämischen Schädigung entsprechen (Infarktkern). Bei dieser Annahme muss allerdings berücksichtigt werden, dass im Tierexperiment und vereinzelt auch bei der klinischen Anwendung reversible diffusionsgestörte Areale nachgewiesen wurden. Reversibilität von Arealen klinisch relevanter Größe wurden aber nur in der sehr frühen Ischämiephase (weniger als zwei Stunden) beobachtet.

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Vergleichende Untersuchungen zwischen DWI und CT bezüglich der Erkennbarkeit frischer ischämischer Läsionen ergaben eine klare Überlegenheit der DWI. Vor allem sehr kleine mikroangiopathische Infarkte in der hinteren Schädelgrube können in Abhängigkeit von der Qualität der Untersuchung aber in einem geringen Prozentsatz falschnegative Befunde (weniger als sechs Prozent) liefern.

Perfusionsgewichtete Bildgebung (PWI)

Bei der PWI wird wie bei der Perfusions-CT ein Kontrastmittelbolus in eine Kubitalvene injiziert. Anders als bei der CT kann bei der PWI die Passage des Kontrastmittels durch das Gehirn aber nicht nur in einer oder wenigen Schichten sondern im gesamten Neurokranium erfasst werden. Das Kontrastmittel verursacht in speziell empfindlichen Aufnahmen (so genannten Suszeptibilitäts-gewichteten Sequenzen) einen Signalabfall. Dieser Signalabfall kann für jeden Bildpunkt kontinuierlich erfasst und in eine relative KM-Konzentrations-Zeitkurve umgerechnet werden. Anhand dieser Kurven sind die Berechnungen von relativen Blutflussparametern möglich: zerebraler Blutfluss (rCBF), zerebrales Blutvolumen (rCBV) oder mittlere Passagezeit durch das Gewebe (rMTT). Aus den Kurvenberechnungen für jeden Bildpunkt können dann Parameterbilder (so genannte maps) des Gehirns berechnet werden. Für die visuelle Unterscheidung von normal- und minderdurchbluteten Gewebsarealen haben sich in der klinischen Routine vor allem die rMTT-maps bewährt, die im Folgenden ausschließlich berücksichtigt werden.

Elemente und Befunde der Schlaganfall-MRT

Das Protokoll der Schlaganfall-MRT setzt sich aus vier verschiedenen Elementen zusammen, die alle entscheidende Informationen zur akuten Durchblutungssituation des Gehirns liefern:

• Magnetresonanzangiographie zum Nachweis von Gefäßverschlüssen im Circulus Willisii einschließlich der proximalen Abschnitte der großen Arterien.
• Schnelle T2-gewichtete Standardaufnahmen zum Ausschluss nichtischämischer Pathologien (zum Beispiel Tumor).
• Diffusionsgewichtete Sequenz (DWI) zum Nachweis des Infarktkerns.
• Perfusionsgewichtete Sequenz (PWI) zum Nachweis des minderperfundierten Hirnareals. Da die Einzelschichtbilder dieser perfusionsgewichteten Sequenz T2*-gewichtete Aufnahmen und daher sehr sensitiv gegenüber Suszebtibilitätsartefakten sind, können diese Aufnahmen auch zum Ausschluss akuter intrazerebraler Blutungen herangezogen werden.

Die Differenz oder Ratio (Mismatch) zwischen diffusionsgestörtem und perfusionsgestörtem Areal entspricht dem bildmorphologischen Korrelat der ischämischen Penumbra (Risikogewebe). Entspricht die PWI höchstens der DWI (match) wird angenommen, dass die Infarzierung bereits komplett ist und kein Risiko weiterer Infarktausdehnung besteht.

Schlaganfallpatienten mit nachgewiesenem Mismatch können prinzipiell zwei verschiedene Schicksale erleiden: Bleibt der ursächliche Gefäßverschluss bestehen, wird der Infarkt größer. Rekanalisiert die Arterie jedoch rechtzeitig und verbessert sich dadurch die Perfusion im Gebiet um den Infarktkern, kann eine entscheidende Vergrößerung des Infarkts verhindert werden.

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Das Protokoll der Schlaganfall-MRT einschließlich der notwendigen Datennachverarbeitung ist bei neuen, EPI-fähigen MRT-Geräten als festes Softwarepaket installierbar. Für die gesamte Untersuchungszeit einschließlich Lagerung des Patienten, Eingabe der Untersuchungsparameter am Gerät, Datenakquisition und Datennachverarbeitung benötigt ein erfahrenes Untersucherteam nicht mehr als 15 bis 20 Minuten. Mit einem hoch motivierten und von der Notwendigkeit der Untersuchung überzeugten Team können so mehr als 95 Prozent aller Schlaganfallpatienten untersucht werden.

Nachweis intrakranieller Blutungen im Schlaganfall-MRT

Die MRT ist der CT bei der Diagnose subakuter bis chronischer intrazerebraler Blutungen (ICB) und subarachnoidaler Blutungen (SAB) überlegen, besonders dann, wenn es um die Klärung einer der Blutung zugrunde liegenden Pathologie geht. Petechiale Blutungen, kleine Kontusionsherde und/ oder Residuen einer abgelaufenen ICB können im subakuten Stadium teilweise nur mit der MRT nachgewiesen werden.

Innerhalb der ersten sechs bis zwölf Stunden ist zur Differenzierung zwischen akuter zerebraler Ischämie und ICB oder SAB die CT der diagnostische Standard und die Modalität der Wahl. Die Unbehaglichkeit unter Klinikern und Radiologen den Blutungsausschluss primär mit der MRT durchzuführen ist mindestens teilweise durch die Komplexität der MRT-Charakteristika von ICB und SAB zu erklären. Das Erscheinungsbild einer ICB im MRT hängt von der verwendeten MR-Sequenz, der Feldstärke des MR-Tomographen, von den verschiedenen Oxydationsstadien beim Abbau des Hämoglobins, der Proteinkonzentration im Hämatom und anderen Faktoren ab. Mittlerweile gibt es mehrere experimentelle und klinische Studien, die gezeigt haben, dass mit der Wahl geeigneter MR-Sequenzen an Geräten ausreichender Feldstärke (= 1 Tesla) auch kleine Blutungen genauso zuverlässig wie mit dem CT nachgewiesen werden können. Die vorliegenden Daten zeigen, dass Deoxyhämoglobin in ausreichender Konzentration schon innerhalb der ersten Minuten im Hämatom vorliegt und so mit T2*-gewichteten Aufnahmen nachgewiesen werden kann. Zurzeit werden zwei multizentrische prospektive Studien durchgeführt, um zu beantworten, ob zukünftig mit dem Schlaganfall-MRT intrazerebrale Blutungen sicher ausgeschlossen werden können.

Bei der SAB verhält sich der Umbau des Hämoglobins durch den höheren Sauerstoffpartialdruck anders als bei der ICB, sodass der paramagnetische Suszeptibilitätseffekt hier nur von eingeschränktem.

Weitere diagnostische Verfahren beim Schlaganfall

Neben CT und MRT gibt es weitere diagnostische Verfahren, die bei der Abklärung eines Schlaganfalls eingesetzt werden können:

• MR-Angiographie: Mit der MR-Angiographie können sowohl Engstellen (Stenosen) als auch Erweiterungen (Aneurysmen) der hirnversorgenden Blutgefäße frühzeitig erkannt und dadurch das langfristige individuelle Schlaganfallrisiko gesenkt werden. Die MR-Angiographie zur Schlaganfallvorsorge ist eine schmerzfreie Untersuchung im Kernspintomographen (MRT). Sie kommt ohne Röntgenstrahlung aus und nimmt nur wenig Zeit in Anspruch.
• Doppler- und Duplexsonographie: Mit der Doppler- und Duplexsonographie der hirnversorgenden Gefäße kann vor allem der Nachweis von Gefäßkalk, kalkartigen (arteriosklerotischen) Ablagerungen, von Verengungen der Blutgefäße und von thrombotischen Verschlüssen erfolgen. Dabei gilt: Je größer die Einengung eines Halsgefäßes, umso größer die Gefahr eines Schlaganfalls.
• Konventionelle Angiographie: Manchmal ist es notwendig, dass der Arzt die Gefäße mit einer so genannten konventionellen Angiographie darstellt. Bei einer Angiographie werden dem Patienten über einen Katheder ein Röntgenkontrastmittel gespritzt und anschließend Röntgenaufnahmen des Kopfes bzw.

Die Bedeutung der Ursachenforschung für die Therapie und Rehabilitation

In der Regel werden Schlaganfall-Patienten nicht allen geschilderten diagnostischen Methoden unterzogen. Die gesamte Prozedur dient allein der genauen Ursachenforschung. Denn erst wenn die genaue Ursache eines Schlaganfalls geklärt ist, kann auch die Therapie und Reha nach Schlaganfall in die Wege geleitet werden.

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