Die Demenzdiagnostik ist ein komplexer Prozess, bei dem bildgebende Verfahren eine entscheidende Rolle spielen. Die Magnetresonanztomografie (MRT) hat sich als bevorzugte Methode etabliert, insbesondere in der Alzheimer-Diagnostik. Dieser Artikel beleuchtet die Unterschiede und Anwendungen der MRT in der Demenzdiagnostik, einschließlich spezifischer MRT-Sequenzen, visueller Scores, Volumetrie und des Einsatzes von Künstlicher Intelligenz (KI).
Einführung
Die Demenz ist ein Oberbegriff für verschiedene Erkrankungen, die mit einem Verlust kognitiver Funktionen einhergehen. Die Alzheimer-Krankheit ist die häufigste Form der Demenz. Eine frühzeitige und genaue Diagnose ist entscheidend für die Betroffenen, um reversible Ursachen auszuschließen und den Verlauf der Erkrankung bestmöglich zu beeinflussen.
Stellenwert der MRT in der Demenzdiagnostik
Die strukturelle MRT spielt eine wichtige Rolle in der Alzheimer-Diagnostik, da die aktuelle S3-Leitlinie Demenzen sie als bevorzugte Bildgebungsmethode empfiehlt. Die MRT dient zur:
- Abklärung potenziell reversibler Ursachen einer demenziellen Erkrankung im Rahmen der Erstdiagnostik.
- Beurteilung regionaler Atrophien, inklusive des medialen Temporallappens, und des Ausmaßes vaskulärer Läsionen in der ätiologischen Differenzialdiagnose von primären Demenzerkrankungen.
- Abschätzung des Risikos für eine zukünftige Demenz bei leichter kognitiver Störung (MCI).
Die hohe Sensitivität der MRT, insbesondere bei vaskulären Läsionen, ist ein wesentlicher Vorteil.
MRT-Protokolle und Sequenzen für die Alzheimer-Diagnostik
In der neuroradiologischen Praxis werden spezifische MRT-Protokolle und -Sequenzen für die Demenz- oder Alzheimer-Diagnostik verwendet, die u. a. auf den Empfehlungen der „Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative (ADNI)“ basieren. Empfohlene MRT-Sequenzen sind:
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- T2-FLAIR axial
- isotrope T1w 3D sagittal
- DWI axial
- T2* axial (alternativ SWI)
- T2w axial oder koronar
Mit diesen Sequenzen können unterschiedliche pathologische Aspekte abgeklärt werden, darunter vaskuläre Läsionslast, Mikroblutungen, regionale Atrophien, Beurteilung des Hippocampus und Ausschluss einer zerebralen Amyloidangiopathie.
Visuelle Scores zur Beurteilung von Atrophien
Zur Bewertung der Hirnstrukturen und insbesondere von Atrophien anhand der akquirierten MRT-Daten empfiehlt die S3-Leitlinie visuelle Skalen (Scores) - z. B. die Scheltens-Skala für den Hippocampus oder die Fazekas-Skala für vaskuläre Läsionen.
MTA-Score (Medial temporal lobe atrophy): Wird in T1w koronaren Aufnahmen verwendet, um Atrophien des medialen Temporallappens zu beurteilen. Der Wertebereich reicht von 0 (normal) bis 4 (fortgeschritten).
ERICA (Entorhinal Cortex Atrophy): Wird in koronaren MRT-Schichten zur Beurteilung der Atrophie des entorhinalen Kortex verwendet. Der Wertebereich reicht von 0 (normal) bis 3 (fortgeschritten).
Koedam-Score: Bewertet die parietale Volumenminderung in T1w sagittalen und koronaren sowie T2-FLAIR axial gewichteten Aufnahmen. Der Wertebereich reicht von 0 (normal) bis 3 (schwere Atrophie).
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GCA-F-Skala (Globale kortikale Atrophie-frontal-Skala): Wird in T1w axialen Aufnahmen zur Beurteilung frontaler Atrophien verwendet. Der Wertebereich reicht von 0 (normal) bis 3 (fortgeschritten).
FAZEKAS: Wird in T2w oder T2 FLAIR axialen Aufnahmen zur Beurteilung von Veränderungen der weißen Substanz verwendet. Der Wertebereich reicht von 0 (normal) bis 3 (fortgeschrittene, konfluierende Läsionen).
Volumetrie: Quantifizierung regionaler Atrophien und Prädiktion
Volumetrische Auswertungen der MRT-Bildgebung ergänzen die semiquantitativen visuellen Skalen. Dabei wird das Volumen der grauen und weißen Substanz auf Basis der T1w 3D-Sequenz softwaregestützt und automatisiert bestimmt sowie segmentiert. Mithilfe von KI ist es möglich, pathologische Veränderungen gegenüber einer physiologischen, altersassoziierten Hirnvolumenabnahme abzugrenzen, indem die volumetrischen Daten mit einem altersentsprechenden Referenzkollektiv verglichen werden. Die Volumetrie des Hippocampus ermöglicht eine Prädiktion des Übergangs einer MCI zur Alzheimer-Krankheit innerhalb der nächsten zwei bis drei Jahre mit einer Genauigkeit von bis zu 80 %. Allerdings rät die aktuelle S3-Leitlinie davon ab, automatisierte Analyseverfahren für die strukturelle MRT als einzige Methode ohne radiologisch visuelle Befundung im Rahmen der Demenz-Diagnostik einzusetzen.
MRT bei verschiedenen Demenzformen
Die MRT kann charakteristische morphologische und funktionelle Veränderungen bei verschiedenen neurodegenerativen Erkrankungen darstellen.
- Alzheimer-Krankheit: Atrophie des Hippocampus ist ein frühes Zeichen. Die FLAIR-Sequenz kann helfen, Alzheimer von Demenz aufgrund von Durchblutungsstörungen zu unterscheiden.
- Parkinson: Degenerationen im Bereich der Substantia nigra (SN) und Veränderungen im Eisengehalt sind erkennbar.
- Amyotrophe Lateralsklerose (ALS): Verminderung des Volumens im primären Motorkortex und Diffusionsstörungen im corticospinalen Trakt (CST) sind sichtbar.
- Frontotemporale Demenz: Fokale Schrumpfungen im Bereich des Frontal- und Temporallappens sind erkennbar.
Fortschritte in der MRT-Technologie
Die Radiologie erreicht mit der Verbesserung der MRT eine zunehmend bessere Auflösung bei der Bildgebung und kann Strukturen immer feiner darstellen. Damit werden anatomische Anomalien sichtbar, die bisher in den Aufnahmen nicht klar zu erkennen waren, unter anderem durch den Einsatz von Hochfeld-MRT-Techniken. Auch die Kombination verschiedener Methoden im Rahmen einer multimodalen Bildgebung und der Einsatz neuer Auswertungstechniken - Stichwort künstliche Intelligenz (KI) in der Radiologie - verbessern die Qualität der Ergebnisse.
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Hochfeld-MRT-Techniken
Der Einsatz von Hochfeld-MRT-Techniken hat für die Darstellung und Auswertung der Aufnahmen im Zusammenhang mit neurodegenerativen Erkrankungen mehrere Vorteile. Da die Auflösung mit der Feldstärke korreliert, führt eine Anpassung der Feldstärke zu einer verbesserten räumlichen Auflösung. Dadurch wird eine deutlich feinere Darstellung der Gehirnstrukturen ermöglicht, was die frühzeitige Erkennung von Pathologien begünstigt.
Multimodale Bildgebung
Ein wichtiger Schritt in der Diagnose neurodegenerativer Erkrankungen ist der Einsatz multimodaler Bildgebungsverfahren. Hierbei werden parallel zur MRT weitere Methoden wie die Computertomographie (CT) oder die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) eingesetzt. Diese sind in der Lage, Veränderungen beispielsweise über die Darstellung des Stoffwechsels zu identifizieren.
KI und Machine Learning in der MRT-Analyse
KI übernimmt im Rahmen der Diagnose neurodegenerativer Erkrankungen zwar noch keine Verantwortung hinsichtlich der Diagnosestellung, aber die datengestützte Erfassung der MRT-Aufnahmen bietet beispielsweise in der Verlaufskontrolle Potenzial, um Veränderungen schneller zu erkennen. Durch das Erkennen pathologischer Muster und die Abgrenzung spezifischer Gehirnstrukturen kann KI die Erkrankungen schnell erfassen.
Frühzeitige Erkennung und Prädiktion
Dank hochauflösender MRT-Aufnahmen und der Volumenvermessung lassen sich frühzeitig altersuntypische Abbauprozesse erkennen und geeignete Maßnahmen einleiten. Die MRT-Untersuchung stellt ihren Wert regelmäßig im Hinblick auf Verlaufskontrolle und Therapiemonitoring unter Beweis. Mit ihr lassen sich Krankheitsaktivität und Therapieeffektivität regelmäßig überprüfen.
PET/CT als ergänzende Methode
Die PET/CT ist ein leistungsfähiges diagnostisches Verfahren in der Demenzabklärung, das funktionelle und anatomische Informationen über das Gehirn liefert. Der Einsatz verschiedener radioaktiv markierter Substanzen erlaubt sowohl eine Früherkennung der Alzheimer-Demenz (AD) als auch eine Differenzierung verschiedener Formen von Demenzerkrankungen. Die FDG-PET wird seit Jahrzehnten in der Diagnostik von Demenzerkrankungen eingesetzt und beruht auf dem Nachweis reduzierten Glukosestoffwechsels in bestimmten Gehirnarealen. Die Amyloid-PET/CT stellt ein modernes Verfahren dar, welches den Nachweis der für die Alzheimer-Demenz typischen Amyloid-Plaque-Ablagerungen im Gehirn in vivo ermöglicht.
Einschränkungen und Herausforderungen
Trotz der Fortschritte in der MRT-Technologie gibt es weiterhin Herausforderungen. Die Differenzierung zwischen altersbedingten und pathologischen Veränderungen kann komplex sein. Zudem gibt es keinen Nachweis, dass eine Bildgebung insgesamt nützt. Wenn es aufgrund der Anamnese, dem klinischen Befund oder Labordiagnostik Hinweise auf eine spezifische Ursache gibt, ist eine Bildgebung dagegen eindeutig indiziert.
Kosten und Verfügbarkeit
Eine MRT-Untersuchung des Gehirns kostet in der Regel zwischen 260 und 580 Euro. Bei Demenz-Verdacht zahlt die gesetzliche Krankenkasse die Untersuchungen, unter Umständen auch eine MRT. Zur Früherkennung müssen Versicherte die MRT aus eigener Tasche als IGeL bezahlen.