Die Ultraschalldiagnostik (Sonographie) hat sich in der Neurologie als ein wertvolles Instrument etabliert, um verschiedene Aspekte der Gehirnfunktion und -struktur zu beurteilen. Dieser Artikel bietet einen umfassenden Überblick über die Anwendung, Vorteile und Grenzen der Ultraschalluntersuchung des Gehirns.
Einführung in die neurologische Ultraschalldiagnostik
Die neurologische Ultraschalldiagnostik umfasst die Beurteilung der Arterien, die Kopf und Gehirn versorgen. Hierbei werden Doppler- bzw. Farbduplexsonographie eingesetzt. Außerhalb des Schädels (extrakraniell) werden die großen vorderen Halsschlagadern (Arteria carotis) und die kleineren hinteren Halsschlagadern (Arteria vertebralis) untersucht. Moderne Geräte ermöglichen es auch, Arterien innerhalb des Schädels (intrakraniell) darzustellen.
Die Doppler- und Farbduplexsonographie
Bei der Doppler-Sonographie wird die von Christian Doppler entdeckte Frequenzverschiebung genutzt, um die Geschwindigkeit der roten Blutkörperchen zu bestimmen. Farbig kodierte Geschwindigkeits- und Richtungsinformationen werden auf das übliche graue Schnittbild projiziert (Duplexsonographie), wodurch anatomische und funktionelle Informationen vereint werden.
Anwendung in der neurologischen Gefäßdiagnostik
In der neurologischen Gefäßultraschalldiagnostik werden hauptsächlich Verengungen (Stenosen), Verschlüsse, aber auch Umgehungskreisläufe beurteilt. Sie ist eine Standardmethode in der Ursachenklärung von Schlaganfällen und wird schon aus der Notfallaufnahme heraus oder von der Stroke-Unit initiiert. An den extrakraniellen Halsgefäßen lassen sich mit der anatomischen Information der Duplexsonographie zudem direkt arteriosklerotische Ablagerungen, Änderungen der Gefäßwanddicke oder Einblutungen in eine Gefäßwand (Dissektion) darstellen.
Untersuchung der Hirnbasisarterien
Bei der intrakraniellen Sonographie wird der Ultraschallkopf an die Schläfen bzw. am Nacken vor das große Hinterhauptsloch (Foramen magnum) gehalten. Untersucht werden die Hirnbasisarterien, die anatomisch im ringförmigen Circulus Willisii angeordnet sind, sowie die intrakraniellen Abschnitte der Vertebralarterien, die sich vor dem Hirnstamm zur Arteria basilaris vereinigen. Bei allen beschriebenen Gefäßen ist eine Analyse der Blutflussgeschwindigkeit möglich.
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Ultraschall bei Arteriitis temporalis (Riesenzellarteriitis)
Die Arteriitis temporalis ist eine systemische Gefäßentzündung, die vor allem bei älteren Menschen die Schläfenarterien befällt. Ein Baustein der Diagnostik ist die spezielle Ultraschalluntersuchung der teils schmerzhaft verdickten Gefäße, bei der sich Wandverdickungen (Halo) darstellen lassen. Gemäß Empfehlungen der Europäischen Rheumaliga (EULAR) ist die Duplex-Sonographie der Temporalarterien die Methode erster Wahl in der Diagnostik einer Riesenzellarteriitis mit kranialem Befallsmuster.
Ultraschall zur Beurteilung des peripheren Nervensystems
Dank der technischen Weiterentwicklung der Ultraschallsonden und Ultraschallgeräte wird auch die Anwendung zur Untersuchung des peripheren Nervensystems immer besser. Die peripheren Nerven des Arms und des Beines können an zahlreichen Stellen mittels Ultraschalls untersucht werden. In Ergänzung zur Elektroneurographie und Elektromyographie lassen sich mit diesem Verfahren Zusatzinformationen erlangen, besonders bei der Frage nach einem Karpaltunnelsyndrom und bei der Diagnose entzündlicher Neuropathien.
Ultraschall zur Beurteilung der Muskulatur
Bei der Beurteilung der Muskulatur wird auf die Lage, Form, Größe und Echogenität (Reflexions- und Streuungseigenschaften) geachtet. Insbesondere die Messung der Muskelmasse zur Bestimmung einer Muskelabnahme oder -zunahme ist heutzutage hilfreich bei zahlreichen Nerv- und Muskelerkrankungen.
Nicht-invasive Neurostimulation mit Ultraschall
Wissenschaftler arbeiten an einer nicht-invasiven Neurostimulation der Gehirnareale auf Basis von Ultraschall. Der entsprechende Applikator (Schallkopf) wird über ein flexibles Pad auf den Kopf gesetzt. Dessen Ultraschallsignale sind von so niedriger Intensität, dass sie das Zellgewebe nicht schädigen, zugleich lassen sie sich durch eine 3D-Steuerung des Schallstrahls (3D-Beam-Steering) sehr genau fokussieren. Mediziner und Forschende setzen daher große Hoffnungen in die Technologie. In Zukunft könnte sie für die Therapie von verschiedensten neurologischen Erkrankungen wie beispielsweise Epilepsie oder zur Behandlung der Folgen von Schlaganfällen eingesetzt werden.
Ultraschall in der Notfalldiagnostik beim akuten Schlaganfall
Der Schlaganfall ist ein akuter neurologischer Notfall, der eine rasche bildgebende Diagnostik erfordert. Zu den wichtigen Spezialuntersuchungen in der Notfalldiagnostik beim akuten Schlaganfall gehört die sogenannte CT-Perfusion. Hierzu erfolgen mehrere rasche Messungen nacheinander, so dass man die Anflutung und Abflutung des Kontrastmittels im Gehirngewebe messen kann.
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Ultraschall im Vergleich zu anderen bildgebenden Verfahren
Im Gegensatz zur einfachen Röntgenaufnahme besteht der Vorteil der Computer-Tomographie in der Erzeugung überlagerungsfreier Schnittbilder quer zur Körperachse (transversal), indem die Schwächung von Röntgenstrahlen durch den Körper des Patienten aus verschiedenen Richtungen gemessen wird. Die Computer-Tomographie ist in der Standardversorgung als auch in der Notfalldiagnostik vor allem zur Diagnostik von Verletzungen oder krankhaften Veränderungen mit hoher Dichte geeignet, wie sie beispielsweise bei Blutungen und den Knochenstrukturen gemessen wird.
Bei der Magnetresonanz-Tomographie (MRT, auch Kernspin-Tomographie genannt) werden wie bei der Computer-Tomographie Schnittbilder erstellt. Hierfür werden aber keine Röntgenstrahlen benötigt. Der menschliche Körper besteht zu über 60 Prozent aus Wasser, so dass für die MRT-Bildgebung reichlich Wasserstoffatome vorhanden sind, die auf das Magnetfeld reagieren können (auch als Resonanz bezeichnet). Je nach unterschiedlichem Gehalt von Wasserstoffkernen in den verschiedenen Geweben sendet der Körper unterschiedliche Signale aus. Diese unterschiedlichen Signale werden dann in Schwarz-Weiß-Bilder umgerechnet. Ein weiterer Vorteil der MRT gegenüber den röntgenographischen Verfahren ist zudem die echte dreidimensionale Darstellung.
Ultraschall zur Diagnose von Parkinson
Bereits Mitte der 90er-Jahre wurden mit Ultraschall typische Veränderungen wie ein hoher Eisengehalt und vermehrte Entzündungsquellen im Mittelhirn entdeckt, die auf eine Parkinson-Erkrankung hindeuteten. Inzwischen wird diese Methode auf der ganzen Welt angewandt. Die Veränderungen können sogar schon bei gesunden Menschen nachgewiesen werden, die erst Jahre später die ersten Symptome entwickeln würden.
MRT-gesteuerter fokussierter Ultraschall (MRgFUS)
Eine relativ neue Technik zur Bekämpfung des essentiellen Tremors ist der MRT-gesteuerte fokussierte Ultraschall (MRgFUS). Mittels Ultraschalls wird hierbei im MRT Hirngewebe verödet. Zunächst wird jedoch eine Testerwärmung durchgeführt, die die Nervenzellen vorübergehend lahmlegt. Treten keine störenden Nebenwirkungen auf, wird mit der irreversiblen Verödung begonnen. Eine neue Art der Behandlung könnte Parkinsonpatienten wieder Hoffnung bringen: Mit Magnetresonanz-gesteuertem, hoch fokussiertem Ultraschall (MRgFUS) haben Ärzte am Universitätsklinikum Bonn erfolgreich zwei Patienten mit schwerem therapieresistentem essentiellem Tremor behandelt.
Ultraschall bei Säuglingen und Neugeborenen
Bei Säuglingen und Neugeborenen rät Professor Dr. Karl-Hein Deeg regelrecht davon ab, Untersuchungen am Schädel im MRT durchzuführen. Er spricht sich klar für den Einsatz von Ultraschall aus, um Blutungen oder Fehlbildungen sowie Ventrikelerweiterungen im Gehirn zu erkennen. Der Schädel eines Säuglings ist im Gegensatz zu dem eines Erwachsenen noch nicht geschlossen. Durch die Fontanellen sind intrakranielle Strukturen mittels Ultraschalls sehr gut darstellbar, die Bildqualität ist optimal. Für eine Untersuchung im MRT müsste man die Kinder sedieren. Ultraschall ist dagegen selbst auf der Intensivstation im Inkubator durchführbar. Auch bei älteren Babys, die zum Beispiel vom Wickeltisch gefallen sind oder ein Schütteltrauma durch Misshandlungen erlitten haben, seien Veränderungen im Gehirn mit einem hochauflösenden Ultraschallgerät viel besser erkennbar als im MRT.
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Ultraschall zur Diagnose von Schilddrüsenerkrankungen
Aufgrund ihrer oberflächlichen Lage ist die Schilddrüse für die Ultraschalluntersuchung sehr gut zugänglich. Mit hoch auflösenden Linearschallköpfen ist eine detailgetreue Darstellung der anatomischen Strukturen und Parenchymbeschaffenheit möglich. Bei diffuser Vergrößerung des Organs lässt sich sonografisch sehr gut zwischen einer Jodmangestruma oder Autoimmunthyreoiditis z.B. HASHIMOTO oder M. BASEDOW unterscheiden; durch Farbdoppleruntersuchung können die einzelnen Ursachen weiter gegeneinander abgegrenzt werden. Bei knotigen Schilddrüsenveränderungen lässt sich sonografisch zwischen Adenomen und Zysten unterscheiden.
Ultraschall zur Diagnose von Erkrankungen im Hals- und Gesichtsbereich
Die Strukturen des Halses und Gesichtes lassen sich sonografisch sehr gut darstellen, da sie oberflächlich liegen und keine für den Ultraschall undurchdringliche Strukturen vorgelagert sind, z.B. Knochen oder lufthaltige Organe. Bei Lymphknotenvergrößerungen ist leicht zu differenzieren, ob die vergrößerten Lymphknoten intakt sind, wie z.B. bei vielen Infektionen aber auch bei Leukämien u.ä. oder ob eine Abszedierung des Lymphknotens vorliegt. Entzündliche Veränderungen im Gesicht sind vielfältiger Natur und durch die Sonografie lassen sich Abszesse leicht gegen eine Speicheldrüsenentzündung oder eine Wangenphlegmone abgrenzen. Entsprechendes gilt für Knoten / Anschwellungen im Bereich der Halsweichteile: sonografisch kann zwischen Hämangiomen oder Lymphangiomen, soliden Raumforderungen oder Lymphknoten und angeborenen Fehlbildungen, z.B. mediale oder laterale Halszysten, unterschieden werden.
Ultraschall zur Diagnose von Erkrankungen im Kindesalter
Typische Diagnosen im Säuglings- und Kindesalter sind u.a. das Nephroblastom, das Neuroblastom und das Hepatoblastom, sowie systemisch Leukämien und Lymphome. Weiterhin finden sich Weichteiltumoren und ZNS-Tumoren, letztere sind beim Säugling sonografisch über die Fontanelle zugänglich.
Ultraschall zur Darstellung der Nieren und ableitenden Harnwege
Der Ultraschall ist die Methode der Wahl zur Darstellung der Nieren- und ableitenden Harnwege im gesamten Kindesalter. Urinabflussstörungen und Fehlbildungen im Bereich der Nieren oder der ableitenden Harnwege können einfach und schnell nachgewiesen und im Verlauf kontrolliert werden. Die Sonografie hilft, Nierensteine, Tumoren, Zysten oder andere seltene Erkrankungen zu identifizieren.
Ablauf einer Ultraschalluntersuchung
Prinzipiell wird die Duplex-Sonographie wie jede andere Ultraschalluntersuchung durchgeführt. Für die Untersuchung wird der Ultraschallkopf mit etwas Gel bedeckt im Halsbereich bzw. an den Schläfen aufgesetzt und mit leichtem Druck bewegt. Bei offener Fontanelle kann das gesamte Gehirn mit Ultraschall untersucht werden. Hierbei können Erweiterungen der Hinrkammern, Hinblutungen, Fehlbildungen des Gehirns und eine Vielzahl von selteneren Erkankungen diagnostiziert werden. Die Untersuchung kann ohne Vorbereitung (keine Sedierung) auch am Krankenbett und im Brutkasten durchgeführt werden. Das Rückenmark des Neugeborenen kann mit Ultraschall exzellent dargestellt werden. Dies ist möglich, da in dieser Altersgruppe die Wirbelbögen noch nicht vollständig verknöchert sind. Hiermit können Fehlbildungen des Rückenmarks ohne Sedierung strahlenfrei diagnostiziert werden.
Vorteile der Ultraschalluntersuchung
- Nicht-invasiv: Die Ultraschalluntersuchung ist ein nicht-invasives Verfahren, das keine Strahlenbelastung verursacht.
- Schnell und unkompliziert: Die Untersuchung dauert in der Regel nur wenige Minuten und ist unkompliziert durchzuführen.
- Breite Verfügbarkeit: Ultraschallgeräte sind weit verbreitet und in den meisten medizinischen Einrichtungen verfügbar.
- Kostengünstig: Im Vergleich zu anderen bildgebenden Verfahren ist die Ultraschalluntersuchung kostengünstig.
- Mobil: Ultraschalluntersuchungen können problemlos am Krankenbett durchgeführt werden, was besonders in Notfallsituationen von Vorteil ist.
- Echtzeit-Bildgebung: Die Ultraschalluntersuchung ermöglicht eine Echtzeit-Bildgebung, wodurch dynamische Prozesse wie der Blutfluss visualisiert werden können.
Grenzen der Ultraschalluntersuchung
- Schallausbreitung: Die Schallausbreitung wird durch Knochen und Luft beeinträchtigt, was die Darstellung bestimmter Strukturen erschweren kann.
- Bedienabhängigkeit: Die Qualität der Ultraschalluntersuchung hängt stark von der Erfahrung und dem Können des Untersuchers ab.
- Auflösung: Die Auflösung der Ultraschalluntersuchung ist im Vergleich zu anderen bildgebenden Verfahren wie der MRT geringer.
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