Die alternde Bevölkerung stellt die Medizin vor neue Herausforderungen, insbesondere im Hinblick auf die Gesundheit des Gehirns. Lange Zeit wurden viele Veränderungen im Gehirn einfach dem "normalen" Alterungsprozess zugeschrieben. Neuere Forschungsergebnisse, gestützt auf bildgebende Verfahren wie die Computertomographie (CT) und Magnetresonanztomographie (MRT), zeigen jedoch ein differenzierteres Bild. Dieser Artikel beleuchtet, wie CT-Scans zur Beurteilung von Gehirnveränderungen im Alter eingesetzt werden und welche neuen Erkenntnisse bildgebende Bevölkerungsstudien liefern.
Die Bedeutung der Bildgebung für die Beurteilung des alternden Gehirns
Die Bildgebung des Gehirns spielt eine entscheidende Rolle bei der Diagnose und Überwachung von Erkrankungen des Gehirns und des Nervensystems. Gerade im Bereich von Erkrankungen in der Hirn-Region, wie z. B. Schädel-Hirn Verletzungen und degenerativen Erkrankungen des Gehirns (z. B. Demenz) kann eine CT aussagekräftige Ergebnisse liefern und kommt daher häufig zum Einsatz. In akuten Notfallsituationen, z.B. bei bestehendem Verdacht auf einen Schlaganfall steht in der Regel die Computertomographie (CT) am Anfang der Diagnostik.
Computertomographie (CT): Ein schneller Überblick
Die Computertomographie (CT) ist ein bildgebendes Verfahren, das Röntgenstrahlen verwendet, um detaillierte Schichtaufnahmen des Kopfes zu erzeugen. Sie dauert nur wenige Minuten und ist völlig geräuschlos. Für Menschen mit Platzangst oder Unruhe ist sie daher oft angenehmer. Die Schädel-CT ist ein modernes diagnostisches Verfahren, das einen detaillierten Einblick in die Strukturen und Gewebe des Schädels ermöglicht. Durch die Kombination von Röntgenstrahlen und computergestützter Bildgebung erzeugt die CT des Kopfes hochauflösende Querschnittsbilder, die es Ärzten ermöglichen, präzise Diagnosen zu stellen. Ob bei der Untersuchung von Schädelverletzungen, Tumoren, Gefäßerkrankungen oder neurologischen Störungen - die Kopf-CT liefert wertvolle Informationen über den Zustand des Gehirns, der Schädelknochen und der umliegenden Gewebe.
Magnetresonanztomographie (MRT): Detaillierte Einblicke ohne Strahlenbelastung
Die Magnetresonanztomographie (MRT) ist heute das Standardverfahren der Bildgebung bei Demenz. Sie liefert äußerst genaue Schnittbilder des Gehirns, und das ganz ohne Strahlenbelastung. Besonders aufschlussreich sind MRT-Bilder beim Blick auf den Hippocampus, eine Hirnregion, die bei Menschen mit Alzheimer schon in einem frühen Stadium schrumpft.
Positronen-Emissions-Tomographie (PET): Aktivität der Nervenzellen sichtbar machen
Die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) ist mehr als ein Blick ins Gehirn: Sie zeigt, wie aktiv Nervenzellen arbeiten und ob sich krankhafte Proteine ablagern. Dafür werden schwach radioaktive Substanzen eingesetzt, die bestimmte Prozesse im Gehirn sichtbar machen. Technisch laufen alle PET-Untersuchungen ähnlich ab: Man bekommt eine schwach radioaktive Substanz gespritzt und liegt danach auf einer Liege, die langsam durch den PET-Scanner fährt. Der Unterschied liegt in der Substanz: Sie bindet entweder an Zucker, an Amyloid-Plaques oder an Tau-Fibrillen. FDG-PET macht sichtbar, wie gut Nervenzellen Zucker verwerten.
Lesen Sie auch: Faszination Nesseltiere: Wie sie ohne Gehirn leben
Was die Schädel-CT zeigt: Anwendungsbereiche und Diagnosemöglichkeiten
Eine Schädel-CT wird bei Vorliegen und Verdacht auf Verletzungen und Erkrankungen des Kopfes durchgeführt. Üblicherweise wird sie als Erstdiagnostik eingesetzt. Mögliche Gründe für eine Schädel-CT sind:
- Kopfverletzungen nach einem Unfall
- Schädelfrakturen
- Schlaganfall
- Schädelbruch
- Hirntumor
- Hirnblutung
- Fehlbildung der Gefäße
- Aneurysmen des Gehirns
- Hirninfarkt
- Gehirnschwellungen
- Entzündung der Nasennebenhöhlen
- Erkrankungen der Felsenbeine
- Verletzungen der Felsenbeine
Verschiedene Arten der Schädel-CT
Es gibt verschiedene Arten der Schädel-CT, die je nach Fragestellung eingesetzt werden:
- Einfache Schädel-CT: Dient dazu, detaillierte Schnittbilder des Schädels zu erstellen. Sie sind geeignet, um Verletzungen des Gehirns oder der umliegenden Schädelknochen zu erkennen. Auch anatomische Veränderungen und Fehlbildungen können bei einer einfachen CT des Kopfes erkannt werden. Sie stellt eine schnelle und effektive Methode dar, um Informationen über die Strukturen des Gehirns und des Schädels zu erhalten, ohne dass invasive Maßnahmen notwendig werden. Eine einfache Schädel-CT ohne Kontrastmittel wird auch als “Schädel-CT nativ” bezeichnet.
- Schädel-CT mit Kontrastmittel: Für eine CT des Schädels mit Kontrastmittel wird dieses üblicherweise intravenös verabreicht. Diese wird meistens dann eingesetzt, wenn speziell nach Entzündungen, Tumoren oder Metastasen gesucht wird.
- Spezialisierte Schädel-CT-Scans (z.B. Perfusions-CT, CT-Angiographie): Es gibt spezialisierte Formen der CT, die in besonderen Fällen zum Einsatz kommen. Dazu gehört zum Beispiel die Perfusions-CT, bei der mithilfe von Kontrastmitteln und einer speziellen Software die Durchblutung des Gehirns farblich dargestellt werden kann. Eine Perfusions-CT wird üblicherweise zur Diagnostik eines akuten Schlaganfalls verwendet. Die Farbbilder ermöglichen eine genaue Beurteilung der Durchblutung des Gehirns. Auch zur Beurteilung von Tumoren wird die Perfusions-CT eingesetzt. Bei der CT-Angiographie wird dem Patienten ein jodhaltiges Kontrastmittel verabreicht. Währenddessen werden die Hirngefäße gescannt. Auf diese Weise lassen sich Veränderungen der Blutgefäße erkennen und auch ein Schlaganfall oder eine Thrombose der Hirngefäße kann diagnostiziert werden.
Die Rotterdam-Studie: Widerlegung des "normalen" Alterns des Gehirns
Die Rotterdam-Studie, unter der Leitung von Prof. Gabriel Krestin, hat maßgeblich dazu beigetragen, die Vorstellung eines altersgerechten Vorgehens in der Medizin zu hinterfragen. Krestin betont, dass es so etwas wie ein "normales Altern des Gehirns" nicht gibt. Veränderungen, die früher dem Alterungsprozess zugeschrieben wurden, sind oft durch symptomatische oder asymptomatische Krankheiten bedingt.
Einflussfaktoren auf das alternde Gehirn
Was den Alterungsprozess des Gehirns bestimmt, ist der Einfluss externer Faktoren: generelle Risikofaktoren, andere zugrunde liegende Erkrankungen und möglicherweise auch genetische Veranlagungen. Es ist nicht unbedingt die Anzahl der Jahre, die man gelebt hat, die zu diesen Veränderungen führen.
Veränderungen in der weißen Hirnsubstanz
Frühere Studien konzentrierten sich auf die Abnahme der Neuronenanzahl mit dem Alter. Die Rotterdam-Studie zeigte jedoch, dass sich das Volumen der grauen Substanz mit zunehmendem Alter nicht verändert, jedoch das der weißen Substanz.
Lesen Sie auch: Lesen Sie mehr über die neuesten Fortschritte in der Neurowissenschaft.
Läsionen in der weißen Hirnsubstanz
Ein weiterer Prozess, der dem Alter zugeschrieben wird, ist die Entwicklung von Hyperintensitäten in der weißen Hirnsubstanz. Bildgestützte Bevölkerungsstudien haben gezeigt, dass Läsionen in der weißen Substanz mit bestimmten Risikofaktoren assoziiert sind, wie z.B. kardiovaskulären Risikofaktoren wie Rauchen, Bluthochdruck oder Diabetes. Diese Läsionen sind auch Indikatoren für bestimmte Diagnosen wie Demenz oder Schlaganfall.
Mikrostrukturelle Veränderungen
Dank diffusionsgewichteter MRT können inzwischen die Integrität von Mikrostrukturen oder Schäden in der weißen Substanz diagnostiziert werden. Selbst bei der nicht beeinträchtigten weißen Hirnsubstanz, die bei konventionellen MRT-Aufnahmen ganz normal aussieht, ist eine Veränderung der Diffusionswerte zu erkennen, lange bevor eine Läsion der weißen Substanz Jahre später sichtbar wird.
Funktionelle Konnektivität
Studien mittels einer Kombination von Diffusion und fMRT zur funktionellen Konnektivität haben gezeigt, dass Schäden der weißen Hirnsubstanz, die mit dem Altern in Verbindung gebracht wurden, sehr erheblich sind, aber nicht unbedingt mit dem Alter zusammenhängen. Statt altersbedingte Veränderungen zu erfahren, werden alternde Personen zunehmend durch Erkrankungen beeinträchtigt, die mit kardiovaskulären Risikofaktoren, Diabetes, einer Abnahme der Hirndurchblutung oder geschädigter Mikrovaskulatur zusammenhängen.
BrainAGE: Das biologische Alter des Gehirns bestimmen
Am Universitätsklinikum Jena wurde das BrainAGE-Verfahren entwickelt, das auf der Auswertung von Daten aus MRT-Untersuchungen basiert. Beim BrainAGE-Verfahren werden die Gehirn-MRT-Daten durch Mustererkennungs-Algorithmen automatisch ausgewertet. Zunächst konnten die Forscher so einen Standard für bestimmte Altersstufen ermitteln.
Einflussfaktoren auf die Alterung des Gehirns
Durch das Verfahren haben die Forscher interessante Einblicke in die Einflussfaktoren der Alterung des Gehirns gewonnen - etwa wie sich neurodegenerative Prozesse auswirken. Sie konnten zudem zeigen, wie vorgeburtlicher Stress oder Mangelernährung die Entwicklung des Gehirns im späteren Leben prägen können.
Lesen Sie auch: Tinnitus und Gehirnaktivität: Ein detaillierter Einblick
Vorgeburtliche Unterernährung
Eine aktuelle Studie unter Verwendung des Verfahrens dokumentiert Effekte bei Männern, die aus Schwangerschaften während des holländischen Hungerwinters am Ende des Zweiten Weltkriegs hervorgegangen sind. Die Ergebnisse bestätigen die entscheidende Bedeutung einer ausreichenden Nährstoffversorgung während der Schwangerschaft: Eine vorgeburtliche Unterernährung ist mit der beschleunigten Alterung des Gehirns im höheren Erwachsenenalter verbunden.
Individuelle Hirnstruktur
Die Ergebnisse dieser Studie bestätigten, dass die Alterungsgeschwindigkeit von der individuellen Struktur des Gehirns abhängt, die wiederum von Geburtsmerkmalen geprägt ist, aber auch von Gesundheitsfaktoren im späten Erwachsenenalter. Es zeichnete sich ab, dass die Entwicklung des biologischen Alters des Gehirns beispielsweis auch mit dem Kopfumfang bei der Geburt verknüpft ist.
Prognose von Alzheimer-Demenz
Den Forschern zufolge kann das BrainAGE-Verfahren auch eine verbesserte Prognose von Alzheimer-Demenz ermöglichen. Untersuchungen bei Patienten im Anfangsstadium der Erkrankung offenbarten ein im Vergleich zum chronologischen Alter um etwa zehn Jahre erhöhtes biologisches Hirnalter. Bei Patienten, die später eine Alzheimer-Demenz entwickeln, altert das Hirn außerdem doppelt so schnell, berichten die Wissenschaftler.
Früherkennung von Alzheimer mit PET-CT
Am Städtischen Klinikum Dessau kommt modernste Bildgebung zum Einsatz, um die Alzheimer-Erkrankung frühzeitig und präzise zu erkennen. Mit der sogenannten PET-CT - einer Kombination aus Positronen-Emissions-Tomographie (PET) und Computertomographie (CT) - ist es möglich, typische Veränderungen im Gehirn sichtbar zu machen, noch bevor erste Symptome auftreten.
Molekulare Veränderungen sichtbar machen
Im Zentrum der Diagnostik steht die PET-CT. Sie macht krankhafte Eiweißablagerungen - insbesondere Beta-Amyloid und Tau-Proteine - im Gehirn sichtbar, die als Hauptmerkmale der Alzheimer-Erkrankung gelten. Dafür wird dem Patienten eine gering radioaktive Substanz (ein sogenannter Tracer) injiziert, die sich gezielt an die krankhaften Proteine bindet. Nach einer kurzen Verteilungszeit wird das Gehirn gescannt.
Alzheimer-Vorsorge
Bislang wird Alzheimer meist erst diagnostiziert, wenn die Symptome deutlich fortgeschritten sind. Doch das könnte sich bald ändern. In der Forschung setzt man daher große Hoffnungen auch auf einfachere Verfahren, wie etwa Bluttests, die Auffälligkeiten schon in einem sehr frühen Stadium erfassen können.
KI und personalisierte Medizin
Künstliche Intelligenz wird in der Auswertung der Bilddaten zunehmend eine Rolle spielen und die Genauigkeit sowie Geschwindigkeit der Diagnostik verbessern. In Zukunft wird die PET-CT nicht nur zur Diagnose, sondern auch zur Therapiekontrolle eingesetzt werden können.
Risiken und Nutzen der CT-Untersuchung
Die CT-Untersuchung ist ein wertvolles diagnostisches Werkzeug, birgt aber auch Risiken, die berücksichtigt werden müssen.
Strahlenexposition
CT-Untersuchungen verwenden ionisierende Strahlung. Studien zeigen ein erhöhtes Krebsrisiko bei Kindern (z. B. ca. 14 % höhere Inzidenz nach Gesichts‑CT und ein zusätzliches Hirntumorrisiko von etwa 1 von 10.000 Kindern innerhalb von 5-15 Jahren). Allerdings muss aufgrund der mit diesem auf Röntgenstrahlen basierenden Verfahren einhergehenden Strahlenbelastung vor allem bei jüngeren Patienten stets eine strenge Abwägung von Nutzen und Risiko erfolgen.
Reaktionen auf Kontrastmittel
Intravenöse Kontrastmittel verursachen meist milde Reaktionen, selten schwere allergische Reaktionen oder Nierenschäden.