Die Magnetresonanztomographie (MRT) ist eine moderne und genaue Methode, um das Gehirn und die umliegenden Strukturen detailliert darzustellen - und das ohne Strahlenbelastung. Die MRT eröffnet einen tieferen Blick in den Körper und macht Strukturen sichtbar, die anderen Verfahren entgehen können. Sie ist ein echtes Multitalent, wenn es um präzise Diagnosen geht. Sie zeigt nicht nur die großen Strukturen des Körpers, sondern macht auch kleinste Veränderungen sichtbar.
Einführung
Die Magnetresonanztomographie (MRT) des zentralen Nervensystems (ZNS) ist ein bildgebendes Verfahren, das auf der Anwendung von Magnetfeldern und Radiowellen basiert, um detaillierte Darstellungen des Gehirns, des Rückenmarks und der umgebenden Strukturen zu erzeugen. Die MRT hat sich zu einem unverzichtbaren Werkzeug in der neurologischen Diagnostik entwickelt und bietet immense Möglichkeiten zur Beurteilung verschiedener Erkrankungen und Zustände.
Grundlagen der MRT-Technik
Die Magnetresonanztomographie (MRT) nutzt starke Magnetfelder und Radiowellen, um Aufnahmen des Körpers zu erzeugen. Dabei reagieren vor allem die Wasserstoffatome im Körpergewebe auf das Magnetfeld. Spezielle Spulen nehmen diese Signale auf und geben sie an einen Computer weiter. Dieser berechnet, aus welchem Bereich des Körpers die Signale stammen und wie stark sie sind. Um das möglich zu machen, verändert das Gerät das Magnetfeld während der Untersuchung minimal. Setzt der Computer all diese Informationen zusammen, entsteht ein Schnittbild - ähnlich wie bei einem Puzzle, bei dem viele kleine Teile ein klares Gesamtbild ergeben.
Freie Präzessions-MR-Bilder
Die MRT-Technik basiert auf den Prinzipien der Kernspinresonanz. Dabei werden freie Präzessions-MR-Bilder erzeugt.
Sequenzen
Im Rahmen der strukturellen Bildgebung mittels MRT liegt der Fokus auf der anatomischen Darstellung des Gehirns, um Veränderungen zu erkennen, die durch neurodegenerative Erkrankungen hervorgerufen werden. Sie ist damit ein essenzieller Bestandteil der Diagnostik und erlaubt eine objektive Beurteilung pathologischer Muster.
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Mithilfe der funktionellen MRT-Bildgebung lässt sich die Aktivität des Gehirns sichtbar machen. Auf diese Weise kann die Medizin krankheitsspezifische Veränderungen innerhalb der neuronalen Netzwerke erkennen und analysieren.
T1- und T2-gewichtete Sequenzen
Mithilfe der T1- und T2-gewichteten Sequenzen lassen sich Veränderungen erkennen.
FLAIR-Sequenz
Ein wichtiger Ansatz ist die Verwendung der FLAIR-Sequenz (Fluid Attenuated Inversion Recovery), mit deren Hilfe sich Alzheimer und Demenz unterscheiden lassen. Bei einer Demenz, die aufgrund von Durchblutungsstörungen entsteht, sind hypertoniebedingte Veränderungen in dieser Sequenz zu erkennen.
Diffusionsgewichtete Bildgebung (DWI)
Diffusionsgewichtete Bildgebung (DWI - empfindliche Bildgebung bei Durchblutungsstörungen) zur Ischämiediagnostik.
3D-Sequenzen
Es können 3D-Sequenzen zum Einsatz kommen.
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T2*-Sequenz
Dargestellt werden in erster Linie Blutabbauprodukte, z.B. in der T2*-Sequenz.
Funktionelle MRT (fMRT)
Dank der funktionellen MRT ist es möglich, Veränderungen des Blutflusses im Gehirn über das BOLD-Signal (Blood Oxygenation Level Dependent) zu erkennen. Bei dieser Methode wird der Umstand genutzt, dass eine Steigerung des Blutflusses in aktivierten Hirnarealen einen erhöhten Sauerstoffgehalt nach sich zieht. Dieser kann wiederum mithilfe der fMRT-Scans erfasst werden.
Diffusions-Tensor-Bildgebung (DTI)
Die Diffusions-Tensor-Bildgebung (DTI) ist eine spezielle Form der diffusionsgewichteten MRT und bestimmt die Diffusion von Wassermolekülen im Gewebe. Mit deren Hilfe lassen sich detaillierte Informationen zur Integrität der weißen Substanz gewinnen.
MR-Neurographie
Einer der Schwerpunkte in der Abteilung für Neuroradiologie ist die MR-Neurographie. Diese wird auch Nerven-MRT genannt, da sie auf der Methodik der Magnetresonanztomographie (MRT) beruht. Das Nerven-MRT ist ein innovatives, neuroradiologisches Untersuchungsverfahren, mit dem das periphere Nervensystem hochaufgelöst dargestellt werden kann.
Die Untersuchungsverfahren der MR-Neurographie benutzen speziell für die Darstellung der peripheren Nerven entwickelte bzw. optimierte Aufnahmetechniken (sogenannte Pulssequenzen) und werden an leistungsstarken 3 Tesla MRT-Geräten in Kombination mit hochauflösenden Empfangsspulen durchgeführt. Nervenschädigungen können auf diese Weise sehr präzise auf radiologischen Bildern lokalisiert werden - auch in Körperregionen die mit anderen Verfahren nicht oder nur sehr schwer untersuchbar sind. Hierzu zählen beispielsweise das Armnervengeflecht (auch Plexus brachialis genannt), das Becken- bzw.
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Anders als bei den meisten herkömmlichen MRT-Untersuchungen, welche unterschiedliche Sequenzen an der exakt gleichen Körperregion erfordern (zum Beispiel bei der Untersuchung des Kopfes, Knies etc.), erfordert die MR-Neurographie meist die langstreckige Abbildung der Nerven einer Extremität (zum Beispiel von der Schulterregion über den Oberarm zum Ellenbogen und bis hin zum Unterarm).
Fetales MRT
Dank neuer Technologien (z. B. fetale MRT, 3-D-Sonographie) ist es möglich, kleinste Hirnstrukturen darzustellen. Ohne Kenntnisse der grundlegenden Entwicklungsprozesse des Gehirns wäre die Bildgebung jedoch sinnlos. Um pathologische Veränderungen zu erkennen, ist es notwendig, den Stand der fetalen Neuroanatomie in der entsprechenden Schwangerschaftswoche zu kennen.
Kontraindikationen
- Nicht MRT-taugliche implantierte Geräte (z. B. Herzschrittmacher oder Insulinpumpe)
- Metallische Fremdkörper mit ferromagnetischen Eigenschaften im Körper
- Klaustrophobie (Platzangst) - ggf.
- Kontrastmittelgabe bei Dialysepflichtigkeit (regelmäßige Blutwäsche) ohne sorgfältige Nutzen-Risiko-Abwägung und ggf.
- Kombination von MRT mit Kontrastmittel bei gleichzeitig nicht MRT-tauglichem Implantat (z. B. Herzschrittmacher)
- Akute internistische Instabilität
- Erhöhte Blut-Hirn-Schranken-Permeabilität
- Systemische Speichererkrankungen
Vorbereitung und Durchführung
Vor der MR-Neurographie führen die Ärztinnen bzw. Ärzte ein Aufklärungsgespräch. Das gehört zum Standard bei allen MRT-Untersuchungen. In diesem Gespräch wird festgestellt, ob mögliche Kontraindikationen bestehen, wie zum Beispiel ein Herzschrittmacher. Wichtig ist dabei zum Beispiel, wann die Beschwerden zum ersten Mal aufgetreten sind, ob es ein auslösendes Ereignis (z.B. einen Unfall, Sturz oder Ähnliches) gab, wie sich die Beschwerden seitdem entwickelt haben (gleichbleibend, besser oder schlechter werdend) und ob Missempfindungen, Lähmungserscheinungen oder Schmerzen vorliegen.
Die MR-Neurographie dauert je nach Aufwand meist zwischen 45 und 60 Minuten, wobei viele Unterbrechungen durch das Umpositionieren der Emfpangsspulen auftreten. Die Patienten liegen also nicht die ganze Zeit im MRT-Gerät und haben auch immer wieder die Möglichkeit, mit dem Team zu kommunizieren. In Einzelfällen wird den Patientinnen bzw. Patienten einen venösen Zugang gelegt, um während der Untersuchung ein Kontrastmittel applizieren zu können. Während der MR-Neurographie liegen sie auf der ausfahrbaren MRT-Liege meist auf dem Rücken (bei der Untersuchung der Armnerven kann auch eine Bauchlagerung erforderlich sein). Die Empfangsspule wird dann auf die zu untersuchende Körperregion aufgelegt und mit der Untersuchung begonnen.
Um zum Beispiel entzündliche Veränderungen erkennen zu können, wird über die Vene ein Kontrastmittel verabreicht. Dazu werden vorab die Glomeruläre Filtrationsrate (GFR) und der Kreatininwert benötigt. Wenn aus verschiedenen Gründen Bedenken vor der MRT-Neurographie bestehen oder von Raumangst betroffen sind, sollte das am besten schon bei der Terminvereinbarung angesprochen werden.
Ablauf der Befundung
Bei Betrachtung einer CT oder MRT sollte schematisch vorgegangen werden. Dabei ist zu beachten:
- Sind die Liquorräume symmetrisch und normal weit?
- Sind Sulki und Gyri symmetrisch?
- Gibt es eine Mark-Rinden-Differenzierung?
- Sind die orbitalen Strukturen unauffällig?
- Sind die ossären Strukturen regelrecht?
Bei der Befundung einer CT oder MRT gibt es einige "Fallstricke". Verkalkungen z.B..
Indikationen für die MRT des ZNS
Die MRT des ZNS wird bei einer Vielzahl von Indikationen eingesetzt, darunter:
- Neurologische Erkrankungen:
- Multiple Sklerose (MS): Multiple hyperintense Läsionen in T2-gewichteten und FLAIR-Sequenzen, bevorzugt periventrikulär, im Corpus callosum und in der Medulla oblongata.
- Akuter ischämischer Schlaganfall: Frühe Diffusionsrestriktionen im betroffenen Areal. In speziellen Sequenzen wirken betroffene Areale heller, weil das geschädigte Gewebe Wasser anders speichert.
- Demenz und andere neurodegenerative Erkrankungen, wie Alzheimer-Krankheit und Parkinson-Krankheit.
- Epilepsie, insbesondere mesiale Temporallappenepilepsie.
- Hirnnervenverletzungen.
- Onkologische Erkrankungen:
- Primäre Hirntumoren (z. B. Gliome, Meningeome).
- Metastasen (Absiedlungen bösartiger Tumoren).
- Entzündliche Erkrankungen:
- Enzephalitis.
- Meningitis.
- Vaskuläre Erkrankungen:
- Zerebrale Aneurysmen.
- Gefäßanomalien.
- Traumatische Verletzungen:
- Schädel-Hirn-Trauma.
- Rückenmarksverletzungen.
- Angeborene Fehlbildungen:
- Fehlbildungen des Gehirns und des Rückenmarks.
- Erkrankungen der Augen und Ohren:
- Verletzungen von Auge oder Ohr.
- Darstellung des Innenohres und der Gehörknöchelchen.
- Darstellung der inneren Gehörgänge.
- Erkrankungen im Bereich des Gesichts- und Hirnschädels:
- Infektionen im Bereich des Gesichts- und Hirnschädels.
- Diagnostik von tumorösen, zystischen und entzündlichen Zahn-, Mund- und Kiefererkrankungen.
- Weitere Indikationen:
- Unklare Kopfschmerzen.
- Schwindel.
- Sehstörungen.
- Hormonell aktive Tumoren.
- Abklärung unklarer Anfallssymptomatik.
MRT bei neurodegenerativen Erkrankungen
Die MRT stellt charakteristische morphologische und funktionelle Veränderungen bei neurodegenerativen Erkrankungen dar. Damit erlaubt sie nicht nur eine Identifizierung, sondern - zumindest teilweise - sogar eine Beurteilung des Stadiums. Die Befunde sind daher entscheidend für die Diagnostik und die Auswahl eines passenden Therapieverfahrens.
Einsatz bei Alzheimer-Krankheit
Als neurodegenerative Erkrankung wirkt sich Alzheimer auf die Gedächtnisleistung aus. Da diese im Hippocampus angesiedelt ist, ist die Erkrankung an einer Atrophie des Hippocampus erkennbar. Die MRT-Untersuchung kann eine Verdachtsdiagnose nicht nur bestätigen, sie hat auch differentialdiagnostisch viel Gewicht.
Neben dem Vorteil, die Schrumpfung des betroffenen Areals zu erkennen, ist dank der MRT-Befunde auch eine Prognose bezüglich der Alzheimer-Erkrankung möglich. Bei leichten kognitiven Beschwerden liegt die Vorhersagegenauigkeit inzwischen bei mehr als zwei Dritteln.
Parkinson
Bei Parkinson kommt es zu Degenerationen im Bereich der Substantia nigra (SN). Zudem sind Veränderungen im Eisengehalt in den untersuchten Regionen zu erkennen. Mit hohen Feldstärken und T2-gewichteten MRT-Bildern lassen sich die relevanten Hirnareale auflösen.
Zudem sind nigrosomale Signalverluste (Nigrosome sind kleine Cluster dopaminerger Zellen) bei Parkinson zu erkennen. Die neurodegenerativen Prozesse betreffen die dopaminergen Neuronen, was über alle Nigrosome (1 bis 5) zu beobachten ist, aber besonders deutlich im Nigrosom-1-Bereich wird. Mit der Diffusions-Tensor-Bildgebung lassen sich weitere Veränderungen erkennen, die unter anderem den Corpus callosum und Frontallappen sowie die SN betreffen.
Amyotrophe Lateralsklerose (ALS)
Bei einer ALS zeigen MRT-Bilder verschiedene Auffälligkeiten. Diese können einerseits direkt über volumetrische Analysen in den für die Motorik zuständigen Arealen identifiziert werden, andererseits auch als Diffusionsstörungen im corticospinalen Trakt (CST) in den diffusionsgewichteten MRT-Aufnahmen. Zudem lassen sich in den Gehirnwindungen Atrophien (Gewebeverluste) sowie Hypointensitäten (motor dark line, Bereich mit niedriger Intensität) in T2-gewichteten Aufnahmen nachweisen.
Frontotemporale Demenz
Im Rahmen einer frontotemporalen Demenz lassen sich in der MRT fokale Schrumpfungen im Bereich des Frontal- und Temporallappens (Stirn- und Schläfenlappen) erkennen. Diese Atrophien treten auch asymmetrisch (unter anderem bei sprachdominanten Formen) auf und werden von papierdünnen Gyri (Gehirnwindungen) begleitet.
Zu Beginn der Erkrankung können in den Aufnahmen die Krankheitszeichen schwer zu entdecken sein. Allerdings nehmen die Atrophien später deutlich zu und werden klarer sichtbar. Hinsichtlich der Lokalisation kann bereits eine erste Einordnung der Demenzform vorgenommen werden.
MRT bei Kindern
Die MRT ist auch in der Pädiatrie ein wichtiges diagnostisches Instrument. Sie ermöglicht die Beurteilung von angeborenen Fehlbildungen, entzündlichen Erkrankungen, Tumoren und anderen патологиях des ZNS bei Kindern.
Befundung und Interpretation
Die Befundung einer MRT-Aufnahme des ZNS erfordert fundierte Kenntnisse der Neuroanatomie, Pathophysiologie und MRT-Technik. Radiologen beurteilen die Größe, Form, Struktur und Signalintensität der verschiedenen Hirnstrukturen und suchen nach Auffälligkeiten, die auf eine Erkrankung hindeuten könnten. Die Interpretation der MRT-Befunde erfolgt in Zusammenschau mit den klinischen Informationen und gegebenenfalls weiteren bildgebenden Untersuchungen.
Vorteile der MRT
- Hohe Auflösung: Die MRT bietet eine exzellente Darstellung von Weichteilgeweben und ermöglicht die Erkennung kleinster патологиях.
- Keine Strahlenbelastung: Im Gegensatz zur Computertomographie (CT) kommt die MRT ohne ionisierende Strahlung aus.
- Multimodale Bildgebung: Die MRT kann mit verschiedenen Sequenzen und Kontrastmitteln kombiniert werden, um unterschiedliche Aspekte des Gewebes darzustellen.
- Funktionelle Bildgebung: Die fMRT ermöglicht die Untersuchung der Hirnaktivität in Echtzeit.
Limitationen der MRT
- Lange Untersuchungsdauer: Eine MRT-Untersuchung kann bis zu 60 Minuten oder länger dauern.
- Hohe Kosten: Die MRT ist ein relativ teures bildgebendes Verfahren.
- Kontraindikationen: Bestimmte Implantate und Fremdkörper im Körper können eine MRT-Untersuchung unmöglich machen.
- Klaustrophobie: Einige Patienten leiden unter Platzangst in der engen MRT-Röhre.
Zukunftsperspektiven
Die MRT-Technologie entwickelt sich ständig weiter. Zukünftige Entwicklungen könnten die Auflösung und Geschwindigkeit der MRT-Aufnahmen weiter verbessern, die Anwendung von neuen Kontrastmitteln ermöglichen und die Integration von künstlicher Intelligenz in die Bildanalyse vorantreiben.
Hochfeld-MRT-Techniken
Der Einsatz von Hochfeld-MRT-Techniken hat für die Darstellung und Auswertung der Aufnahmen im Zusammenhang mit neurodegenerativen Erkrankungen gleich 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.
Von einer verbesserten Auflösung verspricht sich die Radiologie die Möglichkeit, verschiedene Proteinstrukturen und Einlagerungen zu identifizieren, um Erkrankungen des neurodegenerativen Spektrums noch früher zu erkennen. Parallel bietet dieser Aspekt auch differentialdiagnostische Vorteile, da er hilft, verschiedene Diagnosen besser voneinander abzugrenzen.
Multimodale Bildgebung
Eine wichtiger Schritt in der Diagnose neurodegenerativer Erkrankung 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.
Damit kann nicht nur eine Optimierung der Untersuchungszeit erreicht werden. Die Radiologie und Nuklearmedizin sind auf diese Weise in der Lage, Gewebeunterschiede noch besser herauszuarbeiten und die Diagnose zu untermauern.
KI und Machine Learning in der MRT-Analyse
KI wird auch in der Medizin zunehmend wichtiger. Im Rahmen der Diagnose neurodegenerativer Erkrankungen übernimmt KI natürlich immer noch keine Verantwortung hinsichtlich der Diagnosestellung. Die datengestützte Erfassung der MRT-Aufnahmen bietet aber 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.