Die Neonatologie widmet sich der Versorgung von sehr kleinen Frühgeborenen und kranken Neugeborenen. Ein besonderer Schwerpunkt liegt dabei auf der Behandlung von Früh- und Neugeborenen mit Fehlbildungen oder vorgeburtlichen Problemen. Das sich entwickelnde Gehirn von Früh- und Neugeborenen ist ein faszinierendes Organ, doch Forschung und Technologie stehen hier noch am Anfang. Der eingeschränkte Zugang zum Gehirn stellt eine große Herausforderung dar.
Bedeutung der MRT in der Diagnostik von Hirnschäden
Die Magnetresonanztomographie (MRT) ist das beste Verfahren, um das Gehirn detailliert und objektiv zu beurteilen. Sie ermöglicht die Darstellung von Gehirnstrukturen und Auffälligkeiten, die mit anderen Methoden schwerer zu erkennen sind. Eine Ultraschalluntersuchung am Patientenbett bietet zwar gute Möglichkeiten, größere Auffälligkeiten und Fehlbildungen schnell zu erkennen, ist aber abhängig vom Untersucher und birgt die Gefahr, dass Auffälligkeiten übersehen werden. Die MRT ist jedoch aufwendig und nicht immer und überall verfügbar. Früh- und Neugeborene müssen für die Untersuchung häufig Medikamente erhalten, um ruhig im Gerät zu liegen. Auch können die Eltern während der Untersuchung in der Regel nicht dabei sein und beruhigend auf das Kind einwirken.
Mobiles MRT als Innovation in der Neonatologie
Bisher war es nicht möglich, die MRT-Untersuchung mobil am Patientenbett durchzuführen, da die Geräte sehr groß sind und durch das starke Magnetfeld besondere bauliche Maßnahmen erforderlich sind. Es ist jedoch gelungen, ein mobiles MRT zu entwickeln. Die Besonderheit besteht darin, dass das Magnetfeld sehr gering ist und das Gerät daher überall einsetzbar ist - auch direkt im Patientenzimmer. Damit besteht jetzt erstmalig die Möglichkeit, dem Gehirn beim Wachsen zuzusehen. Dieses Projekt wird durch die Bill & Melinda Gates Foundation gefördert und ist Teil eines Forschungsverbunds.
Ursachen und Folgen von Sauerstoffmangel unter der Geburt
Eltern wünschen sich nichts mehr, als dass ihr Kind gesund zur Welt kommt. Doch selbst nach einer unkomplizierten Schwangerschaft kann es unter der Geburt zu unerwarteten Risiken kommen. Sauerstoffmangel zählt zu den häufigsten, wenn auch sehr seltenen, Komplikationen. Der Neonatologe PD Dr. Hemmen Sabir forscht schwerpunktmäßig auf dem Gebiet der Untersuchung schädigender Ereignisse auf das Gehirn von Neugeborenen. Dazu zählen Sauerstoffmangel, Entzündungen (Inflammation) und Frühgeburtlichkeit.
Hypoxischer Hirnschaden: Definition und Auswirkungen
Der hypoxische Hirnschaden (hypoxisch-ischämische Enzephalopathie, HIE) beim Erwachsenen ist eine Hirnschädigung aufgrund eines schweren Sauerstoffmangels im Gehirn (Hypoxie). Häufig tritt er nach einem Kreislaufstillstand mit erfolgreichen Wiederbelebungsmaßnahmen (Reanimation) auf. In der Folge kommt es zu individuell unterschiedlich stark ausgeprägten neurologischen Störungen bis hin zu Komazuständen oder einem Wachkoma. Die Nervenzellen des Gehirns, vor allem die für höhere Funktionen des Bewusstseins wie Wahrnehmung, Gedächtnis und Koordination zuständigen und besonders empfindlichen Zellen an der Oberfläche des Großhirns, sterben aufgrund des Sauerstoffmangels innerhalb weniger Minuten ab. Da sich diese Nervenzellen nicht wieder nachbilden, wird das Gehirn irreparabel geschädigt und es entsteht ein hypoxischer Hirnschaden. Das Ausmaß des hypoxischen Hirnschadens hängt unter anderem davon ab, wie lange die Sauerstoffversorgung des Gehirns unterbrochen war. Bei einer kurzen Unterversorgung des Gehirns mit Sauerstoff können Symptome wie Koordinations-, Wahrnehmungs- oder Gedächtnisstörungen auftreten, die sich in der Regel wieder zurückbilden. Eine längere Unterversorgung des Gehirns mit Sauerstoff von mehr als fünf Minuten führt zu einer tiefen Bewusstlosigkeit, dem Koma.
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Diagnostik des hypoxischen Hirnschadens
Vor der Diagnose eines hypoxischen Hirnschadens untersucht ein interdisziplinäres Team aus Spezialisten aus Innerer Medizin, Anästhesie bzw. Notfallmedizin und Neurologie die vorliegende Schädigung genauer. Insbesondere bei unbekannter Vorgeschichte müssen andere mögliche Erkrankungen der Gehirnfunktion (Enzephalopathien) ausgeschlossen werden, die durch eine Blutvergiftung (Sepsis) oder durch Medikamente ausgelöst oder stoffwechselbedingt (metabolisch) sein können. Neben einem ausführlichen Anamnesegespräch mit Ihnen und/oder Ihren Angehörigen zur Krankengeschichte stehen verschiedene Untersuchungsmethoden zur Verfügung.
Bildgebende Verfahren zur Diagnose
Welche bildgebenden Verfahren eingesetzt werden, hängt unter anderem von der vorliegenden oder vermuteten Ursache Ihres Kreislaufstillstands ab.
- Ultraschall (Dopplersonografie, trans- und extrakranial): Ermöglicht die Untersuchung aller großen Arterien, die das Hirn versorgen.
- Magnetresonanztomografie des Schädels (kraniale MRT, cMRT) mit Blutgefäßdarstellung (Angiografie): Macht Verengungen (Stenosen) oder Verschlüsse von Schlagadern sichtbar.
- Kraniale Computertomografie (cCT): Ermöglicht die Darstellung und Beurteilung von Gehirn, Hirnhäuten und knöchernen Schädel in Schnittbildern. Die Thorax-CT dient der Darstellung der Lunge.
- CT-Angiografie und Koronarangiografie: Dienen der Sichtbarmachung der Blutgefäße sowie der Herzkranzgefäße.
Neurologische Untersuchungen geben Aufschluss darüber, ob und welche Nerven in welchem Ausmaß betroffen sind.
Krampfanfälle bei Neugeborenen: Ursachen und Diagnostik
Krampfanfälle zählen zu den häufigsten Erkrankungen von Frühgeborenen. Es ist wichtig, die genaue Ursache für die Krampfanfälle zu finden, um die geeignete Therapie einzuleiten. Typisch für Krampfanfälle bei Neugeborenen sind rhythmische Zuckungen der Arme oder der Beine, wobei diese Zuckungen auch von Körperteil zu Körperteil wandern können. Es können ferner anhaltende Versteifungen einzelner oder mehrerer Muskelgruppen auftreten. Möglich sind des weiteren Augenzittern, Blinzeln, wiederholte Mund- und Schluckbewegungen, Paddelbewegungen der Arme und Strampelbewegungen der Beine.
Ursachen von Krampfanfällen
Die Anfälle sind Ausdruck unterschiedlicher Hirnfunktionsstörungen und Hirnschädigungen. Frühchen sind häufiger betroffen als Säuglinge, die zeitgemäß zur Welt kommen. Die meisten Krampfanfälle werden durch verletzende Einwirkungen auf das Gehirn ausgelöst. Sauerstoffmangel unter der Geburt zählt zu den häufigsten Ursachen. Weitere mögliche Ursachen sind eine Hirnblutung, Fehlbildungen, Infektionen oder eine Stoffwechselstörung.
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MRT als Mittel der Wahl zur Ursachenforschung
Wissenschaftler der University of California (San Francisco Medical Center) haben untersucht, wie man Gehirnschäden von Frühchen am besten diagnostiziert. Im Mittelpunkt stand die Frage, ob man die Ursachen für Krampfanfälle besser im Ultraschall oder Magnetresonanz-Tomografen (MRT) erkennen kann. Das Ergebnis: Im MRT zeigten sich bei allen Kindern deutliche Auffälligkeiten, während im Ultraschall nur bei einem einzigen Kind etwas zu erkennen war. Fazit der Wissenschaftler: Das MRT ist die beste Untersuchungsmethode, um die Ursachen für Krampfanfälle bei Frühchen zu erkennen.
Nomag® IC: MRT-Untersuchung ohne Inkubatorverlust
Das Problem: Unreife Frühchen sind in der Regel auf einen Brutkasten angewiesen und sollten die schützende Atmosphäre des Inkubators nicht verlassen - auch nicht für eine MRT-Untersuchung. Nina Friedrich, LMT-Marketingleiterin in Lübeck: „Das Neugeborene wird bereits auf der Intensivstation von einer fachkundigen Person in der entsprechenden Spule im nomag® IC platziert - der Radiologe braucht es dann nicht mehr umzulagern, sondert fährt lediglich den nomag® IC in den Magneten hinein.“ Während der gesamten Untersuchung liegen die Kleinen geschützt in dem weltweit einzigartigen Inkubator. Der gesamte Körper kann strahlungsfrei gescannt werden.
Weitere diagnostische Maßnahmen
Um die richtige Diagnose zu stellen, ist ferner eine Blutuntersuchung notwendig. So können eine Infektion oder Stoffwechselstörung erkannt werden. Eine Untersuchung des Hirnwassers kann ebenfalls notwendig sein. Experten empfehlen manchmal zusätzlich ein EEG, um die Hirnströme aufzuzeichnen. Frühchen mit Krampfanfällen sollten möglichst schnell behandelt werden, um Hirnschäden zu vermeiden.
Therapie von Krampfanfällen
Das noch am häufigsten angewandte Mittel der ersten Wahl zur Dämpfung der Anfallsbereitschaft ist Phenobarbital, wie der Leitlinie der Gesellschaft für Neonatologie und Pädiatrische Intensivmedizin und der Gesellschaft für Neuropädiatrie zu entnehmen ist. Bei ungenügender Wirksamkeit werden Benzodiazepine gegeben.
Interview mit Prof. Dr. med. Proquitté zu Krampfanfällen und MRT
- Sind Krampfanfälle bei Frühchen gefährlich? Prof. Proquitté: Nicht zwangsläufig. Aber sie können gefährlich werden - und zwar, wenn im Rahmen der Krampfanfälle die Herzfrequenz abfällt und dadurch die Sauerstoffsättigung nachlässt.
- In welchen Fällen kann eine MRT-Untersuchung des Gehirns sinnvoll sein? Prof. Proquitté: Bei unspezifischen Auffälligkeiten des Frühchens. Im MRT sieht der Arzt, ob zum Beispiel eine Blutung im Gehirn vorliegt. MRT-Bilder sind sehr genau, sodass auch Details wie der Einblutungsherd oder Gewebsirritationen zu erkennen sind.
- Was zeigt diese diffusionsgewichtete Magnetresonanztomographie? Prof. Proquitté: Bei der DW-MRI wird die Diffusionsbewegung von Wassermolekülen im Körpergewebe gemessen und räumlich aufgelöst dargestellt. Diese Untersuchung eignet sich in erster Linie für die Diagnose eines nachhaltigen Hirnschadens nach Sauerstoffmangel bei Geburt, aber auch von Erkrankungen des Gehirns, da man festgestellt hat, dass das Diffusionsverhalten bei einigen Erkrankungen des zentralen Nervensystems charakteristisch verändert ist.
Behandlung und Rehabilitation nach hypoxischem Hirnschaden
Babys und Kleinkinder gelten als besonders gefährdet. Wird das Gehirn nicht ausreichend mit Sauerstoff oder Blut versorgt, sterben Hirnzellen ab. Oft bleiben daher nach solchen kritischen Ereignissen, etwa nach einer Reanimation, schwere, dauerhafte Schädigungen zurück. Häufig gelingt es jedoch dem Gehirn, neue Verbindungen entstehen zu lassen und so die Funktion von geschädigten Zellen zu ersetzen. Grundsätzlich kann man Hirnschäden durch Sauerstoffmangel nicht rückgängig machen. Trotz eines hypoxischen Hirnschadens kann sich der Zustand der Betroffenen jedoch bessern. Die eigentliche Hirnschädigung ist zunächst umgeben von einer Schwellung. Hirnareale, die nur angeschwollen sind, nehmen, wenn sie sich erholt haben, ihre Funktion wieder auf. Das Gehirn organisiert sich bereits während der Heilung neu.
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Ursachen für Sauerstoffmangel im Gehirn
Verschiedenste Ursachen können einen Sauerstoffmangel im Gehirn auslösen. Vor und während der Geburt können Komplikationen auftreten, die zu Hirnschäden durch Sauerstoffmangel führen können. Dazu gehören unter anderem eine Sauerstoff-Mangelversorgung, eine vorzeitige Plazentalösung oder eine eingeklemmte Nabelschnur.
Verlauf und Prognose
Wie schwer der hypoxische Hirnschaden ist, hängt von mehreren Faktoren ab. Ist die Dauer des Sauerstoffmangels relativ kurz gewesen, können schon bald erste Reaktionen auftreten. Erwacht die Patientin oder der Patient, können sich unter anderem Koordinations-, Wahrnehmungs- und Gedächtnisstörungen zeigen. Die Störungen können sich nach wenigen Tagen komplett zurückbilden, in einigen Fällen jedoch bleiben sie zurück. Bei einem schweren hypoxischen Hirnschaden fallen die Betroffenen in ein Koma.
Neuropädiatrische Untersuchungen
Wenn Ihr Kind in die Neuropädiatrie kommt, werden umfassende Untersuchungen durchgeführt:
- Eine ausführliche klinisch-neurologische Untersuchung
- Ein EEG, um Allgemeinveränderungen sowie eventuell verdeckte Zeichen für Epilepsie zu finden
- Visuell und akustisch evozierte Potenziale - hierbei reizen wir ein Sinnesorgan, um die Durchgängigkeit der Wahrnehmung zu testen
- MRT-Bildgebung im Verlauf der Reha, um das volle Ausmaß der Schädigung zu sehen und Komplikationen auszuschließen
Kopfschmerzen und MRT-Diagnostik
Es gibt viele Ursachen für Kopfschmerzen. Dabei wird zwischen primären Kopfschmerzen, also solchen ohne zugrundeliegende Erkrankung, und sekundären Kopfschmerzen als Folge einer Erkrankung, unterschieden. Mit Hilfe der MRT (Magnetresonanztomographie, Kernspintomographie), und in manchen Fällen, alternativ, die Computertomographie (CT), lassen sich viele Ursachen für Kopfschmerzen direkt nachweisen. Nur wenn die Ursache gefunden wird, kann eine gezielte Therapie erfolgen und effektiv Linderung bringen.
Ultraschall als Alternative zur MRT?
Neuartige Hochgeschwindigkeitsultraschallgeräte erlauben in Kombination mit einer KI-gestützten Bildanalyse hoch aufgelöste Einblicke ins Säuglingsgehirn. Forschende des Uniklinikums Erlangen und der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) wollen diese Methode weiterentwickeln und mögliche Einsatzgebiete untersuchen. In ihrem Fokus stehen dabei der Schlaganfall während oder direkt nach der Geburt sowie die sogenannte Asphyxie, ein gefährlicher Sauerstoffmangel bei Neugeborenen. Die Deutsche Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin (DEGUM) fördert das Projekt mit knapp 180.000 Euro.
Ultraschall-Lokalisationsmikroskopie
PD Regensburger untersucht zusammen mit seinen Kollegen PD Dr. Dr. Ferdinand Knieling und Dr. Gregor Hanslik eine deutlich verbesserte Methode. Bei ihr werden den kleinen Patientinnen und Patienten einige Tropfen Kontrastmittel in die Vene injiziert. Die Flüssigkeit enthält kleine Gasbläschen, jedes so groß wie ein rotes Blutkörperchen. Sie erscheinen im Ultraschall hell. Entsprechend trainierte KI-Verfahren können im Ultraschallfilm einzelne Kontrastmittel-Bläschen erkennen und ihre Reise durch das Gehirn verfolgen.
Forschung zu Asphyxie
Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der sogenannten Asphyxie, einem bedrohlichen Sauerstoffmangel nach der Geburt. Die Forschenden wollen zum Beispiel herausfinden, ob sie mit ihrer Methode die Hirngebiete sichtbar machen können, die besonders stark unter der Mangelversorgung leiden. Außerdem wollen sie untersuchen, wie das Gehirn auf die Notlage reagiert, ob es beispielsweise die Durchblutung der betroffenen Regionen erhöht und dafür die Versorgung anderer Bereiche herunterfährt.
Prognose bei Neugeborenen mit Hirnschäden durch Sauerstoffmangel
Hinweise darauf, welche Prognose Neugeborene haben, deren Gehirn durch Sauerstoffmangel während der Geburt geschädigt ist und welche weiteren Behandlungen und Rehabilitationsmaßnahmen dann notwendig sind, gibt eine aktuelle Untersuchung aus der Arbeitsgruppe des Bereiches Kinderradiologie des Universitätsklinikums Dresden.
MRT zur Früherkennung von Diffusionsstörungen
Die Dresdner Kinderradiologen erforschen unter der Leitung von Dr. Die elf Jungen und sieben Mädchen mit Verdacht auf unzureichende Sauerstoffversorgung während der Geburt wurden umgehend intensivmedizinisch versorgt. In speziellen Aufnahmen des Gehirns zwischen dem dritten und achten Tag mit einem MRT, das die Diffusionsbewegungen von Wassermolekülen misst und somit Störungen wie eine unzureichende Versorgung mit Blut sichtbar macht, zeigte sich bei nahezu zwei Drittel aller Kinder eine Diffusions-störung. Bei den Neugeborenen mit einer Diffusionsstörung besteht ein Zusammenhang mit erschwerenden Ereignissen während der Geburt wie zum Beispiel ein Nabelschnurknoten, ein Riss der Gebärmutter oder eine vorzeitige Plazenta-Ablösung. Ein weiterer Zusammenhang besteht zwischen einem schlechten APGAR-Wert und dem Ausmaß und Muster der durch Sauerstoffmangel abgestorbenen Gewebe.
Frühgeburtlichkeit und Hirnschäden: Die Rolle der MRT
Mehrere Studien zeigen, dass die strahlungsfreie Magnetresonanz-Tomografie (MRT) das beste Untersuchungsverfahren ist, um Gehirnschäden bei Frühchen zu diagnostizieren. Um langfristige, im schlimmsten Fall lebenslange Sprachoder Verhaltensstörungen zu verhindern, muss ein eventueller Gehirnschaden schnell erkannt und behandelt werden. Wegen der hohen Strahlenbelastung kommt eine Computertomografie für die Neu- und Frühgeborenen kaum in Frage.
Risikofaktoren bei Frühgeborenen
Besonders unter einer Reifezeit von 30 Wochen häufen sich die Komplikationen. Vor allem das Gehirn befindet sich in Gefahr. Weil ihre Lunge noch nicht ausgereift ist, haben Frühgeborene Probleme beim Atmen. Jeder längerdauernde Sauerstoffmangel führt zum Absterben von Nervenzellen und zu einer frühkindlichen Hirnschädigung. So können Neugeborene aufgrund eines Sauerstoffmangels während des Geburtsvorgangs bereits mit einem Hirnschaden auf die Welt kommen. Häufig kommt es zu Hirnblutungen, weil die Blutgefäße eines frühgeborenen Kindes teilweise noch sehr dünn sind und leicht reißen können.
MRT als schonende und präzise Diagnostikmethode
Die Magnetresonanz-Tomografie gilt unter Kinderradiologen als beste Methode, um das Gehirn von Frühchen darzustellen. Diese Untersuchungsmethode ist einerseits sehr schonend für die kleinen Patienten, da sie keine Strahlenbelastung bedeutet. Andererseits liefert das MRT sehr genaue und detaillierte Bilder, die eine klare Diagnose ermöglichen. Fast alle Strukturen des Hirns können mittels MRT erfasst werden - sei es die graue oder die weiße Substanz oder die Blutgefäße. Auch eine unzureichende Versorgung mit Blut kann sichtbar gemacht werden.
Grenzen des Ultraschalls
Oft wird bei Frühgeborenen der Ultraschall zur Diagnose von Gehirnschäden empfohlen. Tatsächlich ist diese Methode strahlungsfrei und in vielen Fällen sinnvoll. Jedoch sind dieser Untersuchungsmethode Grenzen gesetzt, wie in zahlreichen Vergleichsstudien (MRT gegenüber Ultraschall) gezeigt wurde: Ultraschallbilder sind relativ undeutlich und man erkennt nicht alle Gehirnstrukturen. So können im Ultraschall zum Beispiel keine Strukturen abgebildet werden, die von Knochen verdeckt sind. Im MRT ist dies aber möglich.
Innovative MRT-Technologie für Frühgeborene
Früher war es nahezu unmöglich Frühchen im MRT zu untersuchen. Denn in der Regel sind diese auf den besonderen Schutz eines Inkubators angewiesen und sollten diesen nicht verlassen. Bei dem nomag® IC handelt es sich um einen innovativen Brutkasten des Lübecker Medizintechnik-Unternehmens LMT Medical Systems GmbH. Das Kind wird bereits auf der Intensivstation von einer fachkundigen Person in der entsprechenden Spule im nomag® IC platziert - der Radiologe braucht es dann nicht mehr umzulagern, sondert fährt lediglich den nomag® IC in den Magneten hinein. Während der gesamten Untersuchung liegen die Kleinen geschützt in dem einzigartigen Inkubator. Der Radiologe wertet gemeinsam mit dem Kinderarzt die MRT-Bilder aus. So kann gegebenenfalls sofort eine Behandlung begonnen werden.
Funktionsweise der MRT
Bei der Magnetresonanz-Tomografie (MRT) bzw. Kernspintomografie wird der Patient in eine Röhre geschoben, in dem sich ein sehr starkes Magnetfeld befindet. Die Wasserstoffatome im Körper des Patienten richten sich nun nach diesem Magnetfeld aus. Dies allein wäre nicht messbar und kann nicht direkt zur Bilderzeugung herangezogen werden. Daher wird ein Hochfrequenzimpuls kurzfristig eingestrahlt und dann wieder ausgeschaltet. Dieser Hochfrequenzimpuls bewirkt, dass einige Wasserstoffatome im Körper des Patienten aus ihrer „Ruhelage“ gebracht werden. Wird das Signal abgeschaltet, misst man die Zeit, bis die Atome sich wieder gemäß dem Magnetfeld geordnet haben, sowie die Energie, die sie dann abgeben.
Frühe MRT-Diagnostik zur Vorhersage von Entwicklungsstörungen
Ein einfacher Hirn-Scan kann zeigen, ob das Gehirn eines frühgeborenen Säuglings beschädigt ist und liefert Hinweise darauf, ob das Kind eine geistige oder Bewegungsstörung entwickeln könnte. Zu diesem Schluss kommt eine aktuelle kanadische Studie (Neurology 2017; online 18. Die Wissenschaftler untersuchten in einem Zeitraum von sieben Jahren insgesamt 58 Frühchen, die im British Columbia's Women Hospital mit Verletzungen in der weißen Gehirnsubstanz zur Welt kamen. Im Alter von 18 Monaten beurteilten die Experten die geistigen und motorischen Fähigkeiten der Kinder. Wenn die Schäden hauptsächlich im Stirnlappen des Gehirns lagen, stieg das Risiko für geistige Entwicklungsrückstände um einen Faktor von 79. "Ein Hirn-Scan, der Lage und Ausmaß der Schäden zeigt, kann Auskunft darüber geben, wie groß das Risiko auf eine spätere Entwicklungsstörung ist", wird Professor Stefan Knecht, Mediensprecher der DGKN, in der Mitteilung zitiert. Dabei erstellt das MRT wesentlich genauere Bilder als zum Beispiel eine Untersuchung per Ultraschall.
Bedeutung der frühen Diagnose
Jedes zehnte Baby kommt vor der 37. Schwangerschaftswoche auf die Welt. Doch je früher das Neugeborene auf die Welt kommt, umso größer ist auch sein Risiko, mit einem Hirnschaden ins Leben zu starten, der die gesunde Entwicklung erheblich beeinträchtigen kann. Frühere Untersuchungen hätten ergeben, dass die Gehirnzellen von Frühgeborenen weniger Verbindungen bilden als bei Kindern, die zwischen der 37. und 42. Schwangerschaftswoche zur Welt kommen, berichtet die DGKN Je nachdem, in welcher Hirnregion die Schäden auftreten, können sich bestimmte kognitive Funktionen nicht normal entwickeln.
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