MR-Methoden für funktionelle Untersuchungen des Gehirns

Bis Ende der 1980er Jahre war die MR-Tomographie allein auf die Untersuchung der Morphe des Gehirns fokusiert. Die Untersuchung der Hirnfunktion blieb elektrophysiologischen und nuklearmedizinischen Messmethoden überlassen.

Mit der Einführung schneller Gradientensysteme und der daraus resultierenden Möglichkeit, ultraschnelle MR-Sequenzen zu verwenden, hat sich diese Situation grundlegend geändert. Vor allem die Echo-Planar-Imaging (EPI) Sequenzen haben es ermöglicht, neben der Morphe auch die Funktion sowohl im normalen als auch im pathologisch veränderten Gehirn zu untersuchen.

Die am häufigsten verwendete funktionelle MR-Technik ist die Blood Oxygenation Level Dependent (BOLD) MRT. Sie beruht auf den unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften von Oxyhämoglobin (diamagnetisch) und Deoxyhämoglobin (paramagnetisch) sowie auf der Tatsache, dass sich bei Aktivierung von Hirnarealen in diesen Arealen die relative Konzentration von Oxy-/Deoxyhämoglobin ändert. Mit diesem Verfahren ist es möglich, funktionell bedeutsame Areale des Kortex (Motorik, Sensorik, Sprache, Sehen) nichtinvasiv zu lokalisieren.

Eine weitere funktionelle MR-Methode, die mittlerweile ebenfalls den Weg ihren Platz in der klinischen Routine gefunden hat, ist die Perfusions-MRT, die wiederum am häufigsten mit der Dynamic Susceptibility Contrast-Enhanced (DSC) Technik durchgeführt wird. Sie ermöglicht die semiquantitative oder quantitative Bestimmung zerebrovaskulärer Parameter (zerebrales Blutvolumen, zerebraler Blutfluss, mittlere Transitzeit). Diese Technik spielt bei der Diagnose von vaskulären Erkrankungen wie Stenosen oder der fokalen zerebralen Ischämie sowie bei der Differenzialdiagnose von Hirntumoren eine wichtige Rolle.

Ein weiteres Verfahren, das über die Hirnfunktion und die Mikroanatomie des Hirngewebes Aufschluss gibt, ist die Diffusions-MRT. Mit ihr kann man früher als mit jedem klassischen MR-Verfahren Veränderungen der Gewebsstruktur, z.B. zytotoxische oder vasogene Ödeme, identifizieren. Eine Weiterentwicklung dieser Technik ist das Diffusion Tensor Imaging (DTI), mit dem die Vorzugsrichtung der Bahnen der weißen Hirnsubstanz bestimmt werden kann, und auf dessen Basis sogar einzelne Faserbündel verfolgt werden können (Fiber Tracking).

Lernziele:

Welche Methoden stehen in der MR-Tomographie zur Untersuchung der Hirnfunktion zur Verfügung? Worauf beruhen und wie funktionieren sie? Welche Informationen liefern sie? Was sind die wesentlichen klinischen Anwendungsgebiete?

Korrespondierender Autor: Heiland S

Sektion Exp. Neuroradiologie, Abt. Neuroradiologie, Im Neuenheimer Feld 400, 69120, Heidelberg

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