Über spezielle Software lassen sich Gefäße in wenigen Sekunden multiplanar rekonstruieren und dem Untersucher in unterschiedlicher Form darstellen. Für minimal-invasive Kathetereingriffe an den meist sehr kleinen Gefäßen innerhalb des Gehirns ist dies von großer Hilfe.

3D-Darstellung eines Aneurysmas (Pfeil) der rechten Arteria carotis interna.

Ein Aneurysma ist eine Ausbuchtung einer arteriellen Gefäßwand. Diese kann platzen und zu einer meist lebensgefährlichen Blutung im Gehirn führen. Ein Aneurysma kann entweder neurochirurgisch „von außen“ operiert („Aneurysmaclipping“) oder endovaskulär „von innen“ über die Gefäße selbst versorgt werden, ohne das die Schädeldecke eröffnet werden muss („Aneurysmacoiling“). Unter dem „Coiling“ eines Aneurysmas versteht man die Auskleidung der Gefäßaussackung von innen mit Hilfe von flexiblen Platinspiralen („Coils“) unter Anwendung von interventionellen Kathetertechniken. Dieser katheterbasierte Eingriff erfolgt über die Leistenarterie. Nach dem Verschluss ist das Aneurysma vom Blutkreislauf abgeschottet und es kann nicht mehr zu Blutungen kommen.
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Behandlung eines Aneurysmas der rechten Arteria carotis interna: Das Aneurysma wird mit einem Mikrokatheter sondiert und schrittweise mit Platinmikrospiralen ausgefüllt.

Eine arteriovenöse Malformation (AVM) ist eine anlagebedingte Fehlbildung des Gefäßsystems. Wenn diese rupturiert, kann es zu einer möglicherweise lebensbedrohlichen Hirnblutung kommen. Eine AVM kann über interventionelle Kathetertechniken von innen „verklebt“ (embolisiert) und so aus dem Blutkreislauf ausgeschaltet werden. Der Eingriff erfolgt über die Leistenarterie. Häufig wird eine endovaskuläre Behandlung mit einer anschliessenden Operation durch den Neurochirurgen kombiniert. Unter bestimmten Umständen kann auch eine Strahlentherapie erfolgen.
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AVM vor (links) + nach (rechts) Therapie

AVM dreidimensional

Beim einem Schlaganfall handelt es sich um eine Minderdurchblutung des Gehirns, wodurch es häufig zu einer unwiderruflichen Schädigung des Hirngewebes kommt. Je früher ein Schlaganfall behandelt wird, desto größer ist die Chance, dass möglichst wenig Hirngewebe zerstört wird. Durch die moderne Bildgebung werden bei einem stattgehabten Schlaganfall frühzeitig die Ursachen festgestellt. Über moderne Katheterverfahren lässt sich bei einem Großteil der Schlaganfälle oft die Ursache der Durchblutungsstörung z.B. über eine medikamentöse Auflösung oder eine mechanische Rekanalisation eines Thrombus beseitigen. Die rasche und enge Interaktion zwischen Neurologie, interventioneller Neuroradiologie und ggf. Neurochirurgie mit kurzen Transportwegen in einem rund um die Uhr verfügbaren spezialisierten Zentrum ist Voraussetzung für eine erfolgreiche Schlaganfall-Akuttherapie („Time is brain“).

Links im Bereich der Pfeilspitze stellt sich ein Abbruch des Kontrastmittels dar (Thrombose der A. basilaris), rechts wiederhergestellte regelrechte Stömungsverhältnisse nach lokaler Lysetherapie.

Mit Hilfe der periradikulären Therapie bzw. Facettengelenksblockade können Schmerzsyndrome der Wirbelsäule, die zum Teil auf lokalen entzündlichen Prozessen im Bereich der Nervenwurzeln bzw. Facettengelenke beruhen, behandelt werden. Dabei wird unter CT- Kontrolle die entsprechende Region mit einer dünnen Nadel unter Lokalanästhesie punktiert und ein entzündungshemmendes und Schmerz linderndes Medikament appliziert. Dieser wirkungsvolle Eingriff ist schnell und komplikationsarm und kann bei Bedarf problemlos wiederholt werden.

Mit Hilfe von CT gestützter Punktion kann in einen Wirbel, der von einer Kompressions- bzw. Sinterungs-Fraktur betroffen ist, spezielles Zementmaterial eingebracht werden und dieser so schonend, ohne ausgedehnte Operation, stabilisiert werden (Vertebroplastie, Kyphoplastie).

Kontrollaufnahme während einer periradikulären Therapie. Darstellung der Kanüle und des betroffenen Wirbels bzw. Facettengelenks.

Vertebroplastie. Darstellung des den Wirbel stabilisierenden Zements in der axialen (links, Pfeil) und sagittalen Schnittführung (rechts) im Spiral-CT.

Ein Coil ist eine Platinspule, die üblicherweise zum Verschluss von Aneurysmen verwandt wird. Dabei werden weiche, gestreckte, haarfeine Platinspiralen mit einem Mikrokatheter endovaskulär bis zum Aneurysma vorgebracht und im Aneurysmainneren platziert, wo sie wieder ihre Spiralform annehmen und Knäuel bilden. Das Aneurysma wird hierdurch vom Blutstrom abgetrennt.

Platinmikrospirale (Coil)

Bei der Computertomographie werden unter Verwendung eines um den Körper rotierenden Röntgenstrahls und digitaler Weiterverarbeitung der gewonnenen Daten Schnittbilder von Organen gewonnen. Diese bestehen aus Graustufen, die aufgrund der unterschiedlichen Röntgendichte Gewebe unterschiedlich in Schichtdicken von wenigen Millimetern darstellen. Verschiedene Krankheitsprozesse des Gehirns, der Wirbelsäule, aber auch der Nachbarstrukturen, können so schnell und unkompliziert untersucht werden. Ein Spezialverfahren der Computertomographie ist die CT-Angiographie (CTA): Nach Gabe eines Kontrastmittelbolus werden Messungen bei arterieller bzw. venöser Durchströmung des Gefäßsystems durchgeführt. Durch eine Kontrastierung dieser Gefäße können Aussagen über Veränderungen gemacht werden.

Computertomografie des Gehirns und des Schädel- skelettes in Weichteil- und Knochenfenstertechnik.

DTI ist eine Methode, mit der Faserverläufe und Bahnsysteme im Gehirn sichtbar gemacht werden können. Bei vielen Erkrankungen des Gehirns sind die Bahnsysteme beeinträchtigt. Die Methode beruht darauf, dass mit der MRT die Diffusion von Wasser sehr empfindlich sichtbar gemacht werden kann.

Darstellung einiger Leitungsbahnen (blau) des Gehirns mittels DTI.

Mit der Angiographie ist eine Darstellung des Gefäßsystems möglich. Bei der Digitalen Subtraktions-Angiographie (DSA) wird unter örtlicher Betäubung oder in Intubationsnarkose ein dünner Angiographiekatheter von der Leistenarterie oder seltener vom Arm aus, unter Durchleuchtungskontrolle bis in das gewünschte Gefäßgebiet des Gehirns vorgeführt und Kontrastmittel wird in das Gefäßgebiet injiziert. Auf diese Weise gelingt es, die Beschaffenheit der nachgeschalteten Gefäße und den Durchfluss des Blutes mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung zu beurteilen. Da zur reinen Darstellung der Gefäße häufig die MRA oder CTA ausreicht, wird die DSA häufig bei geplanter interventioneller Therapie genutzt.
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Digitale Subtraktionsangiografie der rechten Halsschlagader (Arteria carotis interna, Pfeil) in der Ansicht von vorne (a.p.) und von der Seite (lateral).

Bei einer duralen AV-Fistel oder kurz „Durafistel“ handelt es sich um eine krankhafte Kurzschlussverbindung zwischen den Arterien und den Venen auf der Ebene der Hirnhäute. Die am meisten gefürchtete Komplikation ist eine Blutung in das Gehirn. Wenn die Fisteln in der Nachbarschaft des Innen- oder des Mittelohres liegen, werden sie oft durch ein pulssynchrones Ohrgeräusch symptomatisch. Sowohl endovaskulär (mit einem Katheter über die Leiste) als auch durch eine konventionelle Operation lassen sich diese Fisteln verschließen. Welche Methode zum Einsatz kommt, wird im Einzelfall in Kooperation mit der Neurochirurgie entschieden.
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Durale AV-Fistel Kurzschlußverbindung zwischen einer Arterie (roter Pfeil) und einer Vene (blauer Pfeil), welche mit einem Katheter sondiert und anschließend verklebt wird.

Einige Arten von Hirntumoren sind sehr gefäßreich und haben - wenn sie operiert werden - ein großes Blutungsrisiko. Über das Einbringen von Mikrokathetern können die den Tumor versorgenden Gefäße präoperativ selektiv gezielt verschlossen werden, mit der Folge einer komplikationsärmeren anschliessenden Operation. In einigen Fällen schrumpft der Tumor allein durch die endovaskuläre Unterbindung der Blutgefässe, ohne dass eine zusätzliche Operation nötig ist.

Links Kontrastierung der Durchblutung eines Meningoms (Pfeil), die rechts ausbleibt, nachdem die versorgenden Gefäße verschlossen wurden.

Mit dieser Methode lässt sich die lokale Änderung der Hirndurchblutung nach gezielter Stimulation registrieren, dies kann zur Lokalisation von funktionell relevanten Hirnregionen dienen. Indem man den Patienten während der Untersuchung bestimmte Aufgaben durchführen lässt (z.B. Handbewegungen), kann man über den lokal erhöhten Sauerstoffverbrauch und nachfolgende Berechnungen erfassen, welche Region im Gehirn an der Durchführung dieser Aufgabe mitarbeitet. Diese Methode kann z.B. bei der Planung einer neurochirurgischen Operation sinnvoll sein, um z.B. einen Tumor von der für Bewegungen wichtigen Hirnregion abzugrenzen. Zunehmend gewinnt diese Methode aber auch bei anderen Erkrankungen (z.B. bei psychiatrischen Krankheitsbildern) an Bedeutung.

Darstellung aktiver Hirnareale mittels fMRT, hier der Sprachregion (rot).

Im Kopf-Hals-Bereich kommen unterschiedliche Gefäßmissbildungen auch außerhalb des Gehirns sowohl als angeborene als auch als erworbene Erkrankungen vor. Diese können bluten und dadurch sowohl spontan, als auch während einer Operation zu Komplikationen führen. Über Kathetertechniken lassen sich Hämangiome aus dem Blutkreislauf ausschalten und dadurch z.B. einer anschließenden Operation besser zugänglich machen. In einigen Fällen kann dadurch völlig auf eine konventionelle Operation verzichtet werden.

Direktpunktion eines kraniofazialen venösen Hämangioms (Pfeil) und anschließende Sklerosierung.

Im Unterschied zur CT wird in der MRT zur Gewinnung der Bilddaten ein starkes Magnetfeld eingesetzt. Dieses wird von einer permanent eingeschalteten Magnetspule erzeugt, in dessen Mitte sich der Patient während der Untersuchung befindet. Mit Hilfe dieses Magnetfeldes und während der Untersuchung zusätzlich hinzugeschalteter Impulse können hochauflösende Schnittbilder des Körpers in beliebiger Richtung erzeugt werden. Vorteile der MRT-Bildgebung gegenüber der CT-Bildgebung ist, dass insgesamt das Gehirn wesentlich genauer dargestellt werden kann und das Verfahren vollkommen unschädlich ist (es wird keine Röntgenstrahlung angewendet!). Ein Spezialverfahren der Computertomographie ist die MRT-Angiographie: Mit verschiedenen
Verfahren können in der MRT die Gefäße des Gehirns sowie die zuführenden, das Gehirn versorgenden Halsgefäße dargestellt und detaillierte Informationen über die Gefäßstrukturen gewonnen werden.

MRT des Gehirns in verschiedenen Darstellungsmöglichkeiten.

Mehr als in anderen Organen ist bei der Operation von Erkrankungen des Gehirns die Schonung von Gewebe zur Erhaltung der Hirnfunktion notwendig. Durch einen operativen Zugang über die Blutgefäße in der Leiste und Vorschieben von Kathetern bis in das Gehirn lassen sich bestimmte Gefäßerkrankungen des Gehirns wie Schlaganfall und Hirnblutungen (z.B. Aneurysmablutungen) sehr schonend therapieren. Die Abteilung für Neuroradiologie ist auf diese minimal-invasiven Kathetertechniken über solche Schlüsselloch-Operationen spezialisiert. Sowohl bei stattgehabter Hirnblutung/Schlaganfall oder bei einer drohenden derartigen Erkrankung wird in Zusammenarbeit mit unseren Kooperationspartnern im Neuro-Kopf-Zentrum das jeweils optimale Therapieverfahren individuell für den Patienten bestimmt. Dabei ist die Anwendung von modernster Medizintechnik mit Unterstützung der Technischen Universität München für solche minimal-invasiven Eingriffe am Gehirn die absolute Voraussetzung.

Halbschematische Darstellung der Behandlung einer Gefäßaussackung (Aneurysma) am Abgang der A. communicans posterior rechts (weiße Konturlinie). Zunächst wird nach Auffinden einer geeigneten Arbeitsprojektion das Aneurysma mit einem steuerbaren Mikrodraht sondiert (roter Pfeil). Über diesen wird dann der Mikrokatheter in das Aneurysma eingebracht (weißer Pfeil), der für die Platzierung der Platinmikrospiralen (rotes “Knäuel“) benötigt wird. In der Abschlusskontrolle ist das Aneurysma mit den röntgendichten und daher im Bild dunklen Platinspiralen, den sogenannten Coils, vollständig aus der Blutzirkulation ausgeschaltet. Es besteht keine Blutungsgefahr mehr.

Mit Hilfe von Diffusionsmessungen ist es möglich, die Brownsche Molekularbewegung als Grundlage von Diffusionsbewegungen zu erfassen. Diese kann im Rahmen von pathologischen Prozessen verändert sein und dadurch Hinweise sowohl auf die Lokalisation als auch die Ätiologie der Störung geben. Die Diffusionsbildgebung spielt heutzutage eine große Rolle bei der Früherkennung von Schlaganfällen.

Magnetresonanztomografie: die Diffusionswichtung (links) zeigt den frischen Infarkt deutlicher als die T2w (rechts).

Mit der Magnetresonanzspektroskopie (MRS) können Aussagen über die Konzentration spezifischer Stoffwechselprodukte in einer bestimmten Region gemacht werden, ohne dass Gewebe über eine Biopsie entnommen werden muss. Dies kann zusätzliche Informationen zum Beispiel über Stoffwechselerkrankungen des Gehirns, aber auch über andere Erkrankungen wie Tumore liefern. Diese Methode kann sowohl auf eine kleine Hirnareale angewendet werden, als auch mit einer Metabolitenkarte Informationen über größere Hirnregionen liefern (Chemical Shift Imaging, CSI).

MR-Spektroskopie. Links Darstellung eines Einzelspektrums, in der Mitte Verteilung mehrerer Spektren über das Gehirn, rechts die daraus berechnete Metabolitenkarte. Das rot markierte Areal charakterisiert eine hohe Stoffwechselaktivität.

Diese Methode dient dazu, erweiterte Aussagen über das Ausmaß von Einengungen des Wirbelkanals oder über die Beschaffenheit der Nervenwurzelabgänge zu machen. Meistens wird sie bei Patienten mit Engstellen im Wirbelkanal angewendet, der Operateur nutzt sie zur besseren Operationsplanung. Unter Durchleuchtungskontrolle wird Kontrastmittel in den Spinalkanal injiziert. Während sich das Kontrastmittel verteilt, werden Röntgenaufnahmen der Wirbelsäule gemacht. In der Regel schließt sich eine CT Untersuchung der Wirbelsäule an („CT-Myelographie“).

Links kontrastmittelgefüllter Rückenmarkskanal, Mitte kontrastierte Nervenwurzel, Rechts Postmyelografie-CT: Bandscheibenvorfall bei LWK 3/4 mit Einengung des Rückenmarkskanals.

Hochaufgelöste 3D-Datensätze des Gehirns werden dem Neurochirurgen für die intraoperative Navigation zur Verfügung gestellt, wodurch millimetergenaue Eingriffe in ganz gezielten Regionen des Gehirns durchgeführt werden können. Am Klinikum rechts der Isar ist es möglich, mit speziellen Software-Programmen neben den herkömmlichen MR-Untersuchungen auch verschiedene funktionelle MRT- und PET-Untersuchungen in das Operationsmikroskop einzuspielen.

Neuronavigation

Sowohl mittels CT als auch MRT lässt sich die Durchblutung des Gehirns in einer bestimmten Region nach Gabe eines Kontrastmittelbolus messen. Verschiedene Parameter der Durchblutung können bestimmt und in Parametermaps dargestellt werden. Die Quantifizierung der Perfusion des Gehirns spielt eine große Rolle im Rahmen von primären Hirndurchblutungsstörungen (Schlaganfall), aber auch bei vielen Hirntumoren, wobei die Malignität des Tumors mit dem Grad der Durchblutung korreliert. Große Hoffnungen werden bei der Therapie von Hirntumoren auf Medikamente gesetzt, die die Blutversorgung hemmen („antiangiogenetische Therapie“), deren Effekte mit Perfusionsmessungen kontrolliert werden können.

Perfusionsmessung eines Tumors der linken Hemisphere. Links erhöhtes regionales Blutvolumen (CBV) im Tumor (Weißer Kreis). Rechts nach interventionellem Verschluß der zuführenden Gefäße (Embolisation) sieht man eine deutliche Signalveränderung als Ausdruck des jetzt erniedrigten regionalen CBV (Weißer Kreis).

Gewisse Abnutzungserscheinungen an der Wirbelsäule können auf die aus dem Rückenmark austretenden Nerven drücken und dort eine Entzündungsreaktion mit einer Schwellung hervorrufen. Einher geht dies oft mit einem Schmerzsyndrom, was zu einer chronischen Fehlhaltung führt, dadurch wird der Druck auf die Nervenwurzeln verstärkt. Dies wiederum führt zu einer zusätzlichen Entzündungsreaktion mit Gewebeschwellung. Mit Hilfe der periradikulären Therapie bzw. der Facettengelenksblockade können Schmerzsyndrome an der Wirbelsäule, die auf lokalen, entzündlichen Prozessen im Bereich der Nervenwurzeln (Radix) bzw. der kleinen Wirbelkörpergelenke (Facettengelenke) beruhen, behandelt werden. Dabei wird die entsprechende Region mit CT-Kontrolle und unter Lokalanästhesie mit einer dünnen Nadel gezielt punktiert und ein entzündungshemmendes sowie ein schmerzstillendes Medikament appliziert. Dieser wirkungsvolle Eingriff ist schnell und komplikationsarm und kann bei Bedarf problemlos wiederholt werden.

Injektion über eine Kanüle von entzündungshemmenden Substanzen am Facettengelenk.

Diese Methode wurde in der eigenen Gruppe für den klinischen Einsatz entwickelt. Im Gegensatz zu anderen MR-angiographischen Methoden lässt sich der Blutfluss in den Gefäßen des Gehirns mit einer sehr hohen zeitlichen Auflösung (bis zu 40 Bilder/Sekunde) erfassen. Diese Methode ist u.a. geeignet, Phänomene der Blutumverteilung (Kollateralisierung) z.B. bei einer Ischämie zu erfassen. Sie beruht darauf, dass das Blut temporär künstlich physikalisch magnetisiert wird und so der Blutfluss gemessen werden kann, bevor die Magnetisierung wieder zerfällt.

MR-Spin-Labeling-Technik

Durch das Einbringen von kleinen, platinbeschichteten, gitterartigen Röhrchen können Gefäßengen sowohl an den zuführenden Halsgefäßen als auch an den Gefäßen im Gehirn selbst aufgedehnt und so ein etwaiger Verschluss mit drohendem Schlaganfall verhindert werden. Ob die Stent-Methode oder eine herkömmliche Operation für den Patienten günstiger ist, wird individuell im Dialog mit den kooperierenden Kliniken (Neurologie, Gefäßchirurgie) entschieden.

Behandlung einer Engstelle der linken Halsschlagader mit einem Stent. Links vor, rechts nach Therapie.

Stent

Bei der Voxel-basierten Morphometrie (VBM) handelt es sich um ein Verfahren, mit dem auf der Grundlage der herkömmlichen qualitativen Bildgebung Hirnstrukturen auf Grund ihrer Größe, Form und anderer Gewebeparameter quantitativ beschrieben werden können. Mit dieser Methode lassen sich sowohl die Gehirne von unterschiedlichen Personen miteinander vergleichen als auch das Gehirn eines einzelnen Patienten z.B. im Zeitverlauf beobachten.