Bildgebung bei akutem Schlaganfall und transitorischer ischämischer Attacke | Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry

Die meisten EIC-Definitionen in der CT und Systeme wie ASPECTS beziehen sich ausschließlich auf Schlaganfälle, die durch einen Verschluss der Arteria carotis, des Hauptstammes der MCA oder der großen Äste der MCA verursacht werden. Die Sensitivität der CT für Ischämien in kleinen penetrierenden Arteriengebieten, der hinteren Zirkulation oder verstreuten multifokalen kleinen Infarkten, die häufig bei embolischen Schlaganfällen auftreten, ist nicht erwiesen, und aufgrund technischer Beschränkungen ist die Sensitivität der CT in diesen Szenarien wahrscheinlich gering.

Hyperdichte der Gefäße

Eine erhöhte Dichte der MCA oder anderer intrakranieller Gefäße im NCCT ist ein Hinweis auf einen Thrombus, der das Gefäß teilweise oder vollständig verschließt. Die Schnittebene des CT bedeutet, dass MCA-Hauptstammverschlüsse als lineare Hyperdensität in der Sylviasfissur zu sehen sind, während MCA-Verschlüsse der inneren Karotis (ICA) oder der Zweiggefäße als hyperdichte „Punkte“ im Querschnitt zu sehen sind. „Falsch-positive“ hypderdense MCAs können auftreten, insbesondere bei Erkrankungen, die mit einem erhöhten Hämatokritwert einhergehen (z. B. Polyzythämie) oder bei denen die Hypodensität des Hirnparenchyms zu einem erhöhten Kontrast zu normalen Gefäßen führt (z. B. Herpes-Enzephalitis).

Kontrast-CT

Der routinemäßige Einsatz einer kontrastverstärkten CT ist bei akutem Schlaganfall nur von begrenztem zusätzlichem diagnostischem Wert und wird nicht empfohlen, obwohl die Befürchtung, dass ein Zusammenbruch der Blut-Hirn-Schranke zu einer Kontrastmittelextravasation mit dem Risiko einer Verschlimmerung des Schlaganfalls führen könnte, nicht belegt ist. Es wurde berichtet, dass ischämische Läsionen innerhalb von sechs Stunden nach Auftreten des Schlaganfalls auf den Quellbildern von CT-Angiographie (CTA)-Untersuchungen besser zu erkennen sind, aber die Verabreichung von hochdosiertem Kontrastmittel bei der CTA liefert ein Bild, das das zerebrale Blutvolumen (CBV) darstellt. Ein vermindertes CBV entspricht einem Infarktkern. Die CT mit routinemäßig verabreichten Kontrastmitteln ist in dieser Hinsicht nicht validiert, und im Allgemeinen sollte der Einsatz von Kontrastmitteln dazu dienen, zusätzliche Informationen aus der CTA oder CT-Perfusion (CTP) zu gewinnen oder spezifische diagnostische Bedenken hinsichtlich anderer Pathologien auszuräumen.

CT-Angiographie

Die CTA intrakranieller Gefäße kann den Ort des Gefäßverschlusses identifizieren, was für klinische Managemententscheidungen von Wert sein kann. Beispielsweise ist das Ansprechen auf eine intravenöse thrombolytische Behandlung von Tandemverschlüssen der ipsilateralen ICA und MCA, von Karotis-„T“-Verschlüssen oder von Thrombosen der Arteria basilaris im Vergleich zum isolierten MCA-Verschluss schlecht und wird in vielen Zentren als potenzielle Indikation für eine Rettungstherapie mit intraarteriellen Thrombolytika oder mechanischer Embolusentfernung angesehen.

CT-Perfusion

Multidetektor-CT-Scanner ermöglichen die wiederholte Aufnahme mehrerer Hirnschichten während der intravenösen Verabreichung hoher Dosen von jodhaltigem Kontrastmittel. Die Veränderungen in der Dichte-Zeit-Kurve für jedes Pixel ermöglichen die Berechnung einer Reihe von Parametern, die die Gewebedurchblutung widerspiegeln, durch mathematische Berechnungen, die auf dem zentralen Volumenprinzip basieren. Typische abgeleitete Parameter sind die mittlere Transitzeit (MTT), die Zeit bis zum Boluspeak (TTP) und das CBV, aus dem sich der zerebrale Blutfluss (CBF) berechnen lässt (als MTT/CBV). TTP und MTT in den ersten 3-6 Stunden nach Schlaganfallbeginn sind bei ausbleibender Reperfusion prädiktiv für das endgültige Infarktvolumen und stellen gefährdetes Gewebe dar. Ein vermindertes CBV bedeutet wahrscheinlich ein Versagen der autoregulatorischen Reaktionen und damit einen Gewebsinfarkt. Die Differenz zwischen CBV und TTP- oder MTT-Läsionen kann als Schätzwert für die „ischämische Penumbra“ herangezogen werden, d. h. das Volumen des infarktgefährdeten, aber noch lebensfähigen Gewebes (Abb. 5).6 Die PCT wurde im Vergleich zu anderen Techniken wie der Diffusions- und Perfusions-MRT und der quantitativen PET validiert. Die Behauptung, dass die PCT selbst in der Lage ist, den Blutfluss quantitativ zu messen, wird nicht allgemein akzeptiert.

Die Verabreichung von hochdosiertem Kontrastmittel für CTA oder CTP birgt das Risiko einer Nierenschädigung und erfordert bei Diabetikern auch das Absetzen von Metformin, um eine Laktatazidose – eine seltene Komplikation – zu vermeiden. Es besteht auch das Risiko allergischer Reaktionen. Der zusätzliche Zeitaufwand für die Untersuchung und die Notwendigkeit, dass der Patient während des Scannens ruhig liegen muss, kann bei akut kranken Patienten Probleme bereiten.

Magnetresonanztomographie

Konventionelle MRT-Sequenzen wie T2-gewichtete Bilder bieten gegenüber der NCCT nur einen geringen Vorteil bei der Erkennung von Schlaganfällen innerhalb der ersten Stunden. Neuere Sequenzen, insbesondere die diffusionsgewichtete MRT (DWI) und die dynamische Kontrastmittel-Bolus-Tracking-Perfusions-MRT (allgemein als „perfusionsgewichtete Bildgebung“, PWI, bezeichnet), bieten jedoch eine beträchtliche Steigerung der diagnostischen Sensitivität und sind derzeit bei der Bestimmung pathophysiologischer Parameter wie der Lebensfähigkeit des Gewebes beim akuten ischämischen Schlaganfall besser validiert als CT-Techniken.

DWI basiert auf der Erfassung der Mobilität von Wassermolekülen, die als scheinbarer Diffusionskoeffizient (ADC) von Wasser gemessen wird. Bei einer Ischämie beeinträchtigt der Energieausfall die zellulären Ionenpumpen, die normalerweise Natrium ausscheiden, wodurch Natrium und extrazelluläres Wasser in die Zellen gelangen (zytotoxisches Ödem). Dies zeigt sich in einem verringerten ADC-Signal (intrazelluläres Wasser kann weniger frei diffundieren als Wasser aus dem extrazellulären Raum) und wird so verarbeitet, dass es auf der DWI hell erscheint (Abb. 6).

Die DWI ist hochempfindlich gegenüber Ischämie, vielleicht mehr als 95 % innerhalb der ersten Stunden, und Veränderungen werden beim Menschen innerhalb von 40 Minuten nach Auftreten der Symptome dokumentiert (und bei Tiermodellen innerhalb von zwei Minuten nach Auftreten). Die Auffälligkeit von Läsionen ist im Vergleich zu anderen Sequenzen oder Bildgebungsmodalitäten stark verbessert (Abb. 7). DWI-Veränderungen sind jedoch nicht spezifisch und können bei fokalen Anfällen, Enzephalitis und möglicherweise auch bei Migräne beobachtet werden. Bei der Interpretation sollte auch das Phänomen des T2-Shine-Through berücksichtigt werden, ein Begriff, der die Sichtbarkeit von nicht akuten Läsionen auf der DWI bezeichnet, die auf T2-gewichteten Sequenzen hell sind. Um zu bestätigen, dass eine DWI-Läsion eine akute Ischämie darstellt, sollte eine ADC-Karte untersucht werden, um sicherzustellen, dass die ADC entsprechend reduziert ist. Das erhöhte DWI-Signal verblasst nach etwa 7-10 Tagen (abhängig vom Schweregrad der Ischämie und vom Läsionsvolumen) allmählich zu einem isointensen Hintergrund, so dass die DWI am besten geeignet ist, um eine kürzlich aufgetretene von einer entfernten Ischämie zu unterscheiden. Es wird berichtet, dass DWI-Läsionen bei einigen Patienten nach einer TIA oder einem leichten Schlaganfall persistieren und sich bis zu mehreren Monaten nach den Symptomen erstrecken. Die Bedeutung protrahierter DWI-Läsionen ist nicht bekannt.

Die Perfusions-MRT wird meist als Bolus-Tracking während der intravenösen Verabreichung von Gadolinium angewandt, wobei die gleichen Prinzipien wie bei der CTP-Bildgebung die Ableitung von TTP, MTT, CBV und CBF ermöglichen. Die Signalintensität verringert sich, wenn Gadolinium das Gewebe durchdringt, im Gegensatz zu der erhöhten Dichte mit jodhaltigem Kontrastmittel bei der CTP. Die PWI hat den Vorteil, dass Perfusionsdaten für das gesamte Gehirn erfasst werden können, während die physische Größe des CT-Detektors bei den meisten derzeit klinisch eingesetzten Systemen auf kleinere Volumina (im Allgemeinen 20 mm Schichtdicke) beschränkt ist. Größere Detektorabstände werden es ermöglichen, das gesamte Gehirn gleichzeitig abzubilden. Die MRT-PWI ist auch eine besser validierte Technik im Hinblick auf den akuten Schlaganfall und ist in größerem Umfang verfügbar. Arterial Spin Labelling, eine neuere Technik, die die Perfusion ohne Kontrastmittel misst, wird derzeit noch experimentell erprobt.

Die DWI-PWI-Mismatch-Hypothese

In den ersten Stunden nach dem Schlaganfall wird angenommen, dass die DWI-Signalveränderung eine irreversible Gewebeschädigung darstellt und daher den Infarktkern anzeigt. Durch den Vergleich mit dem Perfusionsdefekt auf dem PWI lässt sich ein „Diffusions-Perfusions-Mismatch“ definieren, der eine MRT-Signatur der ischämischen Penumbra darstellen soll. Bei vielleicht 70 % der akuten Schlaganfälle, die durch einen MCA-Verschluss verursacht werden und innerhalb von sechs Stunden nach Beginn der Erkrankung untersucht werden, liegt ein DWI-PWI-Mismatch vor, wobei die PWI-Läsion (hypoperfundiert) größer ist als die DWI-Läsion („Infarktkern“). Im Laufe der Zeit dehnt sich die DWI-Läsion aus und umfasst schließlich den größten Teil des PWI-Defekts (Abb. 8).7 Diese Entwicklung im Laufe der Zeit entspricht anatomisch dem Übergang von der Penumbra zum endgültigen Infarkt. Das Mismatch-Erscheinungsbild ist daher ein potenzielles Instrument zur Auswahl von Patienten, bei denen es Hinweise auf potenziell rettbares Gewebe gibt, entweder für klinische Studien oder für eine individualisierte Behandlung. In der kleinen DIAS-Studie8 verbesserte die intravenöse thrombolytische Behandlung von Patienten, die auf der Grundlage eines Mismatch ausgewählt wurden, die klinischen und radiologischen Ergebnisse, obwohl die Behandlung erst 3-9 Stunden nach Beginn des Schlaganfalls erfolgte. Die Bestätigung des klinischen Nutzens der Mismatch-Hypothese wird durch weitere geplante oder laufende Studien erfolgen. Neuere Studien, die DWI-PWI-Mismatch mit PET vergleichen, haben jedoch gezeigt, dass sich das Mismatch-Gewebe zwar erheblich überschneidet, aber nicht mit den durch PET definierten Stoffwechselanomalien übereinstimmt, die die Penumbra kennzeichnen, und dass die Stoffwechselmuster innerhalb der Mismatch-Region komplex sind.9

MR-Angiographie (MRA) kann in den frühen Stadien des Schlaganfalls den Ort des arteriellen Verschlusses in ähnlicher Weise wie die CTA identifizieren. Die Time-of-Flight-MRA benötigt kein Kontrastmittel, ist aber länger und daher bei akuten Schlaganfallpatienten oft schwierig durchzuführen. Kürzere Time-of-Flight-Sequenzen sind von schlechterer Qualität. Die kontrastverstärkte MRA verbessert die Qualität der Bildgebung und verkürzt die Bildgebungszeit.

Andere MR-Sequenzen wie die Spektroskopie haben derzeit nur Forschungswert.

Die Verträglichkeit für den Patienten kann ein einschränkender Faktor bei der MRT des akuten Schlaganfalls sein: Zusätzlich zu den konventionellen MR-Kompatibilitätsproblemen wie ferromagnetische Implantate, Herzschrittmacher und metallische Fremdkörper ist die Dauer der Untersuchung ein Problem, da die Patientenüberwachung durch die physischen Einschränkungen des Scanners beeinträchtigt wird. Während die Vitalparameter mit MRT-kompatiblen Geräten überwacht werden können, ist es schwierig, mit einem Patienten umzugehen, der während einer MRT-Untersuchung erbricht. Klaustrophobie kann problematisch sein, allerdings häufiger bei rekonvaleszenten Patienten und solchen mit leichten Schlaganfällen. Trotz dieser Bedenken sorgt die sorgfältige Auswahl der Sequenzen dafür, dass die multiparametrische MRT bei akutem Schlaganfall gut vertragen und weithin eingesetzt wird und in vielen Schlaganfallzentren weltweit die Untersuchung der ersten Wahl ist.

Einzelphotonen-Emissions-Computertomographie (SPECT)

Die SPECT-Blutflussbildgebung verwendet Tracer, die an Moleküle gebunden sind, die dem Gewebe zugeführt und proportional zum Blutfluss fixiert werden (z. B. Hexamethylpropylenaminoxim (HMPAO), Ethylcysteinatdimer (ECD)). Dies führt zu qualitativen CBF-Daten und hat den Vorteil, dass die Aufnahme den Blutfluss zum Zeitpunkt der Injektion widerspiegelt; der Scan selbst kann um mehrere Stunden verschoben werden, ohne dass die Fähigkeit zur Abbildung dieser Momentaufnahme der Perfusion beeinträchtigt wird. Die Dauer einer vollständigen SPECT-Scan-Akquisition (etwa 40 Minuten) ist für den klinischen Routineeinsatz zu lang, aber SPECT hat wertvolle Forschungsdaten geliefert.

Spezifische Liganden wie der neuronale Marker Iomazenil oder der NMDA-Rezeptor-Tracer CNS 1261 sind derzeit nur von Forschungswert.

Positronenemissionstomographie (PET)

Multitracer-PET ist von unschätzbarem Wert für die Definition der Pathophysiologie des akuten Schlaganfalls, aber die Technik ist aufgrund mehrerer Faktoren auf die Forschung beschränkt, einschließlich der Notwendigkeit eines Zyklotrons, um Radiotracer in unmittelbarer Nähe der klinischen Aktivität zu produzieren, und der Notwendigkeit eines arteriellen Zugangs, um quantitative Daten zu erhalten – was in der Ära der Thrombolytika zunehmend schwieriger wird.

Beide Verfahren, PET und SPECT, eignen sich aufgrund der Strahlendosis nicht für die serielle Bildgebung bei einzelnen Patienten.

Xenon-Inhalations-CT (Xe-CT)

Dieses Verfahren ist theoretisch attraktiv, da es quantitative CBF-Daten liefern kann, die auf der Inhalation bekannter Xenon-Konzentrationen und von der Gewebekonzentration abhängigen Veränderungen der Gewebedichte basieren. Während einige nützliche Forschungsdaten aus der Xe-CT gewonnen wurden, haben Schwierigkeiten bei der Verabreichung von Xenon (das betäubende Eigenschaften hat) bei akuten Patienten die Verwendung dieser Untersuchungsmethode eingeschränkt.

Transkranieller Doppler-Ultraschall (TCD)

Gepulster 2-MHz-Ultraschall über das knöcherne Schläfenfenster in der TCD kann die Diagnose einer Verschlusskrankheit der Hauptäste des Willis-Kreislaufs liefern und eignet sich gut für eine kontinuierliche Überwachung in der akuten Phase, z. B. während einer thrombolytischen Behandlung, um festzustellen, ob (und wann) eine Rekanalisierung eintritt.

Jüngste Berichte unterstützen den Vorschlag, dass die diagnostische TCD die Auflösung von Blutgerinnseln durch rekombinanten Gewebeplasminogenaktivator (rt-PA) verbessern kann, was in der klinischen Studie CLOTBUST zu höheren Rekanalisationsraten führte und durch experimentelle Belege gestützt wird. Ultraschallsysteme mit höherer Energie haben aufgrund höherer Raten intrazerebraler Blutungen zu schlechteren Ergebnissen geführt.

Die TCD ist jedoch sehr anwenderabhängig, und die sichere Identifizierung der großen intrakraniellen Gefäße kann schwierig sein, insbesondere wenn eines davon verschlossen ist.