Universität Heidelberg

AG Neurovaskuläre Bildgebung

Mitarbeiter

Johannes Böhme, Dr. med. Holger Wenz, PD Dr. med. Alex Förster

 

Schwerpunkte

Die Arbeitsgruppe Neurovaskuläre Bildgebung besteht seit dem Jahr 2012 und beschäftigt sich in erster Linie mit der CT- und MRT-basierten Bildgebung von arteriellen und venösen Gefäßprozessen bei unterschiedlichsten Krankheitsbildern wie zum Beispiel dem ischämischen Schlaganfall, der zerebralen Mikroangiopathie, der Migräne sowie subarachnoidalen und intrazerebralen Blutungen. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Erforschung von Erkrankungen des vertebrobasilären Stromgebiets sowie Arteriopathien wie der Moya-Moya-Erkrankung und der vertebrobasilären Dolichoektasie. Zum Einsatz kommen hierbei vor allem Methoden zur Darstellung von Gefäßen (CT-Angiographie, Time-of-flight MR-Angiographie, contrast-enhanced MR-Angiographie) und der zerebralen Perfusion (DCE- und DSC-Perfusionsbildgebung, ASL-Perfusionsbildgebung).

Für die verschiedenen Projekte kommen je nach Fragestellung neben drei 1,5-Tesla-Kernspintomographen (Magnetom Sonata und Magnetom Avanto, Siemens, Erlangen) auch zwei 3-Tesla-Kernspintomographen (Magnetom Trio, Siemens, Erlangen) zum Einsatz. Die CT-Bildgebung erfolgt derzeit an zwei Computertomographen (Somatom Flash und Somatom Force, Siemens, Erlangen).

 

Ausgewählte aktuelle und abgeschlossene Projekte

DWI-Mismatch und Kollateralisation bei lakunären Infarkten

Die Charakterisierung lakunärer Hirninfarkte mittels DSC Perfusion-MRT (PWI) ist aufgrund der geringen Läsionsgröße schwierig. Bislang wurde die PWI nur in wenigen Studien untersucht und die Ergebnisse sind uneinheitlich. In einer Studie untersuchten wir deshalb Perfusionsmuster (Match, Mismatch oder inverses Mismatch) bei lakunären Infarkten. Eine umschriebene, zum Infarktareal korrespondierende Minderperfusion konnte in etwa 2/3 der Fälle nachgewiesen werden. Dabei konnten sowohl Fälle mit einem Match, einem Mismatch sowie einem inversen Mismatch dargestellt werden (siehe Abbildung 1).

Drei Beispiele für Perfusions-Muster beim akuten lakunären Hirninfarkt

Abbildung 1. Drei Beispiele für Perfusions-Muster beim akuten lakunären Hirninfarkt: (1) Mismatch, (2) inverses Mismatch und (3) Match zwischen DWI und PWI. Die DWI (a) zeigt die initiale ischämische Läsion (Pfeil). Die berechneten Parameterkarten zeigen das Perfusionsdefizit: TTP (b), CBF (c) und CBV(d). Die ischämische Läsion im Verlaufs-MRT (DWI, e).

 

In einer Folgestudie wurde die Darstellbarkeit eines kollateralen Blutfluss beim lakunären Infarkt mittels dynamischer 4D Angiogramme untersucht. Hierdurch ließen sich verschiedene Kollateralisations-Typen darstellen (siehe Abbildung 2).

 

Schematische Illustration des Blutflusses zwischen benachbarten Territorien perforierender Arterien

Abbildung 2. Schematische Illustration des Blutflusses zwischen benachbarten Territorien perforierender Arterien (A): fehlend (B), von peripher nach zentral (C), von zentral nach peripher (D) und Kombination von peripher nach zentral (C), von zentral nach peripher (D).

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Relative Hypoperfusion in subkortikalen Strukturen bei Migräne-Anfall mit Aura

Die kortikale Streudepolarisierung ist die pathophysiologische Grundlage der Migräne-Aura. Im Tierexperiment lässt sie sich auch in subkortikalen Strukturen auslösen und geht mit einer umschriebenen Hypoperfusion einher. In dieser Studie wurden erstmals MR-Perfusionsstudien von Patienten mit Migräne-Aura auf eine relative Hypoperfusion in subkortikalen Strukturen untersucht. Hierzu wurden VOI mittels eines modell-basierten Segmentierungstools berechnet und der Quotient zwischen ipsilateraler und kontralateraler Seite ermittelt (siehe Abbildung 3).

 

Abbildung 3. Beispiel einer Auswertung:

Abbildung 3. Beispiel einer Auswertung: A. MRT T1 (Auswahl des Parenchyms). B. CMAX (Gefäße) C. CBF (nur Parenchym ohne Gefäße mit VOIs).

 

Eine relative Hypoperfusion fand sich in der Amygdala, im Globus pallidus und im Putamen (siehe Abbildung 4). Eine Korrelation mit den klinischen Symptomen der Aura fand sich nicht.

 

Abbildung 4. Mediane relative CBF-Werte 
              in subkortikalen Strukturen

Abbildung 4: Mediane relative CBF-Werte in subkortikalen Strukturen.

 

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Zerebrale Reservekapazität bei Patienten mit Moya-Moya-Erkrankung

Langzeit-Nachuntersuchung von Patienten mit einer Moya-Moya-Erkrankung nach zerebraler Revaskularisierung: Evaluation der Reservekapazität mittels Xenon CT sowie MRT (PWI und ASL)

Die Moyamoya-Erkrankung stellt eine in Europa seltene, progrediente, steno-okklusive zerebrovaskuläre Krankheit dar. Sie ist durch eine spontane Okklusion des Circulus arteriosus Willisii gekennzeichnet. In Asien tritt die Erkrankung häufiger auf und entsprechend gibt es eine Vielzahl von Studien und Untersuchungen. Für die Therapie der Moyamoya-Erkrankung, deren klinisches Bild in Europa vornehmlich durch das Auftreten oftmals rezidivierender ischämischer zerebraler Insulte charakterisiert ist, existiert die Möglichkeit der neurochirurgischen Therapie mittels indirekter oder direkter Revaskularisierung. Untersuchungen haben gezeigt, dass eine verminderte zerebrovaskuläre Reservekapazität (CVR) mit einem erhöhten Ischämierisiko einhergeht. Unter der CVR versteht man die Perfusionsreserve des Gehirns. Sie zeigt an, wie sehr die Gehirndurchblutung, von Ruhebedingungen ausgehend, durch Stimulation noch ansteigen kann. Die zerebrale Durchblutung kann durch das Medikament Acetazolamid stimuliert und mittels Xenon-CT Untersuchung gemessen werden. In dieser Studie wird anschließend die Durchblutung im Gehirn in der Magnetresonanztomographie (MRT) unter Acetazolamid-Stimulation gemessen, wobei sowohl Arterial spin labeling (ASL) Sequenzen als auch Kontrastmittel unterstützte Sequenzen (Perfusion-weighted imaging (PWI)) zum Einsatz kommen.

Das Ziel dieser Studie ist es herauszufinden, inwieweit die verschiedenen Untersuchungsmodalitäten hinsichtlich des Nachweises einer Beeinträchtigung der zerebralen Hämodynamik zu kongruenten Ergebnissen kommen.

Beispiel eines Patienten mit Moyamoya-Erkrankung

Abbildung 5: Beispiel eines Patienten mit Moyamoya-Erkrankung: MR-angiographische Darstellung der steno-okklusiven Veränderungen. Perfusionsverzögerung bzw. verminderter zerebraler Blutfluss in PWI und ASL.

 

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Kooperationspartner

  • Hr. Luis Pino-Lopez, Prof. Dr. med. Frank Schlichtenbrede, Augenklinik, Universitätsmedizin Mannheim
  • Dr. med. Gregory Ehrlich, Prof. med. Dr. Seiz-Rosenhagen, Neurochirurgische Universitätsklinik, Universitätsmedizin Mannheim
  • Dr. med. Mathias Meyer, PD Dr. Thomas Henzler, Institut für Klinische Radiologie und Nuklearmedizin, Universitätsmedizin Mannheim
  • Dr. med. L. Hausner, Prof. Dr. med. Lutz Frölich, Abteilung für Gerontopsychiatrie, Zentralinstitut für Seelische Gesundheit, Mannheim
  • Dr. med. Matthias Gawlitza, Prof. Dr. med. Karl-Titus Hoffmann, Abteilung für Neuroradiologie am Universitätsklinikum Leipzig


Ausgewählte Publikationen

  1. 1. Förster A, Mürle B, Kerl HU, Wenz H, Al-Zghloul M, Habich S, Groden C. Sparing of the hippocampus indicates better collateral blood flow in acute posterior cerebral artery occlusion. Int J Stroke. 2015 Dec;10(8):1287-93.
  2. 2. Wenz H, Wenz R, Förster A, Fontana J, Kerl HU, Groden C, Scharf J. Missing relationship of moyamoya and persistent primitive artery in Europeans. Another distinctive feature or artifact? Surg Radiol Anat. 2015 Nov;37(9):1079-85.
  3. 3. Goerlitz J, Wenz H, Al-Zghloul M, Kerl HU, Groden C, Förster A. Anatomical Variations in the Posterior Circle of Willis and Vascular Pathologies in Isolated Unilateral Thalamic Infarction. J Neuroimaging. 2015 Nov;25(6):983-8.
  4. 4. Förster A, Mürle B, Böhme J, Al-Zghloul M, Kerl HU, Wenz H, Groden C. Perfusion-weighted imaging and dynamic 4D angiograms for the estimation of collateral blood flow in lacunar infarction. J Cereb Blood Flow Metab. 2015 Oct 14. pii: 0271678X15606458. [Epub ahead of print]
  5. 5. Wenz H, Maros ME, Meyer M, Förster A, Haubenreisser H, Kurth S, Schoenberg SO, Flohr T, Leidecker C, Groden C, Scharf J, Henzler T. Image Quality of 3rd Generation Spiral Cranial Dual-Source CT in Combination with an Advanced Model Iterative Reconstruction Technique: A prospective Intra-Individual Comparison Study to Standard Sequential Cranial CT Using Identical Radiation Dose. PLoS One. 2015 Aug 19;10(8):e0136054.
  6. 6. Förster A, Kerl HU, Wenz H, Mürle B, Habich S, Groden C. Fluid Attenuated Inversion Recovery Vascular Hyperintensities Possibly Indicate Slow Arterial Blood Flow in Vertebrobasilar Dolichoectasia. J Neuroimaging. 2015 Jul-Aug;25(4):608-13.
  7. 7. Förster A, Al-Zghloul M, Kerl HU, Böhme J, Mürle B, Groden C. Value of dynamic susceptibility contrast perfusion MRI in the acute phase of transient global amnesia.
    PLoS One. 2015 Mar 24;10(3):e0122537. doi: 10.1371/journal.pone.0122537.
  8. 8. Wenz H, Ehrlich G, Wenz R, Al Mahdi MM, Scharf J, Groden C, Schmiedek P, Seiz-Rosenhagen M. MR angiography follow-up 10 years after cryptogenic nonperimesencephalic subarachnoid hemorrhage. PLoS One. 2015 Feb 17;10(2):e0117925. doi: 10.1371/journal.pone.0117925. eCollection 2015.
  9. 9. Förster A, Ssozi J, Al-Zghloul M, Brockmann MA, Kerl HU, Groden C. A comparison of CT/CT angiography and MRI/MR angiography for imaging of vertebrobasilar dolichoectasia. Clin Neuroradiol. 2014 Dec;24(4):347-53.
  10. 10. Förster A, Wenz H, Kerl HU, Brockmann MA, Groden C. Perfusion patterns in migraine with aura. Cephalalgia. 2014 Oct;34(11):870-6.
  11. 11. Förster A, Wenz H, Kerl HU, Al-Zghloul M, Habich S, Groden C. FLAIR vascular hyperintensities and dynamic 4D angiograms for the estimation of collateral blood flow in posterior circulation occlusion. Neuroradiology. 2014 Sep;56(9):697-707.
  12. 12. Förster A, Nölte I, Wenz H, Al-Zghloul M, Kerl HU, Brockmann MA, Groden C. Anatomical variations in the posterior part of the circle of willis and vascular pathology in bilateral thalamic infarction. J Neuroimaging. 2014 Jul-Aug;24(4):325-30.
  13. 13. Förster A, Kerl HU, Goerlitz J, Wenz H, Groden C. Crossed cerebellar diaschisis in acute isolated thalamic infarction detected by dynamic susceptibility contrast perfusion MRI. PLoS One. 2014 Feb 5;9(2):e88044.
  14. 14. Förster A, Kerl HU, Wenz H, Brockmann MA, Nölte I, Groden C. Diffusion- and perfusion-weighted imaging in acute lacunar infarction: is there a mismatch? PLoS One. 2013 Oct 10;8(10):e77428.

 

 

 

 

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