Hirnperfusionsszintigrafie

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Die Hirnperfusionsszintigrafie ist ein nuklearmedizinisches Verfahren zur Darstellung des regionalen zerebralen Blutflusses (engl. regional cerebral blood flow, rCBF).

Grundlagen

Circulus arteriosus cerebri

Das Gehirn wird über die rechte und linke Arteria carotis interna und die Arteria basilaris, die aus dem Zusammenfluss der rechten und linken Arteria vertebralis entsteht, mit Blut versorgt. Vorgenannte Gefäße speisen den Circulus arteriosus cerebri, aus dem wiederum die Arteria cerebri anterior, Arteria cerebri media und Arteria cerebri posterior entspringen, die vordere mittlere und hintere Anteile des Gehirns versorgen (siehe auch Blutversorgung des Gehirns). Der vollständige Ausfall der Durchblutung von Hirngewebe führt innerhalb weniger Minuten zum unumkehrbaren Untergang der Nervenzellen im betroffenen Gebiet (ischämischer Schlaganfall).

Die Funktion der Nervenzellen des Gehirns beruht auf ihrer elektrischen Aktivität, dem Aktionspotential, einem energieverbrauchenden Prozess. Um die notwendige Energie zur Verfügung zu stellen, brauchen Nervenzellen Sauerstoff (O₂) und Glucose. Die Aktivierung bestimmter Hirnareale resultiert – über vermehrten Anfall von Kohlenstoffdioxid (CO₂) – in einer Erweiterung der jeweils zuführenden Arteriolen und damit in einer erhöhten regionalen Durchblutung, wodurch die Substrate O₂ und Glucose in ausreichender Menge zur Verfügung stehen.

Indikationen und Alternativen

Die Hirnperfusionsszintigrafie wird unter anderem bei folgenden Indikationen angewendet:

• Diagnose und Bewertung zerebrovaskulärer Erkrankungen
• Diagnose und Verlaufsbeurteilung bei vermuteter oder nachgewiesener Demenz; als Alternative steht unter anderem die Positronen-Emissions-Tomografie mit ¹⁸F-Fluordesoxyglucose zur Verfügung
• Fokussuche bei Epilepsie (zum Beispiel vor Epilepsiechirurgie)
• Bewertung von bekanntem oder vermutetem Schädel-Hirn-Trauma
• Nachweis des zerebralen Zirkulationsstillstandes im Rahmen der Feststellung des Hirntods
• wissenschaftliche Fragestellungen der regionalen Hirnfunktion; als alternative Methode steht die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRI) zur Verfügung

Kontraindikationen

Eine Schwangerschaft gilt mit wenigen Ausnahmen als absolute Kontraindikation für nuklearmedizinische Untersuchungen, Stillzeit als relative Kontraindikation. Nach einer Szintigrafie mit ^99mTc soll die Stillende für 48 Stunden die Milch abpumpen und verwerfen.

Radiopharmaka

Je nach verwendeter Methode werden unterschiedliche Radiopharmaka eingesetzt.

Positronen-Emissions-Tomografie

Der regionale zerebrale Blutfluss lässt sich unter Verwendung von ¹⁵O-markierten Tracern (zum Beispiel H₂¹⁵O oder ¹⁵O-Butanol in der Positronen-Emissions-Tomografie (PET) quantifizieren. Die Angabe erfolgt üblicherweise in ml/100 mg/min. Da ¹⁵O eine Halbwertszeit von nur etwa 2 Minuten hat, stehen diese Tracer nur in unmittelbarer Nähe eines Zyklotrons und damit meist nur an Forschungseinrichtungen zur Verfügung.

¹⁸F-Fluordesoxyglucose steht wegen der längeren Halbwertszeit von ¹⁸F (etwa 110 Minuten) an wesentlich mehr Zentren zur Verfügung. Der regionale Gucoseverbrauch des Gehirns ist in vielen Fragestellungen der regionalen Durchblutung vergleichbar. Abweichungen gelten insbesondere bei Tumoren und Entzündungen.

Szintigrafie

Schnitt durch das Gehirn; SPECT mit ^99mTc-HMPAO

Für die Szintigrafie und die Einzelphotonen-Emissionscomputertomografie (SPECT), die auch in der Routinediagnostik zahlreicher Krankenhäuser zur Verfügung stehen, werden stark lipophile Substanzen verwendet, die eine hohe Extraktionsrate in das Gehirn aufweisen. Hier sind zum Beispiel ^99mTc-Ethylcysteinat-Dimer (ECD) und vor allem ^99mTc-Hexamethylpropylenaminooxim (HMPAO, Handelsname Ceretec) zu nennen. Nach Anreicherung im Gehirn werden diese Substanzen innerhalb der Nervenzellen in eine hydrophile Form umgewandelt, die die jeweilige Zelle nicht mehr verlassen kann. Die Anreicherung – die überwiegend innerhalb der ersten zwei Minuten nach der Injektion stattfindet und während etwa vier Stunden weitgehend konstant bleibt – entspricht dabei dem Produkt aus Extraktionsrate und Blutfluss. Da die Extraktionsrate vom Blutfluss abhängt, lässt sich mit diesen Methoden der regionale zerebrale Blutfluss nicht quantifizieren, sondern nur relativ darstellen.

Durchführung

Fokussuche bei Epilepsie

Die intravenöse Injektion erfolgt während des Anfalls (interiktual), bei hoher Anfallshäufigkeit gegebenenfalls unter laufender Ableitung eines Elektroenzephalogramm (EEG). Die Bildakquisition (SPECT) kann nach dem Anfall durchgeführt werden, bis zu vier Stunden nach dem Ereignis.

Diagnostik der Demenz

Vor der Untersuchung soll sichergestellt werden, dass der Patient während der Aufnahmen, die etwa eine halbe Stunde dauern, ruhig liegen bleiben kann. Sowohl bei kognitiven Störungen (Demenz), als auch bei choreatischen Bewegungsstörungen kann dies eingeschränkt sein. Wenn für die Aufnahmen eine Sedierung notwendig ist, soll diese erst erfolgen, wenn die Anreicherung des Tracers im Gehirn abgeschlossen ist.

Es wird empfohlen, das Radiopharmakon über einen peripheren Venenverweilkatheter zu verabreichen, der etwa 10 Minuten vorher gelegt wurde. Der Raum soll ruhig sein und gedämpftes Licht haben, um eine Aktivierung zum Beispiel des visuellen Cortex zu verhindern.

Diagnostik der zerebralen Durchblutungsreserve

Etwa 10 Minuten vor Gabe des Radiopharmakons wird Acetazolamid – ein Carboanhydrasehemmer – intravenös verabreicht. Acetazolamid erhöht die arterielle Kohlenstoffdioxidkonzentration. In gesundem Hirngewebe führt dies zu einer Erweiterung (Dilatation) der Arteriolen und einer deutlichen Steigerung des Blutflusses. In denjenigen Hirnarealen, deren vorgeschaltete Gefäße Verengungen aufweisen, sind zur Kompensation die Arteriolen bereits maximal erweitert, sodass hier keine Steigerung mehr stattfinden kann und die sich betroffenen Gebiete im Szintigramm als minderspeichernd darstellen.

Hirntoddiagnostik

Fehlende Hirnperfusion in der Hirnperfusionsszintigrafie

Datei:Hirnperfusion normal Ausschnitt 3.jpg

Zum Vergleich: Hirnperfusion beim Gesunden

Strahlenexposition

Die Leitlinien der Deutschen Gesellschaft für Nuklearmedizin und der European Association of Nuclear Medicine (EANM) sehen zu verabreichende Aktivitäten bis 1.100 MBq vor. Deutlich niedrigere Aktivitäten können insbesondere bei Verwendung von hochauflösenden Kollimatorsystemen (zum Beispiel im Rahmen der Fokussuche vor Epilepsiechirurgie) zu mangelhafter Bildqualität führen. Als Strahlenexposition werden für ^99mTc-Ethylcysteinat-Dimer (ECD) 0,011 mSv/MBq (Erwachsene) und 0,023 mSv/MBq (5-jähriges Kind) und für ^99mTc-Hexamethylpropylenaminooxim (HMPAO) 0,0093 mSv/MBq (Erwachsene) beziehungsweise 0,026 mSv/MBq (5-jähriges Kind) angegeben. Als „kritisches Organ“ – das Organ, das die höchste Organdosis erhält – gelten für ECD die Wand der Harnblase und für HMPAO die Niere (Erwachsene) beziehungsweise die Schilddrüse (5-jähriges Kind).

Literatur

• Torsten Kuwert: Gehirn. In: Torsten Kuwert, Frank Grünwald, Uwe Haberkorn, Thomas Krause: Nuklearmedizin. 4., neu erstellte und erweiterte Auflage. Thieme, Stuttgart u. a. 2008, ISBN 978-3-13-118504-4, S. 231–257. 
• Christian Menzel, Peter Bartenstein u. a.: Leitlinie für die Hirnperfusions-SPECT mit Technetium-99m-Radiopharmaka. (Online bei der Deutschen Gesellschaft für Nuklearmedizin, nuklearmedizin.de)
• Özlem L. Kapucu, Flavio Nobili u. a.: EANM procedure guideline for brain perfusion SPECT using 99mTc-labelled radiopharmaceuticals, version 2. In: European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging. 36, 2009, S. 2093–2102, doi:10.1007/s00259-009-1266-y.
• Wissenschaftlicher Beirat der Bundesärztekammer: Richtlinien zur Feststellung des Hirntodes. Deutsches Ärzteblatt 95, Heft 30, 24. Juli 1998 (PDF, 103 kB)

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Kategorie:Diagnostisches Verfahren in der Nuklearmedizin Kategorie:Diagnostisches Verfahren in der Neurologie