Erkennen von subtilen Hirnverletzungen

Forscher haben gezeigt, dass drei neuartige bildgebende Verfahren leichte Hirnschäden erkennen können, die mit herkömmlichen Methoden nicht sichtbar sind. Die Ergebnisse werden Wissenschaftlern helfen, die Art von Schäden, die zu lang anhaltenden Gedächtnis- und emotionalen Problemen führen können, besser zu definieren und diejenigen zu identifizieren, die am anfälligsten für weitere Traumata sind.

Versteckte Wunden: Die Wissenschaftler verwendeten eine MRT-Version, die als Magnetresonanzspektroskopie bekannt ist, um die Konzentrationen von zwei Chemikalien – NAA und Cholin – in den Gehirnen von Patienten mit Hirnverletzungen und gesunden Kontrollpersonen zu messen. In den obigen Bildern gilt: Je röter die Farbe, desto höher das Verhältnis von Cholin zu NAA. Hirnverletzte (untere drei Reihen) haben einen höheren Anteil als Gesunde (obere Reihe).

Solche Instrumente sind für das Militär von großem Interesse, das nach Wegen sucht, um traumatische Hirnverletzungen von posttraumatischen Belastungsstörungen zu unterscheiden. Beide sind bei Veteranen, die aus dem Irak und aus Afghanistan zurückkehren, häufig und haben ähnliche Symptome, erfordern jedoch unterschiedliche Arten der Behandlung. Die neuen bildgebenden Verfahren könnten auch Aufschluss über die Auswirkungen von wiederholten leichten Hirntraumata wie einer Gehirnerschütterung geben, für die Soldaten und Profisportler gefährdet sind. Anekdotische Berichte über ehemalige Fußballspieler, die eine frühe Demenz entwickelten, sowie die Besorgnis über Tausende von Soldaten, die wiederholten Explosionen ausgesetzt waren, haben die langfristigen Folgen dieser Art von Verletzungen zu einem wichtigen und umstrittenen Thema gemacht.



Im Moment weiß ein Fußballtrainer nicht, wer auf das Spielfeld zurückkehren darf und wer nicht, ein Militäroffizier weiß nicht, wer vom Schlachtfeld entfernt werden sollte, ein Anwalt weiß nicht, wer eine echte Verletzung hat und wer fälscht, sagt David Brody , einem Neurologen und Wissenschaftler an der Washington University in St. Louis.

Ein leichtes Schädel-Hirn-Trauma ist bekanntlich schwer zu diagnostizieren. Das Gehirn von Gehirnerschütterungspatienten sieht auf CT-Scans, dem häufigsten Test nach einem Kopftrauma, oft normal aus, und kognitive Defizite können selbst für einen Neurologen subtil sein, sagt Michael Selzer , einem Neurowissenschaftler an der University of Pennsylvania. Glücklicherweise erholen sich die meisten Menschen mit Gehirnerschütterungen innerhalb von Tagen oder Wochen. Aber etwa 10 bis 15 Prozent haben anhaltende Probleme, darunter Kopfschmerzen, Übelkeit, Gedächtnisdefizite und emotionale Anomalien, die Monate oder Jahre andauern können.

Wissenschaftler vermuten, dass ein leichtes Kopftrauma die weiße Substanz des Gehirns schädigt – die langen Projektionen, die Axone genannt werden, die Nachrichten zwischen Neuronen übertragen. Weiße Substanz ist für CT-Scans und Magnetresonanztomographie (MRT) unsichtbar. Eine der vielversprechendsten Techniken zur Erkennung subtiler Hirnverletzungen, die als Diffusions-Tensor-Bildgebung (DTI) bezeichnet wird, ist eine Variante der MRT, die Wassermoleküle in der weißen Substanz des Gehirns verfolgt. In einer Studie, die diese Woche auf der Konferenz der Society for Neurosciences in Washington, DC, vorgestellt wurde, fanden Brody und seine Kollegen heraus, dass eine DTI-Analyse von Patienten mit Hirnverletzungen Anzeichen einer Schädigung der weißen Substanz ergab, die mit normaler MRT nicht sichtbar waren. Der Schaden schien mit kognitiven Defiziten, einschließlich einer verlangsamten Reaktionszeit, zu korrelieren.

Eine zweite Variante der MRT, die als Magnetresonanzspektroskopie (MRSI) bekannt ist, kann die Spektralfrequenzen von Chemikalien im Körper analysieren. Andrew Maudsley und seine Kollegen von der University of Miami haben neue Fortschritte in der MRT-Technologie, einschließlich Magneten mit höherer Leistung, verwendet, um MRSI-Methoden zu entwickeln, die die Konzentrationen von zwei Chemikalien im Gehirn messen können: N-Acetylaspartat (NAA), ein Marker für weiße Substanz Dichte und Cholin, das mit Verletzungen in Verbindung gebracht wurde. Frühere MRSI-Methoden lieferten nur Informationen über bestimmte Hirnregionen, aber die neue Technik kann chemische Konzentrationen im gesamten Gehirn messen. Die Forscher fanden bei einer Gruppe von 25 Patienten mit Schädel-Hirn-Trauma eine Abnahme der NAA, möglicherweise aufgrund von beschädigten Axonen, und eine Zunahme des Cholins. Wir sehen weit verbreitete Stoffwechselveränderungen, selbst bei den leichtesten Verletzungen, sagt Maudsley, die die Arbeit auf der Konferenz vorstellte.

Eine dritte auf der Konferenz vorgestellte Studie ergab, dass Veränderungen der Slow-Wave-Aktivität, die zuvor mit traumatischen Hirnverletzungen in Verbindung gebracht wurden, wahrscheinlich durch eine Schädigung der weißen Substanz verursacht werden. Mingxiong Huang und seine Kollegen verwendeten die Magnetenzephalographie (MEG), die die durch die elektrische Aktivität von Nervenzellen erzeugten Magnetfelder misst, um die Quelle der abnormalen Gehirnaktivität zu lokalisieren, und sie stellten fest, dass sie sich häufig mit dem Ort der mit DTI festgestellten Schädigung überlappte.

Während die Forschung vielversprechend ist, wird die Einführung dieser neuen Technologien in die klinische Anwendung wahrscheinlich eine Herausforderung sein. Die Messlatte für die klinische Diagnose einzelner Patienten sei anders als für die Messung eines Gruppeneffekts, sagt David Moore, Neurologe am Walter Reed Army Medical Center. Ärzte müssten in der Lage sein, für Verletzungen charakteristische Hirnveränderungen auf individueller Ebene zu erkennen.

Sowohl DTI als auch MRSI können mit den meisten Standard-MRT-Geräten durchgeführt werden, erfordern jedoch eine viel umfangreichere Datenanalyse als die meisten medizinischen Bildgebungssysteme, an die Radiologen nicht gewöhnt sind. Es ist rechen- und analyseintensiv, sagt Brody. MEG, das zur Lokalisierung von Anfällen bei Epilepsiepatienten verwendet wird, ist noch komplizierter, und die Geräte sind in klinischen Zentren noch recht selten.

Darüber hinaus ist noch nicht klar, wie schnell nach einer Verletzung mit diesen Ansätzen Patienten identifiziert werden können, die wahrscheinlich langfristige Probleme haben werden. Obwohl es noch keine schützenden Behandlungen für Hirnverletzungen gibt, befinden sie sich in der Entwicklung und müssten sofort geliefert werden.

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