Gehirnkartierung: präoperative Planung mit funktioneller MRT

Eine Operation beginnt bereits, bevor der Patient auf dem Operationstisch liegt – nämlich mit der Planung. So muss beispielsweise bei einer anstehenden Hirnoperation zunächst das Gehirn kartiert werden. Dabei wird das Aktivitätsniveau bestimmter Hirnareale sichtbar gemacht. Möglich macht dies die funktionelle Magnetresonanztomographie.

Im Interview mit MEDICA.de erklärt Dr. Alexander Smirnov, was die funktionelle Magnetresonanztomographie ist, worin ihr Vorteil besteht und was bei der Kartierung des Gehirns besonders zu beachten ist.

Herr Dr. Smirnov, was ist die funktionelle Magnetresonanztomographie? Welche Erkenntnisse können damit gewonnen werden?

Dr. Alexander Smirnov: Die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) ist eine Art der Magnetresonanztomographie, die durchgeführt wird, um hämodynamische Reaktionen zu messen. Das sind Änderungen der Durchblutung durch den sauerstoffspiegelabhängigen Effekt, die durch die neuronale Aktivität des menschlichen Gehirns verursacht werden. So ermöglicht sie es, die Aktivierung einer bestimmten Region des Gehirns während ihrer normalen Funktion unter dem Einfluss verschiedener physikalischer Faktoren und unter verschiedenen pathologischen Bedingungen zu bestimmen.

Hauptsächlich wird die fMRT in der präoperativen Kartierung der Großhirnrinde sowie zur Bestimmung der Lateralisierung von Sprachgebieten eingesetzt, zum Beispiel bei Patienten mit Epilepsie. Zudem wird die Methode bei der Beurteilung von Veränderungen bei Patienten mit neurodegenerativen Prozessen und in der psychiatrischen Praxis angewendet.

Sie haben gerade den Einsatz der fMRT zur Planung von Gehirnoperationen beziehungsweise Kartierung des Gehirns angesprochen. Inwiefern eignet sich die fMRT dafür?

Smirnov: Die aufgabenbasierte fMRT (tb-fMRT) ermöglicht es uns, die individuelle Lokalisation von eloquenten Hirnarealen, wie beispielsweise Sprach-, Hand- oder Beinregionen, zu bewerten. Aber weltweite Forschungsdaten berichten von einem großen Prozentsatz an Diskrepanzen zwischen fMRT und intraoperativem Brain Cortex Stimulation Mapping (CSM). Ein großer Vorteil der fMRT im Gegensatz zum CSM ist, dass sie nicht-invasiv ist und es ermöglicht, die Lokalisation von Hirnarealen gemäß dem Strukturbild (T1/T2-Sequenzen) genauer zu identifizieren.

Warum ist dies eine so große Herausforderung?

Smirnov: Was die aufgabenbezogene fMRT betrifft, so muss der Patient bestimmte Anweisungen im MR-Tomographen exakt befolgen, damit wir genaue Ergebnisse bei der Identifizierung eloquenter Hirnareale erhalten. Und je besser die Forschungsanweisungen befolgt werden, desto besser sind die Ergebnisse.

Trotz der Vorteile hat die Methode der tb-fMRT also einen Nachteil: Die Ergebnisse hängen direkt von der Fähigkeit des Patienten ab, die Anforderungen zu erfüllen. Er sollte keine Beruhigungsmittel einnehmen und dennoch ruhig liegen, um mehr Scanzeit zur Bestimmung mehrerer funktionell eloquenter Bereiche zu ermöglichen. Daher versuchen wir, tb-fMRT und Rest-State fMRT (rs-fMRT) zu kombinieren.

Für welche Patienten eignet sich die fMRT demnach nicht? Wo würden Sie Grenzen sehen?

Smirnov: Alle Risiken oder Grenzen sind die gleichen wie bei der normalen MRT. So ist die fMRT für Patienten mit Metallimplantaten, Herzschrittmachern oder Klaustrophobie nicht geeignet. Anzumerken ist auch, dass nicht jeder Patient in der Lage ist, den Anweisungen für die tb-fMRT zu folgen oder bei der rs-MRT etwa 12 Minuten bewegungslos zu liegen. Das betrifft zum Beispiel Kinder oder psychiatrische Patienten.

Wie sieht die Zukunft der funktionellen Bildgebung aus?

Smirnov: Heute ist die Methode für die präoperative Planung in Verbindung mit dem CSM schon weit verbreitet. Unsere Hoffnung für die Zukunft ist, dass die Erforschung und Weiterentwicklung der Methode weitere invasive Eingriffe ermöglichen und uns ein vollständigeres Bild der Funktionsweise des Gehirns erlauben wird.