Psychiatrie, Psychosomatik, Psychotherapie
Autoren
Eva M. Meisenzahl, Hans-Peter Volz und Franziska Dorn

Bildgebende Verfahren in der Psychiatrie

Psychische Erkrankungen haben in der Regel keine spezifischen morphologischen oder funktionellen Veränderungen, die mit radiologischen Standardverfahren erfassbar sind. Die bildgebende Neuroradiologie hat sich daher v. a. auf die Fachgebiete Neurologie und Neurochirurgie konzentriert. In den letzten Jahren zeichnen sich hier Veränderungen ab, da v. a. die Anwendung funktioneller Verfahren wie SPECT (Single-Photon-Emissionscomputertomografie), PET (Positronenemissionstomografie), fMRI (funktionelle Magnetresonanztomografie) und MRS (Magnetresonanzspektroskopie) an Bedeutung gewinnen werden.

Einsatzmöglichkeiten bildgebender Verfahren in der psychiatrischen Diagnostik

Strukturell bildgebende Verfahren (s. nachfolgende Übersicht) dienen v. a.
  • dem Ausschluss von entzündlichen, neoplastischen oder anderen gravierenden intrazerebralen Prozessen,
  • der Diagnostik und der Verlaufsbeurteilung degenerativer Prozesse.
Die Diagnostik und Differenzialdiagnostik anderer, primär psychischer Prozesse tritt demgegenüber in den Hintergrund.
Stellenwert bildgebender Verfahren in der psychiatrischen Diagnostik und Differenzialdiagnostik. (Mod. nach Hentschel 2000)
  • Ausschluss symptomatischer psychischer Störungen bei
    • Intrakranieller Raumforderung
    • Liquorzirkulationsstörung (Hydrozephalus)
    • entzündlichen, traumatischen und nutritiv-toxischen Erkrankungen
    • vaskulären Prozessen wie Ischämie, Blutung, arteriovenöse Missbildungen
  • Diagnostik und Differenzialdiagnostik degenerativer Prozesse (in erster Linie Demenzen)
  • Diagnostik und Differenzialdiagnostik primär psychischer Erkrankungen
Wie man bereits aus dieser Aufstellung erkennen kann, liegt die überwiegende Rolle bildgebender Verfahren in der Psychiatrie in der Ausschlussdiagnostik. Die Anwendung konventioneller radiologischer Methoden hat an Bedeutung mit der Einführung von Schnittbildverfahren (Computertomografie 1972; Magnetresonanztomografie 1979) weitgehend an Bedeutung verloren.
Die praktische Bedeutung bildgebender Verfahren in der psychiatrischen Diagnostik ist auch dadurch eingeschränkt, dass weitaus die meisten Patienten mit psychischen Erkrankungen durch den Hausarzt betreut werden, nur wenige durch den ambulant tätigen Nervenarzt und eine stationäre Betreuung nur selten notwendig ist (Hentschel 1997). Somit werden für den Großteil der psychiatrischen Patienten die notwendigen diagnostischen Schritte durch den Hausarzt in die Wege geleitet, der mit Ausnahme der Demenzdiagnostik nur selten bildgebende Untersuchungen veranlasst.
Als Minimalkonsens, wann bildgebende Diagnostik zum Einsatz gelangen sollte, kann folgende Regel gelten:
1.
Psychische Ersterkrankung (Ausschluss symptomatischer intrakranieller Veränderungen),
 
2.
zusätzliches Auftreten neurologischer Symptome bei bekannter psychischer Erkrankung (Ausschluss symptomatischer intrakranieller Veränderungen),
 
3.
bildgebende Diagnostik und Differenzialdiagnostik degenerativer Prozesse als ein Baustein umfassenderer Diagnostik.
 

Einzelne Verfahren

Computertomografie (CT)

Die CT nutzt analog zu konventionellen Röntgenverfahren die Absorption von Röntgenstrahlen, die je nach Gewebeart unterschiedlich ausgeprägt ist. Bei der CT durchdringen Röntgenstrahlen den Patienten als schmales Fächerbündel aus unterschiedlichen Richtungen. Ein ring- oder kranzförmiges System an der Strahlenquelle gegenüber lokalisierten Detektoren registriert die Strahlenschwächung durch das untersuchte Gewebe. Moderne CT-Geräte haben mehrere Detektorenringe, so dass mit einer Umdrehung der Röntgenröhre mehrere Schichten untersucht werden können (Multislice-CT). Die sog. Gantry enthält den Strahler-/Detektorenring. Sie vollführt während der Messung eine kontinuierliche Rotationsbewegung, um den Patienten, während der Untersuchungstisch vorgeschoben wird, um mehrere Schichten messen zu können.
Die Schädel-CT-Untersuchung beginnt routinemäßig am Foramen magnum und stellt den Schädel und den Schädelinhalt lückenlos dar.

Prinzip der Bildberechnung

Aus den gemessenen Daten werden die lokalen Strahlenabsorptionswerte oder Gewebedichten errechnet. Hierzu wird heute in der Regel der Algorithmus der gefilterten Rückprojektion verwendet. Mit diesem kann für jedes Volumenelement des Objektes (sog. Voxel, entspricht einem dreidimensionalen Pixel) der Absorptionsgrad ermittelt und damit das eigentliche Bild errechnet werden.
Dieses Bild setzt sich dann aus unterschiedlichen Grauwerten zusammen. Die Messeinheit für die Grauwerte erfolgt anhand der Houndsfield-Skala, welche von −1000 bis +3000 Houndsfield Einheiten (HE) reicht, wobei die Skala so gewählt wurde, dass Wasser den Referenzwert 0 und Luft −1000 HE hat. Strukturen, die dichter als Wasser sind, schwächen die Röntgenstrahlen mehr und weisen entsprechend höhere, also positive HE-Werte auf, während Fett weniger Röntgenstrahlung als Wasser absorbiert und dementsprechend negative Dichtewerte hat. Im radiologischen Sprachgebrauch wird Gewebe, das im Vergleich zu seiner Umgebung niedrigere Dichtewerte hat als hypodens, und solches mit höherer Dichte als hyperdens bezeichnet.
Da das menschliche Auge nicht in der Lage ist mehr als maximal 80 unterschiedliche Graustufen zu unterscheiden, muss ein bestimmter Ausschnitt (sog. Fenster) aus der Houndsfieldskala ausgewählt werden, um die visuelle Beurteilung des Bildmaterials zu ermöglichen. Für verschiedene Organbereiche (z. B. Knochen, Weichteil, Lungenparenchym) gibt es standardisierte Fenstereinstellungen, die jeweils einen optimierten Kontrast für einen bestimmten Bereich an Dichtewerten liefern. Da die Unterschiede zwischen den verschiedenen zerebralen Bestandteilen nicht besonders groß sind, ist die Auswahl des Fensters für eine suffiziente Beurteilung des Gehirns besonders wichtig. Das Gehirn selbst wird in einem Weichteilfenster (meist zwischen −5 und 75 HE) beurteilt und der knöcherne Schädel in einem zweiten, sog. Knochenfenster (meist zwischen −500 und 1500 HE).
Der wesentliche Nachteil der CT im Vergleich zur MRT ist der geringere Weichteilkontrast. Klare Vorteile ergeben sich jedoch durch die deutlich kürzere Untersuchungszeit von nur wenigen Minuten, der besseren Überwachungsmöglichkeit von schwer kranken Patienten, der besseren Beurteilbarkeit von knöchernen Strukturen und nicht zuletzt den geringeren Untersuchungskosten.
Die Gabe von Kontrastmittel (heute: nichtionische, dimere Kontrastmittel) erweitert die diagnostische Information der CT-Untersuchung. Kontrastmittel führt zu einer sichtbaren Dichteanhebung von Arealen mit gestörter Blut-Hirn-Schrankenfunktion (z. B. in Tumoren) und in gefäßreichen Strukturen.
Die kontrastmittelgestützte CT-Angiografie erlaubt darüber hinaus eine dezidierte Darstellung von intrakraniellen Gefäßen (Arterien und Venen), während die CT-Perfusionsbildgebung Informationen über die momentane Durchblutungssituation des Gehirngewebes liefert.

Magnetresonanztomografie (MRT)

Die Magnetresonanztomografie (MRT), umgangssprachlich auch Kernspintomografie genannt, beruht auf der physikalischen Magneteigenschaft von Wasserstoffatomen (Protonen, H + ), die im menschlichen Körper überwiegend in Form von Wasser und in Fett gebunden vorkommen. Protonen können als magnetische Dipole dargestellt werden, die sich in einer ständigen kreiselartigen Eigenrotationsbewegung um die Magnetfeldachse befinden (Spin). Während der Untersuchung liegt der Patient in einem statischen Magnetfeld, in dem die Protonen parallel und antiparallel zu den Feldlinien des Magnetfeldes ausgerichtet werden (Abb. 1). Ein Hochfrequenzimpuls führt zur Auslenkung der Protonen aus dieser Orientierung. Wenn sich die Protonen in die ursprüngliche Ausrichtung zurückbewegen, senden sie elektromagnetische Wellen, die von Empfängerspulen registriert und durch Verwendung zusätzlicher Magnetfeldgradienten räumlich zugeordnet werden.
Diese Information wird in tomografische Schnittbilder von Grauwertabstufungen umgewandelt. Die Bildinformation wird somit im Wesentlichen durch 2 Parameter bestimmt:
1.
Die Protonendichte im jeweiligen Gewebe sowie
 
2.
deren Relaxationszeiten (genannt T1 und T2).
 
Die Zeitkonstanten T1 und T2 hängen von der Zusammensetzung des jeweiligen Gewebes ab und beschreiben die Zeitspanne, welche die Protonen im Gewebe benötigen, um nach erfolgter Anregung in ihr magnetisches Ausgangsfeld zurückzukehren, sowie die Tendenz der Spins, sich senkrecht zur Magnetfeldachse auseinanderzubewegen.

Wichtige Sequenzen für die Untersuchung

Für die klinische Routine sind 3 Sequenzen (Abb. 2ac) am wichtigsten:
1.
T1-gewichtete Sequenz (T1w),
 
2.
T2-gewichtete Sequenz (T2w),
 
3.
protonengewichtete Sequenz (PDw).
 
Die Signalintensität einzelner Strukturen wird im Vergleich zum umgebenden Gewebe als hyperintens (signalreich), hypointens (signalarm) oder isointens (signalgleich) beschrieben.
Im T1-gewichteten Bild ist Wasser (z. B. Liquor) signalarm („dunkel“, hypointens) und im T2-gewichteten Bild signalreich („hell“, hyperintens).
Eine in der Neuroradiologie häufig verwendete Sequenz ist die FLAIR-Sequenz (Fluid Attenuated Inversion Recovery). Sie wird häufig als „Suchsequenz“ bezeichnet, da sie besonders sensitiv für Veränderungen der weißen Gehirnsubstanz (Leukenzephalopathien) ist, sowie für ödematöse Veränderungen, die wiederum im Rahmen von fast allen neoplastischen, metabolischen oder inflammatorischen Erkrankungen vorkommen.
Außer den genannten Sequenzen sollte zu einem neuroradiologischen Standardprotokoll eine Gradientenechosequenz (T2*w) gehören. Diese stellt auch kleinste Eisenablagerungen und Mikroblutungen dar, wie sie etwa im Rahmen einer chronisch hypertensiven Erkrankung oder einer Amyloidangiopathie vorkommen.
Ähnlich wie in der CT lässt sich die diagnostische Aussagekraft der MRT durch die intravenöse Gabe von Kontrastmittel erhöhen. In der klinischen Routine kommen heute in der Regel gadoliniumhaltige Kontrastmittel (Gd-DTPA) zur Anwendung.
Gefäße lassen sich in der MRT analog zur CT-Angiografie durch die Gabe von Kontrastmittel darstellen, zum anderen gibt es Techniken, durch die auf die Gabe von KM verzichtet werden kann (z. B. TOF = Time-of-flight-Angiografie).
Die Feldstärke der MRT-Magneten hat auf die Bildqualität einen wesentlichen Einfluss. Sie werden in Tesla (T) angegeben. Moderne MR-Scanner haben in der Regel Magnetfeldstärken von 1,5 oder 3,0 Tesla, Feldstärken von 7 Tesla und mehr werden für Forschungszwecke eingesetzt. Zum Vergleich: Das natürliche Erdmagnetfeld beträgt etwa 0,00005 Tesla.

Praktische Anwendung

Die Magnetresonanztomografie (MRT) ist aufgrund ihrer hohen Kontrastauflösung und der multiplanaren Darstellung heute die Standarduntersuchungsmethode in der Neuroradiologie. Anders als die Computertomographie sind hierzu keine Röntgen- oder andere ionisierende Strahlung notwendig.
Zur Durchführung der Aufnahme liegt der Patient für den Zeitraum von ca. 10–20 min unter ständiger Aufsicht des Untersuchungsteams in einer Röhre, in der laute Klickgeräusche zu hören sind, welche durch einen Gehörschutz gedämpft werden (Abb. 3). Für Personen, die an Klaustrophobie (Beklemmungsgefühle oder Ängste in engen Räumen) leiden, kann die Untersuchung aus diesem Grund als unangenehm erlebt werden oder aber auch nicht möglich sein. Zu beachten ist ferner, dass die untersuchten Personen starken Magnetfeldern ausgesetzt werden und daher keine Metallteile im Körper tragen (wie Herzschrittmacher, Metallplatten nach Knochenfrakturen, Spirale o. Ä.) dürfen. Aus diesem Grund müssen auch Schmuck und Uhren vor der Untersuchung abgelegt werden.
Die klinischen Einsatzmöglichkeiten der MRT in der Psychiatrie sind sowohl von diagnostischer als auch wissenschaftlicher Bedeutung. Im Rahmen der Erstdiagnostik psychischer Erkrankungen stellt sie in erster Linie ein Verfahren zum Ausschluss organischer Ursachen dar (Abschn. 4).
In der klinischen Ausschlussdiagnostik psychischer Erkrankungen bietet die MRT aufgrund ihrer deutlich überlegeneren Sensitivität gegenüber der zerebralen CT (cCT) klare Vorteile. Ein weiterer Vorteil ist die fehlende Strahlenbelastung für den Patienten und die damit gegebene Möglichkeit, notwendige Folgeuntersuchungen bei demselben Patienten problemlos durchzuführen.

Funktionelle Magnetresonanztomografie (fMRT)

Mit der fMRT entdeckte der Physiker Kwong im Mai 1991 an der Harvard Universität in Boston ein revolutionäres Verfahren für die Hirnforschung. Zwar gab es schon Jahre vorher die Möglichkeit, Hirnaktivität bei definierten mentalen Aktivitäten und beim Ausführen von Bewegungen zu beobachten. Dabei war es jedoch notwendig, den untersuchten Personen radioaktive Substanzen zu applizieren (s. nuklearmedizinische Verfahren PET/SPECT). Mit der fMRT lassen sich Blutflussveränderungen bei Hirnaktivität in bestimmten Arealen ohne vorherige Gabe von Kontrastmittel oder radioaktiven Stoffen nachweisen.

Prinzip

Das Prinzip der funktionellen Magnetresonanztomografie beruht auf der Zunahme der Durchblutung in Gehirngebieten mit hoher neuronaler Aktivität. Die am häufigsten verwendete Technik beruht auf dem „blood oxygenation level dependent effect“ (BOLD). Die Aktivierung neuronaler Einheiten hat einen lokal gesteigerten Zellmetabolismus und somit einen erhöhten Bedarf an Sauerstoff und Metaboliten zur Folge. So kommt es initial zu einer Abnahme des oxygenierten und zu einem Anstieg des desoxygeniertem Hämoglobins. Um ausreichend Sauerstoff bereitstellen zu können, steigt dann die regionale Perfusion an, wodurch der vermehrte lokale Sauerstoffverbrauch nicht nur ausgeglichen, sondern überkompensiert wird.
Dadurch verschiebt sich das Verhältnis zwischen Oxy- und Desoxyhämoglobin zu Lasten des paramagnetisch wirksamen Desoxyhämoglobins, eine lokale Änderung der sog. magnetischen Suszeptibilität findet statt. Dieser Effekt ist mit der funktionellen MRT messbar, auch wenn er sich in der Größenordnung von nur wenigen Prozent bewegt. Die Blutflussveränderungen werden also mit dem Blut als „internem Kontrastmittel“ verfolgt.

Untersuchungssequenzen

Da sich die regionalen Änderungen der Hirndurchblutung in nur wenigen Sekunden abspielen, müssen entsprechend schnelle Untersuchungssequenzen eingesetzt werden. In der Regel verwendet man T2*-gewichtete Gradientenechosequenzen. Damit lassen sich einzelne Schichten in weniger als 10 s aufzeichnen. Nachteilig ist, dass die simultane Untersuchung mehrerer Schichten nur mit Einschränkungen durchführbar ist. Diese Probleme gelten nicht für die Echo-Planar-Technik (EPI). Bei dieser extrem schnellen Sequenz können einzelne Schichten in weniger als 100 ms aufgezeichnet werden. Die Untersuchung ganzer Schichtpakete ist in der Größenordnung von Sekunden möglich. EPI-Sequenzen eignen sich wegen ihrer Empfindlichkeit gegenüber lokalen Änderungen der magnetischen Suszeptibilität besonders gut für die funktionelle Bildgebung.

Bildauswertung

Die Bilder werden mit aufwendigen Computernachverarbeitungsverfahren analysiert, um die Hirnregionen zu identifizieren, in denen die Blutflussveränderungen stattgefunden haben. Die Kartierung von alleinigen Signaldifferenzen zwischen Aktivierungs- und Ruheaufnahmen sind aus statistischen Gründen nicht aussagefähig, da Differenzen nicht auf ihr Signifikanzniveau überprüft werden. Der Kartierung lokaler Z-Scores ist daher der Vorzug zu geben. Besser noch ist die lokale Kartierung von Zeitreihenanalysen (Autokorrelationsfunktionen, Leistungsspektrum), da hierdurch auch dem dynamischen Charakter der Messung Rechnung getragen wird.

Praktische Durchführung

Die praktische Durchführung erfolgt analog zur konventionellen Magnetresonanzaufnahme. Auch hier gilt, da keine Röntgenstrahlen verwendet werden, dass diese Untersuchung beliebig häufig durchgeführt werden kann. Der wesentliche Unterschied zur konventionellen MRT-Untersuchung besteht darin, dass der Proband eine definierte Aufgabe gestellt bekommt (z. B. Fingertapping, Wortbildungen), die dann zu einer Durchblutungssteigerung in den aktivierten Gehirngebieten führen soll (sog. Stimulationsparadigmen). Da das fMRT-Signal weder Einheit noch einen Nullpunkt besitzt, werden in Stimulationsparadigmen häufig Ruhebedingungen integriert, in denen der Proband entweder keine Aufgabe auszuführen hat, oder es wird eine Kontrollbedingung durchgeführt, die sich von der interessierenden Stimulation z. B. nur in dem kognitiven Parameter unterscheidet, der für die Fragestellung von Bedeutung ist. Bei der Datenanalyse werden somit die fMRT-Signale der experimentellen Bedingung mit der Ruhe- oder Kontrollbedingung in Bezug gesetzt.

Anwendungsgebiete

Im klinischen Alltag kommt die fMRT derzeit v. a. bei der Vorbereitung neurochirurgischer Operationen zum Einsatz, um funktionstragende Hirnstrukturen zu identifizieren und intraoperativ zu schonen. In der Psychiatrie gibt es eine klinische Anwendung der fMRT im engeren Sinne bisher nicht. Hier liegt der Anwendungsschwerpunkt der fMRT v. a. in der Untersuchung von Grundlagenfragen kognitiver Prozesse zur Erforschung psychiatrischer. Daneben werden auch Fragen zur Responseprädiktion von Psychopharmaka untersucht.
Ein zentraler Forschungsschwerpunkt beschäftigt sich mit dem Nachweis der bekannten kognitiven Störungen bei psychiatrischen Erkrankungen, insbesondere der beiden großen Gebiete der Schizophrenie und Depression.
Schizophrenie
Für die Schizophrenie finden sich mittlerweile zu allen kognitiven Teilbereichen funktionelle Studien. Untersuchungen zur Wahrnehmung – visuell und akustisch – unterstützen die These einer beeinträchtigten multimodalen integrativen Leistung (Braus et al. 2002). Auch Gedächtnisstörungen bei schizophrenen Patienten können mit der Methode der fMRT gut dargestellt werden (Abb. 4). Es konnte beim Erkennen und Einprägen von Bildern und Wörtern gezeigt werden, dass aus dem fMRT-Aktivierungsmuster bei Präsentation bestimmter Stimuli vorausgesagt werden kann, ob man sich später an diese Bilder oder Wörter erinnern kann. Bei dem Erlernen von Bewegungsabläufen scheinen frontale Hirnregionen von entscheidender Bedeutung zu sein, während, wenn die Bewegung einmal gelernt ist, überwiegend Regionen in der Zentralregion und im Parietallappen beansprucht werden. Des Weiteren stehen v. a. exekutive Prozesse (Planen, Problemlösen, Arbeitsgedächtnis) im Fokus der Forschung. Die Frage der Hyper- bzw. Hypofrontalität muss vor dem Hintergrund der Bewältigungsleistung der kognitiven Aufgabe analysiert werden. So wiesen Callicott et al. (2003) eine Hypofrontalität schizophrener Patienten nach, sofern die Leistung schwach ausfiel. Hohe Leistungen waren jedoch von einer Hyperfrontalität begleitet. Die zugrunde liegende Modellvorstellung ist eine „verschobene umgekehrte U-Funktion“ der Schizophrenie. Bei gesunden Probanden finden sich für Arbeitsgedächtnisleistungen im fMRT Aktivierungen des dorsolateralen präfrontalen Kortex in Form einer „umgekehrten U-Funktion“, d. h. dass mit ansteigendem Schweregrad zunächst ein Ansteigen der Aktivierung bis zur Kapazitätsgrenze beobachtet wird, bei weiterer kognitiver Überbelastung fallen sowohl die Aktivierung als auch das Leistungsniveau wieder ab (Callicott et al. 1999). Diese Aktivierungskurve scheint demnach bei der Schizophrenie nach unten verschoben, d. h. die Kurve steigt früher an, fällt aber auch früher wieder ab. Bei funktionellen Untersuchungen ist es zudem unumgänglich, verschiedene psychopharmakologische Interventionen zu berücksichtigen, da z. B. eine antipsychotische Medikation das fMRT-Signal entscheidend beeinflusst (für eine Übersicht: Braus und Brassen 2005).
Depressive Erkrankungen
Die hohe Prävalenz depressiver Erkrankungen hat entsprechend rege Forschungstätigkeit – auch mithilfe funktioneller Bildgebung – zur Folge, wobei von besonderem Interesse funktionelle Veränderungen des limbischen Systems (v. a. Amygdala und Hippokampus) sind. Dazu werden meist Paradigmen zur Emotionsinduktion oder -erkennung verwendet. Dabei zeigen sich signifikant erhöhte Aktivierungen der Amygdala bei depressiven Patienten bei der Verarbeitung negativer Stimuli (Anand et al. 2005), wobei auch hier der Einfluss der antidepressiven Medikation von Bedeutung ist (Fu et al. 2004). Ein positiver Therapieverlauf scheint zudem mit einem Rückgang der erhöhten Aktivierung der Amygdala assoziiert zu sein (Sheline et al. 2001). Auch im Bereich der bipolaren Störungen finden sich signifikante Abweichungen der zerebralen Aktivierung. So fanden Blumberg et al. (2003) bei bipolaren Patienten bedeutsame Veränderungen der Aktivität im ventralen präfrontalen Kortex.
Für nahezu alle psychischen Erkrankungen lassen sich neben Schizophrenie und Depression Befunde für von Gesunden abweichende kortikale Aktivierungen finden (Übersicht zu affektiven und Angsterkrankungen: z. B. Deckersbach et al. 2006; demenzielle Erkrankungen: Prvulovic et al. 2005), wobei allgemein die Frage nach Ursache oder physiologischem Korrelat der bestehenden psychischen Störungen oder der medikamentösen Behandlung schwer beantwortet werden kann.
Jedoch sind die Anwendungsgebiete sehr viel breiter und nicht auf die psychiatrische Forschung beschränkt. Bisher sind auf verschiedensten Gebieten der modernen Hirnforschung weitreichende Ergebnisse erzielt worden. So konnte gezeigt werden, dass bei blinden Patienten die Gehirnanteile, die normalerweise die Eindrücke des Sehens verarbeiten, nun dazu genutzt werden, intensiv Tastbewegungen zu analysieren. Des Weiteren weisen Kinder mit Lese- und Schreibstörung (Dyslexie) abnormale Aktivitätsmuster beim Lesen bestimmter Aufgaben auf. Diese wenigen Beispiele geben einen Eindruck davon, welche Möglichkeiten nunmehr durch die fMRT zur Darstellung veränderter Durchblutungsmuster bei Gehirnkrankheiten gegeben sind.
Schließlich hat die funktionelle MRT in der Medizin bereits klinisch relevante Einsatzgebiete, z. B. im Rahmen der Operationsplanung bei Hirntumoren. Ziel hierbei ist es, funktionell relevante Hirnareale bei der Operation möglichst zu schonen.

Magnetresonanzspektroskopie (MRS)

Mithilfe der Magnetresonanzspektroskopie (MRS) können biochemische Vorgänge im lebenden Gewebe erfasst werden.

Prinzip

Wie die strukturelle Magnetresonanztomografie (MRT) und die funktionelle Magnetresonanztomografie (fMRT) basiert die MRS auf dem Phänomen der nukleären magnetischen Resonanz. Die MRS benötigt weder Röntgenstrahlung noch die Applikation radioaktiver Materialien und kann mit relativ wenig Zusatzausstattung (bei einem vorhandenen geeigneten MR-Tomografen) durchgeführt werden.
Aufgrund der elektrischen Ladung entwickeln Atome innerhalb des äußeren Magnetfeldes ein eigenes magnetisches Moment. Um den Wasserstoffkern einer Molekülgruppe entstehen abhängig von deren Struktur unterschiedliche, für einzelne Metaboliten aber spezifische Magnetfeldstärken, welche das äußere, vom Tomografen angelegte Magnetfeld lokal ändern. Dies führt zu einer lokalen substanzspezifischen Verschiebung der Resonanzfrequenz, die in ppm („parts per million“) angegeben wird. Die Verschiebung der Resonanzfrequenz ist von der äußeren Feldstärke abhängig und erlaubt den qualitativen und zumindest semiquantitativen Nachweis von bestimmten Metaboliten.
Im Wesentlichen können relative Konzentrationen von Metaboliten, die Atome mit einem magnetischen Moment enthalten, bestimmt werden, wobei v. a. die 1H(Protonen)-MRS und die 31P(Phosphor)-MRS Bedeutung erlangt haben. Die Messung relativer Konzentrationen von Verbindungen, die Kohlenstoff (13C), Stickstoff (14N), Lithium (7Li) oder Fluor (19F) enthalten, spielt hingegen eine untergeordnete Rolle.
Prinzipiell stehen 2 verschieden Verfahren der H-MR-Spektroskopie zur Verfügung: die Single-Voxel-Spektroskopie (SVS) und als Multivoxelverfahren das sog. Chemical-Shift-Imaging (CSI) oder auch „spectoscopic imaging“ genannt. Bei der Single-Voxel-Spektroskopie wird das MR-Spektrum eines zuvor definierten Voxels aufgezeichnet. Die Vorteile dieses Verfahrens liegen in erster Linie in der besseren Lokalisation der Einzelspektren. Sie wird bei der Untersuchung definierter anatomischer Strukturen oder umschriebener Pathologien angewendet. Beim Chemical-Shift-Imaging werden Metabolitenspektren von mehreren, gitterförmig angeordneten benachbarten Voxel in einem definierten Areal, dem „volume of interest“ (VOI) untersucht. Der Vorteil dieser Methode liegt in einer guten Auflösung der Metabolitenverteilung eines festgelegten Hirnvolumens. Sie wird eingesetzt, um die Ausdehnung eines mittels anderer Methoden lediglich ungenau eingrenzbaren Prozesses, beispielsweise eines epileptogenen Fokus, festzulegen. Diese Methode ist allerdings mit einem beträchtlichen Sensitivitätsverlust verbunden.

Einsatz von 1H- und 31P-MRS in der Psychiatrie

Im Wesentlichen wird heute in der Psychiatrie die 1H- und 31P-MRS verwandt. Bei der 1H-MRS können folgende Moleküle erfasst werden:
  • N-Acetyl-Aspartat (NAA); NAA ist ausschließlich im ZNS nachweisbar und wird als neuronaler Marker aufgefasst.
  • Kreatin (Cr) und Phosphorkreatin (PCr) als gemeinsamer Peak; diese Verbindungen sind v. a. für den Energiehaushalt der Zelle wichtig (siehe 31P-MRS).
  • Cholin (Ch); basaler Bestandteil der Phospholipidstruktur von Zellmembranen. Ein erhöhter Cholin-Peak steht somit für einen gesteigerten Zellmembranumsatz, wie er in stark proliferativen oder sehr zellreichen Geweben vorkommt.
Weitere in geringerer Konzentration vorkommende Moleküle im 1H-MR-Spektrum sind Laktat, Lipide, Glutamin, Glutamat und Inositol.
Die 31P-MRS besitzt den Vorteil, dass sie alle im Körper vorkommenden 31P-enthaltenden Metabolite vollständig erfasst, allerdings besitzt die 31P-MRS nur 5 % der Sensitivität der 1H-MRS. Daher müssen auch relativ große Volumina (ca. 15–36 cm3) untersucht werden.
Zwei große, voneinander unabhängige 31P-haltige Molekülgruppen können voneinander unterschieden werden:
  • Phospholipide,
  • die energiereichen Phosphate sowie anorganisches Phosphat (Abb. 5 eines typischen 31P-MR-Spektrums).
Die Phospholipide bestehen aus Phosphomonoestern (PME) und -diestern (PDE). Hauptbestandteile der PME sind Phosphocholin (PC), Phosphoethanolamin (PE) und L-Phosphoserin (PS). Die PDE stellen die Summe aus Glyzerol-3-Phosphocholin (GPC), Glyzerol-3-Phosphoethanolamin (GPE) sowie mobilen Phospholipiden dar. PME werden als Membranaufbaubestandteile angesehen, PDE als Abbauprodukte des Membranstoffwechsels.
Daneben können mit der 31P-MRS folgende Metabolite des intrazellulären Energiestoffwechsel gemessen werden: Adenosintriphosphat (ATP), Phosphokreatin (PCr) sowie anorganisches Phosphat (Pi). PCr, ATP und Pi sind Marker des sich in einem Gleichgewicht befindlichen intrazellulären Energiemetabolismus (Abb. 6).
Neben der Bestimmung relativer Molekülkonzentrationen in bestimmten Gehirnvolumina („volumes of interest“) können mit dem Spectroscopic Imaging gleichzeitig in mehreren Hirnarealen die relativen Konzentrationen von Molekülen, die ein detektierbares Atom enthalten, gemessen und so die räumliche Konzentrationsverteilung in einer Hirnschicht dargestellt werden. Diese Methode ist allerdings mit einem erheblichen Sensitivitätsverlust verbunden.

Positronenemissionstomografie (PET)

Die Positronenemissionstomografie ist ein nuklearmedizinisches Verfahren.

Prinzip

Bestimmte radioaktive Elemente senden Protonen aus und heißen daher Protonenstrahler. Geeignete Protonenstrahler werden dem Probanden appliziert, sie emittieren Protonen, die nach kurzer Laufstrecke auf ein Elektron treffen; hierbei werden das Proton und das Elektron im Rahmen einer sog. Materie-Antimaterie-Reaktion in 2 γ-Quanten umgewandelt. Diese beiden γ-Quanten bewegen sich diametral auseinander. Sie können dann von sich gegenüberliegenden Detektoren gemessen werden. Da sich beide γ-Quanten mit derselben Geschwindigkeit bewegen und diametral auf einer Gerade gelegen auseinanderstreben, kann aus der zeitlichen Information (wann trifft γ-Quant 1 auf den Detektor 1 in Relation zu γ-Quant 2 auf Detektor 2, Abb. 7) und der räumlichen Zuordnung (auf einer Gerade zwischen den beiden Detektoren) eine genaue räumliche Zuordnung der Materie-Antimaterie-Reaktion erfolgen.
Die Detektoren sind heute meist zu Blöcken zusammengefasst und kreisförmig um das zu messende Areal angeordnet, sodass mithilfe mathematischer Rekonstruktionsverfahren ein Schnittbild der Aktivitätsverteilung erstellt werden kann.

Aussagemöglichkeiten der PET

Mit der PET können je nach verwendetem Positronenstrahler Aussagen über die Perfusion, den Rezeptorstatus oder die Stoffwechselsituation des zentralen Nervensystems getroffen werden.
Perfusionstracer
Als Perfusionstracer wird in der Regel 15O-markiertes Wasser (15O-H2O) verwendet, das im Vergleich zu stabilem Wasser in vivo keine Unterschiede aufweist. Dieses Radionuklid wird üblicherweise zur Bestimmung des Regional Cerebral Blood Flow (rCBF) eingesetzt.
Rezeptorliganden
Im Bereich der Rezeptorliganden stehen Rezeptorantagonisten zur Charakterisierung des prä- und postsynaptischen dopaminergen Systems zur Verfügung (Beispiele: 18F-L-Dopa, 11C-Methylspiron und 11C-Racloprid als D2-Antagonisten sowie 11C-Sch 23390 als D1-Antagonist). Die für das dopaminerge System charakterisierten Ansätze sind auch auf andere Rezeptorsysteme angewendet worden. Es existieren mehr als hundert radioaktiv markierte Liganden für prä- und postsynaptische Bindungsstellen für die Rezeptorsysteme GABA/Benzodiazepin, Achetylcholin (nikotinisch, muskarinisch), Serotonin, Opiat, Histamin, Adenosin u. a. (Rösch et al. 2005).
Stoffwechseltracer
Als Stoffwechseltracer wird radioaktiv markierter Sauerstoff (15O-O2), mit dem nach Inhalation der zerebrale O2-Metabolismus (einschließlich zerebrale O2-Extraktion und zerebraler O2-Verbrauch) gemessen werden kann, verwendet. 18F-markierte Fluordesoxyglukose (FDG), ein Glukoseanalogon, das nicht weiter metabolisiert wird und zunächst intrazellulär verbleibt, erlaubt die Darstellung des zerebralen Glukosestoffwechsels. Die FDG-PET ist die am häufigsten durchgeführe PET-Untersuchung überhaupt und hat als einzige PET-Methode breitere Anwendung gefunden. Ein Normalbefund ist in Abb. 8 dargestellt.
Neue Perspektiven der PET-Untersuchung in der Alzheimerdiagnostik
In Studien wird untersucht, ob der Einsatz schwach-radioaktiver Amyloid-Tracer kombiniert mit PET das individuelle Risiko einer Alzheimer-Erkrankung vorhersagen kann und sich zur Beurteilung des Therapieverlaufs eignet. Zurzeit sind die bildgebenden Verfahren der Nuklearmedizin noch kein Ersatz für die etablierten Diagnoseverfahren des M. Alzheimer – wohl aber eine wertvolle Ergänzung. Die Anwendung der Amyloid-Bildgebung sollte derzeit auf Demenz- und Imaging-Experten beschränkt sein und auch nur für klar definierte Indikationen. Ein Screening ist derzeit nicht vertretbar (Drzezga et al. 2014).

Probleme der PET-Untersuchung

Ein großes Problem der Durchführbarkeit von PET-Untersuchungen stellt die kurze Halbwertszeit der Positronenstrahler 18F (109 min), 11C (20 min), 13N (10 min) und 15O (2 min) dar, was zu mindestens für die 3 zuletzt genannten Strahler eine unmittelbare Nachbarschaft der Untersuchungseinrichtung (PET-Gerät) und des Produktionsortes (Zyklotron einschließlich entsprechender Radiochemieabteilung) notwendig macht.
Ein PET-Gerät wird mit Kosten in Höhe von 2–2,5 Mio. € veranschlagt, eine Zyklotron-/Radiochemieeinheit kostet je nach Ausstattung zwischen 2 und 10 Mio. €. Bisher bezahlen die Krankenkassen im Rahmen einer Einzelfallregelung nur die FDG-PET.
Die effektive Strahlenbelastung ist bei PET-Untersuchungen je nach verwendetem Positronenstrahler stark unterschiedlich, bei 15O-H2O beträgt die effektive Dosis 1,2 μSv/MBq, bei 18F-FDG 21–27 μSv/MBq.

Single-Photon-Emissionscomputertomografie (SPECT)

Die Besonderheit nuklearmedizinischer diagnostischer Verfahren besteht in der Möglichkeit, im intakten menschlichen Organismus ablaufende Stoffwechselvorgänge dreidimensional sicht- und messbar zu machen. Dies ermöglicht die SPECT durch die Quantifizierung von Neurotransmittersystemen auf der synaptischen Ebene. Zudem lassen sich die Veränderungen durch die Verwendung psychotroper Substanzen und Psychopharmaka in vivo evaluieren. Die SPECT ist im Vergleich zur PET ein kostengünstiges und weitverbreitetes Verfahren, welches eine qualitative und semiquantitative Aussage über den Blutfluss sowie den Stoffwechsel definierter Hirnregionen machen kann.

Prinzip

Bei der SPECT werden Substrate, die am Stoffwechselgeschehen des ZNS beteiligt sind, mit radioaktiven Isotopen markiert. Dadurch entstehen sog. Radioliganden, die intravenös appliziert über den Blutstrom und durch aktiven Transport oder Diffusion in spezifische Hirnregionen gelangen. Die Messung der von dem Radioisotop emittierten γ-Strahlung sowie die mathematische Berechnung der Lokalisation des Isotops zum Zeitpunkt der Emission liefert eine Aussage über Ort und Umsatz der Substrate.
Für die Funktionsabläufe im ZNS spielt die Interaktion zwischen Neurotransmittern und Rezeptoren eine entscheidende Rolle. Mit der Entwicklung selektiver Radioliganden wurde in den vergangenen Dekaden die Grundlage für die In-vivo-Abbildung von Rezeptorsystemen im ZNS geschaffen. Heute sind mit den Dopamin-, Benzodiazepin-, Opiat- und Serotoninrezeptoren die wichtigsten Rezeptorsysteme auch der SPECT zugänglich. Das dopaminerge System spielt in der Psychiatrie eine besondere Rolle, da eine Vielzahl von psychiatrischen Krankheitsbildern mit Funktionsstörungen des dopaminergen Systems einhergehen. Darüber hinaus stellt das dopaminerge System einen zentralen Angriffspunkt zahlreicher zentralwirksamer Medikamente dar.

Praktische Durchführung

Bei der praktischen Durchführung wird das zuvor durch eine chemische Reaktion an das Substrat gekoppelte radioaktive Isotop (Radioligand) intravenös appliziert. In der Patientenvorbereitung sollte bei Verabreichung von 123Jod-markierten Radiopharmazeutika der Applikation eine suffiziente Schilddrüsenblockade vorausgehen, um die Aufnahme freien Jodids in die Schilddrüse weitmöglichst zu unterbinden. Bei der Untersuchung liegt der Patient auf einer Liege und eine Gammakamera rotiert um die zu untersuchende Region (Abb. 9). Für die Datenakquisition werden bevorzugt hochauflösende SPECT-Systeme der neuen Generation eingesetzt (Mehrkopfsysteme, Ringdetektoren), um den heutigen Erfordernissen an Bildqualität, räumlicher Auflösung sowie Überlagerung funktioneller SPECT- mit morphologischen MR-Datensätzen Rechnung zu tragen.
Die Untersuchung dauert in der Regel 1–2 h. Es entsteht je nach verwendetem Radioisotop eine Strahlenbelastung, die im Bereich konventioneller Untersuchungen mit der Computertomografie z. B. des Bauchraumes liegt. Schwangere Patienten sollten daher in der SPECT nicht untersucht werden.

Bedeutung der SPECT für die Psychiatrie

Die SPECT hat in der Psychiatrie sowohl eine gewisse klinisch-diagnostische als auch wissenschaftliche Bedeutung. Die klinische Bedeutung liegt in erster Linie in der Beurteilung der regionalen Hirndurchblutung. So können bei der Diagnostik zerebraler Perfusionsstörungen wertvolle Informationen gewonnen werden. Der Stellenwert bei psychischen Erkrankungen wird bei den jeweiligen Krankheitsbildern erörtert. Zudem findet sie ihre klinische Anwendung zunehmend in der Therapiekontrolle (Drug Monitoring) der psychopharmakologischen Behandlung schizophrener Erkrankungen. Zusammenfassend muss jedoch festgehalten werden, dass keines dieser Radioliganden in der klinischen Routine, in Leitlinien für eine positive Diagnostik oder für die Beurteilung von Krankheitsverläufen psychiatrischer Störungen verwendet wird.
Ausgangspunkt sind die Untersuchungen der striatären Dopamin-D2-Rezeptorbindungen einzelner antipsychotischer Substanzen im Vergleich (Abb. 10). Die klassischen Antipsychotika wirken sehr stark auf die striatären D2-Rezeptoren und es hat sich gezeigt, dass erst eine D2-Besetzung zwischen 70–75 % das Auftreten von extrapyramidal-motorischen Symptomen (EPMS) deutlich steigert. In naher Zukunft lassen sich typische Antipsychotikaeinstellungen unter Zuhilfenahme der SPECT mit Dopaminrezeptor-Schwellenwertbestimmung für EPMS durchführen. Die SPECT kann möglicherweise im klinischen Alltag eine Monitoringmöglichkeit der D2-Besetzung darstellen, um EPMS gering zu halten.
Auch geben Dosisfindungsstudien mit der SPECT erste Hinweise im Hinblick auf eine klinische Response der Patienten. Es hat sich gezeigt, dass klassische Antipsychotika erst ab einer Besetzung um die 60–70 % eine antipsychotische Response entwickeln. Zukünftig könnte es daher möglich sein, die SPECT als Monitorverfahren bei sog. therapieresistenten Patienten anzuwenden, da im Einzelfall möglicherweise lediglich das „therapeutische“ Fenster – trotz höherer Antipsychotikadosen und im Blut nachweisbarer Spiegel – nicht erreicht ist.

Diagnostik bei speziellen psychischen Erkrankungen

Hirnleistungsstörungen und Demenz

Mit dem Begriff „Demenz“ wird ein Abbau intellektueller Fähigkeiten in Folge erworbener Erkrankungen oder Läsionen des Gehirns bezeichnet. Eine Vielzahl degenerativer, neurologischer, psychischer und internistischer Erkrankungen kann mit demenzieller Symptomatik einhergehen. Die CT oder MRT sind im Rahmen der Basisdiagnostik die wichtigsten bildgebenden Verfahren zum Ausschluss reversibler Demenzursachen. Der Ausschluss reversibler Erkrankungen, die mit demenziellen Symptomen einhergehen können (z. B. Schilddrüsenerkrankungen, affektive Störungen, subdurale Hämatome, Folsäuremangel), sind Voraussetzung für die weitere diagnostische Einordnung einer bestehenden primären neurodegenerativen Erkrankung oder zerebrovaskulären Störung.
Dieses Kapitel soll einen Überblick über den Einsatz bildgebender Verfahren und die Hauptbefunde der wichtigsten Erkrankungen geben, die mit demenziellen Symptomen einhergehen (s. nachfolgende Übersicht).

Primär neurodegenerative ZNS-Erkrankungen

Im Rahmen des normalen Alterungsprozesses ist eine gewisse Volumenminderung des Gehirns als normal anzusehen. Diese betrifft weitgehend alle Hirnanteile und äußert sich bildgebend in einer Zunahme der Ventrikelweite sowie der Weite der Hirnfurchen. Da dieser Prozess individuell sehr unterschiedlich verläuft, ist es im Einzelfall schwierig zu beurteilen, ob eine überaltersgemäße Hirnatrophie vorliegt. Letztlich sollte der Befund einer generalisierten Hirnsubstanzminderung mit Vorsicht und nur unter Kenntnis des klinischen Bildes gestellt werden.
An eine nichtphysiologische Atrophie muss immer dann gedacht werden, wenn ein Missverhältnis zwischen der Weite der inneren und der äußeren Liquorräume oder ein umschriebenes, einzelne Regionen betreffendes Atrophiemuster vorliegt.
M. Alzheimer
Heute wird zwischen einer Alzheimer-Demenz mit frühem (Patienten < 65-Jahre) und spätem Beginn (Patienten > 65-Jahre; World Health Organisation 1993) unterschieden (Kap. Demenz). Die Erkrankung stellt die häufigste Form der präsenilen Demenz dar.
Differentialdiagnose der demenziellen Entwicklung
Neuropathologisch imponiert eine generalisierte zerebrale Atrophie mit verbreiterter Gyrierung und weiten inneren und äußeren Liquorräumen. Sowohl CT als auch die MRT weisen bei Patienten mit fortgeschrittener Alzheimer-Erkrankung den Befund der ausgeprägten, generalisierten kortikalen Atrophie auf. In der Regel ist die zerebrale Atrophie am deutlichsten ausgeprägt im anterioren und medialen Temporallappen, was zu einer Erweiterung der Temporalhörner der Seitenventrikel und der Sylvischen Fissur führt. Gewöhnlich sind auch die Frontal- und Parietallappen betroffen, während die Okzipitallappen und der motorische Kortex (Zentralregion) weitgehend ausgespart bleiben.
Im frühen Stadium der Atrophie kann die CT-Bildgebung unauffällig sein (Abb. 11).
In letzter Zeit gewinnen halb- oder vollautomatische Volumenbestimmungen der Hippokampusregion immer mehr an Bedeutung. Diese Methoden könnten in Zukunft (neben anderen, z. B. Liquorparametern) zur Diagnostik einer Alzheimer-Demenz routinemäßig Anwendung finden.
Zusätzlich zur CT und MRT liefern SPECT und PET bildmorphologische Informationen, die zur Diagnose einer Alzheimer-Erkrankung beitragen. Beide Verfahren zeigen bei Untersuchungen der Perfusion und des Energiestoffwechsels klassischerweise symmetrische Minderaktivierungen in den Temporallappen, hier besonders in den Hippokampusformationen. Mithilfe dieser nuklearmedizinischen Methoden kann die Differenzialdiagnose zur Pseudodemenz, die häufig bei Altersdepressionen auftritt, gestellt werden, da hier keine Minderaktivierungen auftreten.
In Studien wird untersucht, ob der Einsatz schwach radioaktiver Amyloidtracer kombiniert mit PET das individuelle Risiko einer Alzheimer-Erkrankung vorhersagen kann und sich zur Beurteilung des Therapieverlaufs eignet.
Eine Sonderform der Alzheimer Demenz ist die Lewy-Body-Demenz mit wiederkehrenden visuellen Halluzinationen. Bildmorphologisch zeigt sich hier häufig keine oder eine nur milde generalisierte Hirnsubstanzminderung.
M. Pick
Es handelt sich um eine seltene kortikale Demenz, die häufig präsenil einsetzt. Im Gegensatz zum M. Alzheimer weist sie eine fokussierte, umschriebene zerebrale Atrophie auf. Sowohl die cCT als auch die MRT zeigen die frontotemporale Lokalisierung. Die dort bestehende Atrophie imponiert häufig stark asymmetrisch, mit überwiegendem Schwerpunkt in der linken Hemisphäre. Parietale und okzipitale Lobi sind von der Atrophie meist ausgespart (Abb. 12).
SPECT oder PET weisen sowohl bei Perfusionsmessungen als auch bei Untersuchungen des zerebralen Energiestoffwechsels (PET) eine charakteristische Minderversorgung der Frontallappen auf. Diese Verfahren sind also zu den strukturellen Untersuchungen der CT und MRT eine ideale Ergänzung in der differenzialdiagnostischen Abgrenzung von M. Pick und der Alzheimer-Erkrankung.
M. Parkinson und Parkinson-Syndrome
M. Parkinson
Diese häufige Multisystemerkrankung geht mit dem Verlust von Neuronen der Substantia nigra (v. a. der Pars compacta) einher. Die Veränderungen führen zu extrapyramidal-motorischen Symptomen wie Rigor, Tremor, Bradydyskinesie und Rigidität. Kommt es im Verlauf der Erkrankung klinisch zu einer Beeinträchtigung neurokognitiver Fähigkeiten spricht man von einer Parkinson-Demenz. Treten die typischen dyskinetischen Symptome zusammen mit anderen klinischen Symptomen auf, handelt es sich formell um ein Parkinson-Plus-Syndrom. Zu diesen zählen die Multisystematrophien, die kortikobasale Degeneration und die progressive supranukleäre Parese (PSP).
Die CT ist bei Patienten mit einer Parkinsonerkrankung häufig unauffällig. Auch die MRT zeigt in vielen Fällen keine Veränderungen oder nur eine milde Atrophie des Mittelhirns. Zur Darstellung der subkortikalen Veränderungen ist die hochauflösende, feingeschichtete MRT das diagnostische Mittel der Wahl, welche auch die feinen Strukturen der Pars compacta und reticulata der Substantia nigra voneinander abgrenzen lässt. Die aufgrund des höheren Eisengehaltes in der Pars reticularis normalerweise deutlich unterschiedliche Signaldifferenz zwischen diesen beiden Strukturen im T2w-Bild ist bei M. Parkinson abgeschwächt, da sich vermehrt Eisen und Ferritin in der Pars compacta ablagern. Beide Strukturen sind somit dann nicht mehr gut voneinander abgrenzbar.
Mit der PET kann eine Degeneration der Substantia nigra über die verminderte striatale Akkumulation des Dopaanalogons 18F-Dopa sehr sensitiv diagnostiziert werden.
Parkinson-Syndrome
Unter den sog. Parkinson-Plus-Syndromen wird eine Gruppe neurodegenerativer Erkrankungen zusammengefasst, die neben den klassischen Parkinson-Symptomen (Tremor, Rigor, Bradykinesie, posturale Instabilität) zusätzliche Symptome zeigen. Das klinische Trennkriterium ist die positive vs. fehlende Ansprechbarkeit hinsichtlich dopaminerger Pharmaka. Zu den Parkinson-Plus-Syndromen werden die Multisystematrophien, die progressive supranukleäre Parese und die kortikobasale Degeneration gezählt. Diese Syndrome haben z. T. charakteristische bildgebende Befunde.
MSA-C und MSA-P
Die Multisystematrophie ist eine sporadische neurodegenerative Erkrankung und eine der häufigeren Parkinson-Plus-Syndrome. Stehen extrapyramidale Symptome im Vordergrund spricht man von einer MSA-P, dominieren zerebelläre Symptome von einer MSA-C und wenn autonome Fehlfunktionen wie orthostatische Dysregulation o. ä. im Vordergrund stehen von einer MSA-A.
Mitunter lassen sich charakteristische Veränderungen im Rahmen einer MSA-C, weniger die der MSA-P, auch in der CT nachweisen, die MRT ist auch hier aber die Untersuchungsmethode der Wahl.
Bei der MSA-C findet man eine symmetrische Atrophie des Kleinhirns, einen eingefallenen Pons und einen erweiterten 4. Ventrikel. Diese Veränderungen lassen sich am besten in T1-gewichteten Aufnahmen in sagittaler Schichtführung darstellen. In axialen T2-gewichteten Sequenzen zeigt sich eine kreuzförmige Hyperintesität im Pons, welche aufgrund der Ähnlichkeit zu einem englischen Milchbrötchen Hot-Cross-Bun-Zeichen genannt wird (Abb. 13).
Bei der MSA-P imponieren die Putamina verschmälert und hypointens auf T2-gewichteten Aufnahmen. Häufig ist ein T2-hyperintenser lateraler Rand bei 1,5 T (cave: dies findet sich regelhaft bei 3 T).
Progressive supranukleäre Parese (PSP)
Diese auch als Steel-Richardson-Olszewski Syndrom bekannte neurodegenerative Erkrankung ist durch eine vertikale Blickparese, eine posturale Instabilität und eine dementielle Entwicklung charakterisiert und zählt zu den Tauopathien.
Die charakteristischen Veränderungen lassen sich häufig bereits in der CT, am besten aber auch hier wieder mit der MRT darstellen. Sagittale T1- oder T2-gewichtete Bilder zeigen eine Atrophie des Mittelhirns mit nach oben hin konkaver Begrenzung (Pinguin- oder Kolibrizeichen). Der Durchmesser des Mittelhirns ist vermindert. In axialer Schichtführung lässt sich eine Aufweitung der interpedunkulären Zisterne erkennen, was dem Mesenzephalon ein Micky-Maus-artiges Aussehen verleiht (Abb. 14).
Kortikobasale Degeneration
Die kortikobasale Degeneration ist eine seltene, sporadisch auftretende neurodegenerative und dementielle Erkrankung, die Patienten zwischen dem 50. und 70. Lebensjahr betrifft. Sie kann zu einem breiten Spektrum an motorischen, sensorischen und kognitiven Beeinträchtigungen sowie zu Verhaltensauffälligkeiten führen. Bei etwa der Hälfte der Patienten tritt ein sog. Alien-Limb-Syndrom auf (eine Störung, bei eine der beiden Hände nicht mehr der willentlichen Steuerung unterliegt). Als pathophysiologisches und bildmorphologisches Korrelat für die kortikobasale Degeneration findet man eine asymmetrische frontoparietale Atrophie, welche insbesondere die sensomotorische Zentralregion betrifft. Temporal- und Okzipitallappen sind weitgehend ausgespart (Abb. 15).
SPECT und PET zeigen einen Hypometabolismus frontoparietal und in den Basalganglien/Thalamus.
Chorea Huntington
Diese autosomal-dominant vererbte Erkrankung der Basalganglien wird ebenfalls unter die subkortikalen Demenzformen subsumiert. Neuropathologisch zeigt sich eine massive Atrophie der Basalganglien mit Volumenreduktionen im Striatum und Caudatum aufgrund neuronaler Degeneration.
Die cCT und, mit höherer Sensitivität, die MRT zeigen eine frontoparietal betonte kortikale Atrophie sowie eine subkortikale Atrophie mit fokaler Erweiterung der Vorderhörner der Seitenventrikel. Vermehrte Eisenablagerungen in Putamen und Caudatum führen zu charakteristischen Signalabschwächungen bzw. Hypointensitäten in der T2-gewichteten MRT-Aufnahme (Abb. 16).
Entsprechend der deutlichen striatären Atrophie lässt sich mit der SPECT diagnostisch ein pathologischer postsynaptischer D2-Rezeptorstatus mit verminderter IBZM-Bindung (123J-Jodobenzamid, spezifischer und selektiver D2-Rezeptoragonist) in den Basalganglien nachweisen.
M. Wilson
Diese familiäre hepatolentikuläre Degeneration ist eine autosomal rezessive Erbkrankheit. Es liegt eine Störung des Kupfermetabolismus vor, bei der Zoeruloplasmin, das Serumtransportprotein für Kupfer, nicht hergestellt werden kann. Die betroffenen Patienten fallen neben einer dementiellen Entwicklung mit einer Leberfunktionsstörung und Veränderungen der Kornea (Kayser-Fleischer-Kornealring) auf.
Die CT- und MRT-Diagnostik zeigt keine oder nur eine geringe Hirnatrophie.
Die MRT zeigt meist bilaterale Hyper- sowie Hypointensitäten in den T2-gewichteten Aufnahmen im Striatum, dem Nucleus lentiformis sowie gelegentlich im Thalamus (Abb. 17).
Mit der SPECT lässt sich typischerweise eine deutliche Verminderung der striatären postsynaptischen D2-/D3-Rezeptorstatus im Vergleich zu gesunden Kontrollprobanden nachweisen. Diese Veränderung kann den strukturellen MRT-Befunden sogar vorausgehen, somit stellt die Dopaminrezeptordarstellung mit der SPECT eine wichtige diagnostische Methode bei dieser Erkrankung dar.
Pantotheatkinase-assoziierte Neuropathie (PKAN)
Der früher gebräuchliche Name „Hallervorden-Spatz-Erkrankung“ sollte aufgrund von Verstrickungen v. a. von Julius Hallervorden in das Euthanasieprogramm des Dritten Reichs nicht mehr verwendet werden. Diese Speichererkrankung unterliegt einem autosomal-rezessiven Erbgang oder tritt sporadisch auf. Die meisten Erkrankungen werden in der ersten Lebensdekade oder im jungen Erwachsenenalter manifest. Die genaue Ätiologie dieser Speichererkrankung ist ungeklärt, die Erkrankung stellt eine seltene Differenzialdiagnose der präsenilen Demenz dar. Es kommt zu einer exzessiven Ablagerung von Eisen im Globus pallidum und in der Substantia nigra, was histopathologisch zum Volumenverlust und zu einer rostbrauen Verfärbung dieser Strukturen führt. In der diagnostischen Beurteilung kommt der MRT eine wesentliche Bedeutung zu. Hier lassen sich die Eisenablagerungen als deutliche Hypointensitäten in T2-Aufnahmen nachweisen. Typisch, wenn auch nicht immer vorhanden ist eine kleine Hyperintensität im medialen Anteil des Globus pallidum, was an das Auge eines Tigers erinnert (Eye of the Tiger; Abb. 18).

Sekundäre Demenzursachen

Eine Reihe von zerebralen Erkrankungen kann mit einer dementiellen Entwicklung einhergehen. Die differentialdiagnostische Einordnung ist wichtig, da sie z. T. einer spezifischen Behandlung zugänglich sind.
Normaldruckhydrozephalus
Beim idiopathischen Normaldruckhydrozephalus (NPH) besteht eine gestörte Liquorflussdynamik bei normalem Liquordruck, wobei die genaue Pathophysiologie noch nicht geklärt ist. Der NPH ist Ursache von etwa 5 % aller Demenzerkrankungen und ist klinisch durch die Trias aus Demenz, Blasenfunktionsstörung und kleinschrittigem Gangbild gekennzeichnet. Durch wiederholtes Ablassen von Liquor, bzw. durch Anlage eines Liquorshunts kommt es in vielen Fällen zu einer eindrucksvollen Besserung der Symptome.
Bildmorphologisch fällt ein Missverhältnis zwischen den symmetrisch erweiterten inneren und v. a. vertexnah eher engen äußeren Liquorräumen auf. Der Balken kann aufgespannt erscheinen, um die Vorder- und Hinterhörner der Seitenventrikel finden sich sog. Polkappen als Ausdruck eines druckbedingten transependymalen Liquorübertritts (Abb. 19).
Vaskuläre Demenz
Zerebrovaskuläre Veränderungen sind eine häufige Ursache einer kognitiven Verschlechterung. Auch wenn jede Form der zerebralen Durchblutungsstörung zu einer dementiellen Entwicklung beitragen kann, steht die zerebrale Mikroangiopathie, also die Erkrankung der kleinsten gehirnversorgenden Arterien im Vordergrund, welche meist Folge einer langjährigen arteriellen Hypertonie ist (Abb. 20).
Selten liegen einer vaskulären Demenz hereditäre Erkrankungen wie etwa Mitochondriopathien oder eine CADASIL (Cerebral Autosomal Dominant Arteriopathy with Subcortical Infarcts and Leukoencephalopathy) zugrunde.
Das Risiko für eine vaskuläre Demenz steigt mit dem Lebensalter.
Mikroangiopathische Veränderungen lassen sich mit der CT nachweisen, deutlich früher und sensitiver aber ist aber die Darstellung mit der MRT. In der CT sind die peri- und supraventrikulären Veränderungen im Vergleich zum gesunden Marklager hypodens. Die MRT zeigt die Veränderungen am besten in T2-gewichteten oder FLAIR-Sequenzen als fleckförmige bis flächige signalreiche Veränderungen. Häufig finden sich eingestreute kleine lakunäre Infarkte und Mikroblutungen.
Nach Loeb und Meyer (1996) werden folgende Formen der vaskulären Demenz unterschieden:
1.
Multiinfarktdemenz: Summation der Effekte mehrerer Territorialinfarkte.
 
2.
Strategische Infarkte: ischämische Läsionen in strategisch wichtigen Schaltstellen, v. a. Thalamus, Striatum, Gyrus angularis.
 
3.
Multiple lakunäre Infarkte (Status lacunaris): typische Symptome sind Apathie, Denk- und psychomotorische Verlangsamung, Bradykinesie, Orientierungs-, Aufmerksamkeits- und Gedächtnisstörungen, Perseverationen.
 
4.
Subkortikale arteriosklerotische Enzephalopathie (SAE, früher Morbus Binswanger): diffuse, mikroangiopathische Marklagerveränderungen (Abb. 21).
 
5.
Mischformen der o. g. Formen, z. B. Territorialinfarkte und lakunäre Infarkte führen zur gemischten kortikalen und subkortikalen Demenz.
 
6.
Einzelne oder multiple intrazerebrale Hämatome: durch hämorrhagische Diathese, hypertensive Einblutungen, Gefäßmalformationen oder Amyloidangiopathie.
 
7.
CADASIL-Syndrom (= Cerebral Autosomal Dominant Arteriopathy with Subcortical Infarcts and Leukoencephalopathy): genetische Erkrankung mit Migränevorgeschichte, gehäuften zerebralen Infarkten und Demenz.
 
8.
Mixed Dementia (vaskuläre Demenz in Kombination mit Alzheimer-Demenz): Alzheimer Demenz mit intrakraniellen Blutungen im Rahmen einer Amyloidangiopathie oder zerebraler Infarkte.
 

Schizophrene Erkrankungen

Strukturelle Bildgebung

Eine anerkannte Metaanalyse zu den MRT-Studien an schizophrenen Patienten dokumentiert für den Zeitraum von 1988–1998 insgesamt 58 ZNS-Untersuchungen an 1588 schizophrenen Patienten (Wright et al. 2000). Bestätigt werden die Befunde einer leichten Reduktion des Gesamthirnvolumens um durchschnittlich 2 % und die Erweiterung der Seitenventrikel um durchschnittlich 26 % im Vergleich zu gesunden Kontrollprobanden. Neben diesen globalen Veränderungen zeigt sich für die Region des Hippokampus, des Parahippokampus und der Amygdala eine bihemisphärale strukturelle Reduktion von 5–7 % im Vergleich zu gesunden Probanden. Zusätzlich ergibt sich für die Region des linken anterioren superioren temporalen Gyrus (STG) eine Reduktion um 7 %.
Region-of-Interest-Methodik (ROI-Methodik)
Die genaue Betrachtung der Daten zeigt, dass viele MRT-Studien, die einem manuell-interaktiven Analyseansatz folgen (ROI–Methoden), aufgrund des hohen Arbeitsaufwandes nur wenige Einzelregionen im ZNS untersucht haben. So werden die Seitenventrikel in 30 Studien untersucht, während die Evaluation der grauen und weißen Substanz für das gesamte Gehirn nur in jeweils 6 und 5 Studien vorgenommen wurden (Wright et al. 2000).
In den letzten Jahren wurden mithilfe der ROI-Methodik weitere Hirnareale untersucht, die möglicherweise in die Pathogenese der Schizophrenie involviert sein könnten. So verdichten sich Hinweise aus mehreren Studien, dass paralimbische Regionen wie der insuläre, orbitofrontale, temporopolare und parazinguläre Kortex bei schizophrenen Patienten im Vergleich zu gesunden Kontrollen im Volumen signifikant vermindert sind (Yücel et al. 2003).
Voxelbasierte Morphometrie (VBM)
Durch die Entwicklung und Etablierung der VBM konnten in den letzten Jahren innerhalb einzelner Studien die Hirnstrukturen deutlich größerer Stichproben schizophrener und gesunder Patienten untersucht werden, da diese Methode auf automatisierten Verfahren beruht, die keiner Interaktion mit dem Untersucher bedürfen (Ashburner und Friston 2000). Weitere Vorteile der VBM sind v. a. die bessere internationale Vergleichbarkeit der Ergebnisse durch Normierung der Einzeldatensätze auf ein Standardgehirn sowie die Möglichkeit zur Untersuchung des Gesamtgehirns ohne hypothesengesteuerte Auswahl bestimmter Regionen.
Mithilfe der VBM konnten im Quer- und Längsschnitt frühere Ergebnisse der ROI-Studien bestätigt und weitere wichtige Befunde zu hirnmorphologischen Veränderungen bei schizophrenen Patienten in verschiedenen Stadien der Erkrankung gewonnen werden. Eine Metaanalyse von Honea et al. (2005) mit insgesamt 390 schizophrenen Patienten und 364 gesunden Kontrollen konnte bei den Patienten ein komplexes Muster von strukturellen Veränderungen belegen. Dieses Muster beinhaltet hauptsächlich Strukturen des limbischen Systems (Hippokampus, Amygdala), Regionen in unmittelbarer Nachbarschaft des Sulcus lateralis (Insel, STG, Gyrus angularis, supramarginalis und frontalis inferior), die präfrontale und frontale Hirnkonvexität (Gyrus frontalis superior, Gyrus frontalis medius) sowie die präfrontalen und orbitofrontalen Areale im Interhemisphärenspalt und der Fossa cranii anterior. Darüber hinaus wurde in dieser wichtigen Übersichtsarbeit auch über morphologische Veränderungen in subkortikalen Arealen (Thalamus, Nucleus caudatus) und dem Kleinhirn berichtet.
In der Metaanalyse von Haijma et al. (2013) wurden in einem Querschnittsvergleich 317 Untersuchungen eingeschlossen, die sowohl ROI- als auch VBI-gestützt waren und insgesamt 8327 medizierte und 771 antipsychotikanaive Patienten umfassten. In den medizierten Patienten zeigte sich eine Volumenminderung des intrakraniellen Volumens und des gesamten Hirnvolumens um 2,0 % (Effektgröße d = −0,17) bzw. 2,6 % (d = −0,30). Die ausgeprägtesten Effektstärken stellten sich für bestimmte Strukturen der grauen Substanz dar (zwischen −0,22 bis −0,58). In der Gruppe der antipsychotikanaiven Patienten waren die Volumenreduktionen im Nucleus caudatus (d = −0,38) und im Thalamus (d = −0,68) am deutlichsten. Die Volumenreduktionen in der weißen Substanz stellten sich in beiden Subgruppen ähnlich dar, während Volumenreduktionen in der grauen Substanz bei den behandelten Patienten deutlicher waren. Die Volumenreduktionen in der grauen Substanz der medizierten Gruppe waren mit einer längeren Krankheitsdauer und eine höheren Antipsychotikadosis zum Scan-Zeitpunkt assoziiert. Die Autoren schlossen, dass der Verlust an Hirnsubstanz im Laufe der Schizophrenie eine Kombination aus einer frühen Störung der neuronalen Entwicklung (Verminderung des intrakraniellen Volumens) und den Folgen der Krankheitsprogression darstellt. Für eine weitere recht aktuelle Metaanalyse mit ähnlichen Resultaten (s. Shepherd et al. 2012).
Dynamische strukturelle ZNS-Veränderungen
Bildgebungsstudien an umfangreichen Kohorten zeigen zudem dynamische strukturelle ZNS-Veränderungen bei bestehender, klinisch manifester Schizophrenie mit zunehmender Ausbreitung der Muster, je länger die Krankheitsphasen andauerten (Meisenzahl et al. 2008). Die erste Hypothese ist, dass die zugrundeliegenden neurobiologischen Korrelate Jahre vor Ausbruch der Erkrankung nachweisbar sind.
Bereits die Hochrisikogruppe für schizophrene Störungen weist mittels der VBM ein Muster von volumetrischen Reduktionen der grauen Substanz in den präfrontal-temporolimbischen Hirnarealen auf, wie sie in verschiedenen Stadien der manifesten Schizophrenie vorhanden sind (Meisenzahl et al. 2008). Diese Veränderungen sind in der Hochrisikogruppe – bei gleicher topologischer Verteilung – jedoch geringer ausgeprägt und gehen der manifesten Erkrankung voraus. Die Befunde verweisen darauf, dass der Prodromalzustand und der Übergang in die Psychose eine aktive Phase der Krankheitsentwicklung ist und diese Regionen vermutlich mit den umfassenden kognitiven und psychopathologischen Dimensionen der Erkrankung assoziiert sind.
In der Metaanalyse von Vita et al. (2012) wurde die Frage des Einflusses der Krankheitsprogression auf die Hirnstruktur unter Einschluss von 19 Arbeiten, die 813 Patienten mit Schizophrenie und 718 Kontrollen umfassten, untersucht. Hierbei waren auch Arbeiten, die nur ersterkrankte Patienten einschlossen. Insgesamt zeigten die Patienten eine im Vergleich zu der Kontrollgruppe stärker ausgeprägte Progression der Volumenreduktion für das Gesamtvolumen der grauen Substanz, den linken Gyrus temporalis superior (für die hinteren Anteile war dies beidseitig ausgeprägt), den linken Heschl-Gyrus und das linke Planum temporale. Diese Analyse demonstrierte, dass der progressive Verlust an grauer Substanz bei der Schizophrenie mit einer regionalen und zeitlichen Spezifität erfolgt. Er zeigt sich stärker ausgeprägt (als bei der Vergleichsgruppe) in der linken Hemisphäre und dem oberen Temporallappenbereich (mit Effektstärken um 1), ganz besonders spielt er sich in den ersten Erkrankungsjahren ab. Diese Metaanalyse wurde durch eine spätere Untersuchung der Gruppe Vita et al. (2015) unterstützt (eingeschlossene Patienten mit Schizophrenie: 1155, gesunde Kontrollen: 911).
In der Metaanalyse von Olabi et al. (2011) wurden 928 schizophrene Patienten und 867 Kontrollen eingeschlossen. Die Unterschiede zwischen Patienten und Kontrollen als prozentuale jährliche Unterschiede betrugen −0,07 % für das Gesamthirnvolumen, −0,59 % für die weiße Substanz, −0,32 % für die frontale weiße Substanz, −0,32 % für die parietale weiße Substanz, −0,39 % für die temporale weiße Substanz und +0,36 % für die beiden Seitenventrikel.
Strukturelle ZNS-Korrelate
Strukturelle ZNS-Korrelate der verschiedenen Vulnerabilitätsphasen von Hochrisikostadien der Schizophrenie wurden untersucht. In Anlehnung an das Konzept der frühen und späten Phase des Hochrisikoszustandes von Klosterkötter wurden die Hochrisikogruppen in eine „psychoseferne“ und eine „psychosenahe“ Subgruppe unterteilt (Klosterkötter et al. 2001). Bildgebungsstudien konnten nunmehr erstmalig darstellen, dass bereits der psychoseferne Hochrisikozustand, der durch die Basissymptome von Huber (1966) definiert ist, von einem eindeutigen strukturellen neurobiologischen Prozess begleitet ist. Der psychosenahe Hochrisikozustand zeigte wiederum eine weitere Ausbreitung dieser strukturellen Auffälligkeiten, insbesondere in den präfrontalen Arealen (s. hierzu auch Brent et al. 2013).
Diese medialen und lateralen präfrontalen Veränderungen waren schließlich prädiktiv für den späteren Übergang in die offene Psychose. Die Arbeiten von Klosterkötter et al. (2001) und Huber (1966) unterstützen die Hypothese, dass bereits im Hochrisikozustand Muster struktureller Auffälligkeiten nachweisbar sind. Die Ausprägung dieser strukturellen präfronto-temporolimbischen Muster steht mit der symptomatologischen Nähe zur Psychose in nachweisbarem Zusammenhang. Diese spezifische neurobiologische Handschrift verweist auf unterschiedliche Vulnerabilitätslevel der Erkrankung Schizophrenie.
Fazit
Zusammengefasst belegen diese Daten, dass den diversen klinischen Erscheinungsformen, die mit dem Begriff der „schizophrenen Erkrankung“ verknüpft sind, komplexe neuroanatomische Veränderungen zugrunde liegen, die der Erkrankung bereits Jahre vor deren Ausbruch vorausgehen. Diese Veränderungen entstehen möglicherweise auf dem Boden einer strukturellen und funktionellen „Dyskonnektion“ (Stephan et al. 2006), die das Resultat einer neuronalen Entwicklungsstörung darstellt und im weiteren Verlauf der Erkrankung zu progredienten und defizienten neuroplastischen Veränderungen führt (Pantelis et al. 2005).
Ist eine Einzelfalldiagnostik der schizophrenen Störung mittels zerebraler Kernspintomografie möglich?
Nur auf der Grundlage reliabler, zu diagnostischen Zwecken praktisch einsetzbarer Biomarker kann innovative Therapieentwicklung stattfinden. Gruppenvergleiche mit Anwendung univariater statistischer Methoden sind für eine diagnostische Vorhersagbarkeit auf Einzelfallniveau nicht anwendbar. Um diese Limitierung zu umgehen, wurden 2009 erstmalig multivariate Lernalgorithmen angewendet, die die diskriminativen neuroanatomischen Muster von einer Trainingsklasse lernten und diese gelernten Muster als Entscheidungsfunktion anwendeten, um diagnostische Kategorien von unbekannten Fällen vorauszusagen.
Im durchgeführten Studiendesign wurden Hochrisikopatienten und gesunde Kontrollen zu einem Indexzeitpunkt und nach 4 Jahren mittels struktureller MRT und klinischer Evaluation untersucht. Mittels der multivariaten Methode konnte die Früherkennung von Hochrisikoprobanden und die zutreffende Vorhersage einer späteren Konversion in die Schizophrenie anhand von strukturellen MRT mit einer Wahrscheinlichkeit von 80–90 % erstmalig nachgewiesen werden (Koutsouleris und Meisenzahl, 2008).
Die Anwendung dieser Lernfunktion auf die Hirnanatomie zeigt, dass die Muster der präfrontal-temporalen sowie zingulären und subkortikalen Hirnregionen Klassifikatoren für die korrekte diagnostische Zuordnung waren. Insbesondere die volumetrischen Veränderungen der lateral-präfrontalen sowie temporalen Regionen waren für die Vorhersage der Konversion in die klinisch manifeste Erkrankung prädiktiv. Diese erste Pilotarbeit (Koutsouleris und Meisenzahl, 2008) sowie mittlerweile existierende Replikationsarbeiten aus den Folgejahren geben einen Ausblick und Hoffnung für die Perspektive einer individualisierten objektiven Neurodiagnostik in der Psychiatrie.
Einfluss von Psychopharmaka
Ein möglicher wichtiger Einflussfaktor für die Ergebnisse der beschriebenen strukturellen MRT-Befunde ist der Einfluss der Psychopharmaka auf verschiedene Hirnstrukturen. Mehrere Untersuchungen mit der In-vivo-MRT haben kürzlich gezeigt, dass es nach 2-jähriger Gabe von Typika zu einer Größenzunahme der Basalganglien kommt (Harrison 1999). Umgekehrt zeigt sich eine Größenabnahme der Basalganglien unter 2-jähriger Gabe von Atypika (Corson et al. 1999). Die Metaanalyse von Torres et al. (2013) schloss 10 Studien mit einer Gesamtzahl von 298 Patienten unter Antipsychotika und 250 Kontrollen ein. Sieben Areale mit strukturellen Änderungen unter Antipsychotikamedikation konnten identifiziert werden: Antipsychotikaassoziierte Volumenverminderung zeigten sich im linken lateralen Temporallappengebiet (Brodman-Area [BA] 29), im linken inferioren Gyrus frontalis (BA 44), im linken superioren und mittleren Gyrus frontalis (BA 6) und im rechten Gyrus rectalis (BA 11). Drei Gebiete wiesen eine Volumenzunahme auf: linker dorsaler anteriorer zingulärer Kortex (BA 24), linker ventraler anteriorer zingulärer Kortex (BA 24) und das rechte Putamen. In diesem Zusammenhang ist auch die bereits angeführte Arbeit von Haijma et al. (2013) von Interesse, die zeigen konnte, dass die Volumenminderung der grauen Substanz mit den Antipsychotikadosen assoziiert ist, wenngleich keine so fein abgegrenzte Strukturen wie bei Torres et al. (2013) erfasst wurden. In der schon zitierten Metaanalyse von Vita et al. (2015) konnte zudem nachgewiesen werden, dass die größten Defizite grauer Substanz bei Patienten auftraten, die mit Antipsychotika der 1. Generation behandelt wurden, während diese Veränderungen bei Patienten, die mit Antipsychotika der 2. Generation behandelt wurden, geringer waren.
Der Mechanismus ist ungeklärt, Zusammenhänge zwischen dem Neurotransmitter Dopamin und dem Zellzyklus sind aber anzunehmen.
Kombinationsansatz
Bei der Generierung neuer pathogenetischer Konzepte für die Schizophrenieforschung steht die Zusammenführung von unterschiedlichen potenziellen biologischen Markern – wie struktureller MRT – mit neurophysiologischen, genetischen, neuroimmunologischen, endokrinologischen sowie funktionell-bildgebenden Messparametern zunehmend im Mittelpunkt. Dieser Kombinationsansatz erscheint als Erfolg versprechender Weg, insbesondere unter dem Gesichtspunkt, dass die fehlenden oder noch unbefriedigenden Befunde in den einzelnen Forschungsdomänen neue Forschungs- und Hypothesenrichtungen durch die methodische Zusammenführung der Einzelbetrachtungen aufzeigen können.
Arbeitsmodell der multifaktoriellen Genese
Das Wissen um die Neurobiologie der Schizophrenie wurde aus unterschiedlichen Quellen gewonnen. Post-mortem- und In-vivo-Studien an Patienten erlaubten es, strukturelle Hirnveränderungen zu charakterisieren. Die gute Behandelbarkeit von wichtigen Symptomen der schizophrenen Störung durch Dopaminantagonisten legitimierte die Entwicklung der zentralen Hypothese eines gestörten Dopaminstoffwechsels. Genetisch-epidemiologische Familienstudien charakterisieren ein überzufällig häufiges genetisches Loading der Erkrankung, die primär nicht monogen übertragen wird. Klinische Beobachtungen, neuropsychologische und bildgebende Forschung gestatteten die Charakterisierung spezifischer kognitiver Defizite (Meisenzahl und Möller 2002). Diese vielfältigen Beobachtungen sind Grundlage für die heute verwendeten Modelle zur schizophrenen Netzwerkstörung (Andreasen 2000; Bayer et al. 1999). In der Wissenschaftsgemeinschaft ist ein Arbeitsmodell der multifaktoriellen Genese entstanden, welches versucht, die verschiedenen Faktoren miteinander in Verbindung zu setzen. Im Mittelpunkt steht eine strukturelle Störung des ZNS. In Abb. 22 ist das Metakonzept zur Pathogenese dargestellt.
Genetische Aspekte
Ausgangspunkt sind verschiedene, als pathogenetisch relevant erachtete Einflussvariablen für die Entstehung der Erkrankung. Betrachtet man das genetische Loading, lässt sich eine familiäre Belastung von 48 % bei monozygoten und nur 17 % bei dizygoten Zwillingen nachweisen. Verschiedene Kopplungsstudien ergeben für die Schizophrenie mögliche Suszeptibilitätsloci, jedoch ließ sich bisher kein sicheres Kandidatengen festmachen (Bayer et al. 1999; Maier et al. 2003). Umfangreiche genomweite Assoziationsstudien ergeben aktuell 108 genetische Loci, die mit der Erkrankung assoziiert sind (Schizophrenia Working Group of the Psychiatric Genomics Consortium 2014, S. 421). Postuliert werden daher multiple Suszeptibilitätsgene als ein wichtiger Faktor in der ersten Stufe der Pathogenese.
Nichtgenetische Faktoren
Weitere nichtgenetische Faktoren wie pränatale Infektionen (Wright et al. 1995), Geburtskomplikationen (Geddes und Lawrie 1995; Geddes et al. 1999; Hultman et al. 1999) sowie eine defizitäre Ernährungslage in der Schwangerschaft wurden als Risikofaktoren untersucht und sowohl mit der Erkrankung als auch mit deren Verlaufsaspekten, wie frühem Krankheitsbeginn und gehäufter familiärer Belastung (O’Callaghan et al. 1992), in Zusammenhang gebracht. Diese Faktoren können sowohl pränatal als auch während der weiteren Hirnreifung Einfluss auf die ZNS-Entwicklung nehmen. Die makrostrukturellen Befunde könnten Ausdruck dieser Hirnreifungsstörung sein. Trotz des fehlenden Nachweises von gliotischen Veränderungen ist letztendlich bisher nicht klargelegt, ob es nicht zusätzlich oder sogar alternativ zu einem degenerativen Prozess im ZNS kommen kann. Diese Frage ist auch aufgrund von methodischen Schwierigkeiten nicht abschließend beantwortet. Während cCT-Follow-up-Studien in Untersuchungszeiträumen von 2-8-Jahren mit meist Zweipunktuntersuchungen mehr negative als positive Befunde aufwiesen (Vita et al. 1994), zeigte die Mehrheit der Studien aus der In-vivo-MRT-Forschung in jüngsten Längsschnittstudien (mit ebenfalls Zweipunktuntersuchungen) Ergebnisse, die eine signifikante Volumenreduktion stützen könnten (DeLisi et al. 1997; Gur et al. 1998; Mathalon et al. 2001; Rapoport et al. 1999; Cahn et al. 2002).
Computertomografie
In den 1970er-Jahren begannen die Untersuchungen von tomografischen Bildern mittels der Computertomografie. Erstmalig konnte Hirngewebe in vivo dargestellt werden, und die erste Untersuchung an 17 jungen schizophrenen Patienten von Johnstone et al. (1976) sowie alle im Zeitraum von 1976–1990 nachfolgenden Untersuchungen bestätigten die bereits pneumenzephalografisch nachgewiesene Erweiterung der Seitenventrikel bei schizophrenen Patienten.
Magnetresonanztomografie
Die MRT-Ära zu Beginn der 1990er-Jahre ermöglichte durch die tomografische Darstellung vielfältiger Gewebeinformationen eine differenzierte qualitative und quantitative Betrachtung der Hirnstruktur und die Trennung von grauer und weißer Substanz. Die Anwendung erster Segmentierungsverfahren wie BRAINS (Andreasen et al. 1992a) oder der mittlerweile umfassend genutzten Methoden der voxelbasierten Morphometrie (VBM; Ashburner und Friston 2000) eröffneten neue Möglichkeiten zur quantitativen, interindividuellen Erfassung und Auswertung der einzelnen Gewebsklassen.

Funktionelle Bildgebung

MR-Spektroskopie (MRS)
In der MRS zeigen schizophrene Patienten einen NAA-Abfall im Hippokampus, dorsolateralen präfrontalen Kortex, Gyrus cinguli sowie im Thalamus (s. hierzu auch die Metaanalyse von Kraguljac et al. 2012, die einen reduzierten NAA-Gehalt im Thalamus und Frontalkortex bestätigte).
Es zeigen sich jedoch Normalbefunde im Nucleus caudatus und Putamen. Schizophrene haben ein charakteristisches metabolisches Muster des NAA-Signals, das deutliche Unterschiede zum Muster depressiver Patienten aufweist. Die NAA-Signalveränderungen deuten auf ein Netzwerk kortikaler Regionen hin, das spezifisch bei Schizophrenie betroffen ist (s. oben). Ähnlich wie bei der depressiven Störung ist der präfrontale Kortex mit seinen Verbindungen zum limbischen System verändert. Diese „Brücke“ zwischen beiden Erkrankungen – dargestellt durch die MRS – ist möglicherweise ein neurobiologisches Korrelat dafür, dass schizophrene Patienten im Laufe ihrer Erkrankung depressive Syndrome ausbilden können oder depressive Patienten Erkrankungsphasen mit psychotischen Symptomen erleiden. Möglicherweise können die funktionell-bildgebenden Verfahren MRS und fMRT in Zukunft wichtige differenzialdiagnostische Hinweise liefern, wenn die Symptomebene keine klare diagnostische Entscheidung zulässt. Da bei der Schizophrenie auch Alterationen des glutamatergen Systems beschrieben sind, erfährt eine weitere Messmöglichkeit der 1H-MRS hier ein besondere Bedeutung, nämlich die Detektion von Glutamat und Glutamin. In einer Metaanalyse von Marsman et al. (2013) konnte gezeigt werden, dass in medialen frontalen Arealen bei schizophrenen Patienten der Glutamatgehalt erhöht und der Glutamingehalt vermindert war.
Befunde im Frontallappen
In Bezug auf den Lipidstoffwechsel ist eine Erniedrigung der Phosphomonoester (PME) bei gleichzeitiger Erhöhung der Phosphodiester (PDE) im Frontallappen schizophrener Patienten der am häufigsten replizierte Befund.
Der mithilfe funktionell-bildgebender Verfahren am häufigsten erhobene Befund bei schizophrenen Patienten stellt die sog. Hypofrontalität dar, d. h. die Aktivitätsminderung in frontalen Gehirnabschnitten schizophrener Patienten im Vergleich zu gesunden Kontrollpersonen. Die Hypofrontalität äußert sich sowohl bei Messung des Glukosestoffwechsels (18FDG-PET) als auch bei der Perfusion (z. B. 15O-H2O-PET; für eine Übersicht s. Buchsbaum 1995). Dieser Befund der reduzierten Aktivität in frontalen Kortexarealen, wobei ein besonderes Schwergewicht auf dem linken dorsolateralen präfrontalen Kortex zu liegen scheint, wurde erstmals 1974 von Ingvar und Franzen mithilfe der 133Xenon-Inhalationstechnik erhoben. Besonders deutlich und replizierbar ist diese Hypofrontalität, wenn nicht im Ruhezustand gemessen wird, sondern die Patienten mithilfe einer neurokognitiven Aufgabe belastet werden (funktionelle Hypofrontalität; Andreasen et al. 1992a), wobei sog. frontalhirnspezifische Testverfahren, wie z. B. der Wisconsin Card Sorting Test (s. weiter unten), als Stimulationsparadigmen gut geeignet sind.
Allerdings blieb das Konzept der Hypofrontalität nicht unumstritten, v. a. da es vereinzelte Untersuchungen gab, die eine Hyperfrontalität insbesondere bei antipsychotikafreien Patienten mit im Vordergrund stehender Produktivsymptomatik fanden. Allerdings überwiegen auch bei antipsychotikafreien sowie antipsychotikanaiven Patienten (nie behandelt) Ergebnisse im Sinne der Hypofrontalität (z. B. Wiesel et al. 1987; Batista et al. 1995). Hierbei korrelierte z. T. das Ausmaß der Hypofrontalität mit dem Ausprägungsgrad der Negativsymptomatik.
Befunde im Temporallappen
Neben den Befunden zum Frontallappen wurden auch Hinweise für eine Funktionsstörung des Temporallappens, wenn auch wesentlich seltener, erhoben. Hier ist die Befundlage heterogen, es wurden sowohl Hypo- als auch Hyperaktivierungen beschrieben, einige Autoren konnten einen Zusammenhang zwischen der Aktivität von Temporallappenbereichen und produktiven Symptomen zeigen.
Kritische Bewertung der Hypofrontalität
Eine paradigmatische Untersuchung, die Liddle et al. 1992 publizierten, ging auf die Frage ein, ob das Muster der zerebralen Glukoseutilisation mit klinischen Psychopathologieprägnanztypen zusammenhängt. Mithilfe statistischer Verfahren zeigten die Autoren, dass bei Wahrnehmungs- und Ich-Störungen („reality distortion“) ein Hypermetabolismus links medio-temporal sowie ein Hypometabolismus rechts zingulär und links latero-temporal besteht. Bei vorherrschenden inhaltlichen Denkstörungen („disorganization“) zeigte sich ein Hypometabolismus rechts präfrontal, insulär, zingulär und im Bereich des Thalamus, bei dominierender Negativsymptomatik („psychomotor poverty“) ein Hypometabolismus dorsolateral präfrontal und parietal sowie ein Hypermetabolismus im Bereich des Kaudatums. Diese Ergebnisse belegen deutlich, dass ein so einfaches Konstrukt wie die Hypofrontalität nur mit einem Teil der schizophrenen Symptomatik in Zusammenhang steht.
Funktionelle MRT-Studien
Die Zahl der funktionellen MRT-Studien hat sich in den vergangenen 15 Jahren jährlich gesteigert und bezieht sich auf alle kognitiven Teilbereiche, wobei die Ergebnisse im Einklang mit neuropsychologischen Befunden der Schizophrenie stehen (Lautenbacher und Gauggel 2004). Bereits auf der Ebene der visuellen und auditiven Wahrnehmung konnten bei schizophrenen Patienten signifikante Signalveränderungen im Vergleich zu Gesunden festgestellt werden. So demonstrierte Braus et al. (2002), dass bereits bei einem einfachen visuell-akustischen Paradigma beeinträchtigte Aktivierungsmuster sowohl auf frühen Stufen der Informationsverarbeitung (Minderaktivierungen im Thalamus), als auch in höheren integrativen Prozessen (Minderaktivierung im präfrontalen und parietalen Kortex) beobachtet werden können. Selbst bei gesunden Verwandten (n = 467) zeigten sich im Vergleich zu gesunden Kontrollen (n = 768) in einer Metaanalyse Auffälligkeiten (Scognamiglio und Houenou 2014): In der rechten Hemisphäre war eine Hyperaktivität in frontalen, parietalen und temporale Arealen bei einer Hypoaktivität im Gyrus cinguli im Vergleich zu Gesunden nachweisbar.
Akustische Halluzinationen
Auch akustische Halluzinationen als Kernsymptom der Schizophrenie sind Untersuchungsgegenstand der funktionellen Bildgebung. So ist der Schweregrad der akustischen Halluzinationen mit einer frontotemporalen Minderung der funktionellen Verschaltung assoziiert (Lawrie et al. 2002), es werden während akustischen Halluzinationen primäre akustische Rindenareale aktiviert (Dierks et al. 1999) und sprachrelevante Regionen sind während halluzinatorischem Erleben vermindert auf externe Sprachstimuli ansprechbar (Woodruff et al. 1997). Doch nicht nur akustische, sondern auch somatische Halluzinationen spiegeln sich im BOLD-Signal wider. Während sich bei akustischen Halluzinationen in einer Einzelfallstudie Aktivierungen in Regionen des temporalen Kortex nachweisen ließen, fanden sich für somatische Halluzinationen Aktivierungen im parietalen Kortex (Shergill et al. 2001). Im Bereich der Aufmerksamkeit wurden v. a. der Aspekt der selektiven Aufmerksamkeit und die Bewältigung von Interferenzaufgaben untersucht.
Continous Performance Test
Das wohl am meisten verwendete Paradigma stellt der Continuous Performance Test (CPT) dar, wobei der CPT nicht als spezieller Test, sondern als Oberbegriff für eine standardisierte Testanordnung gesehen werden muss. Definitionsgemäß muss dabei auf einen bestimmten Reiz reagiert werden, die Reizdichte ist hoch und die Dauer liegt unter 10 min, sodass diese Art von Test am ehesten dem Bereich der selektiven Aufmerksamkeit zugeordnet wird. Bei schizophrenen Patienten finden sich dabei signifikant geminderte Aktivierungen im inferioren Frontalkortex (Eyler et al. 2004).
Interferenzaufgaben
Muss nicht mehr auf einen einfachen Reiz reagiert werden, sondern wird die Ausführung einer kognitiven Aufgabe zusätzlich durch die Induktion einer weiteren Informationsverarbeitungsroutine gestört, wird dies als Interferenzaufgabe bezeichnet. Der Stroop-Test stellt ein typisches und bekanntes Beispiel dafür dar. In fMRT-Studien wurden für Interferenzaufgaben bei schizophren Erkrankten zusätzliche Aktivierungen im frontalen Bereich im dorsolateralen präfrontalen Kortex und dem anterioren Zingulum gefunden, wobei die Bearbeitungsqualität von schizophrenen und gesunden Probanden vergleichbar war (Weiss et al. 2003).
Hippokampusaktivierung
Der Hippokampus ist die relevante Region für episodische Gedächtnisleistungen. Strukturelle Veränderungen dieser Region bei schizophrenen Patienten sind seit langem bekannt. In neueren fMRT-Untersuchungen ist inzwischen auch die Aktivierung dieser Struktur darstellbar. Während in einigen Studien hippokampale Minderaktivierungen gemessen wurden (Leube et al. 2003; Weiss et al. 2003), fand sich in anderen Untersuchungen außerdem auch eine Hypofrontalität der schizophrenen Patienten (Kubicki et al. 2003; Ragland et al. 2004).
N-back-Verfahren
Zu den wichtigsten Aufgaben des präfrontalen Kortex gehört das Arbeitsgedächtnis, welches eine geplante, kontrollierte Handlungsausführung und kontextgerechte Adaptation komplexer Handlungsmuster ermöglicht. Da in diesem Bereich Defizite schizophrener Patienten sehr häufig zu finden sind, liegt es nahe, dass der Frontallappen eine wesentliche Rolle bei der Pathogenese der Schizophrenie spielt. Ein typisches Testverfahren, um Arbeitsgedächtnisleistungen zu objektivieren, sind sog. N-back-Verfahren. Dabei werden einzelne Stimuli (z. B. Buchstaben) präsentiert, der Proband soll reagieren, wenn das präsentierte Item dem n-ten vorherigen Item entspricht (z. B. 2-back: der aktuelle Reiz wurde an vorletzter Stelle ebenfalls präsentiert).
Wisconsin Card Sorting Test
Auch der WCST, ein Kartensortierverfahren, das Arbeitsgedächtnisleistungen, Abstraktionsvermögen und kognitive Flexibilität erfordert, ist ein vielverwendeter Test zur Überprüfung exekutiver Leistungen. Bei schizophrenen Patienten finden sich für beide kognitiven Paradigmen signifikant abweichende Aktivierungen im Vergleich zu gesunden Probanden. Bei der Durchführung des WCST zeigen Patienten verminderte Aktivierungen des präfrontalen Kortex (Volz et al. 1997). Vor allem frühere Studien (Barch et al. 2002; Menon et al. 2001) belegen für Arbeitsgedächtnisaufgaben eine verminderte Aktivierung des dorsolateralen präfrontalen Kortex. Neuere, widersprüchliche Befunde führten jedoch zur Revision einer primären Hypofrontalität schizophrener Patienten. Eine simple Beschreibung einer präfrontalen Hyper- oder Hypofunktion kann der wahren Komplexität dieses kognitiven Prozesses nicht gerecht werden (Callicott et al. 2003), wie unter Abschn. 2.3 bereits beschrieben.
Genetische Konstitution der COMT
Zudem liegen Studien vor, die einen Einfluss des Genotyps auf Frontalhirnfunktionen nachweisen konnten. Die genetische Konstitution der Katechol-O-Methyl-Transferase (COMT) ist eine wesentliche Variable, die die Funktion des präfrontalen Kortex beeinflusst. Die synaptische Dopaminkonzentration wird hier nicht durch die Wiederaufnahme, sondern durch die Aktivität der COMT reguliert, welche Dopamin metabolisiert, da es im präfrontalen Kortex kaum Dopamintransporter gibt. Der Polymorphismus im COMT-Gen (Val108/158Met) ist mit einer 4fachen Variation in der Aktivität des Enzyms verbunden und beeinflusst deshalb die Metabolisierung des Dopamins. Egan et al. (2001) konnten nachweisen, dass Probanden mit dem Val-Allel eine verstärkte Aktivierung des dorsolateralen präfrontalen Kortex und des anterioren Zingulums während der Durchführung des WCST aufweisen. Diese erhöhte Aktivierung kann auf eine Ineffizienz der involvierten Netzwerke hinweisen. Zusammen mit den postulierten Wirkungsmechanismen des COMT-Genotyps auf die präfrontale Dopaminkonzentration profitierten Probanden mit einem gesteigerten Dopaminmetabolismus, vermutlich niedrigen präfrontalen Dopaminkonzentrationen und ineffizienter präfrontaler Aktivität bei der Überprüfung des Arbeitsgedächtnisses von einer Amphetamingabe, während dieser Effekt bei Probanden mit einem COMT-Genotyp, der bereits mit einem hohen präfrontalen Dopaminumsatz verbunden sein soll, nicht nachgewiesen werden konnte (Mattay et al. 2003).
Die differenzialdiagnostische Bedeutung der funktionell-bildgebenden Befunde ist ähnlich kritisch zu sehen wie jene der strukturellen Befunde. Hypofrontale Aktivitätsmuster wurden auch bei affektiven und demenziellen Erkrankungen gefunden, der Überlappungsbereich mit Befunden bei den genannten Erkrankungsbildern, aber auch mit Befunden an Normalpersonen, ist groß.
Auf die Untersuchungen zur Rezeptorcharakterisierung (z. B. D2-Rezeptoren) bei schizophrenen Patienten wird wegen der fehlenden klinischen Relevanz nicht eingegangen (Übersicht z. B. bei Verhoeff 1999).

Affektive Erkrankungen

Strukturell-bildgebende Verfahren

Die strukturell-bildgebenden Verfahren (CT, MRT) haben bei den affektiven Erkrankungen, wie auch bei der Schizophrenie, bisher keine spezifischen Befunde erbracht. Somit dienen strukturell-bildgebende Verfahren im klinischen Alltag zum Ausschluss hirnorganischer Störungen, die affektive Symptome auslösen können.
Im Folgenden sollen dennoch die wichtigsten bei affektiv Erkrankten erhobenen Befunde kurz dargestellt werden, damit der Leser einen Eindruck gewinnt, welche Abweichungen in Zukunft klinische Relevanz gewinnen könnten. Die Ergebnisse der Anwendung strukturell-bildgebender Verfahren (CT, MRT) bei affektiven Erkrankungen sind sehr heterogen. Bei bipolar-affektiv Erkrankten häufen sich Befunde, die auf eine diffuse Hirnatrophie hindeuten, wie Vergrößerungen der Seitenventrikel und des 3. Ventrikels sowie Hirnfurchenerweiterung (Elkis et al. 1995; Soares und Mann 1997; Strakowski et al. 2000). Während erste Metaanalysen (Elkis et al. 1995) diesen Befund auch bei unipolar Depressiven feststellten, konnte dies in neueren zusammenfassenden Arbeiten nicht bestätigt werden. Sowohl bei unipolar als auch bei bipolar Erkrankten finden sich – ähnlich wie auch bei schizophrenen Patienten (Abschn. 3.2) – Hinweise auf ein im Mittel vermindertes Volumen des Kleinhirnwurms.
Hippokampus signifikant verkleinert/Amygdala vergrößert
ROI-Untersuchungen von hochauflösenden MRT-Aufnahmen depressiver Patientenpopulationen (Frodl et al. 2002a; Lange und Irle 2004) konnten zeigen, dass der Hippokampus bei depressiven Patienten im Unterschied zu gesunden Probanden signifikant verkleinert ist. In einer neuen Metaanalyse wurde dieser Befund eindrucksvoll bestätigt. Zudem konnte gezeigt werden, dass diese Hippokampusverkleinerung besonders durch früh erkrankte und multiepisodische Patienten getrieben ist (s. hierzu auch die Metaanalyse von Arnone et al. 2012).
Im Tiermodell konnte nachgewiesen werden, dass ein Zusammenhang zwischen Stress und Neurotoxizität und Neuroneogenese innerhalb der hippokampalen Strukturen besteht, der möglicherweise, übertragen auf den Menschen, zu einer volumetrischen Abnahme bei Depression führt. Dagegen wies die Amygdala eine signifikante Volumenzunahme bei depressiven Patienten auf (Frodl et al. 2002a, b). Interessanterweise mehren sich die Hinweise, dass Volumenveränderungen innerhalb des limbischen Systems einen Vulnerabilitätsfaktor für die Entwicklung von depressiven Störungen darstellen. So konnte gezeigt werden, dass ein geringeres Hippokampusvolumen mit einer schlechteren klinischen Prognose und damit höheren Therapieresistenz einhergeht (Frodl et al. 2004).
Volumenverluste präfrontaler Areale
Beide limbischen Strukturen sind Komponenten eines kortikalen Netzwerks, das maßgeblich an der affektiven Regulation und Modulation beteiligt ist. Jüngere morphometrische Untersuchungen, die über das limbische System hinaus strukturelle Veränderungen bei depressiven Patienten untersucht haben, fanden heraus, dass v. a. präfrontale Areale (dorsolateraler präfrontaler Kortex, orbitofrontaler Kortex), die einen wichtigen „Knotenpunkt“ dieses Netzwerks darstellen, Volumenverluste im Vergleich zu gesunden Patienten aufweisen (Fossati et al. 2004; Bora et al. 2012).
Zusammengefasst lässt sich somit festhalten, dass, ähnlich wie in der Schizophrenieforschung, die in den letzten Jahren zunehmende Zahl bildgebender Untersuchungen zu einem vertieften Verständnis der neuroplastischen Prozesse geführt hat, die innerhalb verschiedener, strukturell und funktionell verknüpfter Hirnregionen am Entstehungsprozess von depressiven Erkrankungen beteiligt sind.
Hyperintensitäten der weißen Substanz (White Matter Hyperintensities)
Neben diesen Volumenänderungen stellen sich bei affektiven Erkrankungen, sowohl bei bipolaren Störungen als auch bei unipolaren Depressionen, im MRT gehäuft Hyperintensitäten in der weißen Substanz und periventrikulär („white matter hyerintensities“, WMH) dar. Diese werden mit hoher Sensitivität in T2-gewichteten Sequenzen erfasst. WMH kommen typischerweise als dünner periventrikulärer Randsaum oder kuppenförmig um die Vorderhörner der Seitenventrikel ausgeprägt, aber auch als vereinzelte rundlich-ovale, kleine (<5 mm) Läsionen im Marklager verteilt vor. Das zentrale Problem bei den WMH besteht darin, dass sie mit zunehmendem Lebensalter, besonders beim Vorliegen eines Diabetes mellitus, einer Hypertonie oder einer Fettstoffwechselstörung, ebenfalls gehäuft vorkommen. Zudem kann die Abgrenzung dieser unspezifischen WMH gegenüber ähnlichen Veränderungen bei vaskulärer Enzephalopathie schwierig sein. Bei einer Reihe von Untersuchungen wurde bei bipolar erkrankten Patienten eine höhere Zahl von WMH, besonders bei älteren Patienten, im Vergleich zu Kontrollpopulationen gefunden, ohne dass bisher eine eindeutige Grenze, die im klinischen Alltag hilfreich sein könnte, gezogen werden konnte. In einer Metaanalyse (Arnone et al. 2012) konnte auch das häufigere Vorkommen von WHM bei Depressiven im Vergleich zu gesunden Kontrollen gezeigt werden.
Die wichtigsten strukturellen Alterationen bei affektiv Erkrankten gibt Tab. 1 wieder.
Tab. 1
Befunde strukturell-bildgebender Verfahren bei affektiven Erkrankungen
 
Unipolar Depressive
Bipolar Erkrankte
Zeichen diffuser Hirnatrophie (Ventrikelvergrößerung, Hirnfurchenerweiterung)
?
×
Hyperintensitäten der weißen Substanz (WHM)
×
×
Volumenminderung des Kleinhirnwurms
×
×

Funktionell-bildgebende Verfahren

Funktionelle Kernspintomografie
Hier haben insbesondere fMRT-Untersuchungen wesentlich zur Generierung neuer Ätiopathogenesevorstellungen beigetragen. So stimmen die funktionelle Neuroanatomie und die Neuropathologie darin überein, dass es bei der Depression sowohl Hirnregionen mit Hyperaktivierungen, als auch mit Hypoaktivierungen gibt, wodurch das dynamische, fein ausbalancierte Netzwerk beeinträchtigt ist. Aus Einzelbefunden entwickelte Mayberg (1997) das sog. Netzwerk der Depression, welches postuliert, dass bei einer schweren Depression eine Balancestörung zwischen phylogenetisch jüngeren Arealen (dorsolateraler präfrontaler Kortex, dorsales anteriores Zingulum, posteriores Zingulum), die hypoaktiv sind, und älteren Regionen (Hippokampus, Amygdala, subgenuales Zingulum, Inselregion, Hypothalamus), die hyperaktiv sind, vorliegt. Offensichtlich und inzwischen mehrfach überprüft spielt dabei eine Region, das rostrale anteriore Zingulum, eine entscheidende Rolle für die dynamische Balance zwischen jungen und alten Hirnarealen. Maybergs Modell weist sich besonders dadurch aus, zahlreiche strukturelle, biochemische und funktionelle Bildgebungsbefunde der Depression integrieren zu können, wobei der wohl meist replizierte Befund der fMRT-Forschung der Depression eine Hyperaktivierung der Amygdala bei Präsentation und Verarbeitung negativer Stimuli (Sheline et al. 2001; Anand et al. 2005) ist. Ein weiterer interessanter Aspekt dieses Depressionsmodells liegt in seinem möglichen prädiktiven Wert. So zeigten Davidson et al. (2003), dass depressive Patienten mit relativ hoher Aktivierung des Zingulums auf negative Stimuli zu Beginn und deutlicher Abnahme dieser Aktivität nach 2 und 8 Wochen mit Venlafaxin die robusteste klinische Therapieresponse aufwiesen.
MR-Spektroskopie
Affektive Störungen führen nach der Übersicht von Stanley (2002) zu einer Veränderung des Cholinsignals, was für einen gestörten Membranturnover spricht, und zu einer verminderten Präsenz von Phosphomonoestern, die als Korrelat der Phospholipidbiosynthese gelten. Beide Befunde zusammen signalisieren eine gestörte Balance mit Überwiegen der katabolen über anabole Prozesse. Außerdem wurde bei depressiven Störungen ein reduziertes Glutamatsignal ohne Veränderungen im NAA- oder Cholinsignal im anterioren Zingulum gemessen, was auf eine gestörte Neurotransmission zurückgeführt werden könnte und gegen einen neurodegenerativen Prozess spricht (Auer et al. 2000).
Tiermodell der Depression
Czeh et al. (2001) erhoben in einem etablierten Tiermodell der Depression bei Baumspitzmäusen (Tupaia belangeri) die folgenden MRS- und Neurogenesebefunde: Nach 28-tägigem psychosozialem Stress vermindert sich das Cholin- und NAA-Signal der Tiere im Hippokampus jeweils um 13 %. Die Neurogenese im Gyrus dentatus ging unterdessen um 33 % zurück. Erhielten die Tiere jedoch ab dem 7. Tag der Untersuchung das modifizierte trizyklische Antidepressivum Tianeptin, blieben diese Effekte wie auch der geringe Verlust an Hippokampuszellen aus. Dieses Tiermodell spricht dafür, dass die neuronale Plastizität eines gestressten Tieres vermindert ist und dass die Gabe eines Antidepressivums mit verbesserter Neuroplastizität korreliert. Das Antidepressivum kann möglicherweise strukturelle Hirnveränderungen rückgängig machen, die für affektive Erkrankungen relevant sind. Inwieweit die Veränderungen in der Neuroneogenese einen ätiologischen Faktor für die Depressionsentstehung darstellen, oder vielmehr ein Epiphänomen verkörpern, ist derzeit noch nicht abschließend geklärt.
Metaanalysen zur 31P-MRS
Eine kürzlich publizierte Metaanalyse zur 31P-MRS zeigte, dass PME bei euthymen Patienten mit bipolar affektiven Störungen im Frontallappen im Vergleich zu Kontrollpersonen vermindert war, depressive bipolare Patienten wiesen signifikant höhere PME-Werte auf als dieselben Patienten im euthymen Zustand. Bezüglich PDE wurden keine systematischen Abweichungen berichtet (Yildiz et al. 2001). Eine stringente Erklärung für diese state- und trait-abhängigen Alterationen des Phospholipidstoffwechsels steht bisher noch aus. Die bei bipolar-affektiv Erkrankten beobachtete PCr-Erniedrigung im Frontallappen und die beschriebene ATP-Erniedrigung in demselben Hirngebiet könnten im Sinne einer genetisch determinierten mitochondrialen Störung der ATP-Produktion interpretiert werden. In einer Metaanalyse über 1H-MRS-Studien (Luykx et al. 2012) zeigte sich, dass die Glutamat-Konzentration im anterioren Zingulum bei depressiven Patienten im Vergleich zu Kontrollen vermindert war.

Depression im Rahmen von Schlaganfällen, multipler Sklerose und in Verbindung mit kognitiven Defiziten

Im Rahmen der oben bereits angeführten Ausschlussdiagnostik sind neben intrakraniellen Raumforderungen (etwa durch Tumoren oder Blutungen ausgelöst) 3 weitere Befunde von besonderer Bedeutung:
1.
Die sog. Post-Stroke-Depression,
 
2.
das gehäufte Auftreten depressiver Syndrome im Verlauf eine multiplen Sklerose,
 
3.
depressive Syndrome, die mit kognitiven Defiziten einhergehen, bzw. Demenzen mit depressiver Komorbidität.
 
Post-Stroke-Depression
Sie ist nicht ausschließlich reaktiv ausgelöst, sondern tritt gehäuft in Abhängigkeit vom ischämischen Läsionsort auf, wobei Patienten mit Schädigungsarealen, die links-frontal oder in den linken Basalganglien liegen, dominieren (einige Befunde sprechen für gehäufte manische Syndrome nach rechtshemisphäralen Läsionen; Robinson und Travella 1996). Bei der Post-Stroke-Depression geht man davon aus, dass durch die zerebrale Minderperfusion Strukturen, die an der Affektregulation beteiligt sind, zerstört werden.
Multiple Sklerose
Patienten, die an einer multiplen Sklerose erkrankt sind, leiden häufig, bei einem schubförmigen Verlauf mit einer Lebenszeitinzidenz von ca. 50 % (Sadovnik et al. 1996), zusätzlich an einer Depression. Auch hier geht man, ähnlich wie bei der Post-Stroke-Depression, davon aus, dass durch die Läsionen entscheidende Verbindungen zwischen den an der Affektregulation beteiligten Zentren ausgeschaltet werden. Allerdings finden sich im Gegensatz zu der Post-Stroke-Depression bisher keine Hinweise dafür, dass es bei MS-Läsionen Prädilektionsorte für eine Depressionsauslösung gibt.
Demenz vs. Depression
Die Differenzialdiagnose demenzieller Erkrankungen von depressiven Bildern mit sog. Pseudodemenz gestaltet sich mitunter schwierig. Die strukturelle Bildgebung kann in solchen Fällen weiterhelfen; gibt es bei einem depressiven Patienten mit kognitiven Störungen Hinweise im CT oder MRT für eine Demenz vom vaskulären oder vom Alzheimer-Typ, rückt die Verdachtsdiagnose einer primären Demenz in den Vordergrund (zur Bedeutung der PET und SPECT in diesem Zusammenhang, Abschn. Primär neurodegenerative ZNS-Erkrankungen).

Toxische Enzephalopathien

ZNS-Befunde bei Alkoholerkrankung

Die Alkoholabhängigkeit, als bei weitem häufigste Suchterkrankung in der westlichen Welt, kann sowohl zu chronischen, als auch akuten lebensbedrohlichen Veränderungen des Gehirns führen. Sekundär treten bei Alkoholikern häufiger als bei Nichtalkoholikern zerebrale Schäden als Folge einer Mangelernährung, Malabsorption und Elektrolytstörungen auf. Und nicht zuletzt sind Alkoholkranke in besonderem Ausmaß gefährdet für traumatische Verletzungen des Gehirns in Folge von Sturzereignissen.
Akute Veränderungen durch Alkohol
Besonders Jugendlich sind für eine akute Alkoholintoxikation als Folge eines kurzfristigen exzessiven Alkoholkonsums gefährdet (Binge Drinking). Alkohol hemmt die Na+/K+-Aktivität, es kommt zu einem Anschwellen der Zellen und in Folge zu einem Gehirnödem, was wiederum zu einem nonkonvulsiven Status epilepticus und im schlimmsten Fall zum Tod führen kann.
Zerebrale Veränderungen durch eine akute Alkoholvergiftung lassen sich bildmorphologisch mit der CT, deutlich besser aber mit der MRT abbilden. Vor allem in T2-gewichteten und FLAIR-Sequenzen findet man ein diffus geschwollenes Gehirn mit verstrichener Gyrierung, engen Sulci und konfluierenden Hyperintensitäten im subkortikalen und tiefen Marklager. Ferner können gyrale Signalanhebungen und Diffusionsrestriktionen als Folge eines Anfallsgeschehens auftreten.
Da Bewusstseinsstörungen im Rahmen einer akuten Alkoholintoxikation sowohl durch die zentrale Wirkung des Alkohols als auch durch zerebrale Komplikationen verursacht sein können, ist insbesondere bei atypischem Verlauf, zusätzlicher neurologischer Symptomatik oder prolongierter Desorientiertheit die CT ein wichtiges diagnostisches Mittel zum Ausschluss von anderen zerebralen Komplikationen. Bedacht werden müssen hier insbesondere intra- und extrazerebrale Blutungen, ischämische Infarkte und Vaskulitiden.
Chronische Veränderungen durch Alkohol
Die negativen Langzeitauswirkungen von Alkohol sind sehr viel häufiger als akute Intoxikationen. Alkohol ist in der Lage als potentielles Neurotoxin die Blut-Hirn-Schranke problemlos zu passieren. Es führt zu Membranschäden, Verlust von Neuronen und Untergang der weißen Substanz.
Der Verlust an Gehirnsubstanz bei Alkoholabhängigen schreitet nach einem charakteristischen bildmorphologisch nachweisbaren Muster voran. Im Frühstadium der Alkoholabhängigkeit ist eine Atrophie des oberen Vermis und der Kleinhirnhemisphären mit weiten zerebellären Fissuren typisch. Im weiteren Verlauf kommt es zu einem Untergang der frontalen weißen Hirnsubstanz, was sich in der CT und MRT in Form erweiterter Sulci und Seitenventrikel wiederfindet. Im Spätstadium zeigen die Betroffenen eine globale Atrophie des Gehirns.
Das Ausmaß und der Progress der Atrophie korrelieren eng mit dem Alter des Patienten, der Dauer und der Intensität des Alkoholgebrauchs.
Longitudinale Untersuchungen kommen zu dem Ergebnis, dass die zerebrale Atrophie bei konsequenter Abstinenz teilweise reversibel ist (Mann et al. 1993; Pfefferbaum et al. 1995).
Die zugrunde liegenden Mechanismen der Rückbildung der Atrophie sind nicht geklärt. Ein Erklärungsansatz ist, dass es in der Abstinenzphase zur Rehydrierung im Sinne vermehrter Wasser- und Elektrolyteinlagerungen im ZNS kommt. Die Tatsache jedoch, dass die Rückbildung der Atrophie einige Wochen bis Monate benötigt, spricht eher für zelluläre Regenerationsprozesse.
Die zeitgleich psychometrisch erhobenen kognitiven Defizite stehen in keinem sicheren Zusammenhang mit den strukturellen Veränderungen, obwohl Studien gezeigt haben, dass die Rückbildung der Atrophie von einer Verbesserung des kognitiven Leistungsprofils begleitet wird (Muuronen et al. 1989).
Wernicke-Enzephalopathie (WE)
Ursache der Wernicke-Enzephalopathie ist ein Mangel an Thiamin (Vitamin B1). Thiamin wird zur Aufrechterhaltung der Membranintegrität und der osmotischen Gradienten entlang von Zellmembranen benötigt. Reicht die Versorgung mit Thiamin nicht aus, so kommt es zu einer Lactatazidose mit intra- und extrazellulärem Ödem. Wird Thiamin nicht mit der Nahrung zugeführt, so sind nach etwa 14 Tagen 50 % des Speichers aufgebraucht. Ein Thiaminmangel tritt gehäuft bei der chronischen Alkoholkrankheit auf, kann aber auch Folge einer Essstörung, einer Magenbypass-Operation oder einer länger bestehenden Hyperemesis sein.
Klinisch zeigt sich – dies aber nicht obligat – die akut auftretende Trias der Verwirrtheitszustände mit Desorientiertheit, Ataxie und Ophthalmoplegie.
Pathophysiologisch finden sich in der akuten Phase Demyelinisierungen und petechiale Blutungen; in der chronischen Phase treten Nekrosen im Corpus callosum, ein Untergang der weißen Substanz und eine Atrophie der Corpora mammillaria auf.
Die Sensitivität der CT für die Diagnostik der Wernicke-Enzephalopathie ist gering. Die MRT zeigt im akuten Stadium typische bilaterale und symmetrische Veränderungen in den Corpora mammillaria und um den 3. Ventrikel und den Aquädukt. Auch sind periventrikuläre hyperintense Herde im Thalamus und Hypothalamus fakultativ sichtbar. Diese Veränderungen lassen sich am besten in T2-gewichteten und FLAIR-Bildern in axialer und koronarer Schichtführung erkennen. Nach Kontrastmittelgabe zeigen v. a. die Corpora mammillaria, aber auch die anderen genannten Veränderungen eine Schrankenstörung. Zusätzlich kann es zu Einblutungen der Corpora mammillaria und der medialen Anteile des Thalamus kommen (Abb. 23).
Bei der chronischen Wernicke-Enzephalopathie treten eine Erweiterung des 3. Ventrikels und eine Mammillarkörperatrophie hinzu, die mit der MRT am besten erfasst wird. Es gibt Hinweise, dass es nach Thiamingabe zu einer Normalisierung dieser Befunde kommen kann.
Osmotische Demyelinisierung
Ein akut gestörter Elektrolythaushalt kann schwere Störung des Bewusstseins hervorrufen. Eine osmotische Demyelinisierung tritt klassischerweise dann auf, wenn eine Hyponatriämie im Serum zu forciert ausgeglichen wird.
Etwa 75 % der Patienten mit einer osmotischen Demyelinisierung sind chronisch alkoholabhängige Patienten. Klinisch präsentiert sich die Erkrankung am häufigsten in Form von Bewusstseinsstörungen und Anfällen. Nicht selten ist ein biphasischer Verlauf: Die Symptome bessern sich deutlich, wenn eine Normonatriämie erreicht ist, verschlechtern sich im Verlauf aber wieder deutlich bis hin zum Vollbild des Locked-in-Syndroms. Pathogenetisch beruht die osmotische Demyelinisierung auf einer besonderen Empfindlichkeit der Oligodendrozyten, welche die Myelinscheiden bilden. Es kommt zum Myelinverlust v. a. in den zentralen Ponsanteilen (früher: zentrale pontine Myelinolyse), auch wenn andere Strukturen betroffen sein können (extrapontine Myelinolyse: Putamen, Caudatum, Thalamus, subkortikales Marklager).
Die Bildgebung spiegelt den vermehrten Wassergehalt in den betroffenen Arealen wider, wobei die MRT das diagnostische Mittel der Wahl ist (die CT kann unauffällig sein!). Die Läsionen lassen sich am besten in T2- oder FLAIR-Aufnahmen als signalreiche, typischerweise scharf demarkierte und symmetrische Areale im Pons abgrenzen. Die peripheren pontinen Anteile sind ebenso wie die kortikospinalen Bahnen und die transversal verlaufenden Fasern ausgespart. Eine KM-Aufnahme kann vorhanden sein (Abb. 24). Differenzialdiagnostisch müssen Infarkte, Metastasen, Tumoren sowie entzündliche Veränderungen bedacht werden.
Marchiafava-Bignami-Syndrom
Das Marchiafava-Bignami-Syndrom ist eine seltene, meist mit einer chronischen Alkoholkrankheit assoziierte Störung. Ursächlich wird insbesondere ein exzessiver Rotweinkonsum mit diesem Krankheitsbild in Verbindung gebracht. Die genaue Pathogenese ist ungeklärt, wahrscheinlich ist ein Vitamin-B-Mangel (im Gegensatz zur Wernicke-Enzephalopathie sind wohl 8 B-Vitamine betroffen).
Morphologisches Korrelat der Erkrankung ist eine Demyelinisierung und Nekrose zentraler Anteile des Balkens (Corpus callosum). Andere Marklagerbahnen und Kommissurenbahnen können ebenfalls betroffen sein. Sagittale FLAIR-Aufnahmen zeigen zuerst hyperintense Veränderungen im Balkenknie (Genu corpus callosum) und im frontoparietalen Kortex. Nach KM-Gabe kann es zu einer entsprechenden Schrankenstörung kommen. Im chronischen Stadium der Erkrankung zeigt sich eine Ausdünnung des Corpus callosum mit linearen Hypointensitäten in der mittleren Schicht in sagittalen T1-gewichteten Aufnahmen. In T2-gewichteten Sequenzen können multiple kortikale/subkortikale Mikroblutungen und Mikroblutungen im Balken nachweisbar sein.

Drogenabhängigkeit

Eine Vielzahl von Medikamenten und illegalen Substanzen kann zu ernsthaften Schäden am menschlichen Gehirn führen. Zu den ZNS-wirksamen Drogen zählen neben Alkohol Kokain, Heroin, Amphetamine, Toluene und Cannabis.
Kokain, Amphetamin
Unabhängig von der Einnahmeform (oral, nasal, intravenös) kann Kokain zu schweren Schädigungen der zerebralen Gefäße führen. Im Vordergrund stehen dabei hämorrhagische und ischämische Schlaganfälle.
Parenchymblutungen im Rahmen der typischen arteriellen Hypertension können ebenso wie subarachnoidale Blutungen als Folge einer Aneurysmaruptur auftreten. Ursächlich für ischämische Infarkte können Vasospasmen, Vasokonstriktionen, Thrombosen und/oder Kokain-induzierte Vaskulopathien sein.
In der Akutdiagnostik wird häufig die CT eingesetzt, um eine Blutung (hyperdens) von einer Ischämie (initial unauffällig, im Verlauf hypodens) abzugrenzen. Bei V. a. eine kokaininduzierte Vaskulopathie oder eine Gefäßmalformation/Aneurysma als Ursache einer Blutung muss eine Gefäßdarstellung mittels CT-/MR-Angiografie oder besser noch mittels konventioneller Katheterangiografie (digitale Subtraktionsangiografie, DSA) erfolgen.
Opioide und Derivate
Heroin ist das häufigste illegal gebrauchte Opiod und wird von den Abhängigen üblicherweise intravenös appliziert. Heroin kann eine Reihe an zerebralen Schäden verursachen, wobei auch hier der ischämische und hämorrhagische Schlaganfall im Vordergrund steht. Ähnlich wie bei der Kohlenmonoxidvergiftung betrifft die Ischämie dabei häufig den Globus pallidus.
Zu dramatischen Effekten mit akuter toxischer Leukenzephalopathie kommt es v. a. wenn Heroin inhaliert wird („chasing the dragon“).
Die MRT zeigt dann symmetrische zerebelläre Signalanhebungen in der T2-Wichtung/FLAIR, wobei der Nucleus dentatus weitgehend ausgespart ist. Die posteriore weiße Substanz, der hintere Schenkel der Capsula interna und der Globus pallidus sind ebenfalls häufig betroffen. Meist lassen sich diese Veränderungen auch hypodens in der CT abgrenzen.
Bei intravenösem Drogenkonsum sind mitunter durch Infektionen – bei häufig gestörter Immunlage – ausgelöste intrazerebrale Abszesse und mykotische Aneurysmen mit der CT als auch der MRT nachweisbar.

Andere psychische Erkrankungen

Angst- und Zwangsstörungen

Sind schon die Befunde bei schizophrenen und affektiven Erkrankungen durch eine große Heterogenität gekennzeichnet und können nicht im engeren Sinne zu einer positiven Diagnose der jeweiligen Erkrankung beitragen, so sind diese Probleme bei Angst- und Zwangsstörungen noch wesentlich ausgeprägter. Einigermaßen übersichtlich scheint die Befundlage bei Zwangsstörungen. Hier fanden sich in den strukturellen Untersuchungen zum Teil Volumenminderungen des Nucleus caudatus, während funktionell-bildgebende Daten eine Erhöhung des Blutflusses und der Glukoseutilisation insbesondere in den Gyri orbitofrontales und cinguli zeigen, v. a. in der Expositionssituation.
Eine klinische Indikation für die Anwendung eines strukturell-bildgebenden Verfahrens besteht nur im Ausschluss von organischen zerebralen Läsionen, die in ihrer Auswirkung zu Angst- oder Zwangsphänomenen führen können.

Kinder- und jugendpsychiatrische Störungen

Wie bei anderen biologischen Parametern auch sind mittels bildgebender Verfahren gewonnene Befunde bei kinder- und jugendpsychiatrischen Störungen lückenhafter als in der Erwachsenenpsychiatrie. Noch weniger als dort tragen die Ergebnisse bildgebender Verfahren positiv zur Diagnosefindung bei, sollten aber – bei der besonderen Notwendigkeit des Ausschlusses hirnorganischer Faktoren als Auslöser einer psychischen Symptomatik bei kinder- und jugendpsychiatrischen Patienten – konsequent bei Ersterkrankungen durchgeführt werden.
Anorexia nervosa
An dieser Stelle soll exemplarisch auf die Anorexia nervosa eingegangen werden, eine Erkrankung, bei der die im Folgenden beschriebenen Befunde in weiten Teilen auch auf erwachsene Betroffene übertragen werden können. Wie Blanz und Rothenberger (2000) berichten, besteht der konsistenteste Befund bei Jugendlichen mit einer Anorexia nervosa in einer Erweiterung der kortikalen Sulci, gefolgt von einer Erweiterung des äußeren Liquorraumes und der Ventrikel sowie einer Volumenreduktion der Hypophyse und des Thalamus. In funktionell-bildgebenden Verfahren stand eine verminderte Glukoseutilisation frontal (superiore Anteile) bei relativ gesteigertem Glukoseumsatz im Nucleus caudatus und inferioren Anteilen des Frontallappens im Vordergrund. Bei dieser Erkrankung besonders interessant ist, dass diese Befunde, auch die strukturellen, nur in Zeiten mit einer erheblichen Verminderung des Körpergewichts erhoben werden können. Sind die Probanden normal ernährt, finden sich in der Regel die beschriebenen Auffälligkeiten nicht mehr. Somit sind diese Befunde wahrscheinlich nicht störungsspezifisch, sondern Epiphänomene der Gewichtsreduktion vermittelt über die Reduktion des Gesamtproteins, Hemmung der zerebralen Proteinsynthese, den zu einer zerebralen Dehydratation führenden Hyperkortisolismus sowie über niedrige T3-Serumspiegel. Es bleibt noch zu klären, inwieweit die soeben als passager beschriebenen zerebralen Alterationen nicht doch, zumindest bei länger andauernden Malnutritionsperioden, zu überdauernden Gehirnveränderungen führen.

Psychiatrische Standarddiagnostik

Eine Vielfalt von organischen Erkrankungen geht mit einer psychiatrischen Symptomatik einher oder löst eine psychiatrische Störung aus. Wichtig ist, diese zu erkennen und ggf. zu behandeln. Die Bildgebung leistet eine wesentliche Rolle bei der Diagnostik Zentralnervöser Erkrankungen und ist damit neben der Labor- und Liquordiagnostik elementarer Bestandteil der Standarddiagnostik v. a. bei Erstmanifestation von psychiatrischen Symptomen. Die 4. Auflage des amerikanischen Klassifikationssystems DSM (Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders) hat den Begriff „verursacht durch eine generelle medizinische Ursache“ eingeführt, um die missverständliche Unterscheidung zwischen „organischen“ und „funktionellen“ Störungen aufzuklären.
Viele dieser Krankheitsbilder lassen sich charakteristische Bildgebungsbefunde zuordnen, jedoch kann hier nur exemplarisch auf einige wichtige Krankheitsbilder eingegangen werden.

Tumoren

Gutartige und maligne Hirntumoren können das gesamte Spektrum psychischer Symptome und Syndrome verursachen und dürfen nicht als primäre psychische Erkrankung fehldiagnostiziert werden. Etwa die Hälfte der Patienten mit einem Gehirntumor weisen psychische Symptome auf.
Neben der genauen Anamneseerhebung und neurologischen Untersuchung spielen bildgebende Verfahren heute eine essentielle Rolle bei der Detektion, aber auch bei differentialdiagnostischen Einordnung und Therapieplanung von zerebralen Tumoren. Entscheidende Kriterien zur Beurteilung eines Tumors sind das Vorhandensein eines perifokalen Ödems, welches in der Regel bereits in der CCT nachweisbar ist, das Vorliegen einer Schrankenstörung sowie die Abgrenzbarkeit des Tumors gegenüber dem umgebenden gesunden Gehirngewebe (Abb. 25).

Traumatische Veränderungen

Psychische Symptome nach einem Schädelhirntrauma (SHT) können vielfältig und unterschiedlich in Schweregrad und Ausprägung sein. Die beiden Hauptsyndrome bestehen aus kognitiven Störungen und Verhaltensauffälligkeiten.
Im Rahmen eines Schädelhirntraumas sind parenchymale, subdurale, epidurale und subarachnoidale Blutungen möglich, wobei diese nicht selten gemeinsam auftreten. Zudem kann es v. a. bei Beschleunigungstraumen zu Schwerverletzungen kommen, die meist nur mit der MRT nachweisbar sind.
Bei älteren Patienten muss auch bei negativer Traumaanamnese an ein chronisch subdurales Hämatom gedacht werden, welches durch Einreißen von Brückenvenen auch im Rahmen eines (oft nicht erinnerlichen) Bagatelltraumas auftreten und zu Symptomen mit schleichendem Beginn führen kann. In der Regel lassen sich chronisch subdurale Hämatome bereits in der CT eindeutig nachweisen (Abb. 26).

Multiple Sklerose (MS)

Im Rahmen der MS-Erkrankung können unterschiedliche psychische Symptome der eigentlichen Manifestation durch neurologische Symptome lange Zeit vorausgehen (Abschn. 3.3).
Diese umfassen alle Formen der kognitiven und Verhaltensstörungen, wobei ein Abfall des intellektuellen Leistungsniveaus mit Gedächtniseinbußen im Vordergrund steht. An Verhaltensstörungen kommen Symptome der Euphorie und Depression hinzu, psychotische Phänomene sind seltener.
Die (MR-)Bildgebung ist, neben der Liquoruntersuchung und der elektrophysiologischen Abklärung, wesentlicher Bestandteil der Diagnostik. Die MRT zeigt die typischen chronisch-entzündlichen Entmarkungsherde im Marklager. Charakteristisch sind dabei in der T2-Wichtung/FLAIR herdförmige Hyperintensitäten im Marklager, wobei diese betont um die Vorder- und Hinterhörner des Ventrikelsystems vorkommen. Das hyperintense Signalverhalten geht auf den Verlust von Myelin sowie auf die Entzündung und Glianarbe zurück. In T1-gewichteten Aufnahmen der MRT imponieren ältere Herde als gliotische Narben signalarm und z. T. wie ausgestanzt (Abb. 27). Nach Kontrastmittelgabe zeigen frische Herde eine Schrankenstörung. Die ergänzende Untersuchung des Myelons zur Detektion bzw. zum Ausschluss von spinalen Herden ist obligat.
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