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Arbeitsgruppe Neurosonographie

Leiter: PD Dr. Felix Schlachetzki  
Stellvertreter: Dr. med. Elisabeth Torka elisabeth.torka@medbo.de
  Dr. med. Michael Ertl michael.ertl@medbo.de
Assoziierte Mitarbeiter: OÄ Dr. Sandra Boy  
  OA Dr. Kornelius Fuchs  
Doktoranden: Johannes Sponsel  
  OA Helge Matrisch Askeplios Klinik Schaufling


Ultraschall

 

Eine kurze Einleitung:

 

Die Zahl der Ultraschalluntersuchungen übersteigen die der Computer- oder Kernspintomographien als bildgebendes Verfahren um ein Vielfaches, und gerne wird der Ultraschallkopf als „verlängerte Hand“ des Neurologen bezeichnet. So sind neurosonographische Untersuchungen aus der klinischen Routine in der Neurologie nicht mehr wegzudenken, und faszinieren durch die Darstellung von Bewegung in Echtzeit, der hohen Flexibilität durch mobile (sogar tragbare) Ultraschallgeräte und durch die hohe Sicherheit für den Patienten.

 

Ultraschalltechniken sind eng mit den Fragestellungen aus den verschiedenen Erkrankungen des zentralen und peripheren Nervensystems inklusive dem Muskel verbunden. Initial waren die Dopplerverfahren, d.h. die Messung von Blutflussgeschwindigkeiten anhand eines Frequenzshifts, in den 60er bis 80er Jahren das Markenzeichen der Neurosonographie und begründeten die enge Verknüpfung zur Schlaganfalldiagnostik und Therapie. Spätestens Anfang der 90er Jahre führte die Verbreitung und Verbesserung der Farbduplexverfahren, die Einführung lungenstabiler Ultraschallkontrastmittel und die Entwicklung differenzierter Sende- und Empfangsalgorithmen (z.B. Puls-Inversionsverfahren) zu einer Reihe neuer und spannender Anwendungsgebiete: die erhöhte Echogenität der Substantia nigra korreliert mit dem Auftreten eines Morbus Parkinson, Atrophien des Gehirns bei Multipler Sklerose lassen sich leicht darstellen, akute raumfordernde Veränderungen z.B. nach malignem Mediainfarkt oder Hirnblutung lassen sich am Patientenbett darstellen, die Inflammation der Gefäßwand bei Arteriitis temporalis kann dargestellt werden und so auf eine Biopsie verzichtet werden, als auch die Schädigung eines peripheren Nervens (z.B. Karpaltunnelsyndrom) morphologisch abgebildet werden – um einige Anwendungen zu nennen. Die Vielzahl an Kasuistiken aus der klinisch-neurologischen Routine heraus verdeutlicht den hohen Stellenwert in der Neurologie.

 

Wissenschaftlich sind der Anwendung und Weiterentwicklung auf dem Gebiet der Neurosonographie ebenso wenig Grenzen gesetzt, verlangt allerdings ein hohes Maß an Genauigkeit des Untersuchers mit genügend Zeit. Darüber hinaus sind Kenntnisse grundlegender physikalischer Eigenschaften zur Ausbreitung von Ultraschallwellen im Gewebe unerlässlich, um nicht den zahlreichen Artefakten ‚aufzuliegen’. Als Pionier auf dem Gebiet der transkraniellen Farbduplexsonographie gilt Prof. Dr. U. Bogdahn und seit Gründung der Klinik 1996 besteht eine aktive Arbeitsgruppe mit vielfältigen Projekten. Nachfolgend sind die aktiven Schwerpunkte kurz erläutert, interessierte Doktoranden mögen sich an die stellvertretender Leiter der AG Dr. Torka und Dr. Ertl wenden.

 

Schwerpunkte:

  • Prähospitale transkranielle mobile Farbduplexsonographie beim akuten Schlaganfall
  • Retroorbitale Sonographie vaskulärer Erkrankungen des Auges
  • Mikroemboliedetektion bei Ablationsverfahren am Herzen
  • Nichtinvasive neurosonographische Messung des Hirndrucks und der Hirnperfusion in der Neurologischen Intensivmedizin
  • Risikoabschätzung von Herzinfarkten nach Schlaganfall durch Messung der Intima-Media Dicke und der Gefäßpulsatilität

 

1.) Mobile transportable Farbduplexgeräte haben eine Reife erreicht, die es erlaubt, die Hirnarterien beim akuten Schlaganfall noch auf dem Weg in die Klinik zu untersuchen. Das ‚Regensburg Schlaganfallmobil’ ist ein präklinisches Projekt der klinischen Schlaganfallforschung und der Neurosonographie. Langfristig soll die Möglichkeit der Sonothrombolyse, d.h. der Auflösung eines Gerinnsels durch Ultraschall und Ultraschallkontrastmittel , evaluiert und somit frühestmöglich die Hirnperfusion wiederhergestellt werden.

 

Bild 1: Anwendung eines mobilen Farbduplexgerätes im Hubschrauber

Bild 1 zeigt die Anwendung eines mobilen Farbduplexgerätes im Hubschrauber.

 

2.) Die Anwendung hochfrequenter Ultraschallsonden mit niedrigster Sendeleistung ermöglicht die Darstellung der retroorbitalen Gefäße als auch der Nervus opticus inkl. des Nervenscheidendurchmessers. Wir untersuchen in Kollaboration mit der Klinik für Augenheilkunde die Perfusion der A.centralis retinae bei akutem Gefäßverschluss als auch die Weite der Optikusnervenscheide bei Patienten mit erhöhtem Hirndruck. Eine kürzlich erschiene Übersichtsarbeit verdeutlicht weitere Forschungsanwendungen.  

 

Doppler-Flusspektrum

Bild 2 zeigt das Doppler-Flussspektrum der Arteria und Vena centralis retinae, die sich im echoarmen Sehnerven befinden (1). Daneben bilden die hinteren Ziliararterien den Zirkel von Zinn und Haller, und versorgen so den Sehnervkopf.

 

3.) Die Fluss-Pulskurve der Dopplersonographie entstehen durch Reflektion des Ultraschallschalls durch die Erythrozyten. Die reflektierte Energie beträgt ca. 0.1% der initialen Sendeleistung. Befinden sich stärkere Reflektoren im Blut wie z.B. Gasbläschen, Ultraschall-kontrastmittel oder Blutgerinnsel, so heben sie sich vom Hintergrund ab. Dieses grundlegende Prinzip der Mikroemboliedetektion wird in diesem Projekt in Kooperation mit der Klinik für Innere Medizin II, Kardiologie bzw. Rhythmologie angewandt, um die Emboligenität verschiedener Ablationsverfahren zur Rhythmuskontrolle auf ihr Embolierisiko hin zu evaluieren.

 

mikroembolisches Signal

Bild 3 zeigt ein spontan aufgetrenes mikroembolisches Signal in der linken A.cerebri media.

 

4.) Der beatmete Patient auf einer Neurologischen oder Neurochirurgischen Intensivstation ist kaum neurologisch zu beurteilen und Veränderungen des Gehirns sind am besten mittels Computertomographie und Kernspintomographie zu beurteilen. Allerdings sind diese Verfahren zeit- und Personal-aufwendig und somit nicht beliebig wiederholbar. Zudem ist der Patient durch den Transport und die Umlagerungen ausserhalb der Intensivstation gefährdet. Ziel des Projektes mit der Neurologischen Intensivmedizinist es, Veränderungen der Hirnperfusion und Hirnmorphologie mittels transkranieller Farbduplexsonographie früh zu erkennen, und in einem ersten Schritt verschiedene Formen der Beatmung diesbezüglich zu evaluieren.

 

Fluss in der A.cerebri media

Bild 4 zeigt den Fluss in der A.cerebri media bei verschiedenen endexpiratorischen Druck (PEEP), links 8 und rechts 11 mmHg. Die Veränderungen sind nicht signifikant.

 

5.) Dem Schlaganfall liegt häufig wie dem Herzinfarkt eine Gefäßerkrankung zugrunde. In dem Projekt mit der Klinik für Neurologische Rehabilitation der Askeplios Klinik Schaufling werden Schlaganfallpatienten, bei denen noch keine koronare Herzkrankheit festgestellt wurde, mittels hochauflösender Farbduplexsonographie der Carotiden untersucht. Ziel ist es, ob eine erhöhte Intima-Media Verdickung in Verbindung mit einer reduzierten Gefäßpulsatilität mit einer bislang asymptomatischen koronaren Herzkrankheit assoziiert ist.


erhöhte Pulsatilität

Bild 5a zeigt eine erhöhte Pulsatilität bei gut erhaltener Windkesselfunktion der A.carotis communis.

 

gering erhöhte Intima-Media

Bild 5b zeigt eine gering erhöhte Intima-Media Verdickung desselben Gefäßes.

 

 

Kollaboration und interessante Links:

 

Prof. Dr. Thilo Hölscher Brain Ultrasound Research Laboratory, University of California San Diego
www.brainultrasound.org
OA Dr. Christian von Bary Klinik für Innere Medizin II, Rhythmologie, Universitätsklinikum Regensburg
www.uniklinikum-regensburg.de
PD Dr. M.A. Gamulescu Klinik f. Augenheilkunde, Universitätsklinikum Regensburg
www.uniklinikum-regensburg.de
PD Dr. Judith Harrer-Haag

MVZ des Caritas Klinikums Saarbrücken St. Theresia und

Klinik für Neurologie am Klinikum der RWTH Aachen
www.cts-mvz.de

Dr. Jurgita Valaikiene

 

Universität Vilnius, Klinik für  Neurologie und Neurochirurgie,

Vilnius, Litauen

Curefab GmbH

München

http://curefab.com

DEGUM

Deutsche Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin

Sektion Neurologie
www.degum.de

 

 

Aktuelle Literatur:

  1. Schlachetzki F, Herzberg M, Hölscher T, Ertl M, Zimmermann M, Ittner KP, Pels H, Bogdahn U, Boy S. 'Transcranial Ultrasound from Diagnosis to Early Stroke Treatment. Part II: Prehospital neurosonography in patients with acute stroke – the Regensburg Stroke Mobile Project.' Cerebrovasc Dis 2012; 33(3):
  2. Harrer JU, Valaikiene J, Koch H, Knorr R, Horn M, Ickenstein G, Bogdahn U, Schlachetzki F. 'Transcranial perfusion sonography using low mechanical index and pulse inversion imaging: reliability, inter-/intra-observer variability.' Ultraschall Med 2011; 32: S95 – S101
  3. Hölscher T, Schlachetzki F, Zimmermann M, Jakob W, Ittner KP, Haslberger J, Bogdahn U, Boy S. 'Transcranial Ultrasound from Diagnosis to Early Stroke Treatment. Part I: Feasibility of ‘Airborne’ Cerebrovascular Assessment.' Cerebrovasc Dis 2008; 26: 659-663
  4. Ickenstein GW, Valaikiene J, Koch HJ, Hau P, Erban P, Schlachetzki F. 'Ultrasonic contrast agents in transcranial perfusion sonography (TPS) for follow-up of patients with high grade gliomas. ' Ultrasonics Sonochemistry  2008, 2008; 15(4): 510-6
  5. Valaikiene J, Schuierer G, Ziemus B, Dietrich J, Bogdahn U, Schlachetzki F. 'Detection of  Distal Internal Carotid Artery Stenosis using Transcranial Color-Coded Duplex Sonography.' AJNR 2008; 29(2): 347-53
  6. Harrer JU, Hornen S, Valaikiene J, Oertel MF, Kloetzsch C, Schlachetzki F. 'Transcranial Ultrasound Perfusion Imaging: Implementation of a low MI and high frame rate.' Ultraschall Med 2007; 28: 380-6
  7. Draganski B, Blersch W, Holmer SR, May A, Bogdahn U, Hölscher T, Schlachetzki F. 'Detection of Cardiac Right-to-Left Shunts by Harmonic Carotid Duplex Sonography.' Ultrasound in Medicine 2005; 24: 1071-6

 

Kasuistiken

  1. Seliger C, Turmanidze N, Schmid E, Wiethölter H, Boy S, Bogdahn U, Kaiser B, Schlachetzki F. 'Three cases of stroke in patients with atypical presentation of type A aortic dissection - Potential of neurosonography in the early diagnosis of atypical stroke.' Ultraschall Med 2011; 32:619-21
  2. Ertl M., Schuierer G., Bogdahn U., Schlachetzki F. 'Altered cerebral collateralization in patients with ­left brachiocephalic trunk occlusion and right descending aorta.' Ultraschall Med 2011; 32:433-6
  3. Grum F, Hufendiek K, Franz S, Bogdahn U, Gamulescu MA, Rümmele P, Schlachetzki F. 'High resolution color-coded sonography in angiolymphoid hyperplasia with eosinophilia presenting as temporal arteritis.' Circulation 2010; 121(8):1045-6 Open access: http://circ.ahajournals.org/content/121/8/1045.long
  4. Schlachetzki F, Boy S, Bogdahn U, Helbig H, Gamulescu MA. 'The retrobulbar ‚spot sign’ – Ocular sonography in the differential diagnosis for temporal arteritis and sudden blindness.' Ultraschall Med 2010; 31(6):539-42
  5. Grum F, Hufendiek K, Franz S, Bogdahn U, Gamulescu MA, Rümmele P, Schlachetzki F. 'High resolution color-coded sonography in angiolymphoid hyperplasia with eosinophilia presenting as temporal arteritis.' Circulation2010; 121(8):1045-6
  6. Boettinger M, Busl K, Schmidt-Wilcke T, Bogdahn U, Schuierer G, Schlachetzki F. 'Neuroimaging in subclavia steal syndrome.' BMJ Case reports 2009; doi: 10.1136/bcr.11.2008.1198 Open access: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3027939/?tool=pubmed
  7. Janzen A, Steinhuber C, Bogdahn U, Schuierer G, Schlachetzki F. ' Ultrasound findings of bilateral hypoplasia of the vertebral arteries associated with a persistent carotid-hypoglossal artery.' BMJ Case reports 2009; doi: 10.1136/bcr.07.2008.0486 Open access:http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3029923/?tool=pubmed

 

Übersichtsarbeiten

  1. Harrer JU, Eyding J, Ritter M, Schminke U, Schulte-Altedorneburg G, Köhrmann M, Nedelmann M, Schlachetzki F. 'The potential of neurosonography in neurological emergency and intensive care medicine: Basic principles, vascular stroke diagnostics, and monitoring of stroke specific therapy.' Ultraschall Med2012; in press
  2. Harrer JU, Eyding J, Ritter M, Schminke U, Schulte-Altedorneburg G, Köhrmann M, Nedelmann M, Schlachetzki F. 'The potential of neurosonography in neurological emergency and intensive care medicine: monitoring of increased intracranial pressure, brain death diagnostics, and cerebral autoregulation.' Ultraschall Med 2012; in press
  3. Ertl M, Gamulescu MA, Schlachetzki F. 'Application of Orbital Sonography in Neurology.' InTech, 2012, ISBN 978-953-307-947-9 Open access: http://cdn.intechopen.com/pdfs/27894/InTech-Application_of_orbital_sonography_in_neurology.pdf
  4. Sauerbruch S, Schlachetzki F,  Bogdahn U, Valaikiene J, Hölscher T, Harrer JU. 'Application of Transcranial Color-Coded Duplex Sonography in stroke diagnosis.' Current Medical Imaging Reviews 2009; 5 (1): 39-54

 

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