Erkrankungen des ZNS

II./3.2.: Bildgebung der Hirntumoren

Mittels Computertomographie sind Hirntumoren oder indirekte Zeichen, die auf einen Tumor hindeuten, in den meisten Fällen darstellbar. So kann beispielsweise im nicht-kontrastmittelverstärkten Bild der Tumor gelegentlich nicht sichtbar sein, aber ein perifokales Ödem, das in den meisten Fällen einen intrazerebralen Tumor in unterschiedlicher Ausbreitung begleitet, lässt auf eine Tumorpräsenz schließen. Dieses Ödem breitet sich im Gegensatz zum Auftreten bei Hirninfarkten oder nekrotischen Veränderungen im Falle von Gefäßverschlüssen nicht territorial aus, sondern „fingerförmig“. Eine Gabe von KM ist in den meisten Fällen unumgänglich, wobei bei der Mehrheit der Tumoren eine KM-Aufnahme zu beobachten ist. Jedoch muss im Hinterkopf behalten werden, dass auch Tumorarten existieren, die das KM nicht anreichern.

Die MRT ist im Vergleich zur CT das überlegene Verfahren und kann auch im nicht-KM-verstärkten Scan die Tumoren aufzeigen, die im CT ohne KM nicht darstellbar waren. Für die Mehrzahl der primären Hirntumoren lässt sich festhalten, dass sie typischerweise eine abgeschwächte Signalintensität im T1-Bild und eine erhöhte Signalintensität in der T2-Wichtung aufweisen (diese Eigenschaft ist bekanntermaßen auf den hohen Flüssigkeitsanteil zurückzuführen). Es kommen andererseits auch Tumoren vor, die ein abweichendes Signalverhalten in der T2-Wichtung aufweisen. Ursachen für die dann abgeschwächte Signalintensität können z.B. Tumoren wie PNET und Lymphome sein, die eine hohe Zelldichte und große Nuclei aufzeigen. Diese Tumorarten weisen darüber hinaus einen verringerten Diffusionskoeffizienten auf (Genaueres siehe dort) und zeigen sich hyperdens im CT.

Neben den Signalintensitäten können bestimmte morphologische Zeichen hilfreich sein, um ein benignes von einem malignen Geschehen abzugrenzen. Bei diesen Zeichen handelt es sich beispielsweise um einen irregulär begrenzten Tumorrand oder um ein infiltratives Tumorwachstum. Tumornekrosen, die ebenfalls eine Aussage über die Aggressivität einen Tumors erlauben, lassen sich sowohl im CT als auch im MRT - besonders nach KM-Gabe – gut darstellen. Auch die VEGF-Expression, die als Indikator für Neovaskularisationen gilt, kann auf diese Weise demonstriert werden. Weitere Eigenschaften, die auf einen malignen Prozess hinweisen, umfassen Inhomogenität, Pleomorphismus und in fortgeschrittenen Stadien eine Destruktion benachbarter knöcherner Strukturen.

Da die verschiedenen Tumorentitäten unterschiedliche Gewebekomponenten enthalten und somit charakteristische Merkmale in der Bildgebung zu erwarten sind, lässt sich in vielen Fällen per Bildgebung eine Verdachtsdiagnose über die Entität stellen. So weist das Oligodendrogliom beispielsweise eine hohe Tendenz zu Verkalkungen auf, die in der Bildgebung dann darstellbar sind. Bedacht werden muss jedoch, dass auch bei den häufiger vorkommenden Astrozytomen, die den häufigsten primären Hirntumor im Erwachsenenalter darstellen, gelegentlich Kalzifizierungen vorkommen und somit eine weitere Abklärung zu erfolgen hat. Verkalkungen sind weiterhin bei Ependymomen, Plexuspapillomen und Meningeomen zu finden, wobei Letztere wie schon oben im Text erwähnt extraaxial lokalisiert sind. Die CT / MRT der intra- oder parasellär gelegenen Kraniopharyngeome, die zu den embryonalen Missbildungstumoren gezählt werden, zeigt ebenfalls einen soliden oder zystischen Tumor mit Verkalkungen. In der Mehrheit der Fälle lassen sich die genannten Tumoren per Bildgebung relativ leicht voneinander unterscheiden. Darüber hinaus können sowohl Klivus-Chondrome und Chordome als auch Pinealome Verkalkungen aufweisen. Die Glandula pinealis kann jedoch auch physiologisch bedeutend verkalkt sein.

Anhand des CTs können Kalzifizierungen im Gegensatz zur MRT bekanntermaßen gut dargestellt werden. Eine akute Blutung ist u.U. jedoch nur schwer abgrenzbar und muss daher differentialdiagnostisch in Erwägung gezogen werden (der HU Wert kann hier hilfreich sein). Lymphome können sich auch moderat hyperdens zeigen. Verkalkungen sind MR-tomographisch im T2-gewichteten Bild (besonders in T2*) signalfrei (wie Hämosiderin) und lassen sich daher weniger sicher als im CT darstellen. Beachtet werden muss, dass ausbieldende (vorzeitige) Verkalkungen im T1-gewichteten Bild auch signalintensiv erscheinen können. Schnell strömendes Blut zeigt sich ebenfalls signalfrei.

Ein Fettanteil ist nicht charakteristisch für intraaxiale Hirntumoren wie die Mittellinien – Balken – Lipome oder Dermoidzysten und Teratome. In der CT zeigt sich Fettgewebe stark hypodens (auch bei -100 HU). In T1-gewichteten MRT-Bildern kommt Fettgewebe signalintensiv zur Darstellung, wobei auch eine akute Blutung (Methämoglobin), Melanin und ein hoher Proteingehalt hell erscheinen kann. In der Differenzierung kann hier die Anwendung einer Fettsuppressionstechnik hilfreich sein.

Innerhalb des Tumors können sich Zysten oder zystische Formationen bilden. In diesem Fall müssen diese mit Hilfe von PD und FLAIR-Sequenzen von freien Flüssigkeiten unterschieden werden.

Innerhalb der Flüssigkeiten liegt eine von der Brownschen Molekularbewegung abhängige freie Diffusion vor, sodass in der DWI-Sequenz, die die Diffusion von Wassermolekülen misst, keine Signalzunahme zu verzeichnen ist. Weder die Signalintensität noch die innere Diffusion der intratumoralen Nekrose erreicht das Ausmaß des Liquors.

Solide Tumoren benötigen für das Wachstum eine eigene Gefäßversorgung (Gewebedurchströmung), da ab einer bestimmten Größe die nutritive Versorgung per Diffusion nicht mehr ausreicht. Das Ausmaß der Neoangiogenese (Perfusion), also das Einsprossen von Kapillaren in den Tumor, stellt einen besseren Indikator für Malignität als das KM-Enhancement und einen wichtigen prognostischen Faktor dar. Beachtet werden muss, dass die Perfusion sich hierbei nicht abhängig von der Intaktheit oder der Permeabilität der Blut-Hirn-Schranke zeigt (wie z.B. Meningeome, siehe dort).

Diffusionsphänomen: Die Protonen bewegen sich angetrieben durch ihre Wärmeenergie im „normalen“ Gewebe frei im Extrazellulärraum, wobei die Bewegungsintensität abhängig von der Temperatur ist (Brownsche Molekularbewegung). In den meisten Tumoren und besonders in den nekrotischen und zystischen Arealen zeigt sich keine eingeschränkte Diffusion. Folglich kann in der DWI-Sequenz das detektierbare intratumorale Signal dem normalen Parenchymsignal entsprechen (z.B. abgeschwächtes Signal, schwarz). Liegt jedoch eine eingeschränkte Diffusion vor (z.B. bei hyperzellulären Tumoren mit engem Extrazellulärraum), so verbleiben die Protonen in ihren Räumen. Sie verlassen das Voxel nicht, relaxieren an der Stelle und indizieren folglich ein hohes Signal auf schwarzem Hintergrund, da Diffusion im normalen Gewebe weiter möglich ist und sich die Protonen dort frei bewegen. Das Signal in DWI-Aufnahmen entspricht dem Signal des Gewebes in einer T2w Aufnahme abzüglich des Signalanteils, der durch die Diffusion beweglicher Wassermoleküle verloren geht. Der aus der DWI abgeleitete ADC (apparent diffusion coefficient, siehe dort) eignet sich jedoch besser, da signalintensive Strukturen in T2 nicht „durchscheinen“ und zudem das tumoröse Gewebe genauer typisiert werden kann. Mit diffusionsgewichteten Aufnahmen lassen sich darüber hinaus in manchen Fällen Differentialdiagnosen ausschließen (Tumor oder Abszess?).

Die auf der Diffusions-Tensor-Bildgebung (DTI, diffusion tensor imaging) basierte Traktographie stellt eine Variante der DW-MRT dar, die die Beziehung zwischen Tumor und wichtigen Leitungsbahnen der weißen Hirnsubstanz erfasst. Sie kann dem Chirurgen helfen, eine Operation genauestens zu planen und diese anschließend präzise auszuführen, sodass das Risiko eines funktionalen Defizits möglichst gering gehalten werden kann (z.B. Bewegung- und Sprachdefizite)

Die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) ist ein bildgebendes Verfahren, das Stoffwechselvorgänge aktivierter Hirnareale (wie z.B. primärer Motorkortex, Sprachzentrum) und Tumorgewebe darstellen kann.

KM-Enhancement der Hirntumoren:

In der CT und MRT eingesetzte KM (siehe dort)

Störungen der Blut-Hirn-Schranke im Rahmen zerebraler Erkrankungen (Tumor, Entzündung) verursachen eine Durchlässigkeit der semipermeablen Basalmembran der Kapillaren. Kontrastmittel kann folglich in den interstitiellen Raum austreten und eine Dichtesteigerung hervorrufen. Bedacht werden muss jedoch, dass auch ischämische Hirnfarkte ein Enhancement zeigen können und somit differentialdiognostisch in Erwägung gezogen werden müssen. (jedoch solang es ist territorial, dahin die venöse nicht)???. Abszesse oder Metastasen lassen sich manchmal anhand der Morphologie nur schwer von einem Hirntumor abgrenzen, insbesondere dem Glioblastom. Sie ähneln sich insofern, dass Abszesse wie das Glioblastom ein annuläres Enhancement zeigen und Metastasen wie der Tumor multipel in Erscheinung treten können, wobei eine Untersuchung des Liquor ggf. in der Diagnostik weiterhelfen kann. Die Ausprägung des Ödems kann in der Unterscheidung ebenfalls hilfreich sein. Ein Tumor zeigt eher ein fingerförmiges Ödem; ein Infarkt ein perivaskuläres ischämisches Hirnödem (territorial, Penumbra). Auch subakute Hämatome können aufgrund der gestörten Permeabilität der Blut-Hirn-Schranke und der ablaufenden Organisations-(Demarkierung) und Granulationsprozesse ein annuläres Enhancement zeigen. Raumfordernde, entzündlich-veränderte große Herde im Rahmen einer MS (Multiple Sklerose) können darüber hinaus das KM entweder komplett oder auch annulär aufnehmen.

Auf der anderen Seite zeigen low-grade Astrozytome beispielsweise keine KM-Anreicherung. Mit dem Grad der Entdifferenzierung nimmt die KM-Anreicherung zu und für Gliome kann festhalten werden, dass je mehr KM angereichert wird, desto maligner der Tumor ausfällt. Im frühen Stadium niedrig maligner Astrozytome kann der radiologische Nachweis noch negativ sein und es sollte eine Re-Evaluation erfolgen. Zeigt sich hierbei eine zunehmende KM-Anreicherung, so ist dies als Zeichen für Malignität zu werten (wobei die KM-Anreicherung keinen zweifelsfreien Befund liefern kann, sondern lediglich der Verdacht auf einen malignen Prozess geäußert werden kann).

Einige Tumorentitäten zeigen ein inhomogenes/heterogenes Enhancement auf:

ein hierfür charakteristischer Tumor ist das Glioblastoma multiforme (Schmetterlingsgliom), der aufgrund seines aggressiven Wachstums laut WHO-Klassifikation als Grad IV eingestuft wird. Dieser Tumor zeigt in der Bildgebung eine Raumforderung mit ausgeprägtem Randödem, zystischen Strukturen und zentralen Nekrosen, die das KM unregelmäßig anreichern lassen. Aufgrund des infiltrativen Wachstums können Gruppen von Tumorzellen auch im umliegenden Parenchym verteilt sein, die mittels MRT nicht darstellbar sind – eine FLAIR –Sequenz kann hier hilfreich sein!

Bei der Untersuchung muss sichergestellt werden, dass nicht nur eine ausreichende Menge an KM verabreicht wurde, sondern dem KM auch genügend Zeit gelassen wurde, sich adäquat im Interstitium auszubreiten (späte Phase).