Neuromonitoring in der Intensivmedizin [1. ed.] 3662659972, 9783662659977, 9783662659984

Table of contents :
Vorwort
Inhaltsverzeichnis
Herausgeber- und Autorenverzeichnis
Über die Herausgeber
Autorenverzeichnis
Teil I: Monitoringtechniken
1: Klinisch-neurologische Untersuchung kritisch Kranker
1.1 Einleitung
1.2 Beurteilung des Bewusstseins
1.2.1 Definitionen und Grundbegriffe
1.2.2 Glasgow-Koma-Skala (Glasgow Coma Scale, GCS)
1.2.3 Full Outline of Unresponsiveness (FOUR) Score
1.2.4 Richmond Agitation and Sedation Scale (RASS)
1.3 Exkurs: Delir
1.4 Hirnnerven
1.5 Veränderungen der Atmung
1.6 Wichtige Hirnstammreflexe
1.6.1 Lichtreflex
1.6.2 Vestibulookulärer Reflex
1.6.3 Kornealreflex
1.6.4 Schluck- und Hustenreflex
1.6.5 Hirnstammsyndrome
1.7 Motorisches System
1.7.1 Allgemeine Motorik
1.7.2 Muskeleigenreflexe
1.7.3 Koordination
1.8 Sensibilität
1.9 Autonome Funktionsstörungen
1.10 Zusammenfassung
Literatur
2: Elektroenzephalografie in der Intensivmedizin
2.1 Einleitung
2.2 Physiologische und anatomische Grundlagen
2.3 Technische Grundlagen
2.4 Ableitung des EEGs
2.4.1 Routine-EEG
2.4.2 Kontinuierliches EEG-Monitoring
2.4.2.1 Indikationen
2.5 Befunde
2.5.1 Grundlegende Aspekte der EEG-Befundung
2.5.1.1 Grundrhythmus
2.5.1.2 Reagibilität
2.5.1.3 Pathologische Muster
2.5.2 Das EEG in der Intensivmedizin
2.5.2.1 Frequenzveränderungen bei Bewusstseinsstörungen
2.5.2.2 Morphologische Veränderungen bei Bewusstseinsstörungen
2.5.2.3 Das EEG in der Diagnostik des irreversiblen Hirnfunktionsausfalls
2.5.2.4 Erfassen der Effektivität antikonvulsiver Behandlung
2.5.2.5 Erfassen der Sedierungstiefe
2.5.2.6 Identifizieren zerebraler Ischämien
2.5.3 Quantifizierungsmaße des kontinuierlichen EEGs
2.6 Intrakranielles EEG
2.7 Ausblick
2.8 Zusammenfassung
Literatur
3: Evozierte Potenziale in der Intensivmedizin
3.1 Einleitung
3.2 Sensibel evozierte Potenziale (SEP)
3.2.1 Technik und Durchführung
3.2.2 Befunde
3.3 Akustisch evozierte Potenziale (AEP)
3.3.1 Technik und Durchführung
3.3.2 Befunde
3.4 Visuell evozierte Potenziale (VEP)
3.4.1 Technik und Durchführung
3.4.2 Befunde
3.5 Transkranielle Magnetstimulation (TMS)
3.5.1 Technik und Durchführung
3.5.2 Befunde
3.6 Ausblick
3.7 Zusammenfassung
Literatur
4: Elektroneuro- und -myografie in der Intensivmedizin
4.1 Einleitung
4.2 Elektroneurografie
4.2.1 Anatomische und physiologische Grundlagen
4.2.2 Technik und Durchführung
4.2.2.1 Motorische Neurografie
4.2.2.2 Sensible Neurografie
4.2.3 Befunde
4.3 Elektromyografie
4.3.1 Anatomische und physiologische Grundlagen
4.3.2 Technik und Durchführung
4.3.3 Befunde
4.3.3.1 Spontanaktivität
4.3.3.2 Einzelpotenzialanalyse
4.3.3.3 Rekrutierungsverhalten
4.4 Speziellere Untersuchungsformen
4.4.1 F-Wellen
4.4.2 A-Wellen
4.4.3 Motor unit number estimation (MUNE)
4.4.4 Makro-EMG
4.5 Sicherheit
4.6 Ausblick
4.7 Zusammenfassung
Literatur
5: Zerebrale Oxymetrie/Nahinfrarotspektroskopie
5.1 Einleitung
5.2 Physiologische und technische Grundlagen
5.3 Klinische Einsatzmöglichkeiten
5.3.1 Abschätzung der zerebralen Oxygenierung
5.3.2 Abschätzung der zerebralen Autoregulation
5.3.3 Detektion intrakranieller Hämatome
5.4 Ausblick
5.5 Zusammenfassung
Literatur
6: Ultraschall in der Neurointensivmedizin
6.1 Einleitung
6.2 Allgemeiner Teil
6.2.1 Physikalische und technische Grundlagen
6.2.1.1 Doppler
6.2.2 Praktische Durchführung
6.3 Spezieller Teil
6.3.1 Vaskulärer Ultraschall in der Neurologie
6.3.1.1 Anatomische und physiologische Grundlagen
6.3.1.2 Technik
6.3.1.3 Untersuchungsergebnisse
6.3.1.3.1 Arteriell
6.3.1.3.2 Pulsatilitätsindex
6.3.1.3.3 Lindegaard-Ratio
6.3.1.3.4 Venös
6.3.1.4 Ausblick
6.3.1.4.1 Neurovaskuläres Monitoring bei Patienten mit schwerem ischämischem Schlaganfall und mechanischer Thrombektomie
6.3.1.4.2 Neurovaskuläres Monitoring bei Patient mit Karotisendarteriektomie oder Stenting
6.3.1.4.3 Neurovaskuläres Monitoring bei Patient mit extrakraniellen Emboliequellen
6.3.1.4.4 Neurovaskuläres Monitoring nach kardiopulmonaler Reanimation
6.3.2 Transorbitaler Ultraschall
6.3.2.1 Anatomische Grundlagen
6.3.2.2 Technische Voraussetzungen
6.3.2.3 Durchführung der Untersuchung
6.3.2.4 Anwendung im klinischen Alltag
6.3.3 Hirnparenchymsonografie
6.3.3.1 Anatomische und technische Grundlagen
6.3.3.2 Untersuchungsergebnisse
6.3.4 Nerven- und Muskelsonografie
6.3.4.1 Anatomische und technische Grundlagen
6.3.4.2 Untersuchungsergebnisse
6.4 Ausblick
6.5 Zusammenfassung
Literatur
7: Native Computertomografie in der Intensivmedizin
7.1 Einleitung
7.2 Technische Grundlagen und Risikoabwägungen
7.3 Indikationen
7.4 Interpretation der Untersuchungsergebnisse
7.5 Ausblick
7.6 Zusammenfassung
Literatur
8: CT-Angiografie und CT-Hirnperfusionsmessung in der Intensivmedizin
8.1 CT-Angiografie
8.1.1 Einleitung
8.1.2 Technische Grundlagen und Risikoabwägung
8.1.3 Indikationen
8.1.4 Interpretation der Untersuchungsergebnisse
8.2 CT-Perfusion
8.2.1 Einleitung
8.2.2 Technische Grundlagen und Risikoabwägungen
8.2.3 Indikationen
8.2.4 Interpretation der Untersuchungsergebnisse
8.3 Ausblick
8.4 Zusammenfassung
Literatur
9: Magnetresonanztomografie in der Intensivmedizin
9.1 Einleitung
9.2 Technische Grundlagen
9.3 Befunde
9.4 MRT und Metallimplantate
9.5 Ausblick
9.6 Zusammenfassung
Literatur
10: Laborchemische Hirnschädigungsmarker
10.1 Einleitung
10.2 Grundlagen
10.3 NSE (neuronenspezifische Enolase)
10.4 S100B
10.5 Weitere Hirnschädigungsmarker
10.5.1 GFAP (Glial fibrillary acidic protein)
10.5.2 UCH-L1 (Ubiquitin carboxy-terminale hydrolase-L1)
10.6 Ausblick auf neuartige Biomarker
10.6.1 Mikro-RNA (miRNA)
10.6.2 Zirkulierende freie DNA
10.6.3 Neurofilament-Leichtketten (NfL)
10.6.4 Exosomen/Mikrovesikel
10.6.5 Proteomik/Metabolomik
10.6.6 Metallothionein
10.7 Zusammenfassung
Literatur
11: Liquordiagnostik in der Intensivmedizin
11.1 Einleitung
11.2 Physiologische und anatomische Grundlagen
11.3 Liquorgewinnung
11.3.1 Techniken der Liquorgewinnung
11.4 Interpretation der Befunde
11.4.1 Inspektion
11.4.2 Basisparameter
11.4.2.1 Zellzahl und -art
11.4.2.2 Proteingehalt
11.4.2.3 Laktat
11.4.2.4 Glukose
11.4.3 Spezielle Entzündungsmarker
11.4.3.1 Immunglobulinklassen
11.4.3.2 Oligoklonale Banden
11.4.3.3 Spezifische Immunglobuline und Antikörperklassen
11.4.3.4 CRP, PCT und andere Entzündungsparameter im Liquor
11.4.4 Hirnschädigungsmarker
11.4.4.1 NSE
11.4.4.2 S100
11.4.4.3 Tau/pTau
11.4.4.4 Beta-Amyloid
11.4.4.5 Neurofilament
11.5 Biomarker bei ausgewählten intensivmedizinischen Erkrankungen
11.5.1 Operative Eingriffe
11.5.2 Postoperative kognitive Störungen und Delir
11.5.3 Status epilepticus
11.5.4 Akuter Schlaganfall
11.5.5 Traumatischer Hirnschaden
11.5.6 Septische Enzephalopathie
11.6 Ausblick
11.7 Zusammenfassung
Literatur
12: Jugularvenensättigung
12.1 Einleitung
12.2 Anatomische und physiologische Grundlagen
12.3 Technische Grundlagen
12.4 Interpretation der Ergebnisse
12.5 Ausblick
12.6 Zusammenfassung
Literatur
13: Intrakranielle Druckmessung
13.1 Einleitung
13.2 Physiologische und technische Grundlagen
13.2.1 Physiologische Grundlagen
13.2.2 Technische Grundlagen
13.2.2.1 Externe Ventrikeldrainage
13.2.2.2 Parenchymmesssonde
13.3 Indikationen
13.4 Interpretation der Ergebnisse
13.5 Erweiterte ICP-Analyse
13.5.1 Zerebrale Autoregulation
13.5.2 Druckreaktivitätsindex
13.6 Ausblick
13.7 Zusammenfassung
Literatur
14: Zerebrale Mikrodialyse
14.1 Geschichte des Verfahrens
14.2 Physiologische und technische Grundlagen
14.2.1 Physiologische Grundlagen
14.2.2 Technische Grundlagen
14.2.2.1 Platzierung des CMD-Katheters
14.3 Dateninterpretation
14.3.1 CMD-Parameter
14.3.1.1 Marker des Glukosestoffwechsels
14.3.1.2 Glutamat als Marker einer Hirnschädigung
14.3.1.3 Glycerol als Marker der Zellmembranintegrität
14.4 Klinische Einsatzmöglichkeiten
14.4.1 Aussagekraft bei aSAB
14.4.2 Aussagekraft bei SHT
14.5 Ausblick
14.6 Zusammenfassung
Literatur
15: Messung des zerebralen Sauerstoffpartialdrucks (ptiO2)
15.1 Einleitung
15.2 Physiologische und technische Grundlagen
15.2.1 Zerebrale Ischämie
15.2.2 Messung von Gewebssauerstoffpartialdruck im Gehirn
15.2.3 Technisch-operative Grundlagen
15.3 Klinische Einsatzmöglichkeiten
15.3.1 Normwerte, klinische Anwendung, mögliche Fehlerquellen und Plausibilitätsprüfung
15.3.2 PtiO2 bei SAB und SHT – Datenlage
15.4 Ausblick
15.5 Zusammenfassung
Literatur
Teil II: Ausgewählte Klinische Anwendungen
16: Messung der Sedierungstiefe
16.1 Einleitung
16.2 Definition
16.3 Nichtapparative und apparative Methoden des Sedierungsmonitorings
16.3.1 Nichtapparative Messung der Sedierungstiefe
16.3.1.1 Wesentliche Nachteile der scorebasierten Beurteilung des Sedierungsniveaus
16.3.2 Apparative Messung der Sedierungstiefe
16.3.2.1 EEG-Messung
16.3.2.2 Prozessierte EEG-Verfahren (pEEG)
16.3.2.2.1 Bispektraler Index (BIS)
16.3.2.2.2 Patient State Index (PSi™)
16.3.2.2.3 Narcotrend-Index
16.4 Indikationen und Ablauf
16.5 Ausblick
16.6 Zusammenfassung
Literatur
17: Unklare Vigilanzstörung bei kritisch kranken Patienten
17.1 Einleitung
17.2 Anamnese und körperliche Untersuchung
17.3 Labor- und liquorchemische Untersuchungen
17.4 Apparative Verfahren
17.4.1 Computertomografie
17.4.2 Magnetresonanztomografie
17.4.3 Elektroenzephalografie
17.5 Flussdiagramm
17.6 Zusammenfassung
Literatur
18: Neuromonitoring nach Herz-Kreislauf-Stillstand
18.1 Einleitung
18.2 Klinische Untersuchung
18.3 Laborchemische Untersuchungen
18.4 Zerebraler Blutfluss und Oxygenierung
18.4.1 Transkranieller Doppler (TCD)
18.4.2 Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) und Jugularvenensättigung
18.5 Intrakranieller Druck
18.6 Elektroenzephalografie (EEG) und evozierte Potenziale (EP)
18.7 Bildgebung
18.8 Ausblick
18.9 Zusammenfassung
Literatur
19: Neuromonitoring bei Patienten mit extrakorporalem Lungenersatz
19.1 Einleitung
19.2 Hintergrund, Klassifikation, Epidemiologie und Pathophysiologie
19.3 Nichtinvasive Monitoringverfahren
19.3.1 Klinisch neurologische Untersuchung bei ECMO
19.3.2 Kontinuierliches EEG bei ECMO
19.3.3 Evozierte Potenziale bei ECMO
19.3.4 NIRS bei ECMO
19.3.5 Zerebrale Sonografie bei ECMO
19.3.6 Schnittbildgebung bei ECMO
19.3.7 Biomarker (Serum) bei ECMO
19.4 Invasive Monitoringtechniken bei ECMO
19.5 Ausblick
19.6 Zusammenfassung
Literatur
20: Ausgewählte Krankheitszustände des peripheren Nervensystems
20.1 Critical-Illness-Polyneuromyopathie
20.1.1 Einleitung
20.1.2 Klassifikation, Epidemiologie und Pathophysiologie
20.1.3 Klinik und primäre Diagnostik
20.1.4 Therapie und Überwachung
20.1.5 Basis-Neuromonitoring
20.1.6 Weitere Monitoringverfahren
20.1.7 Ausblick
20.1.8 Zusammenfassung
20.2 Guillain-Barré-Syndrom
20.2.1 Einleitung
20.2.2 Klassifikation, Epidemiologie und Pathophysiologie
20.2.3 Klinik und primäre Diagnostik
20.2.4 Therapie und Überwachung
20.2.4.1 Primärversorgung
20.2.4.2 Neuromonitoring
20.2.5 Ausblick
20.2.6 Zusammenfassung
Literatur
21: Ausgewählte Krankheitszustände des Zentralnervensystems
21.1 Schädel-Hirn-Trauma
21.1.1 Einleitung
21.1.2 Definition, Klassifikation, Epidemiologie und Pathophysiologie
21.1.3 Neuromonitoring beim SHT
21.1.3.1 Kraniale Computertomografie
21.1.4 Multimodale Konzepte des Neuromonitorings beim SHT
21.1.5 Ausblick
21.1.6 Zusammenfassung
21.2 Subarachnoidalblutung
21.2.1 Einleitung
21.2.2 Klassifikation, Epidemiologie und Pathophysiologie
21.2.3 Klinik und primäre Diagnostik
21.2.4 Therapie und Überwachung
21.2.5 Neuromonitoring
21.2.5.1 Basisneuromonitoring
21.2.5.2 Weitere Monitoringverfahren
21.2.5.3 Besonderheiten des allgemeinen Monitorings
21.2.6 Ausblick
21.2.7 Zusammenfassung
21.3 Ischämischer Schlaganfall
21.3.1 Einleitung
21.3.2 Klassifikation, Epidemiologie und Pathophysiologie
21.3.3 Neuromonitoring in der Versorgung des akuten Schlaganfalls
21.3.3.1 Monitoring
21.3.3.2 Bildgebende Verfahren (Computertomografie, Magnetresonanztomografie)
21.3.3.3 Sonografie
21.3.3.4 Nahinfrarotspektroskopie (NIRS)
21.3.3.5 Zerebrale Mikrodialyse
21.3.3.6 Messung des Hirngewebssauerstoffpartialdrucks
21.3.3.7 Invasive Messungen des intrakraniellen Drucks (ICP)
21.3.3.8 EEG-Monitoring
21.3.4 Ausblick
21.3.5 Zusammenfassung
21.4 Hirndruck
21.4.1 Einleitung
21.4.2 Pathophysiologie
21.4.3 Klinik
21.4.4 Therapie
21.4.4.1 Basismaßnahmen
21.4.4.2 Hirndrucksenkende Maßnahmen
21.4.4.3 Nicht etablierte oder obsolete Therapieverfahren
21.4.5 Monitoringmethoden
21.4.6 Ausblick
21.4.7 Zusammenfassung
Literatur
22: Diagnostik bei irreversiblem Hirnfunktionsausfall
22.1 Einleitung
22.2 Konzept des Hirntodes
22.3 Hirntoddiagnostik
22.3.1 Indikationen
22.3.2 Durchführung
22.3.2.1 Vorausgesetzte ärztliche Qualifikation
22.3.2.2 Grundsätzliche Untersuchungssequenz
22.4 Arten der Hirnschädigung
22.5 Ort der Hirnschädigung
22.6 Mögliche apparative Zusatzuntersuchungen
22.7 Abschluss der Diagnostik
22.8 Aspekte der Kommunikation mit den Angehörigen
22.9 Zusammenfassung
Literatur
Stichwortverzeichnis

Citation preview

Lars-Olav Harnisch Onnen Mörer Caspar Stephani  Hrsg.

Neuromonitoring in der Intensivmedizin

Neuromonitoring in der Intensivmedizin

Lars-Olav Harnisch  •  Onnen Mörer Caspar Stephani Hrsg.

Neuromonitoring in der Intensivmedizin

Hrsg. Lars-Olav Harnisch Klinik für Anästhesiologie Universitätsmedizin Göttingen Göttingen, Deutschland

Onnen Mörer Klinik für Anästhesiologie Universitätsmedizin Göttingen Göttingen, Deutschland

Caspar Stephani Klinik für Anästhesiologie Universitätsmedizin Göttingen Göttingen, Deutschland

ISBN 978-3-662-65997-7    ISBN 978-3-662-65998-4 (eBook) https://doi.org/10.1007/978-3-662-65998-4 Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-­nb.de abrufbar. © Der/die Herausgeber bzw. der/die Autor(en), exklusiv lizenziert an Springer-Verlag GmbH, DE, ein Teil von Springer Nature 2023 Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung des Verlags. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von allgemein beschreibenden Bezeichnungen, Marken, Unternehmensnamen etc. in diesem Werk bedeutet nicht, dass diese frei durch jedermann benutzt werden dürfen. Die Berechtigung zur Benutzung unterliegt, auch ohne gesonderten Hinweis hierzu, den Regeln des Markenrechts. Die Rechte des jeweiligen Zeicheninhabers sind zu beachten. Der Verlag, die Autoren und die Herausgeber gehen davon aus, dass die Angaben und Informationen in diesem Werk zum Zeitpunkt der Veröffentlichung vollständig und korrekt sind. Weder der Verlag, noch die Autoren oder die Herausgeber übernehmen, ausdrücklich oder implizit, Gewähr für den Inhalt des Werkes, etwaige Fehler oder Äußerungen. Der Verlag bleibt im Hinblick auf geografische Zuordnungen und Gebietsbezeichnungen in veröffentlichten Karten und Institutionsadressen neutral. Planung: Dr. Anna Krätz Springer ist ein Imprint der eingetragenen Gesellschaft Springer-Verlag GmbH, DE und ist ein Teil von Springer Nature. Die Anschrift der Gesellschaft ist: Heidelberger Platz 3, 14197 Berlin, Germany

Vorwort

Liebe Leserin, lieber Leser, bei kritisch kranken Patienten mit primären oder sekundären neurologischen und neurochirurgischen Krankheitsbildern ist die sorgfältige und wiederholte Beurteilung und Überwachung klinischer und laborchemischer Befunde, bildgebender Untersuchungen sowie bettseitig erhobener physiologischer Daten essenziell, um eine frühzeitige Erkennung und Behandlung sekundärer Hirnverletzungen zu ermöglichen. Die moderne Überwachung des zentralen und peripheren Nervensystems kritisch Kranker ist in Anbetracht der großen Bandbreite seiner möglichen pathophysiologischen Veränderungen nur durch Einsatz verschiedener Neuromonitoringverfahren realisierbar. Ziel dieses Buches ist es, Ihnen verfügbare Neuromonitoringtechniken und typische Befunde nahezubringen. So stellen wir im ersten Teil in 15 Einzelkapiteln Grundzüge der aus unserer Sicht für die Neurointensivmedizin bedeutsamsten Monitoringverfahren vor. Daran anschließend finden sich im zweiten Teil des Buches anhand ausgewählter allgemeiner und spezieller klinischer Situationen und Krankheitsbilder einige veranschaulichende Beispiele des Einsatzes dieser Verfahren. Neben dem Bemühen, für jedes Thema einen auf aktuellstem Wissen beruhenden Kenntnisstand zu vermitteln, wird in jedem Kapitel ein kurzer Abschnitt auch laufenden Untersuchungen und Perspektiven des jeweiligen Verfahrens bzw. klinischen Kontexts gewidmet. Und wo die/der Interessierte sich detailliertere Informationen wünscht, hoffen wir mit zahlreichen Literaturverweisen nützliche Empfehlungen für eine tiefergehende Beschäftigung geben zu können. All diesen Übersichten liegt die Arbeit zahlreicher Kolleginnen und Kollegen als Kapitelautoren unterschiedlicher Fachrichtungen – allesamt erfahrene Experten auf dem jeweiligen Gebiet – zugrunde, die exzellente Einzelkapitel angefertigt haben. Ohne ihren großen Einsatz wäre dieses Buch nicht denkbar. Ihnen gilt unser allergrößter Dank! Wir hoffen und wünschen uns, dass wir mit diesem Buch dazu beitragen, Ihnen, geschätzte Leserin und geschätzter Leser, ein Verständnis des differenzierten und individuell angepassten Einsatzes der verfügbaren Techniken zu vermitteln, und dass diese Kenntnisse zum Wohle der Patienten eingesetzt werden können. Die Herausgeber Göttingen im Juli 2022 V

Inhaltsverzeichnis

Teil I  Monitoringtechniken 1 Klinisch-neurologische  Untersuchung kritisch Kranker �������������������������������  3 Lars-Olav Harnisch und Bettina Göricke 2 Elektroenzephalografie  in der Intensivmedizin����������������������������������������������� 33 Caspar Stephani und Niels Focke 3 Evozierte  Potenziale in der Intensivmedizin��������������������������������������������������� 59 Caspar Stephani und Onnen Mörer 4 Elektroneuro und -myografie in der Intensivmedizin ����������������������������������� 75 Caspar Stephani und Onnen Mörer 5 Zerebrale Oxymetrie/Nahinfrarotspektroskopie��������������������������������������������� 95 Lars-Olav Harnisch 6 Ultraschall  in der Neurointensivmedizin���������������������������������������������������������103 Ilko Maier, Caspar Stephani und Jan Liman 7 Native  Computertomografie in der Intensivmedizin���������������������������������������131 Christian Riedel 8 CT-Angiografie  und CT-­Hirnperfusionsmessung in der Intensivmedizin �����143 Christian Riedel 9 Magnetresonanztomografie  in der Intensivmedizin ���������������������������������������153 Christian Riedel 10 Laborchemische Hirnschädigungsmarker�������������������������������������������������������161 Abass Eidizadeh und Inga Zerr 11 Liquordiagnostik  in der Intensivmedizin �������������������������������������������������������179 Caspar Stephani und Inga Zerr 12 Jugularvenensättigung�������������������������������������������������������������������������������������201 Lars-Olav Harnisch VII

VIII

Inhaltsverzeichnis

13 Intrakranielle Druckmessung �������������������������������������������������������������������������209 Vesna Malinova und Christian von der Brelie 14 Zerebrale Mikrodialyse �����������������������������������������������������������������������������������221 Vesna Malinova und Christian von der Brelie 15 Messung  des zerebralen Sauerstoffpartialdrucks (ptiO2)�������������������������������231 Christian von der Brelie, Caspar Stephani und Vesna Malinova Teil II  Ausgewählte Klinische Anwendungen 16 Messung der Sedierungstiefe���������������������������������������������������������������������������243 Onnen Mörer 17 Unklare  Vigilanzstörung bei kritisch kranken Patienten �������������������������������259 Lars-Olav Harnisch 18 Neuromonitoring nach Herz-Kreislauf-­Stillstand�������������������������������������������265 Martin Lier 19 Neuromonitoring  bei Patienten mit extrakorporalem Lungenersatz�������������275 Onnen Mörer und Lars-Olav Harnisch 20 Ausgewählte  Krankheitszustände des peripheren Nervensystems�����������������285 Caspar Stephani 21 Ausgewählte  Krankheitszustände des Zentralnervensystems�������������������������297 Onnen Mörer, Dorothée Mielke, Caspar Stephani und Bettina Göricke 22 Diagnostik  bei irreversiblem Hirnfunktionsausfall�����������������������������������������337 Jan Liman Stichwortverzeichnis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345

Herausgeber- und Autorenverzeichnis

Über die Herausgeber Dr. med. Lars-Olav Harnisch, DESA, EDIC  Dr. Harnisch ist Oberarzt der Klinik für Anästhesiologie der Universitätsmedizin Göttingen mit dem Schwerpunkt Intensivmedizin. Seine wissenschaftlichen und klinischen Schwerpunkte liegen im Bereich Beatmung und dem Einsatz extrakorporaler Lungenersatzverfahren, der neurochirurgischen Intensivmedizin sowie Auswirkungen und Folgen von kritischer Krankheit und der intensivmedizinischen Therapie.

Prof. Dr. med. Onnen Mörer  Prof. Mörer ist leitender Oberarzt der Klinik für Anästhesiologie der Universitätsmedizin Göttingen und Leiter des Bereichs Intensivmedizin. Seine wissenschaftlichen und klinischen Schwerpunkte liegen im Bereich Beatmung und Weaning sowie dem Einsatz extrakorporaler Lungenersatzverfahren, Sepsis und zahlreichen interdisziplinären Aspekten der operativen und neurochirurgischen Intensivmedizin.

IX

X

Herausgeber- und Autorenverzeichnis

PD Dr. med. Caspar Stephani  Dr. Stephani ist Facharzt für Neurologie und Mitarbeiter der Klinik für Anästhesiologie der Universitätsmedizin Göttingen. Seine klinischen und wissenschaftlichen Schwerpunkte liegen im Bereich der allgemeinen operativen, neurochirurgischen und neurologischen Intensivmedizin, der Untersuchung zur funktionellen Neuroanatomie und der Anwendung von Neuromodulationsverfahren.

Autorenverzeichnis Prof. Dr. Christian von der Brelie  Johanniter-Kliniken Bonn, Klinik für Neurochirurgie und Wirbelsäulenchirurgie, Bonn, Deutschland PD Dr. Abass  Eidizadeh  Universitätsmedizin Göttingen UMG Institut für Klinische ­Chemie, Göttingen, Deutschland Prof. Dr. Niels Focke  Universitätsmedizin Göttingen UMG Klinik für Neurologie, Göttingen, Deutschland Dr. Bettina Göricke  Universitätsmedizin Göttingen UMG Klinik für Neurologie, ­Göttingen, Deutschland Dr. Lars-Olav Harnisch  Universitätsmedizin Göttingen UMG Klinik für ­Anästhesiologie, Göttingen, Deutschland Dr. Martin Lier  Universitätsmedizin Göttingen UMG Klinik für Anästhesiologie, ­Göttingen, Deutschland Prof. Dr. Jan Liman  Universitätsklinik der Paracelsus Medizinischen Privatuniversität Klinik für Neurologie, ­Nürnberg, Deutschland PD Dr. Ilko Maier  Universitätsmedizin Göttingen UMG Klinik für Neurologie, ­Göttingen, Deutschland PD Dr. Vesna Malinova  Universitätsmedizin Göttingen UMG Klinik für Neurochirurgie, Göttingen, Deutschland Prof. Dr. Dorothée Mielke  Universitätsmedizin Göttingen UMG Klinik für Neurochirurgie, Göttingen, Deutschland

Herausgeber- und Autorenverzeichnis

XI

Prof. Dr. Onnen Mörer  Universitätsmedizin Göttingen UMG Klinik für ­Anästhesiologie, Göttingen, Deutschland Prof. Dr. Christian Riedel  Universitätsmedizin Göttingen UMG Klinik für Neuroradiologie, Göttingen, Deutschland PD Dr. Caspar Stephani  Universitätsmedizin Göttingen UMG Klinik für Anästhesiologie, Göttingen, Deutschland Prof. Dr. Inga  Zerr  Universitätsmedizin Göttingen UMG Klinik für Neurologie, ­Göttingen, Deutschland

Teil I Monitoringtechniken

1

Klinisch-neurologische Untersuchung kritisch Kranker Lars-Olav Harnisch und Bettina Göricke

Inhaltsverzeichnis 1.1  E  inleitung 1.2  B  eurteilung des Bewusstseins 1.2.1  Definitionen und Grundbegriffe 1.2.2  Glasgow-Koma-Skala (Glasgow Coma Scale, GCS) 1.2.3  Full Outline of Unresponsiveness (FOUR) Score 1.2.4  Richmond Agitation and Sedation Scale (RASS) 1.3  Exkurs: Delir 1.4  Hirnnerven 1.5  Veränderungen der Atmung 1.6  Wichtige Hirnstammreflexe 1.6.1  Lichtreflex 1.6.2  Vestibulookulärer Reflex 1.6.3  Kornealreflex 1.6.4  Schluck- und Hustenreflex 1.6.5  Hirnstammsyndrome 1.7  Motorisches System 1.7.1  Allgemeine Motorik 1.7.2  Muskeleigenreflexe 1.7.3  Koordination

 4  4  4  5  8  10  12  15  17  19  19  20  21  21  22  24  24  25  26

L.-O. Harnisch (*) Universitätsmedizin Göttingen UMG Klinik für Anästhesiologie, Göttingen, Deutschland e-mail: [email protected] B. Göricke Universitätsmedizin Göttingen UMG Klinik für Neurologie, Göttingen, Deutschland e-mail: [email protected] © Der/die Autor(en), exklusiv lizenziert an Springer-Verlag GmbH, DE, ein Teil von Springer Nature 2023 L.-O. Harnisch et al. (Hrsg.), Neuromonitoring in der Intensivmedizin, https://doi.org/10.1007/978-3-662-65998-4_1

3

4 1.8  Sensibilität 1.9  Autonome Funktionsstörungen 1.10  Zusammenfassung Literatur

L.-O. Harnisch und B. Göricke  26  27  28  28

1.1 Einleitung Die tägliche klinische Untersuchung eines Intensivpatienten und ihre Dokumentation sind Hauptaufgaben ärztlicher Arbeit. Ausgehend vom unersetzlichen Aufnahmebefund lassen sich nur so über Verläufe und Personalwechsel hinweg klinische Zustandsveränderungen zuverlässig erkennen und abbilden. Zum Umfang einer klinisch-neurologischen Untersuchung gehören die Beurteilung von geistigem Status (Erweckbarkeit, Aufmerksamkeit, Handlungsplanung, Orientierung und Sprache), Hirnnerven, Motorik (inkl. Koordination [1]), Reflexen und Sensibilität. Es handelt sich um ein klinisches Monitoring im Sinne eines „Neuro-Checks“, der in Ausführlichkeit, Frequenz und Zeitpunkt an den Krankheitsverlauf des Patienten angepasst ist [2] (s. Tab. 1.5). Bewertungsskalen wie z. B. die National Institute of Health Stroke Scale (NIHSS) oder die Richmond Agitation and Sedation Scale (RASS) können helfen, körperliche Untersuchungsbefunde näherungsweise zu standardisieren. Hierbei ist zu beachten, dass selbst eine scheinbar sehr einfache Untersuchung wie die Erhebung des Pupillenstatus einer Beurteilungsvariabilität verschiedener Untersucher unterliegt [3]. Neben der klinischen Untersuchung kommen intensivstationär stets auch apparative Monitoringverfahren zum Einsatz, deren Befunde jedoch erst durch die klinische Untersuchung sinnhaft in Kontext gesetzt werden.

1.2 Beurteilung des Bewusstseins 1.2.1 Definitionen und Grundbegriffe Man unterscheidet quantitative von qualitativen Bewusstseinsstörungen: Das quantitative Bewusstsein entspricht der Vigilanz, also dem Grad der Wachheit. Das qualitative Bewusstsein beschreibt Inhalt und Form – also psychische Abläufe, Wahrnehmung und Situationsverarbeitung. Eine eingeschränkte Vigilanz stellt eine quantitative Funktionsstörung des Gehirns als Ganzes dar. Gründe für das Vorliegen einer Vigilanzstörung reichen von hirneigenen Prozessen (Blutungen, Ischämien, Infektionen, Traumata, Neoplasien) über Erkrankungen aus dem Bereich der inneren Medizin (hyperosmolares/ketoazidotisches Koma, Hypoglykämie, Urämie, „Leberkoma“, metabolische Störungen) bis hin zu iatrogenen/autogenen, unkontrollierten Medikamenten(über)dosierungen [4]. Eine generelle Einschätzung des Bewusstseinsniveaus sollte zunächst nach allgemeinen Begriffsdefinitionen erfolgen (Somnolenz, Sopor, Koma) [5]. Der Vorteil dieser allgemeinen Definitionen gegenüber Skalen ist ihre einfache Handhabung. Bewertungsprobleme wie sie z. B. bei der Erhebung der Glasgow-Koma-Skala (GCS) bei einem Patienten mit Tetraparese oder

1  Klinisch-neurologische Untersuchung kritisch Kranker

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Aphasie trotz guter Vigilanz auftreten können, spielen kaum eine Rolle. Daher sollten diese Definitionen für die klinische Untersuchung in ihrer Bedeutung nicht unterschätzt werden.

1.2.2 Glasgow-Koma-Skala (Glasgow Coma Scale, GCS) Quantitative Vigilanzstörungen Somnolenz

Schläfrigkeit, leicht erweckbar, Reaktion auf Ansprache verzögert, Reaktion auf Schmerzreiz prompt und gezielt Sopor Schwer erweckbar, Reaktion auf Ansprache sehr verzögert oder ausbleibend, Reaktion auf Schmerzreiz verzögert, aber gezielt Koma Grad I Keine Reaktion auf Ansprache, Reaktion auf Schmerzreiz gezielt, Pupillenreaktion prompt, vestibulookulärer Reflex positiv Koma Grad II Keine Reaktion auf Ansprache, Reaktion auf Schmerzreiz ungezielt, Pupillenreaktion verzögert, vestibulookulärer Reflex positiv Koma Grad III Keine Reaktion auf Schmerzreiz, erhöhter Muskeltonus, Beuge-/ Strecksynergismen auf Reiz oder spontan, Pupillenreaktion träge bis fehlend, vestibulookulärer Reflex negativ Koma Grad IV Strecksynergismen bis Opisthotonus spontan oder auf Reiz, Muskeltonus schlaff, keine Pupillenreaktion, vestibulookulärer Reflex negativ

Ätiologieunabhängig hat sich zur Einschätzung der Schwere einer Vigilanzstörung für nichtsedierte Patienten, trotz kritischer Stimmen bezüglich ihrer Validität [6, 7], die Glasgow-Koma-Skala in den mehr als 40 Jahren seit ihrer Erstbeschreibung [8] im klinischen Alltag weltweit etabliert, ist sie doch reliabel [9] in der Erfassung des momentanen, relativen Vigilanzniveaus, prognostisch hinweisend [10, 11], einfach erlernbar und gut kommunizierbar. Die Untersuchung in drei Funktionskategorien (Augenöffnen, verbale Reaktion, Motorik) basiert auf einem einfach zu definierenden Skalenniveau, jedem Skalenniveau ist ein Punktwert zugeordnet und die Summe dieser Einzelwerte ergibt einen einzelnen Gesamtpunktwert (Minimum 3, Maximum 15) (s. Tab. 1.1), was für die Beurteilung des kritisch kranken nichtsedierten Patienten – prä- wie intrahospital – sehr vorteilhaft erscheint. Tab. 1.1  Glasgow-Koma-Skala in der 13-Punkte-Variante. Im Gegensatz zur 12-Punkte-Variante, welche der Erstbeschreibung entspricht, wird in der gezeigten Version die motorische Reaktion auf einen Schmerzreiz noch weiter differenziert. Die hier gezeigte Variante ist die aktuell gebräuchlichste Punkte 6 5 4 3 2 1

Augenöffnen

Spontan Auf Ansprache Auf Schmerzreiz Gar nicht

Motorik Auf Aufforderung Gezielte Abwehr Ungezielte Abwehr Beugesynergismen Strecksynergismen Keine

Sprache Orientiert Desorientiert Einzelne Worte Unverständliche Laute Keine

6

L.-O. Harnisch und B. Göricke

Augenöffnen  Die bestmögliche Reaktion dieser Kategorie ist ein spontanes Augenöffnen in Abhängigkeit vom Tag-Nacht-Rhythmus und zeigt eine Intaktheit der im Hirnstamm verorteten Weckmechanismen (Formatio reticularis, aufsteigendes retikuläres aktivierendes System [ARAS]) an. Dieses spontane Augenöffnen geschieht bei einem gesunden, nicht schlafenden Patienten üblicherweise bei Annäherung und unspezifischer Geräuschentwicklung (4 Punkte). Augenöffnen, das nur als Reaktion auf deutliche, direkte Ansprache (nicht notwendigerweise nur die Aufforderung, die Augen zu öffnen) erfolgt, wird bereits als Abweichung bewertet (3 Punkte). Eine stärkere Beeinträchtigung der Weckmechanismen liegt vor, wenn für das Augenöffnen ein zentral gesetzter Schmerzreiz (z. B. Esmarch-­Handgriff, Trapezius-Kneifen, Druck auf Nervenaustrittspunkt N. supraorbitalis) erforderlich ist (2 Punkte). Er kann auch zu einem stärkeren Augenschließen/-zukneifen als Reaktion führen (Abb. 1.1). Werden auch auf Schmerzreiz die Augen nicht geöffnet, liegt eine schwere Beeinträchtigung des Hirnstamms mit Beteiligung der Formatio reticularis vor (1 Punkt) [8, 12]. cc

a

c

Eine vorhandene Weckreaktion zeigt allerdings noch nicht unbedingt Aufmerksamkeit an, die zusätzlich auf der Intaktheit kortikaler Funktionen basiert! Patienten im Stadium der unresponsive wakefulness (persistierender vegetativer Zustand), öffnen oftmals die Augen spontan, weitere gerichtete Reaktionen finden jedoch nicht statt [13] (4 Punkte). b

d

Abb. 1.1a–d  Verschiedene Arten von definierten Schmerzreizen zur neurologischen Untersuchung. Peripherer Schmerzreiz: a, b zeigen einen kräftigen Druck mit einem harten Gegenstand (Reflexhammer, Stift o. Ä.) auf die Nagelpfalz des Fingers (a) und der Großzehe (b). Zum Ausschluss einer fehlenden Reaktion aufgrund einer Parese müssen die Schmerzreize bilateral gesetzt werden. Zentraler Schmerzreiz: c, d zeigen kräftigen Druck mit den Fingern der untersuchenden Person auf die Nervenaustrittpunkte des N. trigeminus (V1 & V2)

1  Klinisch-neurologische Untersuchung kritisch Kranker

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Motorik  Bei dieser Kategorie handelt es sich um eine globale, kombinierte Untersuchung des sensomotorischen Systems. Wird motorischen Aufforderungen nachgekommen, so ist dies die bestmögliche Reaktion (6 Punkte). Gewertet wird immer die beste erreichte und mögliche Reaktion, z. B. bei Tetraplegie ggf. Bewegungen des Kopfes oder der Augen (6 Punkte), bei posttraumatischer Immobilisierung oder Hemiparese die Antwort der nicht beschränkten Extremitäten (6 Punkte). Wird Aufforderungen nicht nachgekommen, so wird ein schmerzhafter Reiz zentral (Trapezius-Kneifen) appliziert [14, 15]. Eine gezielte (localizing) Abwehrreaktion (= Versuch, die Hand des Untersuchers zu entfernen) entspricht 5, eine ungezielte (z.  B. ungerichtete, die Ursache nicht entfernende Armbewegung) 4 Punkten. Hochgradig pathologische Reaktionen stellen atypische Beuge- und Strecksynergismen dar. Eine abnormale Beugereaktion ist eine langsame, stereotype Beugereaktion der oberen Extremität, die typischerweise mit einer Adduktion und Innenrotation der Schulter, einer Beugung im Ellenbogengelenk, einer Pronation des Unterarmes, einer Volarflexion der Hand und einer Adduktion im Daumengrundgelenk einhergeht; gleichzeitig kommt es zu einer Streckreaktion der unteren Extremität mit Adduktion, Innenrotation und Extension im Hüftgelenk, Extension im Kniegelenk sowie Plantarflexion des oberen Sprunggelenkes und der Zehengelenke (3 Punkte). Eine abnorme Streckreaktion wird aufgrund seiner schlechten Prognose [16, 17] auch als Dezerebrationszeichen bezeichnet. Während die untere Extremität sich wie bei der abnormen Beugereaktion verhält (s.o.), werden bei der abnormen Streckreaktion die Arme im Schultergelenk adduziert und innenrotiert, Ellenbogen extendiert, Unterarme proniert, die Hände volarflektiert und der Daumen im Grundgelenk adduziert; die Ausprägung ist meist tonischer Natur (2 Punkte). Dieses Bewegungsmuster findet sich häufig bei Schädigungen des Mittelhirns und/oder der oberen Pons [18]. Eine komplett fehlende motorische Reaktion auf körperlichen Reiz (1 Punkt) tritt erst bei sehr weit fortgeschrittenen Schädigungen oder schwersten Intoxikationen auf. Das, wenn auch seltene, Locked-in-Syndrom, muss differenzialdiagnostisch stets bedacht werden. Verbale Reaktion  Sprachproduktion ist eine hochintegrative Leistung des menschlichen Gehirns und ihre Beurteilung im medizinischen Kontext lässt nicht selten Rückschlüsse über seine Gesamtfunktionsfähigkeit zu. Zur Untersuchung der Sprache im Sinne der Glasgow-Koma-Skala werden dem Patienten folgende Fragen gestellt: Wie ist Ihr Name? Wie lautet Ihr Geburtsdatum? Wo befinden Sie sich gerade? Wie lautet der Name dieses Ortes? Welchen Monat/welches Jahr haben wir gerade? Werden alle diese Fragen korrekt beantwortet, so gilt der Patient als zeitlich, örtlich und zur Person orientiert (5 Punkte). Wochentag oder exaktes Datum sollten nicht erfragt werden. Wird mindestens eine der Fragen falsch beantwortet, so gilt der Patient formal bereits als desorientiert (4 Punkte). Eine Wortproduktion ohne syntaktischen Zusammenhang (3 Punkte), reine Lautbildungen (Silben, Vokale) (2 Punkte) und fehlende verbale Antwort (1 Punkt) sind Zeichen der zunehmenden Hirnfunktionsstörung [8]. Neben dem Summenwert sollten idealerweise in Klammern die Einzelwerte dokumentiert werden (z.B. GCS 13 Punkte = A4, M6, S3 oder A3, M6, S4). Ist eine Domäne nicht

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testbar (z. B. Sprache bei einer globalen Aphasie), so sollte dies mit den Buchstaben „nt“ kenntlich gemacht werden (also z. B. Snt). Klassische numerische Kategoriegrenzen der GCS verlieren in diesem speziellen Kontext ihre Bedeutung, denn eigentlich wurde die GCS primär für die Beurteilung nach Schädel-Hirn-­Trauma entwickelt. Sie ist dennoch die am weitesten verbreitete, wenn auch nicht die einzige Skala zur Einschätzung des Vigilanzniveaus [19, 20]. Ihre Nachteile sind eine nur moderate Zwischen-Bewerter-Verlässlichkeit, eine hohe Varianz vor allem in der Bewertung der verbalen Komponente [21] und erfahrungsabhängige Reproduzierbarkeit der Bewertungen [22]. Diesen Einschränkungen wurde mit Modifikationen begegnet [23], ohne dass jedoch modifizierte oder neu entwickelte Skalen bisher eine der Glasgow-Koma-­Skala gleichkommende Verbreitung erlangt haben.

1.2.3 Full Outline of Unresponsiveness (FOUR) Score Im Jahre 2005 wurde von einem Team der Mayo-Klinik eine neue Skala speziell für sedierte und beatmete kritisch kranke Patienten vorgeschlagen [24]. Neben der Zielsetzung, sedierte Patienten in ihrem Vigilanzniveau besser einschätzen und eine Unterscheidung zwischen einer sedierungsbedingten/intendierten Vigilanzstörung sowie einer intrinsischen Vigilanzstörung treffen zu können, stand vor allem die leichte Merkund Anwendbarkeit der Skala im Fokus der Entwickler. Die FOUR-Skala (Full Outline of Unresponsiveness, „vollständiger Überblick über die Reaktionslosigkeit“) besteht aus vier zu testenden Kategorien (Augenbewegungen, Motorik, Hirnstammreflexe, Atmung), jede Kategorie besteht aus drei zu testenden Komponenten und es werden 0–4 Punkte pro Kategorie vergeben (Tab. 1.2). Bewertet wird stets die beste erhaltene Reaktion. Die klinische Untersuchung zur Erhebung des FOUR-Scores sollte wie folgt durchgeführt werden: Augenreaktion  Für die Bewertung der Augenreaktion (E) sollte die bestmögliche Reaktion bei mindestens drei Untersuchungsdurchgängen bewertet werden. Eine Punktzahl von 4 Punkten (E4) zeigt mindestens drei freiwillige Augenbewegungen an, bei denen folgende Kommandos befolgt werden: „Schauen Sie bitte nach oben. Schauen Sie bitte nach unten. Blinzeln Sie bitte zweimal.“ Wenn die Augenlider geschlossen sind, sollte der Untersucher sie öffnen und die Verfolgung eines Fingers oder Objekts überprüfen („Folgen Sie meinem Finger/diesem Objekt bitte mit den Augen“). Bei Augenlidödemen oder ­Gesichtstraumata ist die Testung eines Auges ggf. hinreichend. Wenn die Verfolgung horizontal fehlt, sollte die vertikale Verfolgung getestet werden. Alternativ sollten zwei Blinksignale auf Befehl dokumentiert werden; dadurch wird ein Locked-in-Syndrom erkannt. Das Fehlen einer Objektverfolgung mit geöffneten Augen wird mit 3 (E3), das Augenöffnen nur auf laute Ansprache mit 2, nur auf Schmerzreiz mit einem (E1) und das vollständige Fehlen mit 0 Punkten bewertet.

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1  Klinisch-neurologische Untersuchung kritisch Kranker Tab. 1.2  Bewertungsschema des FOUR (Full Outline of Unresponsiveness) Score Augenbewegungen/ Punkte Eyes (E) 4 Augenlider offen oder werden geöffnet, Verfolgen oder Blinzeln auf Kommando 3 Augenlider offen, kein Verfolgen 2

1

0

Augenlider geschlossen, werden auf laute Ansprache geöffnet Augenlider geschlossen, werden auf Schmerzreiz geöffnet Augenlider bleiben auf Schmerzreiz geschlossen

Hirnstammreflexe/ brainstem (B) Pupillenreaktion und Kornealreflex intakt

Atmung/ respiration (R) Nicht intubiert, normales Atemmuster

Gezielter Griff auf Schmerzreiz

Eine Pupille weit und lichtstarr

Beugeabwehr

Pupillenreaktion oder Kornealreflex fehlen

Nicht intubiert, Cheyne-Stokes-­ Atmung Nicht intubiert, irreguläres Atemmuster

Strecksynergismen

Pupillenreaktion und Kornealreflex fehlen

Keine Reaktion auf Schmerzreiz oder generalisierter Myoklonus

Pupillenreaktion, Atemfrequenz unter Kornealreflex und Respiratorfrequenz Hustenreflex fehlen oder Apnoe

Motorik/motor (M) Daumen hoch, Faust oder „Peace“Zeichen auf Aufforderung

Atemfrequenz über Respiratorfrequenz

Motorik  Hier wird die bestmögliche Reaktion wenigstens einer oberen Extremität bewertet. Vier Punkte (M4) werden für das Anzeigen mindestens einer von drei differenzierten Handpositionen (Daumen hoch, Faust, „Peace-Zeichen“), drei Punkte (M3) für das Lokalisieren/Berühren der Hand des Untersuchers nach einem definierten schmerzhaften Stimulus (Esmarch-Handgriff, deutlicher Druck auf den N. supraorbitalis) zwei Punkte für eine unspezifische Beugereaktion, 1 Punkt für eine generalisierte Streckreaktion („Strecksynergismus“; Beschreibung s. GCS) und 0 Punkte bei fehlender motorischer Reaktion oder Auslösen eines Status myoclonicus nach einem schmerzhaften Stimulus vergeben (M0). Hirnstammreflexe  Es erfolgen mindestens drei Untersuchungsgänge mit Beurteilung der Pupillenreaktion, des Kornealreflexes sowie des Hustenreizes. Die Pupillenreaktion wird mittels Diagnostikleuchte getestet. Der Kornealreflex soll nach Empfehlung des FOUR-­Scores mittels Aufträufelns von steriler Kochsalzlösung auf die Kornea überprüft werden; in der Praxis üblich und aus Sicht der Autoren äquivalent ist allerdings die Berührung der Kornea mit einem sterilen Gegenstand (Wattetupfer, Kompresse). Die Testung des Hustenreflexes durch tracheales Absaugen sollte nur erfolgen, wenn sowohl Pupillenreaktion als auch Kornealreflex fehlen. Vier Punkte werden vergeben, wenn sowohl Pupillenreaktion als auch Kornealreflex vorhanden sind (B4). Stellt sich eine Pupille weit und lichtstarr dar, so werden 3 (B3), fehlen entweder Pupillenreaktion oder

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Kornealreflex werden 2 Punkte vergeben (B2), während das Fehlen von Pupillenreaktion und Kornealreflex 1 und das Fehlen aller genannter Hirnstammreflexe 0 Punkte bedeuten (B0). Atmung  Beim spontan atmenden Patienten wird das beobachtbare Atemmuster bewertet. Hierbei wird bewertet, ob das Atemmuster regelmäßig (R4) oder unregelmäßig (R3) ist, oder ob eine Cheyne-Stokes-Atmung vorliegt (R2). Bei beatmeten Patienten wird unter Beobachtung der vom Respirator angezeigten Kurven bewertet, ob der Patient den Respirator triggert (R1) oder ob eine mandatorische Beatmung durch den Respirator ohne Spontanatmungsanteile vorliegt (R0). Letztere Situation kann/sollte einen klassischen Apnoetest triggern (s. Kap. 22). Während der Bewertungsphase sollten keine Anpassungen des Respirators vorgenommen werden, allerdings sollte ein normwertiger arterieller Kohlendioxidpartialdruck (paCO2) vorliegen. Durch die Integration der Hirnstammreflexe im FOUR-Score können Patienten der niedrigsten GCS-Kategorie (3 Punkte) noch weiter differenziert werden, sodass die Vorhersagewahrscheinlichkeit des FOUR-Scores für Krankenhaussterblichkeit höher ist als die des GCS [25–27]. Der FOUR-Score zeigt über Berufsgruppen und Erfahrungsunterschiede hinweg eine gute Übereinstimmung zwischen Untersuchern [24, 26, 28–30] und eignet sich auch für die Beurteilung nichtneurologischer Patienten [25–27, 29]. Der eindeutigste Vorteil liegt im Verzicht auf die verbale Komponente, deren Bewertung bei sedierten und invasiv beatmeten Patienten häufig ohnehin nicht oder nicht adäquat erfolgen kann [31]. Zusammenfassend ist der FOUR-Score bereits gut evaluiert, reliabel, leicht anwendbar und für kritisch kranke sedierte Patienten im Verhältnis zum GCS besser auflösend. Zudem erlaubt er bis hin zur Einschätzung des Verdachts auf einen irreversiblen Hirnfunktionsausfall eine gute Outcome-Prädiktion [32–35] und wird auch bei einer Erhebung allein durch Pflegekräfte bevorzugt [30].

1.2.4 Richmond Agitation and Sedation Scale (RASS) In der modernen Intensivmedizin sollten Dosierungen und Infusionslaufraten vor allem der Analgosedierung individualisiert erfolgen, basierend auf regelmäßigem klinischem und diagnostischem Monitoring. Für das Monitoring der Sedierungstiefe erwachsener ­sowie pädiatrischer [36] Intensivpatienten wird von aktuellen Leitlinien die Richmond Agitation-­Sedation Scale (RASS) empfohlen (Tab. 1.3) [37]. Sie wurde multidisziplinär konstruiert, um präzise und eindeutige Definitionen für verschiedene Level an Sedierungstiefen zu schaffen. Die Untersuchung fußt auf der Erhebung von Erweckbarkeit, Erkennen und deren Nachhaltigkeit mittels allgemeiner Stimuli (Ansprache, körperlicher Reiz), welche in einer logischen Reihenfolge geprüft werden; Untersuchungsmaterialien werden zur Erhebung dieses Scores nicht benötigt. Vergeben wird ein singulärer Wert auf einer zehnstufigen Punkteskala von −5 bis +4, wobei ein Punktwert von 0 einem ruhigen und entspannten Patientenverhalten entspricht.

1  Klinisch-neurologische Untersuchung kritisch Kranker

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Tab. 1.3  Richmond Agitation and Sedation Scale (RASS) (nach Sessler 2002). Die Beschreibung des jeweiligen Zustands ist als beispielhaft anzusehen, ähnliche Verhaltensmuster, welche jedoch nicht explizit aufgeführt sind, sollten zur gleichen Bewertung führen Score +4 +3 +2

Bezeichnung Wehrhaft Sehr agitiert Agitiert

+1 0 −1 −2

Unruhe Wach und ruhig Schläfrig Leichte Sedierung Moderate Sedierung Tiefe Sedierung Nicht erweckbar

−3 −4 −5

Beschreibung Wehrhaft oder aggressiv, unmittelbare Gefahr für Personal Zieht an oder entfernt Katheter, aggressiv gegen Personal Regelmäßig ungerichtete Bewegungen, wehrt sich gegen Atemunterstützung des Respirators Ängstlich, aber Bewegungen nicht aggressiv oder kräftig Anhaltende Wachphasen > 10 Sekunden, Blickkontakt auf Ansprache Kurze Wachphasen < 10 Sekunden, Blickkontakt auf Ansprache Bewegungen bei Ansprache ohne Blickkontakt Keine Reaktion auf Ansprache, Bewegungen auf körperlichen Reiz Keine Reaktion auf Ansprache oder körperlichen Reiz

Zur Erhebung des RASS-Scores wird der Patient zunächst für ca. 30 Sekunden beobachtet. Moderat unruhiges oder ängstliches Verhalten (+1) stellt eine, wenn auch noch nicht Outcome-verändernde Auffälligkeit dar. Agitiertes Verhalten (+2) hingegen (z. B. Asynchronie mit dem Beatmungsgerät) ist mit einem verlängerten Krankenhausaufenthalt assoziiert [38]. Schwer agitiertes Verhalten (+3) (z. B. Versuch der Entfernung von Drainagen/Kathetern) liegt vor, wenn unmittelbare Eigengefährdungen be- oder entstehen. Höchste Agitation (+4) stellt dazu eine unmittelbare Gefahr für das Personal dar und hat erhebliche Behandlungskonsequenzen. Ergibt sich im Beobachtungszeitraum kein Hinweis auf ein psychomotorisch gesteigertes Verhalten (Punktwert +1 bis +4), so wird der Patient mit kräftiger Stimme angesprochen und aufgefordert, die Augen zu öffnen und den Anrufer anzusehen. Mögliche Reaktionen seitens des Patienten sind: Der Blickkontakt wird hergestellt und für mehr als 10 Sekunden gehalten (−1), der Blickkontakt wird hergestellt, aber für weniger als 10 Sekunden gehalten (−2), es wird kein Blickkontakt hergestellt, jedoch werden Bewegungen jeglicher Art als Reaktion auf die Ansprache ausgeführt (−3). Zeigt der Patient keine Reaktion auf Ansprache, so wird ein körperlicher Reiz (Rütteln an der Schulter) in Verbindung mit der Nennung des Patientennamens ­gesetzt (−4). Sollte auch dies keine längerfristige Wachheit erbringen, wird in einem letzten Schritt ein Schmerzreiz gesetzt (vgl. Abb. 1.1), bleibt dieser unbeantwortet, wird der Score −5 vergeben [39]. In der modernen Intensivmedizin gibt es nur sehr wenige Gründe (z. B. tiefe Sedierung in neuroprotektiver Intention), ein Sedierungslevel von −4 oder −5 anzustreben. Eine ideale Sedierungstiefe für kritisch kranke Patienten auf einer Intensivstation wird momentan im Bereich von −1 bis −3 gesehen, sodass der Patient die Augen öffnet und vielleicht sogar einfachen Aufforderungen nachkommen kann, ansonsten aber entspannt ruht. Agitiertes oder aggressives Verhalten ist unmittelbar behandlungsbedürftig. Es sei jedoch davor gewarnt, dieses Verhalten nur

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als Mangel an Sedierung zu verstehen. Diese Verhaltensmuster können ebenfalls durch hirnpathologische Mechanismen wie Blutungen oder Infektionen ausgelöst werden und bedürfen unbedingter Abklärung! Ein klinischer Zustand, welcher dem Score +1 entspricht, sollte in eine zuwendende Pflege sowie eine Delirprophylaxe/-therapie (primär nichtpharmakologisch, ggf. auch pharmakologisch), mindestens aber Delirdiagnostik münden [39]. cc

Die RASS-Skala sollte nur bei intensivstationären und die Werte −1 bis −5 nur bei sedierten Patienten angewendet werden. Bei nichtsedierten, vor allem neurochirurgischen, neurologischen sowie traumatologischen Patienten sollten aufgrund der prognostischen Komponente die FOUR- oder Glasgow-Koma-Skala (s.  o.) genutzt werden.

1.3 Exkurs: Delir Ein Delir ist eine Bewusstseinsstörung, die gekennzeichnet ist durch akuten Beginn und schwankendes Vorhandensein von Unaufmerksamkeit begleitet von einer Änderung der Erkenntnis oder perzeptioneller Störung sowie Halluzinationen und Situationsverkennungen, sodass die Fähigkeit des Patienten, Informationen zu empfangen, zu verarbeiten, zu speichern und abzurufen, beeinträchtigt ist. Ein Delir entwickelt sich innerhalb eines kurzen Zeitraums (Stunden bis Tage), ist für gewöhnlich reversibel und direkte Konsequenz einer Erkrankung, einer Operation, einer Intoxikation oder eines Substanzentzuges, einer Medikation oder einer Kombination dieser Faktoren. Ein Delir ist bei intensivstationären Patienten häufig [40, 41]. Es gibt drei Delir-Subtypen: hyperaktiv, hypoaktiv und gemischt. Der hyperaktive Subtyp (5  %) ist gekennzeichnet durch Agitation und Unruhe (z.  B.  Versuche, einliegende Katheter zu entfernen). Der hypoaktive Subtyp (30  %) ist gekennzeichnet durch einen abgeflachten Affekt, Apathie, Lethargie sowie eine eingeschränkte Kontaktierbarkeit. Er gilt aufgrund der unscheinbaren Manifestation als unterdiagnostiziert. Beim gemischten Subtyp (65 %) liegen Fluktuationen zwischen den beiden zuvor beschriebenen Subtypen vor. Ein von aktuellen Leitlinien häufig empfohlener Delir-Screeningtest ist die Confusion Assessment Method for Intensive Care Unit), kurz: CAM-ICU. Dabei handelt es sich um die für kritisch kranke Patienten angepasste Adaptation des 1990 von Inouye erstmals beschriebenen bettseitigen für Nicht-Psychiater gedachten CAM-Tests. Der Test evaluiert vier Eigenschaften, von denen drei als auffällig eingestuft werden müssen, um ein Delir zu diagnostizieren [42].

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Im ersten Schritt wird der Bewusstseinszustand am ehesten mittels RASS (vgl. Tab. 1.3) bewertet. Bei einem Skalenwert von ≤−4 wird der CAM-ICU beendet und kann zu einem späteren Zeitpunkt wiederholt werden. Bei ≥−3 wird in einem nächsten Schritt der Bewusstseinsinhalt geprüft. Hierzu muss zunächst die Schlüsselfrage geprüft werden, ob sich der Patient von seinem üblichen Bewusstseinszustand („Baseline“) unterscheidet bzw. ob es in den vorangegangenen 24 Stunden Schwankungen im Bewusstseinszustand gab (basierend auf Veränderungen im RASS-Wert, der GCS, Angaben von Bezugspersonen, Aufnahmebefund, vorhergehenden Schichten, ggf. vermutetem Grundzustand). Bei jeder Untersuchung sollte der gleiche Grundzustand zugrunde gelegt werden, auch nach mehreren Wochen Aufenthalt auf der Intensivstation. Bei Verneinung einer Veränderung des Bewusstseinszustandes liegt kein Delir vor. Bei Bejahung wird in Eigenschaft 2 die Aufmerksamkeit geprüft. Ein wacher und aufmerksamer Patient kann relevante von irrelevanten Informationen trennen, während ein wacher, aber unaufmerksamer Patient unspezifischer reagieren wird. Üblicherweise wird zur Testung der Aufmerksamkeit der Buchstaben-­ Aufgabentest mit folgender Anweisung eingesetzt: „Ich nenne Ihnen jetzt nacheinander Buchstaben. Bitte drücken Sie immer dann meine Hand, wenn ich den Buchstaben ‚A‘ nenne, nur wenn ich den Buchstaben ‚A‘ nenne, nicht wenn ich einen anderen Buchstaben nenne.“ Dann werden die folgenden Worte in ruhiger und deutlicher Sprache mit 3 Sekunden Pause zwischen den Buchstaben genannt: A N A N A S B A U M oder A B R A K A D A B R A (alternativ auch: C A S A B L A N C A). Bei keinem bis maximal einem Fehler kann die Verdachtsdiagnose eines Delirs verworfen werden. Andernfalls wird in Eigenschaft 3 evaluiert, ob der Patient einen veränderten Geisteszustand (RASS ≠ 0) aufweist. Bei einem RASS ≠ 0 kann die Diagnose eines Delirs gestellt werden. Bei einem RASS-Wert von 0 werden dem Patienten folgende vier organisiertes Denken prüfende Fragen gestellt: „Schwimmt ein Stein auf dem Wasser? Gibt es Fische im Meer? Wiegt ein Kilogramm mehr als zwei Kilogramm? Kann man mit einem Hammer einen Nagel in die Wand schlagen?“ Abschließend wird der Patient noch gebeten: „Halten Sie bitte so viele Finger wie ich in die Luft“, durch den Untersucher werden nun zwei Finger in die Luft gehalten. Folgt der Patient der Aufforderung korrekt, so wird er nun gebeten: „Tun Sie nun das Gleiche mit der anderen Hand“ oder „Nehmen Sie bitte einen weiteren Finger hinzu“; bei dieser Aufforderung wird die gewünschte Aktion nicht durch den Untersucher demonstriert. Als Fehler wird gewertet, wenn nicht die gesamte Aufgabe korrekt ausgeführt wurde (Abb. 1.2) [43]. Alternativ zur CAM-ICU kann die Intensive Care Delirium Screening Checklist (ICDSC) zur Delir-Diagnostik verwendet werden (s. Tab. 1.4). Dabei werden 8 Kernsymptome überprüft und als vorliegend (1 Punkt) oder nicht vorliegend (kein Punkt) befundet. 1–3 Punkte entsprechen demnach einem subsyndromalen Delir, >3 Punkte einem manifesten Delir.

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Confusion Assessment Method für Intensivstation CAM-ICU RASS größer als -4 (-3 bis +4)

Ein Delir liegt vor, wenn: 1, 2 und 3 oder 1, 2 und 4 positiv sind

1 Akuter Beginn oder schwankender Verlauf

Akuter psychische Veränderung (z.B. im Vergleich zu prä-OP)? Ändert sich das Verhalten im Tagesverlauf?

weiter zur nächsten Stufe

NEIN

STOP Kein Delir

< 3 Fehler

STOP Kein Delir

JA RASS ist -4 oder -5

STOP

2 Aufmerksamkeitsstörung Lesen Sie dem Pat. folgende Buchstaben vor: A N A N A S B A U M Fehler: Pat. drückt beim “A” nicht die Hand Fehler: Patient drückt bei einem anderen Buchstaben als “A”

Pat. später erneut untersuchen

≥3 Fehler

Richmond-Scale Ausdruck

Beschreibung

+4

Streitlustig

gewalttätig, unmitteibare Gefahr für Personal

+3

Sehr agitiert

Zieht an Schläuchen oder Katheter; aggressiv

+2

Agitiert

Häufige ungezielte Bewegung, atmet gegen das Beatmungsgerät

+1

Unruhig

Àngstlich, aber Bewegungen nicht aggressiv oder lebhaft

0 Aufmerksam, ruhig –1 –2

Schläfrig

Nicht ganz aufmerksam, erwacht anhaltend durch Stimme {>10s}

Leichte Sedierung Erwacht kurz mit Augenkontakt durch Stimme ( 0 oder −2 bis −3: = 1 Punkt (bei RASS 60  Minuten/Tag) und -Auswertung (Fachkenntnisse erforderlich, variabler Zeitaufwand) fordern besondere fachliche und zeitliche Ressourcen. Nachteilig ist also der hohe Aufwand des EEG-Monitorings. Dies limitiert vielfach den Einsatz dieser klinisch wünschenswerten Überwachungsmethode. Eine reduzierte Form des EEGs, d. h. in aller Regel mit einer deutlich reduzierten Anzahl zumeist selbstklebender und frontopolar anzubringender Elektroden, kann ein konventionelles EEG-Monitoring nicht ersetzen, stellt aber gelegentlich eine praktikable Zwischenlösung für überwachungswürdige Indikationen dar, kommt regelmäßig in der Narkosetiefebeurteilung zum Einsatz und liegt in den Händen des intensivmedizinischen Personals (s. Kap. 16).

2  Elektroenzephalografie in der Intensivmedizin

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2.4.2.1 Indikationen Die Indikationen zur Ableitung eines Routine-EEGs und eines EEG-Monitorings überschneiden sich. Typische Indikationen für die Durchführung eines Routine-EEGs auf der Intensivstation sind vor allem: 1 . der Verdacht auf epileptische Anfälle bzw. ein Status epilepticus, 2. eine anhaltend unklare Bewusstseinsstörung, 3. die Hirntoddiagnostik (nur noch selten). Ein Konsensusartikel der Amerikanischen Gesellschaft für Klinische Neurophysiologie schlägt wiederum folgende fünf Indikationen für ein EEG-Monitoring im Rahmen einer intensivmedizinischen Behandlung vor [5]: 1. Diagnose nonkonvulsiver Anfälle, eines nonkonvulsiven Status epilepticus, anderer paroxysmaler Ereignisse 2. Erfassen der Effektivität antikonvulsiver Behandlung 3. Erfassen der Schwere einer Enzephalopathie und deren prognostische Abschätzung 4. Erfassen der Sedierungstiefe 5. Identifizieren zerebraler Ischämien In vielen Fällen, in denen ein Routine-EEG indiziert scheint, wäre also ein temporäres EEG-Monitoring wünschenswert und steht lediglich mangels technischer und/oder personeller Ressourcen (s.o.) bzw. fehlender Erstattbarkeit im Entgeltsystem in vielen Ländern nicht zur Verfügung. Frontale EEG-Elektrodensätze eignen sich zwar zum Erfassen der Sedierungstiefe (4.), können aber die unter 1.–3. und 5. genannten Indikationen nicht suffizient abdecken.

2.5 Befunde 2.5.1 Grundlegende Aspekte der EEG-Befundung Die Beurteilung eines EEGs erfordert Übung und ist für das ungeschulte Auge meist nicht zielführend. Im Gegenteil kann eine Fehlinterpretation des EEGs durch wenig oder gar nicht erfahrene Befunder Übertherapien bedingen und sollte unterbleiben. Jede EEG-Befundung beinhaltet neben der Beschreibung des Bewusstseinszustandes des/der Untersuchten die Angabe von • Grundrhythmus, • Reagibilität, • pathologischen Mustern.

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2.5.1.1 Grundrhythmus Als Grundrhythmus wird derjenige zerebrale Schrittmacherrhythmus angesehen, der mittels EEG im entspannten Wachzustand bei geschlossenen Augen vor allen Dingen oberhalb der posterior liegenden Hirnregionen abgeleitet werden kann. In 90 % der Fälle findet man dann bei Gesunden einen im Alpha-Frequenzband (8–13 Hz) liegenden etwa sinusoidalen Grundrhythmus (Abb.  2.5), gelegentlich auch schnellere Frequenzen aus dem Beta-Frequenzspektrum (>13–30  Hz). Grundfrequenzen von weniger als 8  Hz (Theta-­Frequenzen 4–7,5 Hz bzw. Delta-Frequenzen 0,5–3,5 Hz) stellen dagegen – mit Ausnahme des Auftretens einiger seltener Normvarianten – fast immer einen p­ athologischen Befund dar, der auf eine Hirnfunktionsstörung hinweist, deren Ausmaß mit dem Grad der Verlangsamung korreliert. Allerdings handelt es sich um einen unspezifischen Befund, der kaum Rückschlüsse auf die zugrunde liegende Pathologie erlaubt. 2.5.1.2 Reagibilität Die Reagibilität des EEGs ist ein einfaches Maß der afferenten Signalverarbeitungsfähigkeit des Gehirns. Bei einem kooperativen Patienten induzieren bereits das Öffnen der Augen und Schluckbewegungen eine deutliche Änderung des okzipitoparietalen Rhythmus (Abb. 2.6). Ist der Patient unkooperativ und/oder seine Vigilanz eingeschränkt, kommen akustische (lautes Ansprechen, Klatschen) und nozizeptive Reize (Plantar- oder Sternalmanipulation) zum Einsatz. Das Ausbleiben einer EEG-Veränderung (z. B. Rhythmusbeschleunigung, -abflachung) nach solchen Reizen ist ein prognostisch ungünstiges Zeichen

Abb. 2.5  Normales Routine-EEG über gut 11 Sekunden (s. vertikale Sekundenanzeigen). Am linken Bildrand finden sich die Montagebezeichnungen. Dargestellt ist die sogenannte Längsreihe, deren Verschaltungen von frontal (FP1 oder FP2) nach okzipital (O1 oder O2) verlaufen. Per Konvention zeigen ungerade Ziffern über der linken (transparente Boxen) und gerade Ziffern über der rechten (hellgraue Boxen) Hemisphäre angebrachte Elektroden an. Hellgelb unterlegt: Ein typischer Abschnitt des besonders am Hinterhaupt gut ausgeprägten und amplitudenmodulierten Alpha-­ Grundrhythmus (9–10 Hertz)

2  Elektroenzephalografie in der Intensivmedizin

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Abb. 2.6  Normales Routine-EEG über gut 11 Sekunden erneut in der Längsreihe. Hellgelb unterlegt ist ein Abschnitt, in dem eine deutliche Änderung (Abflachung) des Alpha-Grundrhythmus (9 Hertz) gefolgt von einem nahezu alle Elektroden betreffenden Muskelartefakt zu sehen ist. Das Artefakt ist Folge eines Schluckvorgangs und demonstriert bereits eine gute Reagibilität

und weist auf eine tiefgreifende Hirnfunktionsstörung hin, ausreichende starke Stimulation vorausgesetzt. Dies ist insbesondere bei distalen Schmerzreizen und „Critical-­Illness-­ Neuropathie“ problematisch. Schmerzreize sollten daher immer auch proximal (Sternum, ggf. hirnnervenversorgte Areale) gesetzt werden.

2.5.1.3 Pathologische Muster Die Klassifikation pathologischer Muster berücksichtigt v. a. folgende Parameter/Eigenschaften: 1 . intermittierend oder kontinuierlich, 2. regional, hemisphärisch oder generalisiert, 3. mono- oder polymorph, ggf. rhythmisch/dysrhythmisch sowie nach dem 4. Frequenzspektrum (meist Verlangsamung, selten Beschleunigung) (Abb. 2.7) und 5. ggf. epileptiform bzw. epilepsietypisch (Abb. 2.8). Zu den epilepsietypischen Mustern zählen im Wesentlichen Spikes, Sharp Waves und Spike-Wave-Komplexe. Diese Muster lassen sich zwar morphologisch meist gut differenzieren (Abb. 2.8), unterscheiden sich aber weder in ihrer Entstehung noch ihrer Bedeutung signifikant voneinander. cc

Die Anwesenheit epilepsietypischer Muster (ETMs) bzw. Potenziale (ETPs) ist für die EEG-Befundung von besonderer Bedeutung, da sie als Biomarker für eine erhöhte zerebrale Erregbarkeit gilt und im entsprechenden klinischen Kontext direkte Behandlungsfolgen haben kann.

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A–B

Abb. 2.7  Schematische Darstellung 1-sekündiger EEG-Intervalle mit Verlangsamungen aus dem Theta- (4–7,5  Hz) (links) und Delta-Frequenzspektrum (0,5–3,5  Hz) (rechts). Physiologisch sind solche Verlangsamungen in Müdigkeit und Schlaf, regional oder generalisiert außerhalb davon aber oft Zeichen einer Hirnfunktionsstörung

A–B

B–C

Abb. 2.8  Die Hauptformen epilepsietypischer EEG-Potenziale. Von links nach rechts: Spike (kurz, nach Definition 2,5  Hz (>25/10 sec) Oder, wenn niederfrequente epileptiforme Entladungen bzw. rhythmische Delta/Theta-­ Aktivität > 0,5 Hz und eines der folgenden Kriterien vorliegen: • Verbesserung des EEGs und des klinischen Zustandes nach intravenöser Applikation eines schnell wirkenden Antikonvulsivums, • typische räumliche und zeitliche Evolution im EEG, hinweisend auf Anfallsmuster, • iktale motorische Entäußerung (ggf. auch in subtiler Ausprägung). Oft ist also die Diagnosestellung eines nichtkonvulsiven Status epilepticus allein anhand des EEGs gar nicht möglich. Sind die ergänzenden Kriterien nicht erfüllt, kann zwar eine erhöhte zerebrale Erregbarkeit und damit auch ein erhöhtes Risiko für epileptische Anfälle angenommen werden, aber keine sichere Einordnung der Grundlage der Bewusstseinsstörung des Patienten erfolgen. Dies ist ein häufiges Missverständnis zwischen EEG-Anmeldern, die sich häufig eine klare Ja/Nein-Antwort im Hinblick auf einen Status epilepticus und die antiepileptische Therapie wünschen und den EEG-Auswertern, die häufig nur über unvollständige klinische Informationen verfügen bzw. die Patienten selbst nicht direkt sehen und untersuchen können. Auf einem Konsensusmanuskript basierende Wahrscheinlichkeiten, nach Indikationsstellung zur Durchführung eines kontinuierlichen EEGs epileptische Anfälle zu registrieren, zeigt Tab. 2.3 [5]. Auch wenn es sich um selektierte Daten handelt, zeigt Tab. 2.3, dass epileptische Anfälle zu den häufigen neurologischen Komplikationen kritisch Kranker gehören. Angesichts der Tatsache, dass das Vorliegen nonkonvulsiver Anfälle und vor allem eines ­nonkonvulsiven Status epilepticus den klinischen Verlauf einer kritischen Erkrankung negativ beeinflusst [11, 12] und diese Komplikation oft nahezu ausschließlich mithilfe des EEGs bzw. kontinuierlichen EEGs zu erfassen ist [13–15], stellt das Fehlen des EEG-­ Monitorings für gefährdete kritisch Kranke einen Versorgungsnachteil dar.

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Tab. 2.3  Häufigkeit epileptischer Anfälle im Rahmen einer kontinuierlichen EEG-Überwachung bei akuten Erkrankungen des Zentralnervensystems (ZNS) nach Indikationsstellung zur EEG-­ Überwachung [5] Erkrankung Nach konvulsivem Status epilepticus Subarachnoidalblutung Intrazerebrale Blutung Schweres Schädel-Hirn-Trauma Infektionserkrankungen des ZNS Hirntumore Hypoxische Enzephalopathie Akuter ischämischer Apoplex

Epileptische Anfälle 50 % 10–20 % 15–20 % 20–30 % 10–30 % 20–35 % 10–60 % 5–25 %

Abb. 2.17 EEG mit generalisierten periodischen Mustern möglicherweise im Sinne eines EEG-Anfalls

Ein typisches Beispiel eines nonkonvulsiven Status epilepticus zeigen die Abb.  2.17 und 2.18.

2.5.2.3 Das EEG in der Diagnostik des irreversiblen Hirnfunktionsausfalls Eine Sonderstellung in der EEG-Diagnostik auf Intensivstationen nimmt die Elektroenzephalografie im Rahmen der Hirntoddiagnostik ein. Für Durchführung und Befundung gelten bei dieser Fragestellung spezifische Voraussetzungen und Kriterien. Eine ausführliche Betrachtung dieser fakultativen akzessorischen diagnostischen Methode im Rahmen der Feststellung des irreversiblen Hirnfunktionsausfalls soll hier nicht erfolgen. Ein EEG, wie es unter diesen Umständen abgeleitet werden kann, zeigt aber Abb. 2.19. Scheinbar zu sehende EEG-Restaktivität entspricht bei genauerer Betrachtung Puls- und EKG-­ Artefakten, wie sie in dieser Konstellation in der Regel festgestellt werden können.

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Abb. 2.18  Die gleiche Ableitung, die Abb. 2.17 zu Grunde liegt, nun 1 Minute nach Applikation von 1 mg Clonazepam i.v. Es zeigt sich eine weitgehende Veränderung des EEGs mit Aufbau von physiologischer Hintergrundaktivität und eine dazu korrespondierende Änderung des klinischen Zustandes, sodass die Diagnose eines epileptischen-/EEG-Anfalls ex juvantibus erfolgt

Abb. 2.19  Elektrozerebrale Inaktivität bei 7 μV/div. In diesem flachen EEG lassen sich keine Potenzialdifferenzen mehr erkennen

2.5.2.4 Erfassen der Effektivität antikonvulsiver Behandlung Das Erfassen der Effektivität antikonvulsiver Behandlung wird vor allem empfohlen für Patienten mit refraktärem Status epilepticus, die eine anhaltende intravenöse Anfallstherapie erhalten. Auch für Patienten, deren klinische Anfälle scheinbar erfolgreich behandelt werden konnten, wird diese Maßnahme empfohlen, um das häufige Auftreten nichtkonvulsiver und daher meist subklinischer Anfälle in dieser Situation zu erkennen.

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Selbstverständlich sinnvoll ist ein kontinuierliches EEG auch für Patienten mit bekannter Epilepsie, um vor allem bei anamnestisch bekanntem Auftreten nichtkonvulsiver Anfälle oder eines Status epilepticus auf diese Weise den zerebralen Funktionszustand zu überwachen.

2.5.2.5 Erfassen der Sedierungstiefe Dieser Aspekt des EEG-Monitorings wird in Kap. 16 separat dargestellt. 2.5.2.6 Identifizieren zerebraler Ischämien Einen systematischen Übersichtsartikel zu Bedeutung des kontinuierlichen EEG-­ Monitorings in der Detektion von Komplikationen einer aneurysmatischen Subarachnoidalblutung bieten Kondziella et al. an [16]. Es wurden dabei 18 der weiteren Analyse zugrunde liegende Arbeiten identifiziert. Bei 7–18 % der Patienten wurden nichtkonvulsive Anfälle im EEG detektiert und bei 3–13 % ein nichtkonvulsiver Status epilepticus. Mutmaßlich zerebrale Perfusionsstörungen als Korrelat von Vasospasmen wurden sogar bei 20–45 % der Patienten anhand veränderter quantitativer EEG-Parameter wie einer reduzierten Alpha-­Delta-­Ratio oder veränderter Alpha-Variabilität festgestellt. Bedeutend ist hierbei, dass in der Mehrzahl der Studien EEG-Veränderungen, insbesondere quantitativer EEG-Parameter wie der Alpha-Delta-Ratio, häufig der klinischen Verschlechterung oder der angiografisch bzw. dopplersonografisch detektierten verzögerten zerebralen Ischämie um Stunden bis teilweise Tage vorausgingen [17–19]. Zu berücksichtigen ist allerdings, dass für die Detektion des pathophysiologischen Konzeptes verzögerter zerebraler Ischämien kein einheitlicher Goldstandard existiert. Sicher gilt aber, dass mindestens die frühe Detektion epileptischer Anfälle bei Patienten mit einer Subarachnoidalblutung deren Behandlung verbessern kann. Gleichzeitig konnte bisher nicht eindeutig belegt werden, ob dies auch für die Früherkennung ischämischer Komplikationen nach Subarachnoidalblutung gilt. Im Falle eines Schädel-Hirn-Traumas mit unerklärter anhaltender Bewusstseinsstörung wird ein kontinuierliches EEG ebenfalls empfohlen. Darüber hinaus konnte zuletzt gezeigt werden, dass auch vereinfachte kontinuierliche EEG-Ableitungen die Delirdiagnostik unterstützen können [20].

2.5.3 Quantifizierungsmaße des kontinuierlichen EEGs Unter dem Begriff des quantitativen EEGs werden Methoden verstanden, die die EEG-­ Auswertung vereinfachen sollen. Im Wesentlichen basieren diese Ansätze auf einer Datenreduktion. Gehören zum einfachsten Routine-EEG des Erwachsenen noch 16–19 Kanäle, so basieren quantitative Auswertungsmethoden teilweise auf einer Kanalselektion von beispielsweise 2–8 Kanälen ebenso wie auf einer zeitlich komprimierten Darstellung. Typische Beispiele dieser modifizierten Darstellungsweisen sind logarithmische Kurven des zeitlichen EEG-Verlaufs gegen dessen Amplitude oder aber die bereits von verschiedenen

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EEG-Ableitungsprogrammen angebotenen Darstellungen des Frequenzspektrums nach Durchführung einer Fourier-Transformation. In einer entsprechenden Gegenüberstellung konnte gezeigt werden, dass mit beiden Methoden etwa 80 % der 550 diskreten Anfälle in über 480 Stunden EEG-Rohdaten einer Gruppe intensivmedizinisch behandelter Patienten erfasst werden konnten. Zu falsch-positiven Zuordnungen kam es dabei relativ selten [21]. Hauptgrund für das Nichterkennen etwa jedes fünften Anfalles war eine niedrigamplitudige EEG-Anfallsaktivität. Zu weiteren quantitativen EEG-Maßen zählen der Asymmetrie-­ Index, der Rhythmisierungsindex und die sog. Total-Power. Aufgrund des relativ seltenen Einsatzes quantitativer EEG-Methoden sowohl in der Routine-EEG-Diagnostik als auch in der Langzeit-EEG-Diagnostik in Epilepsie-Videomonitoring-Einheiten basiert die neurologisch-­neurophysiologische EEG-Diagnostik weiterhin zumeist auf einem vollständigen Roh-EEG, was die Expertise zu quantitativen EEG-Verfahren noch begrenzt. Verschiedene neuere Studien demonstrieren aber den Nutzen quantitativer EEG-­Parameter. Tatsächlich zeigte ein unter dem Namen „Neuro-Trend“ publizierter Algorithmus eine hohe Sensitivität von etwa 95 % mit geringerer Spezifität von knapp 70 % in der Erkennung von EEG-Anfällen, periodischen Entladungen oder vergleichbaren rhythmischen Mustern [22]. Auch zeigte sich eine gute Reliabilität zwischen verschiedenen Befundern [23]. Gleichwohl einschränkend demonstrierte eine Studie an 15 Patienten mit EEG-­ Anfällen, dass bei alleiniger Beurteilung eines 6-stündigen quantitativ transformierten EEG-Intervalls mit Erstellung eines Asymmetrie-Index, eines Rhythmizitätsindex, eines Frequenz-Spektrogramms und eines amplitudenintegrierten EEGs von neun erfahrenen Befundern lediglich 50–70 % der Anfälle erkannt wurden. Auch die automatisierte Anfallsdetektion erwies sich mit einer Detektionsrate von etwa 25 % als nicht suffizient [24]. In einer anderen Arbeit wurde die Qualität einer automatisierten EEG-Analyse beurteilt. Es zeigte sich eine ausgesprochene Abhängigkeit des Detektionserfolges verschiedener pathologischer EEG-Veränderungen durch quantitative EEG-Maße von der Art der EEG-Veränderung. So ließen sich mit einer Sensitivität von 87 % und einer Spezifität von 82  % eindeutige iktale EEG-Muster auch ohne Roh-EEG-Analyse klassifizieren. Noch sensitiver gelang die Erkennung eines Burst-suppression-Musters, nämlich mit einer Sensitivität von knapp 97 % bei einer Spezifität von 77 %. Dabei zeigten sich wie bei anderen diagnostischen Verfahren Unterschiede in der Reliabilität zwischen verschiedenen Befunden [4]. In einer weiteren Studie wurde untersucht, inwieweit die kontinuierliche EEG-­ Ableitung ergänzt durch quantitative Maße bei Patienten mit akuter Subarachnoidalblutung sinnvoll ist. Interessanterweise konnte auch hier mithilfe eines spezifischen Index, nämlich des Verhältnisses zwischen Alpha- und Delta-Aktivität, im Schnitt bereits 7 Stunden nach Veränderung dieses Wertes die klinische Diagnose einer verzögerten Ischämie gestellt werden. Der Abstand zwischen ersten Veränderungen des quantitativen EEGs zu ersten Veränderungen im CT lag dagegen durchschnittlich bei 44 Stunden [25]. Trotz einer Gruppengröße von lediglich zehn Personen im Alter von 18–75 Jahren, die im Rahmen eines Herzstillstandes reanimiert werden mussten, zeigten sich in verschiede-

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nen quantitativen EEG-Maßen nach Dichotomisierung Unterschiede zwischen jenen, die ihr Bewusstsein wiedererlangten, und Patienten mit anhaltend eingeschränktem Bewusstseinsgrad [26]. Insgesamt erscheinen die quantitativen EEG-Verfahren somit vielversprechend. Die Datenlage zu ihrer Validität ist allerdings noch gemischt, sodass ein unkritischer Einsatz nicht empfohlen werden kann.

2.6 Intrakranielles EEG Intrakranielle EEG-Ableitungen mit das Parenchym penetrierenden Tiefen- oder subduralen unterschiedlich konfigurierten Streifenelektroden und Elektrodenmatrizen gehören zum diagnostischen Repertoire der prächirurgischen Epilepsiediagnostik. In der Intensivmedizin kommen diese mit erheblicher Invasivität verbundenen Verfahren dagegen nahezu nur im Rahmen ausgewählter wissenschaftlicher Untersuchungen zum Einsatz. In einer Studie der Columbia University, New York wurde fünf Patienten mit schwergradiger Subarachnoidalblutung (Hunt und Hess Grad 4–5) je eine 8-polige Tiefenelektrode in das Grenzzonengebiet zwischen Versorgungsterritorium der Arteria cerebri media und der Arteria cerebri anterior implantiert. Es zeigte sich, dass insbesondere die Alpha-Delta-Ratio bei denjenigen Patienten, die schließlich Vasospasmen entwickelten (n = 3), um durchschnittlich 42 % abfiel, im Gegensatz zu lediglich 17 % bei denjenigen Patienten, die diese Komplikation nicht entwickelten. Auch hier konnte diese Veränderung ein bis drei Tage vor dem angiografischen Vasospasmus-Nachweis erkannt werden [27].

2.7 Ausblick Die Bedeutung intensivmedizinischer Anwendungen des EEGs sollte in den kommenden Jahren zunehmen, ist es doch das informationsreichste nichtinvasive Verfahren des Neuromonitorings. Dabei sind auch Anwendungen jenseits der Detektion nichtkonvulsiver epileptischer Anfälle oder der Sedierungstiefemessung von Interesse. Eine große prospektive Studie der Berliner Charité setzt sich beispielsweise zum Ziel, EEG-Biomarker zu erfassen, die erkennen lassen, welche älteren Patienten nach volatiler oder intravenöser operativer Anästhesie besonders geneigt sind, ein Delir zu entwickeln (NCT03879850). Und im Rahmen einer randomisierten, placebokontrollierten Studie (NCT04092894) unter Leitung des Beth Israel Deaconess Medical Centers in Boston, USA, in der untersucht wird, ob der Einsatz des Orexin-Rezeptorantagonisten Suvorexant einen positiven Einfluss auf die Rekonvaleszenz herzchirurgischer Patienten nach koronarer Bypass-OP hat, wird mittels vereinfachter EEG-Ableitung analysiert, ob darunter auch Veränderungen der Schlafarchitektur auftreten.

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2.8 Zusammenfassung Das EEG spielt eine zentrale Rolle in der neurologischen Funktionsdiagnostik. Die Reinform des Mehrkanal-EEGs erfordert allerdings personelle Aufwendung und Befunderkompetenz. Auf Signalanalyseverfahren weniger EEG-Kanäle basierende vereinfachende Quantifizierungsalgorithmen werden gegenwärtig untersucht, sind aber außer zur Sedierungstiefemessung nicht ausreichend validiert. Zu einem umfassenden Neuromonitoring auf einer Intensivstation sollte – unter Anerkennung des Ressourcenbedarfs – daher stets die Möglichkeit zur Durchführung des EEG-Monitorings gehören.

Literatur 1. Chan-Palay V, Palay SL. Ultrastructural identification of substance P cells and their processes in rat sensory ganglia and their terminals in the spinal cord by immunocytochemistry. Proc Natl Acad Sci U S A. 1977;74:4050–4. 2. Speckmann EJ, Elger C. Neurophysiological basis of the EEG. In: Niedermeyer E, Silva LD, Herausgeber. Electroencephalography: basic principles, clinical applications and related fields. 4. Aufl. Philadelphia: Williams and Wilkins; 2004. 3. Zschocke S, Hansen H-C, Herausgeber. Klinische Elektroenzephalographie, 3. Aufl. Springer Berlin, Heidelberg; 2012. 4. Koren JP, Herta J, Fürbass F, et al. Automated long-term EEG review: fast and precise analysis in critical care patients. Front Neurol. 2018;9:454. 5. Herman ST, Abend NS, Bleck TP, et al. Consensus statement on continuous EEG in critically ill adults and children, part I: indications. J Clin Neurophysiol. 2015;32:87–95. 6. Hirsch LJ, LaRoche SM, Gaspard N, et al. American clinical neurophysiology society’s standardized critical care EEG terminology: 2012 version. J Clin Neurophysiol. 2013;30:1–27. 7. Hirsch LJ, Fong MWK, Leitinger M, et al. American clinical neurophysiology society’s standardized critical care EEG terminology: 2021 version. J Clin Neurophysiol. 2021;38:1–29. 8. Beniczky S, Hirsch LJ, Kaplan PW, et al. Unified EEG terminology and criteria for nonconvulsive status epilepticus. Epilepsia. 2013;54(Suppl 6):28–9. 9. Leitinger M, Beniczky S, Rohracher A, et  al. Salzburg consensus criteria for non-convulsive status epilepticus – approach to clinical application. Epilepsy Behav E&B. 2015;49:158–63. 10. Koren JP, Herta J, Furbass F, et al. Automated long-term EEG review: fast and precise analysis in critical care patients. Front Neurol. 2018;9:454. 11. DeLorenzo RJ, Waterhouse EJ, Towne AR, et al. Persistent nonconvulsive status epilepticus after the control of convulsive status epilepticus. Epilepsia. 1998;39:833–40. 12. Young GB, Jordan KG, Doig GS. An assessment of nonconvulsive seizures in the intensive care unit using continuous EEG monitoring: an investigation of variables associated with mortality. Neurology. 1996;47:83–9. 13. Claassen J, Mayer SA, Kowalski RG, Emerson RG, Hirsch LJ. Detection of electrographic seizures with continuous EEG monitoring in critically ill patients. Neurology. 2004;62:1743–8. 14. Hirsch LJ. Continuous EEG monitoring in the intensive care unit: an overview. J Clin Neurophysiol. 2004;21:332–40. 15. Vespa PM, O’Phelan K, Shah M, et al. Acute seizures after intracerebral hemorrhage: a factor in progressive midline shift and outcome. Neurology. 2003;60:1441–6.

58

C. Stephani und N. Focke

16. Kondziella D, Friberg CK, Wellwood I, Reiffurth C, Fabricius M, Dreier JP. Continuous EEG monitoring in aneurysmal subarachnoid hemorrhage: a systematic review. Neurocrit Care. 2015;22:450–61. 17. Vespa PM, Nuwer MR, Juhasz C, et al. Early detection of vasospasm after acute subarachnoid hemorrhage using continuous EEG ICU monitoring. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 1997;103:607–15. 18. Claassen J, Mayer SA, Hirsch LJ. Continuous EEG monitoring in patients with subarachnoid hemorrhage. J Clin Neurophysiol. 2005;22:92–8. 19. Gollwitzer S, Groemer T, Rampp S, et al. Early prediction of delayed cerebral ischemia in subarachnoid hemorrhage based on quantitative EEG: a prospective study in adults. Clin Neurophysiol. 2015;126:1514–23. 20. Numan T, van den Boogaard M, Kamper AM, Rood PJT, Peelen LM, Slooter AJC. Delirium detection using relative delta power based on 1-minute single-channel EEG: a multicentre study. Br J Anaesth. 2019;122:60–8. 21. Stewart CP, Otsubo H, Ochi A, Sharma R, Hutchison JS, Hahn CD. Seizure identification in the ICU using quantitative EEG displays. Neurology. 2010;75:1501–8. 22. Herta J, Koren J, Furbass F, et al. Prospective assessment and validation of rhythmic and periodic pattern detection in NeuroTrend: a new approach for screening continuous EEG in the intensive care unit. Epilepsy Behav E&B. 2015;49:273–9. 23. Herta J, Koren J, Furbass F, et al. Applicability of NeuroTrend as a bedside monitor in the neuro ICU. Clin Neurophysiol. 2017;128:1000–7. 24. Haider HA, Esteller R, Hahn CD, et al. Sensitivity of quantitative EEG for seizure identification in the intensive care unit. Neurology. 2016;87:935–44. 25. Rots ML, van Putten MJ, Hoedemaekers CW, Horn J.  Continuous EEG monitoring for early detection of delayed cerebral ischemia in subarachnoid hemorrhage: a pilot study. Neurocrit Care. 2016;24:207–16. 26. Wiley SL, Razavi B, Krishnamohan P, et al. Quantitative EEG metrics differ between outcome groups and change over the first 72  h in comatose cardiac arrest patients. Neurocrit Care. 2018;28:51–9. 27. Stuart RM, Waziri A, Weintraub D, et al. Intracortical EEG for the detection of vasospasm in patients with poor-grade subarachnoid hemorrhage. Neurocrit Care. 2010;13:355–8.

3

Evozierte Potenziale in der Intensivmedizin Caspar Stephani und Onnen Mörer

Inhaltsverzeichnis 3.1  E  inleitung  3.2  S  ensibel evozierte Potenziale (SEP)  3.2.1  Technik und Durchführung  3.2.2  Befunde  3.3  Akustisch evozierte Potenziale (AEP)  3.3.1  Technik und Durchführung  3.3.2  Befunde  3.4  Visuell evozierte Potenziale (VEP)  3.4.1  Technik und Durchführung  3.4.2  Befunde  3.5  Transkranielle Magnetstimulation (TMS)  3.5.1  Technik und Durchführung  3.5.2  Befunde  3.6  Ausblick  3.7  Zusammenfassung  Literatur 

 59  60  60  60  65  65  66  68  68  69  70  70  70  71  72  72

3.1 Einleitung Evozierte Potenziale stellen eine wichtige neurophysiologische Untersuchungstechnik dar, mit deren Hilfe zentrale wie periphere Abschnitte sowohl im sensorischen (sensibel, akustisch, visuell) als auch motorischen Nervensystem erfasst werden können. Im ersten C. Stephani (*) · O. Mörer Universitätsmedizin Göttingen UMG Klinik für Anästhesiologie, Göttingen, Deutschland e-mail: [email protected]; [email protected] © Der/die Autor(en), exklusiv lizenziert an Springer-Verlag GmbH, DE, ein Teil von Springer Nature 2023 L.-O. Harnisch et al. (Hrsg.), Neuromonitoring in der Intensivmedizin, https://doi.org/10.1007/978-3-662-65998-4_3

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C. Stephani und O. Mörer

Fall findet die Stimulation peripher-sensorisch und die Ableitung zentral statt, im zweiten Fall kommt das gegenteilige Prinzip zur Anwendung. So wird eine Beurteilung des afferenten und efferenten Nervensystems ermöglicht.

3.2 Sensibel evozierte Potenziale (SEP) 3.2.1 Technik und Durchführung Für diese Form evozierter Potenziale erfolgt eine elektrische Reizung eines peripheren Nervs, meist des N. medianus am Handgelenk und/oder des N. tibialis am Innenknöchel. Auch Stimulationen des N. ulnaris und des N. peroneus erfolgen häufig, ebenso die Stimulation rein sensibler peripherer Nervenäste (N. cutaneus femoris lateralis, N. saphenus). Die Stimulation erfolgt mit einzelnen elektrischen Pulsen einer Dauer von meist 100–200 μs, einer Stimulationsstärke von wenigen Millivolt im Bereich der Reizschwelle motorischer Nerven und einer Stimulationsfrequenz von meist 4–5 Hz. Aufgrund der geringen Signalstärke ist eine Aufsummierung des Signals stets erforderlich. Üblich ist daher die Applikation von mehreren 100 (z. B. 500 Reizen). Auch wird im Sinne der Befundbestätigung oftmals ein Stimulationsdurchgang wiederholt, sodass zwei im Idealfall weitgehend übereinstimmende Ergebnisse vorliegen. Im Falle des klassischen Vierkanal-SEPs nach Stimulation des N. medianus wird die Reizleitung dem Impulsverlauf folgend supraklavikulär oberhalb des Plexus cervicalis/Erb-Punktes (nach dem deutschen Neurologen Wilhelm Erb (1840–1921)) (erste Ableitelektrode), über dem siebten (zweite Ableitelektrode) und über dem zweiten (dritte Ableitelektrode) Halswirbelkörper und schließlich suprakortikal kontralateral zur Stimulationsseite an Elektrodenposition C3 bzw. C4 (vierte Ableitelektrode) nach dem internationalen 10-20-System registriert. Als Referenzelektrode kommt eine Mittellinien-­Elektrode wie Fz, Pz oder Oz infrage. Leitet man ein Medianus-SEP als 2-Kanal-SEP ab, werden lediglich eine zervikale (dann erste Ableitelektrode) und eine kraniale Ableitelektrode verwendet. Das Tibialis-SEP, mit elektrischer Stimulation des distalen N. tibialis im Bereich der Fußinnenseite wiederum wird regelhaft als 2-Kanal-Untersuchung durchgeführt mit einer lumbalen und einer kranialen Ableitelektrode.

3.2.2 Befunde Physiologischerweise resultieren mehrere charakteristische Signalantworten. cc

Per Definition werden Potenzialabweichungen von der Grundlinie nach oben mit dem Buchstaben N (negativ) und solche mit einer Abweichung von der Grundlinie nach unten mit dem Buchstaben P (positiv) gekennzeichnet. Die darauffolgende Ziffer beschreibt entweder die Latenz im Verhältnis zum Reizbeginn (bei SEPs) oder nummeriert einfach das auftretende Potenzial (Abb. 3.1).

3  Evozierte Potenziale in der Intensivmedizin

Amplitude in µV

Abb. 3.1  Beispiel der Nomenklatur von Potenzialbezeichnungen bei SEPs

61

N1

N2

P1

Zeit in ms 5 ms

5 ms

N20

N20

Kortikale Potenziale N35 N13b

1 µV

2.Durchgang

1.Durchgang

2. zervikales Potenzial

1. zervikales Potenzial

N10

1 µV

N13b 1 µV

1 µV N13a

N35

N13a 1 µV N10

Erb-Potenzial

1 µV

1 µV 1 µV

Stimulation N. medianus rechts

Stimulation N. medianus links

Abb. 3.2 Typische und weitgehend regelhafte Potenzialabfolge nach Stimulation des N. medianus beidseits. Diese Ableitungen entstanden unter laufender extrakorporaler Membranoxygenierung (ECMO) bei einem Patienten, der mit einer hochgradigen Oxygenierungsstörung unklarer Dauer aufgefunden wurde. Die Kurvenverläufe zeigen zwar eine gewisse Heterogenität und auf Artefakten basierende Veränderungen, weisen jedoch insgesamt auf eine Intaktheit des zugehörigen sensiblen Systems hin

Für das Medianus-SEP resultieren charakteristische Kurvenverläufe mit typischen Latenzen: Supraklavikulär wird etwa 10 ms nach Stimulation die im Plexus cervicalis generierte sog. Plexus-Antwort N10 abgeleitet. Es folgt nach 13–14 ms eine im unteren Halsmark generierte und oberhalb HWK7 abgeleitete Antwort N13a und anschließend eine im oberen Halsmark generierte und oberhalb HWK2 abgeleitete Potenzialabweichung N13b. Die Abfolge kortikaler Potenziale wird mit N20, P25 und N35 bezeichnet. Bewertet ­werden Latenzen und Amplituden dieser Potenziale sowohl absolut als auch im Seitenvergleich. Die Abb.  3.2 zeigt einen solchen typischen Kurvenverlauf. Für die Stimulation anderer peripherer Nerven gelten vergleichbare Prinzipien und jeweils eigene typische Kurvenverläufe sowie Potenziallatenzen.

62

C. Stephani und O. Mörer

Neben den Potenziallatenzen sind die absoluten Latenz- und die meist semiquantitativ beurteilten Amplitudendifferenzen im Seitenvergleich befundungsrelevant. Auch die Latenzintervalle (Intervalle zwischen den einzelnen Potenzialen) werden anhand von Normwerttabellen befundet. Absolute Amplituden spielen dagegen eine untergeordnete Rolle. Referenzwerte finden sich in den meisten Lehrbüchern zum Thema (s. Tab. 3.1). Größere Einrichtungen erstellen teilweise auch eigene Referenzwerte. Oftmals lassen sich mithilfe solch genauer Referenzwerttabellen in der Abklärung neurologischer Beschwerden auch diskrete Veränderungen z.  B. im Frühstadium einer entzündlichen Erkrankung oder aber Funktionskorrelate zu bildmorphologisch läsionellen Befunden objektivieren. In der Intensivmedizin gelten die gleichen Referenzwerte. Häufig finden sich aber in Folge einer hochgradigen Funktionsstörung außergewöhnlich deutliche Befunde, für deren Beurteilung der Referenzwertbezug in den Hintergrund tritt (Abb. 3.3, 3.4, und 3.5). Tab. 3.1  Referenzwerte von SEP-Latenzen (in ms) nach Stimulation des N. medianus nach Stöhr et al. [1] Latenzen Mittelwert ± SD Oberer Grenzwert (MW ± 2,5 SD) Max. Seitendifferenz

Erb-Potenzial 10,2 ± 0,88 12,4 0,74

5 ms

N13a 13,5 ± 0,92 15,8 0,7

N13b 13,7 ± 0,88 15,9 0,74

N20 19,3 ± 1,19 22,3 1,1

5 ms

Fehlende kortikale Potenziale

Fehlende kortikale Potenziale

0.5 µV N13b

0.5 µV

2. zervikales Potenzial

N13b

2. zervikales Potenzial

0.5 µV N13a

0.5 µV

1. zervikales Potenzial

N13a

1. zervikales Potenzial

0.5 µV

0.5 µV

N10

Erb-Potenzial

N10

Erb-Potenzial

0.5 µV

Stimulation N. medianus rechts

0.5 µV

Stimulation N. medianus links

Abb. 3.3  Es zeigen sich niedrigamplitudige, aber doch beidseits nachweisbare Plexus- und spinale Potenziale. Kortikale Potenziale fehlen dagegen vollständig. Diese Ableitung entstand bei einer Patientin mit spontaner intrakranieller Blutung und Verdacht auf das Vorliegen einer zerebralen Einklemmung. Ein solcher Befund weist auf eine hochgradige Funktionsstörung des zerebralen Kortex hin und ist mit dem anamnestischen Verdacht vereinbar

3  Evozierte Potenziale in der Intensivmedizin 5 ms

63 rechts

N. medianus

Fehlende kortikale Potenziale N13b

rechts

0.2 µV

Zervikales Potenzial rechts

0.2 µV

N13a

Fehlende kortikale Potenziale links

0.2 µV

Zervikales Potenzial 0.2 µV

links

Abb. 3.4  2-Kanal-Ableitung nach Stimulation des N. medianus, mit jeweils einer spinalen und einer kortikalen Ableitung. Gut zu erkennen sind sowohl nach rechtsseitiger als auch nach linksseitiger Stimulation gut abgrenzbare spinale Potenziale bei weitgehendem Fehlen einer kortikalen Antwort. Diese lediglich etwas vereinfachte Ableitung weist ebenso wie das vorangehende Beispiel (Abb. 3.3) auf eine schwergradige globale kortikale Funktionsstörung hin. Wenn auch ursachenspezifische Rückschlüsse nicht möglich sind, zeigen solche Befunde nahezu stets eine sehr schlechte Prognose an

Logi et  al. analysierten retrospektiv die Datenlage zur prognostischen Aussagekraft sensibel evozierter Potenziale bei mehr als 1800 komatösen Patienten [2]. Auf Basis der Glasgow-Ergebnisskala für Patienten mit schweren Hirnschädigung (Grad 1 = tot, Grad 2 = persistierender vegetativer Zustand, Grad 3 = schwere Hirnschädigung mit andauernder Hilfsbedürftigkeit, Grad 4 = mäßige Behinderung ohne anhaltende Abhängigkeit von Hilfsmitteln, aber mit Einschränkungen der Arbeitstätigkeit, Grad 5 = geringfügigere neurologische oder psychologische Defizite) wurde die prognostische Aussagekraft hinsichtlich Vorhersage einer besonders schlechten Prognose (Grad 1 oder 2) untersucht. Es zeigte sich in diesem Bezug eine deutliche Abhängigkeit von der Ätiologie der Schädigung. Mit nahezu 100 %iger Spezifität sagt demnach das beidseitige Fehlen der N20 nach Stimulation des N. medianus eine schlechte Prognose bei Patienten mit postanoxischem Koma voraus. Bei Patienten mit traumatischen Kopfverletzungen oder vaskulären Läsionen liegt dieser Wert noch immer zwischen 90 und 100 %. Interessanterweise ist dagegen eine Verlängerung der SEP-Latenzen im Sinne verlängerter zentraler Leitungszeiten ein häufig reversibles Phänomen wie auch Längsschnittuntersuchungen zeigen konnten [3]. Gleichzeitig konnte gezeigt werden, dass das Vorliegen normwertiger N20-Potenziale im Frühstadium eines Komas in immerhin über 60 % der Fälle mit einer guten Prognose vergesellschaftet ist [4]. Die nützlichen Eigenschaften der SEPs seien auch anhand folgender Daten

64

C. Stephani und O. Mörer 10 ms

rechts

N. tibialis

Fehlende kortikale Potenziale rechts

0.2 µV

Fehlende lumbales Potenzial rechts

0.2 µV

Fehlende kortikale Potenziale links

0.2 µV

Fehlendes lumbales Potenzial links

0.2 µV

Abb. 3.5  dagegen zeigt keinerlei klar abgrenzbare Signalantwort nach Stimulation des N. tibialis beidseits. In einem solchen Fall ist eine zuverlässige prognostische Beurteilung in der Regel nicht möglich, denn ursächlich kann dann auch eine nicht entdeckte/zu behebende technische Störung sein. Häufiger ist das Fehlen einer peripheren wie einer zentralen Antwort aber Folge einer hochgradigen peripheren Leitungsstörungen z.  B. bei schwergradiger Polyneuropathie. In solchen Fällen kann offensichtlich keinerlei Rückschluss über den Zustand des Zentralnervensystems gezogen werden. Für die Diagnose einer erloschenen kortikalen Funktion ist daher das Vorhandensein der frühen somatosensiblen evozierten Potenziale des Plexus- und Spinalbereiches obligat. Eine Ableitung, wie sie hier gezeigt ist, kann daher zur Beantwortung einer solchen Frage nicht verwendet werden

verdeutlicht, die im Rahmen intraoperativer neurophysiologischer Überwachung von ­Eingriffen an der Wirbelsäule gewonnen worden. Hier wurde eine retrospektive Analyse zu Ergebnissen spinalen intraoperativen Monitorings im Bereich der amerikanischen Skoliosegesellschaft durchgeführt. 153 in Skoliosechirurgie spezialisierte US-­amerikanische Chirurgen zeigten, dass im Rahmen von über 50.000 unter spinalem SEP-Monitoring durchgeführten Wirbelsäuleneingriffen die Sensitivität des SEP-­Monitorings zur Erfassung sensibler Leitungsstörungen bei 92,5 % lag (417 von 451 Patienten mit postoperativen neurologischen Defiziten). Während der positive prädiktive Wert intraoperativer SEP-Veränderungen 42  % betrug (nur 417 von insgesamt 991 intraoperativen SEP-­ Veränderungen waren schließlich klinisch relevant), zeigte das Verfahren eine ausgezeichnete Spezifität von 99 % und einen noch besseren negativen prädiktiven Wert von 99,9 % (50.251 Operationen, die nicht zu einem neurologischen Defizit führten, standen 50.207 intraoperativ unauffällige SEP-Überwachungen entgegen) [5]. cc

Das kortikale Potenzial N20 bleibt auch bei tiefster, ein isoelektrisches EEG erzeugenden Sedierung ableitbar [6].

3  Evozierte Potenziale in der Intensivmedizin

65

3.3 Akustisch evozierte Potenziale (AEP) 3.3.1 Technik und Durchführung Der Vorteil akustisch evozierter Potenziale besteht vor allen Dingen darin, dass sie durch Reizung des N. acusticus sowie der ihm nachgeordneten neuronalen Strukturen eine funktionale Beurteilung eines Hirnnerven sowie der ihm zugeordneten Hirnstammfunktionen erlauben. Formal unterscheidet man zwischen sog. frühen akustisch evozierten Potenzialen (FAEP), zu denen die innerhalb der ersten 10–12  ms auftretenden Potenziale gezählt werden, akustisch evozierten Potenziale mit mittlerer Latenz bis etwa 50 ms nach Reizbeginn und sog. späten auditorisch evozierten Potenzialen, die nach mehr als 50 ms auftreten. Auf akustisch evozierte Potenziale mittlerer und insbesondere längerer Latenz wird im weiteren Verlauf dieser Übersicht nicht weiter eingegangen. Sie kommen, und dies gilt insbesondere für die sog. späten akustisch evozierten Potenziale, mehrheitlich in neurokognitiven Studien zum Einsatz. Ihr klinischer Stellenwert in der Intensivmedizin ist gegenwärtig gering. cc

Frühe akustisch evozierte Potenziale (FAEPs) werden in der englischsprachigen Literatur auch als Brainstem auditory evoked potentials (BAEPs) bezeichnet. Sie können Entladungs- und Reizleitungsvorgänge im N. acusticus sowie im Hirnstamm abbilden. Späte akustisch evozierte Potenziale wiederum korrelieren mit akustisch induzierter kortikaler Aktivität.

Bei bewusstlosen Patienten kommen häufig sog. Sog-AEPs zum Einsatz. Einseitig wird ein Sogimpuls einer Dauer von 200 μs, einer Schallstärke von 90–110 dB und einer Frequenz von beispielsweise 10  Hz über einen Kopfhörer appliziert, während gleichzeitig eine Impulsunterdrückung des kontralateralen Ohres durch monaurales Rauschen erfolgt. Auch hier ist in Anbetracht des schwachen Signals ein Aufsummieren von Reizantworten erforderlich. Die Ableitung erfolgt oberhalb des Mastoids gegen eine im Scheitelbereich liegende Referenzelektrode. Im Gegensatz zur Nomenklatur sensibel und visuell evozierter Potenziale werden die replizierbaren Reizantworten der FAEPs mit römischen Ziffern lediglich durchnummeriert, Buchstabenbezeichnungen werden nicht verwendet. Recht genau bekannt sind die Generatoren der regulären fünf Hauptwellen der frühen AEPs: Die etwa nach 1 ½ Millisekunden abzuleitende erste Welle (I) gilt als Fernfeldpotenzial, das im distalen Ende des N. acusticus generiert wird. Die kurz darauf folgende Welle II entsteht wahrscheinlich im Nucleus cochlearis oder dem proximalen Anteil des N. acusticus, die dritte Welle (III) in der superioren Olive, Welle IV in der weiterleitenden Struktur des Lemniscus lateralis und Welle V im Colliculus inferior. Die darüber hinaus und weniger sicher ableitbaren Wellen VI und VII sind wohl Korrelate synchronisierter Entladungen des Corpus geniculatum mediale und fortleitender auditorischer Fasern. Auch für AEPs gilt, dass sie nur bei intakter Schallleitung und Intaktheit des N. acusticus ableitbar sind.

66

C. Stephani und O. Mörer

Daher ist zusammen mit Ableitung der AEPs stets auch eine Hörschwellentestung erforderlich. Bei vielen kritisch kranken Patienten ist eine solche Testung nicht möglich, was die Aussagekraft der AEPs einschränken kann. Eine Befundung von AEPs muss daher immer unter Beachtung dieser Tatsache erfolgen.

3.3.2 Befunde Insbesondere akustisch evozierte Potentiale sind auch aufgrund ihrer polymorphen Einzelpotenziale nur bei ausreichender Befundungsexpertise – nahezu ausschließlich also durch darin geschulte Neurologen und Neurologinnen – zu bewerten (Abb. 3.6 und 3.7). Abb. 3.8 wiederum zeigt erneut einen Befund, in dem keinerlei reproduzierbare Potenziale ableitbar sind. In einem solchen Fall muss wie bereits für SEPs beschrieben stets eine technische Störung ausgeschlossen werden. Als zweite Ursache kommt eine bilaterale, dann meist hochgradige Schallleitungsstörung infrage sowohl bei vorbestehender Hypoder Anakusis, als auch nach traumatischer Destruktion. Bei kritisch kranken Patienten sind aber vor allem schwere Störungen des akustischen Systems aufgrund erheblicher Hirnstammpathologien oder generalisierter entzündlicher Prozesse des Nervensystems als Ursache zu diskutieren. Die vorgenannten Einschränkungen weisen also darauf hin, dass die Untersuchung früher akustisch evozierter Potenziale bei Patienten mit schweren zerebralen Schädigungen anfällig für potenzielle Fehlinterpretationen ist. Besonderheiten gelten für die Interpretation der AEPs in der Hirntoddiagnostik: Insgesamt wurden drei verschiedene Antwortmuster bei Patienten mit nachgewiesenem Hirntod beschrieben: Abb. 3.6 Beispielhaftes normales AEP mit Darstellung der frühen akustisch evozierten Potenziale I, II, III und einem gemischten Komplex der Potenziale IV und V. Letzteres ist eine häufig anzutreffende Normvariante. Die Ableitung der Potenziale erfolgt nach vorliegendem Standard viermalig

FAEPs

2.5 ms

III

I II

rechts

IV/V 0.1 µV

III I

0.1 µV

IV/V

links

II II

0.1 µV

0.1 µV

3  Evozierte Potenziale in der Intensivmedizin Abb. 3.7  Frühe AEPs, die allerdings nur partiell zur Darstellung kommen. Das Fehlen der Wellen IV und V lässt sich in diesem Fall bei gleichzeitig normolatentem und regelrechtem Erscheinen der ersten 3 frühen AEPs als starker Hinweis für eine Hirnstammläsion werten. Tatsächlich war es bei dem hier untersuchten Patienten zu einer Massenblutung in die Pons und weitere Hirnstammbereiche gekommen. Die Indikation zur Ableitung eines AEPs wurde bei im Verlauf fehlender Wachheit gestellt

Abb. 3.8 Vollständiges Fehlen evozierter Potenziale nach beidseitiger akustischer Stimulation. Im vorliegenden Fall litt der Betroffene an einer Meningoenzephalitis mit intrazerebralem Abszess. Die AEPs stellten sich auch in mehrtägigem Abstand unverändert nicht ableitbar dar

67

2.5 ms

FAEPs I

II

rechts

III 0.1 µV

0.1 µV

I

links

II III

0.1 µV

0.1 µV

2.5 ms

FAEPs

rechts

0.1 µV

0.1 µV

links

0.1 µV

0.1 µV

• das vollkommene Fehlen akustisch evozierter Potenziale, • der Nachweis der ersten Welle bei Fehlen aller anderen Frühwellen, • das Erhaltensein der Wellen I und II bei Abwesenheit aller anderen frühen Wellen [7]. Gleichzeitig haben Untersuchungen akustisch evozierter Potenziale zur Prognosevorhersage bei Patienten mit posttraumatischem Koma vor allem in den 1980er-Jahren und

68

C. Stephani und O. Mörer

somit vor der flächendeckenden Einführung der Magnetresonanztomografie einen ausgeprägten Zusammenhang zwischen Latenzverlängerung insbesondere zwischen der Welle I und V und einer schlechten Prognose festgestellt [8].

3.4 Visuell evozierte Potenziale (VEP) 3.4.1 Technik und Durchführung Visuell evozierte Potenziale sind ein etabliertes Instrument in der Beurteilung der funktionellen Eigenschaften des visuellen Systems. Dieses optische System besteht nach der Retina aus dem N. opticus, der sich nach partiellem Fasertransfer im Chiasma opticum mit Eintritt in das Telenzephalon neu formiert und nun als Tractus opticus bezeichnet wird. Im Corpus geniculatum laterale des Thalamus durchläuft dieser Tractus opticus dann eine erste extraokuläre Relaisstation. Von dort erreicht die zunächst nach anterograd verlaufende und schließlich nach okzipital ziehende Sehstrahlung (Radiatio optica) die primäre Sehrinde, die insbesondere im mesialen und polaren okzipitalen Kortex lokalisiert ist. Die am häufigsten verwendete Stimulationsmethode zur Erzeugung von VEPs ist die sog. Schachbrettmusterumkehr. Die Potenzialinduktion basiert hierbei auf der hochfrequenten Umkehr eines Schachbrettmusters mit unterschiedlicher möglicher Musterbreite. Die regulär okzipital ableitbaren und dort auch generierten Antwortpotenziale sind eine nach etwa 70 ms auftretende negative Welle (N70) sowie eine nach etwa 100 ms ableitbare positive Auslenkung (P100) (Abb. 3.9). Einen besonders hohen Stellenwert besitzen visuell evozierte Potenziale in der Diagnostik von Sehnerventzündungen, wie sie sich vor allen Dingen im Rahmen der multiplen Sklerose manifestieren. Hier gelten sie als sensitivstes Instrument zur Objektivierung neurologischer Funktionsstörungen des visuellen Systems. Typischer Befund etwa der akuten Sehnerventzündung ist eine Latenzverzögerung und Verbreiterung des Potenzialkomplexes (N70 und P100) bis hin zum vollständigen Verlust des VEPs. Die Messung von VEPs beim wachen und kooperativen Patienten mithilfe der Schachbrettmusterumkehr erfordert die visuelle Fixierung und bedarf der Berücksichtigung potenzieller Refraktionsanomalien. Das Fehlen dieser Voraussetzungen limitiert daher den Einsatz dieser Technik bei bewusstseinsgestörten Patienten auf einer Intensivstation. Dieser Umstand kann teilweise umgangen werden, indem transpalpebrale visuelle Stimulationen mittels hochfrequent entladender LED-Lichter erfolgt. So erfolgt die Ableitung in der Regel durch Anwendung einer sog. Blitzbrille mit einseitiger Stimulation durch das geschlossene Augenlid. Hierfür werden mittels LED rote Lichtreize einer Impulsdauer von etwa 5 ms und einer Frequenz von 2 Hz erzeugt. Die Luminanz ist in der Regel einstellbar. Auch hier sind Aufsummierungen erforderlich, meist in weniger großem Umfang als im Falle der AEPs (z. B. 100-fach). Die Ableitung erfolgt okzipital gegen eine weit frontal gelegene Referenzelektrode. Referenzwerte für Amplitude und Latenz werden dabei jeweils entsprechenden Tabellenwerken entnommen.

3  Evozierte Potenziale in der Intensivmedizin Abb. 3.9 Insgesamt regelrechte VEP-Kontrolle eines im Koma liegenden Patienten

69 VEPS

5 ms N2

rechts N3 P2

N2

links N3 P2

3.4.2 Befunde Nachteil der im intensivmedizinischen Neuromonitoring angewendeten VEP-Induktion durch „Blitzbrille“ ist die etwas eingeschränkte Reproduzierbarkeit des kortikalen Signals. Dennoch zeigte sich in einer Serie von 53 Patienten mit jeweiligem intraoperativem VEP-Monitoring beider Augen (n = 106) bei immerhin 97 % ein reproduzierbares Signal. Tatsächlich wurde für 7 Augen ein anhaltender Abfall des VEP-Signals detektiert, der mit einer postoperativen Visusstörung korrelierte. Insgesamt legt daher diese Studie eine zuverlässige Aussagekraft der intraoperativen VEP-Messung nahe [9]. In einer weiteren Studie konnte in einer Serie von 46 Patienten zwar ein hoher negativer prädiktiver Wert stabiler visuell evozierter Potenziale intraoperativ bei Patienten mit Eingriffen in räumlicher Nähe zum visuellen System festgestellt werden. Eine neu aufgetretene Hemianopsie bei drei Patienten wurde allerdings durch die kontinuierliche VEP-Messung nicht erfasst [10]. Zu einem anderen Schluss kam eine Arbeitsgruppe, die Licht emittierende Dioden zur Auslösung von Blitzlicht-VEPs in einer Serie von 35 Patienten mit Raumforderung in der Nähe von Fasern des visuellen Systems intraoperativ durchführte und aufgrund sehr unzuverlässiger Potenzialbildung das Verfahren insgesamt als unzuverlässig einstufte [11]. Nur wenige Untersuchungen existieren, die den Gebrauch von Blitzlicht-VEPs bei kritisch Kranken insbesondere zur Prognosefindung anwendeten. Erwartungsgemäß zeigte sich in einer Gegenüberstellung von 35 kritisch kranken Überlebenden und 34 verstorbenen kritisch kranken Patienten eine im Vergleich signifikant verlängerte VEP-Latenz in der zweiten Gruppe. Dies galt unabhängig vom Vorhandensein einer primären intrakraniellen Läsion und kann auf Grundlage dieser Daten daher als Ausdruck eines allgemeinen Organversagens verstanden werden. Bedeutend ist, dass volatile Anästhetika die Messung visuell evozierter Potenziale signifikant stören können. Dagegen ist das Verfahren weitgehend robust gegen moderate Dosierungen intravenöser Anästhetika (Abb. 3.10) [12].

70 Abb. 3.10 Offensichtlicher Seitenunterschied zuungunsten der linksseitigen Stimulationen. In diesem Fall hatte sich nach Operation einer komplexen Mittelgesichtsfraktur eine amaurotische Pupillenstarre linksseitig dargestellt. Die hier vorliegenden VEPs zeigen eine entsprechende vermutlich hochgradige Läsion des visuellen Systems an

C. Stephani und O. Mörer VEPS

5 ms

rechts

N2 N3

P2

links

3.5 Transkranielle Magnetstimulation (TMS) 3.5.1 Technik und Durchführung Die TMS stellt ein Verfahren einerseits zur Messung, andererseits zur Modulation elektrophysiologischer Eigenschaften des ZNS dar. Es basiert auf der elektromagnetischen Induktion. Der Erstbeschreiber des Verfahrens in seiner heutigen Form nutzte dabei die Tatsache aus, der zufolge eine elektrische Ladung ein Magnetfeld B erzeugt, das orthogonal zum elektrischen Feld E ausgerichtet ist. Kommt es zu einer zeitlichen Änderung der Stromflussrichtung, ändert sich die Richtung des Magnetfeldes und erzeugt dann eine elektrische Spannung und Bewegung von Ladungsträgern im Induktionsbereich. Dies kann z. B. über Distanzen von 1,5–2 cm durch die Schädeldecke erfolgen. Letztendlich lassen sich Spannungsänderungen im ZNS erzeugen, die zu Aktionspotenzialen von Nervenzellen führen können – in der Regel kortikaler Interneurone [13]. Die elektrische ­Induktion in der TMS basiert auf großen Ladegeräten, den Stimulatoren, die einen hohen Stromfluss (ca. 5000 Ampere) erzeugen können. Dieser wird durch umfangreich isolierte, meist achtförmige Spulen in Form von 100 μs anhaltenden Entladungen an einer mit einer bestimmten Hirnregion korrespondierenden Position über der Kopfhaut appliziert (s. Abb. 3.11).

3.5.2 Befunde Die TMS wird in der elektrophysiologischen Grundlagenforschung sowie diagnostisch und therapeutisch eingesetzt. Die TMS über dem Motorkortex kann durch Erregung kortikospinaler Bahnen Muskelkontraktionen evozieren. Diese werden mit Oberflächen-EMG über dem Zielmuskel erfasst. In der klinischen Diagnostik haben sich Ampli-

3  Evozierte Potenziale in der Intensivmedizin

71

Abb. 3.11 Transkranieller Magnetstimulator (hier als Beispiel MagPro® der Firma MagVenture) mit einer im Vordergrund rechts erkennbaren achtförmigen Spule. Achtförmige Spulen sind auf grund ihrer Konfiguration mit einem zentralen Intensitätsmaximum am Schnittpunkt von zwei kreisförmigen Spulen zur Induktion relativ fokaler Stimulationen in der Lage und werden in der Regel tangential über dem Stimulationsort des Motorkortex etwa in 45° Ausrichtung zur Mittellinie aufgelegt. Das erzeugte elektrische Feld hängt wesentlich von der Spulenform, der Spulenausrichtung und -platzierung sowie der Leitfähigkeit der erregten Strukturen ab [14]

tude und Latenz der EMG-Antwort als Zielparameter etabliert. Diagnostisch lassen sich beispielsweise Pyramidenbahnläsionen mit diesen magnetisch evozierten Potenzialen feststellen. Ihr Einsatzgebiet auf Intensivstation ist in der Regel limitiert. Nicht nur stehen Ausschlusskriterien wie das Vorhandensein von Schrittmacheraggregaten, zerebralen Implantaten oder das Vorliegen einer Epilepsie dem regulären Einsatz entgegen. Auch basiert das Verfahren auf der elektrischen Erregbarkeit distaler Extremitätenmuskeln, die häufig im Rahmen längerer intensivmedizinischer Behandlungen in Folge kritischer Krankheit deutlich reduziert ist. Da mithilfe der TMS auch eine Zwerchfellstimulation erfolgen kann, ist ein Einsatz zur Prognoseunterstützung bei schwierig zu entwöhnenden Patienten denkbar [15].

3.6 Ausblick Interesse an evozierten Potenzialen in der Intensivmedizin haben zuletzt auch Untersuchungen erneuert, die sich mit dem Nachweis sog. ereigniskorrelierter Potenziale bei Patienten mit schweren Bewusstseinsstörungen beschäftigten. Eine solche Studie

72

C. Stephani und O. Mörer

der Universität Paris versucht gegenwärtig herauszufinden, ob das wiederholte Nennen des eigenen Namens und die Art der Aussprache (z. B. freundlich oder fordernd) später mit bewusster Wahrnehmung korrelierte sensorische Potenziale erzeugen kann (NCT04798508).

3.7 Zusammenfassung Evozierte Potenziale gehören zu den Spezialformen des Neurointensivmonitorings und sind keine Monitoring-Technik im eigentlichen Sinn. Sie können bei adäquater Durchführbarkeit allerdings in ausgewählten Situationen prognostisch äußerst relevante Informationen liefern und sollten dem Repertoire der Intensivmedizin zur Verfügung stehen.

Literatur 1. Stöhr M, Dichgans J, Büttner U, Hess C.  Evozierte Potenziale: SEP  – VEP  – AEP  – EKP  – MEP. 2005. 2. Logi F, Fischer C, Murri L, Mauguiere F. The prognostic value of evoked responses from primary somatosensory and auditory cortex in comatose patients. Clin Neurophysiol. 2003;114: 1615–27. 3. Newlon PG, Greenberg RP, Hyatt MS, Enas GG, Becker DP. The dynamics of neuronal dysfunction and recovery following severe head injury assessed with serial multimodality evoked potentials. J Neurosurg. 1982;57:168–77. 4. Greenberg RP, Newlon PG, Becker DP.  The somatosensory evoked potential in patients with severe head injury: outcome prediction and monitoring of brain function. Ann N Y Acad Sci. 1982;388:683–8. 5. Nuwer MR, Dawson EG, Carlson LG, Kanim LE, Sherman JE. Somatosensory evoked potential spinal cord monitoring reduces neurologic deficits after scoliosis surgery: results of a large multicenter survey. Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 1995;96:6–11. 6. Guérit JM, Amantini A, Amodio P, et al. Consensus on the use of neurophysiological tests in the intensive care unit (ICU): electroencephalogram (EEG), evoked potentials (EP), and electroneuromyography (ENMG). Neurophysiol Clin. 2009;39:71–83. 7. Goldie WD, Chiappa KH, Young RR, Brooks EB. Brainstem auditory and short-latency somatosensory evoked responses in brain death. Neurology. 1981;31:248–56. 8. Facco E, Martini A, Zuccarello M, Agnoletto M, Giron GP. Is the auditory brain-stem response (ABR) effective in the assessment of post-traumatic coma? Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 1985;62:332–7. 9. Kodama K, Goto T, Sato A, Sakai K, Tanaka Y, Hongo K. Standard and limitation of intraoperative monitoring of the visual evoked potential. Acta Neurochir. 2010;152:643–8. 10. Luo Y, Regli L, Bozinov O, Sarnthein J. Clinical utility and limitations of intraoperative monitoring of visual evoked potentials. PLoS One. 2015;10:e0120525. 11. Cedzich C, Schramm J, Fahlbusch R. Are flash-evoked visual potentials useful for intraoperative monitoring of visual pathway function? Neurosurgery. 1987;21:709–15.

3  Evozierte Potenziale in der Intensivmedizin

73

12. Freye E. Cerebral monitoring in the operating room and the intensive care unit – an introductory for the clinician and a guide for the novice wanting to open a window to the brain. Part II: sensory-­evoked potentials (SSEP, AEP, VEP). J Clin Monit Comput. 2005;19:77–168. 13. Barker AT, Jalinous R, Freeston IL. Non-invasive magnetic stimulation of human motor cortex. Lancet. 1985;1:1106–7. 14. Ruohonen J.  Background physics for magnetic stimulation. Suppl Clin Neurophysiol. 2003;56:3–12. 15. Chakalov I, Antal A, Eckardt SS, et al. The role of the TMS parameters for activation of the corticospinal pathway to the diaphragm. Clin Neurophysiol. 2022;138:173–85.

4

Elektroneuro- und -myografie in der Intensivmedizin Caspar Stephani und Onnen Mörer

Inhaltsverzeichnis 4.1  E  inleitung  4.2  E  lektroneurografie  4.2.1  Anatomische und physiologische Grundlagen  4.2.2  Technik und Durchführung  4.2.3  Befunde  4.3  Elektromyografie  4.3.1  Anatomische und physiologische Grundlagen  4.3.2  Technik und Durchführung  4.3.3  Befunde  4.4  Speziellere Untersuchungsformen  4.4.1  F-Wellen  4.4.2  A-Wellen  4.4.3  Motor unit number estimation (MUNE)  4.4.4  Makro-EMG  4.5  Sicherheit  4.6  Ausblick  4.7  Zusammenfassung  Literatur 

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C. Stephani (*) · O. Mörer Universitätsmedizin Göttingen UMG Klinik für Anästhesiologie, Göttingen, Deutschland e-mail: [email protected]; [email protected] © Der/die Autor(en), exklusiv lizenziert an Springer-Verlag GmbH, DE, ein Teil von Springer Nature 2023 L.-O. Harnisch et al. (Hrsg.), Neuromonitoring in der Intensivmedizin, https://doi.org/10.1007/978-3-662-65998-4_4

75

C. Stephani und O. Mörer

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4.1 Einleitung Die Elektroneurografie stellt gemeinsam mit der Elektromyografie das kardinale Instrumentarium der Diagnostik von Nerven- und Muskelerkrankungen dar. Gerade bei der Neurografie handelt es sich um eine gut erlernbare nichtinvasive Technik, während Durchführung und Interpretation der Myografie ein höheres Maß an Untersucherexpertise erfordern. Für beide Methoden gilt, dass sie nur in Kenntnis der Anamnese und des aktuellen klinischen Befundes sinnvoll indiziert und interpretiert werden können.

4.2 Elektroneurografie 4.2.1 Anatomische und physiologische Grundlagen Periphere Nerven bestehen aus myelinisierten, schwach myelinisierten oder marklosen Nervenfasern, die – durch das Perineurium umhüllt – in aus mehreren hundert Nervenfasern bestehenden Nervenfaserbündeln organisiert sind. Mehrere Nervenfaserbündel wiederum bilden den peripheren Nerven, der durch das Epineurium geschützt und in das umgebende Bindegewebe eingebettet wird. Die Myelinscheide der Nervenfaser hat u. a. entscheidenden Einfluss auf deren Impulsfortleitung und unterschiedliche Myelinisierungsgrade korrelieren dabei mit unterschiedlichen Funktionen peripherer Nervenfasern (Tab. 4.1). cc

Joseph Erlanger (1874–1965) und Herbert Spencer Gasser (1888–1963) erhielten 1944 den Nobelpreis für Medizin/Physiologie „für ihre Entdeckungen bezüglich der hochdifferenzierten Funktionen einzelner Nervenfasern“. Während zu dieser Zeit die elektrische Signalübertragung einzelner Nerven bereits gut bekannt war, bestand die Pionierarbeit der Laureaten darin, die sehr schwachen Impulse motorischer und sensorischer Fasern mit moderner Signaltechnik zu verstärken und auf einem Oszilloskop sichtbar zu machen [2].

Tab. 4.1  Die weiterhin gemeinhin akzeptierte Klassifikation peripherer Nervenfasern nach Erlanger und Gasser, die eine deutliche positive Korrelation zwischen Nervenfaserdurchmesser und jeweiliger Impulsleitungsgeschwindigkeit zeigt (nach [1]) Name Aα Aβ Aγ Aδ B C

Ø in μm 12–20 5–12 3–6 2–5 40 m/s

Amplitude >4–5 mV >4–5 mV

Tab. 4.5  Für sensible Nervenleitgeschwindigkeiten und SNAPs existieren nervenspezifische Referenzwerte. Einige häufig erhobene finden sich hier (teilweise gerundet nach [10]) Bereich N. medianus N. ulnaris N. radialis N. suralis

Sensible Nervenleitgeschwindigkeit >47 m/s >45 m/s >55 m/s >42 bzw. >40 m/s (bei >40a)

Amplitude >6–7 μV >6–7 μV >16 μV >4–5 μV

82

C. Stephani und O. Mörer

Leitgeschwindigkeit des letzten Nervenabschnittes nach Stimulation eines motorischen Nerven. Es handelt sich um die Zeit zwischen Stimulationsartefakt bis zum Grundlinienabgang. Sie enthält neben der eigentlichen Nervenleitgeschwindigkeit noch die Dauer der neuromuskulären Übertragung und die intramuskuläre Erregungsausbreitung. Auch sie ist demnach bei demyelinisierenden und vor allem distal betonten Neuropathien verlängert, aber auch bei distalen Nervenkompressionssyndromen (Karpaltunnelsyndrom des N. medianus, Guyon-Logen-Syndrom des N. ulnaris). Seitenunterschiede sind, wenn überhaupt sehr gering ( 4 gilt als pathologisch (Polyphasie). T = Turn; die Anzahl der Turns gibt die Polaritätswechsel >50 μV wieder. Auch hier gilt eine Zunahme als Korrelat eines pathologischen Muskelumbaus

Zur Beurteilung der Rekrutierung (motorischer Einheiten) (3.) ist im Gegensatz zu Arbeitsschritt 2 keine leichte, sondern eine maximale Kraftentwicklung des entsprechenden Muskels erforderlich. Dies kann vor allem in größeren Muskeln durch deren Verkürzung mit einliegender Nadel schmerzhaft sein und bis zu einer Formveränderung der Nadel führen. Gelegentlich ist das Einführen der Nadel daher dann erst im Zustand maximaler Innervation möglich. Bei intensivstationär behandelten Patient sind die Untersuchungsschritte 2 und 3, die eine Kooperation des Patient erfordern, häufig nicht realisierbar, sodass der Beurteilung der spontanen Aktivitätsmuster (1.) die wesentliche Bedeutung für die EMG in der Neurointensivmedizin zukommt. Eine grundsätzliche Besonderheit des EMGs liegt darin, dass neben der visuellen Aktivitätsbeurteilung stets auch eine akustische Signalverstärkung zum Untersuchungsstandard gehört. Einige EMG-Befunde erzeugen gut wiedererkennbare, nahezu pathognomonische Audiosignale (z. B. das sog. „Sturzkampfbombergeräusch“ bei Myotonien). cc

Die Elektromyografie ist eine audiovisuelle Untersuchungsmethode.

Aufgrund der vielfach heterogenen Affektion eines Muskels gilt, dass nach üblichen Kriterien mehrere Insertionen des Zielmuskels erfolgen müssen, um verschiedene motorische Einheiten untersuchen zu können. Dabei ist auch darauf zu achten, dass Insertionen nicht exakt in der Verlaufsrichtung eines Muskelfaserbündels, sondern etwas versetzt erfolgen, um nicht mehrfach dieselbe Muskelfaser(gruppe) in ihrem Längsverlauf zu analysieren. Auch ist die Streubreite bezüglich der Amplitude und Dauer einzelner Potenziale recht hoch, erfordert also einen Stichprobenansatz. Hinzu kommt, dass bei ca. 10 % untersuchter Fasern auch im Gesunden als pathologisch eingestufte Spontanaktivität beobach-

86

C. Stephani und O. Mörer

tet wird, es sich also auch um einen quantitativ zu bestätigenden Befund handelt [10, 14]. Gleichzeitig gilt, dass strengsten Qualitätsempfehlungen, die die quantitative Analyse von 20–30 motorischen Einheiten und deren Vergleich mit altersentsprechenden Normwerten fordern [8], aufgrund der Patientenbelastung, des Untersucheraufwandes und zunehmend verbesserter komplementärer und weniger invasiver Untersuchungsverfahren (Labor, Bildgebung) im EMG-Labor und besonders unter intensivmedizinischen Bedingungen nur sehr selten gefolgt werden kann und eine angepasste, weniger ausführliche Untersuchungsdauer die Regel ist.

4.3.3 Befunde Auch für das EMG gilt, dass sich nur in wenigen Fällen Krankheitsentitäten beweisende Befunde ergeben. Solche pathognomonischen Ausnahmen stellen beispielsweise myotone Entladungen im EMG von Patient mit myotoner Dystrophie dar. Es finden sich aber im EMG regelhaft sowohl mit dem Ausmaß des Schadens als auch dessen Pathophysiologie korrelierende Befunde. Die zwei wesentlichen Befundkategorien stellen Veränderungen primär neuronaler und solche primär muskelbedingter Schäden dar. Eine Hauptaufgabe des EMGs ist es somit, im Falle pathologischer Befunde bei der Unterscheidung zwischen neurogenen und myogenen Prozessen zu unterstützen.

4.3.3.1 Spontanaktivität Es können mit Insertion der Nadelelektrode eine Reihe physiologischer Potenziale detektiert werden. 1. Einstichaktivität, die auch als Verletzungsstrom bezeichnet wird, ist bis zu 200 ms mit jeder Nadelbewegung in elektrisch erregbarem Muskel sichtbar und gilt als Korrelat der nadelvorschubbedingten elektromechanischen Mikrodestruktion [15, 16]. Akustisches Korrelat ist ein jede Nadelverschiebung initial begleitendes charakteristisches Knacken/Knistern. 2. Endplattenrauschen ist eine gut erkennbare nur in Nähe der motorischen Endplatte auftretende hochfrequente (bis zu 1000  Hz), niedrigamplitudige (~50  μV) Aktivität, deren physiologisches Korrelat Acetylcholinfreisetzungsprozesse in Endplattennähe sein könnten [17]. Endplattenpotenziale sind häufig darin eingebettete initial negative hochfrequente, repetitive Auslenkungen in unregelmäßiger Abfolge. Akustisch ist  – stark ortsabhängig – ein windzugartiges Rauschen wahrzunehmen. 3. Benigne Fibrillationen sind ebenfalls endplattenassoziierte und damit ortsabhängige initial positive, kurz andauernde, bi- oder triphasische und unregelmäßig erscheinende Potenziale. Sie sind vermutlich fortgeleitete Formen der Endplattenpotenziale. Physiologische Spontanaktivität des gesunden inaktiven Muskels tritt bei ruhender Nadel und nach Abklingen der Einstichaktivität nahezu ausschließlich in Endplattennähe auf. Der ruhende Muskel ist ansonsten elektrisch inaktiv. Die physiologische Spontanaktivität

4  Elektroneuro- und -myografie in der Intensivmedizin

87

hat darüber hinaus keine größere diagnostische Bedeutung, muss aber von pathologischer Spontanaktivität unterschieden werden können. Darüber hinaus ist das Fehlen von Einstich- und/oder Endplattenaktivität bei intramuskulärer Lage der Ableitelektrode ein Zeichen für den Verlust elektrisch erregbaren Muskelgewebes bei Muskelischämie (z. B. im Rahmen eines akuten Kompartmentsyndroms) oder fibrotischem Muskelumbau (z. B. bei Muskeldystrophien). Bezüglich ihrer Entstehung werden pathologische Muster unterschieden, die in einzelnen Muskelfasern entstehen (pathologische scharfe Wellen, Fibrillationspotenziale, myotone Entladungen), mehrere synchronisierte Muskelfasern (komplex-repetitive Entladungen) oder aber gesamte motorische Einheiten repräsentieren (Faszikulationen, Myokymien). Faszikulationen und Myokymien treten ausschließlich bei neurogenen Prozessen und myotone Entladungen bei Myotonien auf. Die restlichen Muster sind ätiologisch unspezifischer. Denervierungsaktivität nimmt zudem temperaturabhängig zu bzw. ab. Während myotone Entladungen, tetanische Entladungen und Myokymien teilweise sehr krankheitsspezifische diagnostische Bedeutung haben, aber in der Differenzialdiagnostik intensivmedizinischer Patient kaum auftauchen, sind folgende pathologische Muster häufig und auch für intensivmedizinische Krankheitsbilder relevant: 1. Fibrillationen und positive scharfe Wellen weisen auf eine gestörte Muskelfaserintegrität hin und können bei myopathischen wie auch neuropathischen Prozessen auftreten. Da sie auch als Folge einer verlorenen Faserinnervation angesehen werden, fasst man sie auch unter dem Begriff Denervierungspotenziale zusammen. Ihnen liegt also das gleiche Phänomen zugrunde und ihre Differenzierung basiert lediglich auf unterschiedlicher Morphologie (Abb. 4.7 und 4.8). In der akustischen Verstärkung imponieren sie als mit dem Grad der Denervierung bzw. Pathologie korrelierendes unterschiedlich intensives Knistern. 2. Komplex repetitive Entladungen sind hoch- (>10 Hz) oder niedrigfrequente (50  %igen Stenose nach ECST (bzw. 20–40  % nach NASCET-Kriterien) ist bei Flussgeschwindigkeiten im Stenosemaximum von ≥120 cm/s auszugehen; von einer Stenose von > 70 % nach ECST-Kriterien (>50 % nach NASCET-Kriterien) ist bei Flussgeschwindigkeiten > 200 cm/s auszugehen. Letztere sind – sofern symptomatisch – als behandlungsbedürftig anzusehen. Höchstgradige Stenosen (>90  % nach ECST-Kriterien bzw. > 80  % nach NASCET-Kriterien) weisen am Stenosemaximum systolische Maximalfrequenzen > 300 cm/s, enddiastolische Flussgeschwindigkeiten > 130 cm/s und distal der Stenose systolische Maximalfrequenzen < 60 cm/s auf. Transkraniell duplexsonografisch sollte der einsehbare Bereich der großen intrakraniellen Gefäße anhand des farbduplexsonografisch dargestellten Verlaufes dopplersonografisch beurteilt werden. Stellen mit fokalem Aliasing (auch Aliaseffekt genannt und als Farbumschlag in der farbkodierten Duplexsonografie erkennbar) sollten besonders beachtet werden, da sich an diesen Stellen häufig fokale Stenosierungen finden. Das sog. Aliasing bzw. der Aliaseffekt kommt dadurch zustande, dass Dopplerfrequenzverschiebungen nur korrekt zur Darstellung kommen, wenn diese die Hälfte der Pulsrepititionsfrequenz (also der Frequenz, in der die Ultraschallimpulse ausgesendet werden) nicht überschreiten. Diese sog. Aliasschwelle wird in hochgradigen Stenosen überschritten, worauf es an dieser Stelle im farbkodierten Duplexbild zu einem Farbumschlag und so scheinbar zu einer Flussumkehrung kommt. Ein Beispiel dieses Effektes ist in Abb. 6.7 dargestellt. Zur Stenosegraduierung ist erneut die systolische Maximalfrequenz bedeutsam. Von einer hämodynamisch relevanten Stenosierung ist auszugehen, wenn die systolische Maximalfrequenz in der MCA > 140 cm/s zu finden sind; von hochgradigen Stenosen, wenn die systolischen Maximalfrequenzen 220 cm/s überschreitet. Empfohlene Grenzwerte zur Beurteilung hämodynamisch relevanter und höhergradiger Stenosen sind in Tab. 6.1 zusammengefasst. Neben der Beurteilung und der Überwachung von extra- und intrakraniellen, meist durch Arteriosklerose verursachten Stenosen, ist das Monitoring von Vasospasmen vor allem im Rahmen der Überwachung von Patienten nach einer stattgehabten Subarachnoi-

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I. Maier et al.

a

b Abb. 6.7  Extrakranielle, farbkodierte Duplexsonografie der A. carotis rechts. (a) Prästenotische Ableitung des Dopplerspektrums in der A. carotis communis. Auffällig ist ein erhöhter Pulsatititätsindex (PI, hier 1,68), welcher durch ein distales Strömungshindernis erklärbar ist. (b) Ableitung des Dopplerspektrums im Maximum der proximalen Stenose der A. carotis interna am Abgang mit einer systolischen Maximalfrequenz von 448 cm/s. Beachte das Aliasing (sog. Aliaseffekt; Farbumschlag) im Stenosemaximum (weißer Pfeil). (c) Poststenotische Ableitung des Dopplerspektrums mit deutlich abgeflachter Dopplerkurve und reduziertem PI (hier 0,87), welches durch das proximal gelegene Strömungshindernis erklärbar ist

6  Ultraschall in der Neurointensivmedizin

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c Abb. 6.7 (Fortsetzung)

dalblutung eine häufige Indikation der transkraniellen Doppler- und Duplexsonografie auf der Intensivstation. Hierbei spielt die mittlere Strömungsgeschwindigkeit (Mean) eine größere Rolle im Vergleich zur systolischen Maximalfrequenz, welche deshalb immer mit abgeleitet werden sollte. Die Berechnung der mittleren Strömungsgeschwindigkeit z. B. auf dem Boden einer automatischen Hüllkurvenerkennung ist eine regelhafte Funktion moderner Ultraschallgeräte. Von MCA-Vasospasmen ist ab einer mittleren Strömungsgeschwindigkeit von >120  cm/s auszugehen, insbesondere wenn diese Flussbeschleunigung fokal im Gefäß abzuleiten ist (für weitere Cut-off-Mean-Werte s. Tab. 6.1). Analog sollten alle intrakraniellen Gefäße entsprechend ihres farbduplexsonografischen Verlaufes an mehreren Stellen (in 3–10  mm Schritten) dopplersonografisch beurteilt ­werden und insbesondere auf plötzliche Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit geachtet werden. Sollte sich eine Flussbeschleunigung nachweisen lassen, ist immer auch die Gegenseite im Vergleich zu untersuchen. Eine Seitendifferenz der Flussgeschwindigkeiten dient hierbei als Zusatzkriterium für einen klinisch relevanten Vasospasmus (Seitendifferenz der systolischen Maximalfrequenz von >50 % im Vergleich zur Gegenseite) genauso wie ein erhöhter Pulsatilitätsindex in proximalen Gefäßabschnitten und ein erhöhter Lindegaard-­ Index, auf welche in Abschn. „Pulsatilitätsindex“ und Abschn. „Lindegaard-­Ratio“ eingegangen wird. Ebenfalls ist es mit den nicht-invasiv bereits erwähnten Dopplerparametern möglich, den zerebralen Perfusionsdruck (CPP) zu errechnen [3]:

CPP ( mmHg ) =

MCAVMean ∗ ( mittlerer Blutdruck − diastolischer Blutdruck ) MCAVMean − MCAVEnddiastolisch

CPP: cerebral perfusion pressure (zerebraler Perfusionsdruck) MCA: middle cerebral artery (A. cerebri media) V: velocity (Geschwindigkeit)

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I. Maier et al.

Tab. 6.1  Übersicht über Grenzwerte für erhöhte Flussgeschwindigkeit, Stenosen und Vasospasmen der intrakraniellen Gefäße. (MCA: A. cerebri media, ACA: A. cerebri anterior, PCA: A. cerebri posterior, VA: A. vertebralis, BA: A. basilaris, PSV: Peak systolic velocity, EDV: Enddiastolic velocity, MFV: Mean flow velocity) Intrakranielles Gefäß MCA (M1-Segment in ca. 50 mm Tiefe) ACA (A1-Segment in ca. 70 mm Tiefe) PCA (P1-Segment bei ca. 70 mm Tiefe) VA (V4-Segment bei ca. 65 mm) BA (ab 85 mm Tiefe)

Normalbefund (PSV/EDV) 50 % (PSV) >220 cm/s

155 cm/s

Vasospasmen (MFV; mild, moderat, schwer) >120 cm/s, >150 cm/s, >200 cm/s >120 cm/s

145 cm/s

>110 cm/s

120 cm/s

>80 cm/s

120 cm/s

> 90 cm/s

6.3.1.3.2 Pulsatilitätsindex Der Pulsatilitätsindex (PI) errechnet sich aus systolischer Maximalfrequenz, enddiastolischer Maximalfrequenz und aus dem Mean-Wert nach folgender Formel [4]:

PI = ( Systole – Diastole ) / Mittlere Flussgeschwindigkeit

Endsprechend des Verhältnisses dieser Dopplercharakteristika zeigen sich in Gefäßen mit hohem peripherem Widerstand (z. B. in Muskel- und Hautgefäßen wie der ACE) ein hoher PI (hohe Differenz zwischen systolischer Maximalfrequenz und enddiastolischer Maximalfrequenz), wobei bei Gefäßen mit niedrigem peripherem Widerstand (in Parenchymgefäßen wie der ACI) ein niedriger PI nachweisbar ist. Für die Beurteilung der extrakraniellen hirnversorgenden Gefäße bedeutet dies, dass ein erhöhter PI als indirekter Hinweis für ein distal gelegenes Strömungshindernis (z. B. eine höhergradige Stenose) genutzt werden kann. Umgekehrt findet sich distal eines Strömungshindernisses ein erniedrigter PI (niedrige Differenz zwischen systolischer Maximalfrequenz und enddiastolischer Maximalfrequenz). Ein repräsentatives Beispiel hierzu ist in Abb. 6.7 dargestellt. Normalwerte für die PIs variieren je nach Studie und Ultraschalllabor und sind altersabhängig. Ein PI ≥ 2 in der ACC und ≥ 1,5 in der ACI kann als Hinweis für einen erhöhten distalen Gefäßwiderstand  – z.  B. bei dem Vorliegen einer hämodynamisch relevanten Stenose – gewertet werden. Auch der PI sollte im Seitenvergleich beurteilt werden. Eine Seitendifferenz des PIs kann als Hinweis für eine distal gelegene Stenose interpretiert werden, wobei ubiquitär erhöhte PIs Hinweis auf einen erhöhten peripheren Widerstand (z. B. bei erhöhtem ICP) oder einer höhergradigen Aortenklappeninsuffizienz sein können.

6  Ultraschall in der Neurointensivmedizin

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6.3.1.3.3 Lindegaard-Ratio Die Lindegaard-Ratio (LR) bzw. der Hemispheric Index stellt ebenfalls einen Stenoseindex dar, der helfen kann, zwischen distalen, hämodynamisch relevanten Stenosen und einer zerebralen Hyperperfusionen zu unterscheiden. Er hat deshalb besondere Bedeutung bei der Untersuchung von Patient mit Subarachnoidalblutung (SAB) erlangt, die regelmäßig auf das Vorliegen von Vasospasmen untersucht werden müssen, gleichzeitig jedoch zur Aufrechterhaltung der zerebralen Perfusion mit einer liberalen Volumen- und Katecholamintherapie behandelt werden. Der Index setzt sich wie folgt zusammen [5]:

LR = Mittlere Flussgeschwindigkeit der MCA / Mittlere Flussgeschwindigkeit der ICA

Er wird deshalb auch (MCA/ICA)-Index genannt. Ein erhöhter (MCA/ICA)-Index kann als Hinweis für ein distal gelegenes Strömungshindernis interpretierten werden (z. B. ein Vasospasmus oder eine Stenose), wobei ein niedriger Index bei Patient mit einer SAB im Rahmen einer Hyperperfusion interpretiert werden sollte. Mit Hilfe einer modifizierten LR (mLR) ist diese Differenzierung ebenfalls im hinteren Stromgebiet möglich: mLR = Mean BA/Mean der rechten oder linken VA. Cut-off-Werte für das Vorliegen eines Vasospasmus im MCA-Stromgebiet ist eine LR ≥ 3 als Hinweis für Vasospasmen mit < 50 % bzw. ≥ 6 für schwere Vasospasmen mit >50 % Lumenreduktion. Für BA-Vasospasmen 50 % eine mLR ≥ 3 [6]. 6.3.1.3.4 Venös Neben den arteriellen Gefäßen ist es farbduplexsonografisch ebenfalls möglich, einige Abschnitte der intrakraniellen Venen darzustellen. Die enge Lagebeziehung wichtiger venöser Sinus zum Schädelknochen, deren mediane anatomische Lage, deren senkrechter Verlauf im Bezug zum transtemporalen Schallfenster sowie niedrige Flussgeschwindigkeiten (hier sind Anpassungen der Geräteeinstellung, insbesondere der Farbverstärkung [Gain] und Alias-Schwelle notwendig) schränken ihre Darstellbarkeit allerdings ein. Von transtemporal sind die V. cerebri media profunda, V. basalis (Rosenthal), die V. cerebri magna (Galen) sowie Teile des Sinus sagittalis superior am Confluens sinuum und des Sinus transversus darstellbar. Neben dem transtemporalen Schallfenster sind ebenfalls der transfrontale (paramedian oberhalb des medianen Augenbrauenrandes) und transokzipitale Zugangsweg (1 cm oberhalb der Protuberantia occipitalis externa) beschrieben. Mit dem transokzipitalen Zugangsweg lassen sich in ca. 5–7 cm der Sinus rectus und die V. cerebri magna mit auf die Schallsonde zulaufender Flussrichtung darstellen. Eine Darstellung des Sinus sagittalis superior ist nicht möglich. Zusammenfassend ist die Darstellung intrakranieller Venen farbduplexsonografisch zwar möglich, besitzt jedoch kaum klinische Implikationen. Wiederholte Messungen der Flussgeschwindigkeiten unter Antikoagulation bei Sinusvenenthrombosen als therapeutischer Verlaufsparameter sind beschrieben [7]). Für die Diagnostik von Sinusvenenthrombosen oder anderer venöser Pathologien wird die Duplexsonografie nicht empfohlen.

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I. Maier et al.

6.3.1.4 Ausblick Die in den vorangegangenen Abschnitten beschriebenen Methoden zur Blutflussmessung hirnversorgender Gefäße können in Zukunft zum routinemäßigen Monitoring bei verschiedensten zerebrovaskulären Erkrankungen eine Rolle spielen. 6.3.1.4.1  Neurovaskuläres Monitoring bei Patienten mit schwerem ischämischem Schlaganfall und mechanischer Thrombektomie Die transkranielle Doppler-/Duplexsonografie ist fester Bestandteil der postinterventionellen Schlaganfall-Komplexbehandlung. In der klinischen Routine können so der Interventionserfolg, Re-Verschlüsse und residuelle oder neu aufgetretene Gefäßstenosen nachgewiesen werden. Hierneben lassen sich auf Basis rezenter Daten auch prognostische Aussagen bezüglich des Therapieerfolgs treffen. Eine fehlende Seitendifferenz der systolischen Maximalfrequenz, der erfolgreich mechanisch thrombektomierten MCA nach 48 Stunden und nach einer Woche ist beispielsweise ein unabhängiger Prädiktor für ein gutes funktionelles Outcome [8]. Dagegen ist ein abnormer Fluss (qualitativ beurteilt nach der TIBI-Klassifikation) im Median 8 Stunden nach Thrombektomie mit einem signifikant schlechteren funktionellen Outcome assoziiert [9]. Andererseits zeigte sich eine Seitendifferenz der maximalen und mittleren Flussgeschwindigkeit zwischen regionalisierter MCA und der Gegenseite in frühen transkraniellen Flussmessungen der MCA als ein signifikanter Prädiktor für intrakranielle Blutungen [10, 11]. Ursächlich könnte eine gestörte zerebrale Autorregulation bei größeren Infarktvolumina und schlechterem Rekanalisationsergebnis sein. Eine transkraniell dopplersonografisch nachgewiesene ­ unvollständige Rekanalisation ist darüber hinaus mit einer höheren Rate an Einblutungen in das Infarktgewebe und einer hämorrhagischen Transformation assoziiert [12]. Zusammenfassend könnten repetitive, transkranielle Doppler-/Duplexsonografien im Monitoring thrombektomierter Schlaganfallpatienten prognostisch und für ein aktives, individualisiertes Blutdruckmanagement genutzt werden. Hierbei sei erwähnt, dass zum Zeitpunkt der Herausgabe dieses Buches noch keine eindeutige Studienlage bezüglich des Blutdruckmanagements nach erfolgreicher mechanischer Thrombektomie besteht. Multiple retrospektive Studien haben diesbezüglich eine klare Assoziation zwischen erhöhtem systolischem Blutdruck nach mechanischer Thrombektomie und funktionellem Outcome gezeigt [13, 14], welche in einer aktuellen prospektiven, randomisierten Studie nicht reproduziert werden konnte [15]. Die transkranielle Duplexsonografie könnte in diesem Zusammenhang Potenzial besitzen, Patientensubgruppen zu identifizieren, die von einem intensiven Blutdruckmanagement hinsichtlich klinischer und bildgebender Verlaufsparameter profitieren könnten.

6  Ultraschall in der Neurointensivmedizin

121

6.3.1.4.2  Neurovaskuläres Monitoring bei Patient mit Karotisendarteriektomie oder Stenting Eine breite Datenbasis zeigt, dass nach Karotisendarteriektomie (CEA) oder Stenting (CAS) ein doppler-/duplexsonografisches Monitoring der MCA durchgeführt werden sollte, um ein zerebrales Hyperperfusionssyndrom (CHS) zu verhindern. Hierbei zeigt ein postoperativer Anstieg der mittleren Flussgeschwindigkeit um >100 % ein signifikant erhöhtes Risiko für ein mit einem schlechteren funktionellen Outcome assoziiertes CHS an [16]. Eine weitere Arbeit konnte zeigen, dass der positive Vorhersagewert für ein CHS mit weiteren Messungen innerhalb von 24  Stunden nach einer CEA erhöht werden konnte [17]. Auch nach Rekanalisationen der extrakraniellen ACI sollten daher entsprechenden repetitive transkranielle Doppler-/Duplexsonografien durchgeführt werden, um Patient mit einem Risiko für ein CHS zu erkennen und frühzeitig das Blutdruckmanagement und klinische Monitoring anzupassen. 6.3.1.4.3  Neurovaskuläres Monitoring bei Patient mit extrakraniellen Emboliequellen Klinisch inapparente Mikroembolien sind mit einem erhöhten Risiko für ischämische Schlaganfälle assoziiert. Kontinuierliche Ableitungen der Dopplerspektren der MCA beidseits können entsprechend in verschiedenen klinischen Szenarien zum Nachweis extrakranieller Emboliequellen und Steuerung einer Antikoagulation genutzt werden. Mikroembolien sind hierbei als sog. high-intensity transient sounds (HITS) im Dopplerspektrum nachweisbar und einfach zu erkennen. Geräte mit dauerhafter Dopplerableitung und automatisierter Einstellung der Dopplersonde sowie Emboliedetektion sind zwar kommerziell verfügbar, werden jedoch nicht in der breiten Routine eingesetzt. Geräte neuerer Generation sind sogar in der Lage, zwischen festen (verkalkten Plaquebestandteilen), halbfesten (Thromben oder Fettembolien) und gasförmigen (Luftembolien) embolischen Signalen zu unterscheiden. Die Detektion von Mikroemboliesignalen kann ebenfalls ­Hinweise auf die Plaquemorphologie (stabiler vs. vulnerabler Plaque) bei höhergradigen extrakraniellen Stenosen geben [18]. Neben der Diagnostik von Emboliequellen ist es mittels kontinuierlicher transkranieller Dopplersonografie möglich, die Effektivität von Thrombozytenaggregationshemmung und Antikoagulation bei Arrhythmien, nach Klappenersatz, unter extrakorporaler Zirkulation (z. B. extrakorporale Membranoxygenierung = ECMO) oder nach CEA/CAS zu überwachen. Zuletzt wurde ein möglicher Nutzen der Mikroemboliediagnostik auch bei Patienten mit nachgewiesener COVID-19-Infektion und vermuteter assoziierter Hyperkoagulabilität beschrieben [19]. Auch hier ist es denkbar, die Antikoagulation auf Basis des Nachweises von Mikroemboliesignalen zu steuern und so möglicherweise das Risiko für ischämische Schlaganfälle zu reduzieren. 6.3.1.4.4  Neurovaskuläres Monitoring nach kardiopulmonaler Reanimation Nach kardiopulmonaler Reanimation sind verschiedene Phasen gestörter Autoregulation beschrieben. Erhöhte systolische und mittlere Flussgeschwindigkeiten in der MCA waren

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in der Frühphase nach Reanimation mit einer höheren Überlebensrate und niedrigeren Rate schlechten funktionellen Outcomes assoziiert [20]. Des Weiteren wurden bei überlebenden Patienten höhere enddiastolische Flussgeschwindigkeiten nach 72 Stunden gefunden, was für einen geringeren zerebrovaskulären Widerstand in dieser Patientengruppe sprechen könnte [21]. Nicht nachweisbare oder negative enddiastolische Flüsse sind dagegen mit einer hohen Mortalität und schlechtem funktionellen Outcome assoziiert [22]. Aufgrund der noch mangelhaften Datenbasis und Heterogenität der Patientenverläufe haben entsprechende Untersuchungen noch keinen Einzug in die klinische Routine gehalten, können jedoch zur Abschätzung und Optimierung der zerebralen Hämodynamik nützlich werden.

6.3.2 Transorbitaler Ultraschall 6.3.2.1 Anatomische Grundlagen Die Axone der retinalen Ganglienzellen vereinen sich im Bereich der Papilla nervi optici und verlassen den Bulbus als Nervus opticus. Nach dem Austritt aus dem Augapfel wird der Sehnerv von den Hirnhäuten und Liquor umgeben. Dabei kommuniziert der Liquorraum des Sehnervs mit denen des restlichen Gehirns. Die transorbitale Ultraschalluntersuchung macht sich dabei zwei Faktoren zunutze: • Zum einen ist der Augapfel durch den flüssigkeitsreichen Glaskörper durchlässig für die Schallwellen und erlaubt eine sehr gute Beschallung des retrookkulären Raums. • Zum anderen befindet sich im Liquorraum, der den N. opticus umgibt, ein Trabekulargerüst, welches einen Teil des Schalls reflektiert und so einen anderen Grauwert erzeugt als der N. opticus oder das retroorbitale Gewebe (vgl. Abb. 6.8). Abb. 6.8  Darstellung des N. opticus Schallko

pf

Augenlid

3mm

Trabekelsystem

6  Ultraschall in der Neurointensivmedizin

123

6.3.2.2 Technische Voraussetzungen Für die Durchführung der transorbitalen Sonografie wird ein handelsübliches Ultraschallgerät mit einer Linearsonde mit mindestens 7,5 Mhz benötigt. Wesentliche Einstellungsmerkmale sind die korrekte Anpassung der Sendeleistung des Ultraschallgerätes anhand der Regulierung der „mechanischen Indexes“ auf ≤0,23. Die Grauwerteinstellung und Fokusadjustierung erfolgen individuell, um die bestmögliche Bildqualität in Abhängigkeit von Gerät und anatomischen Gegebenheiten zu erzielen. cc

Der mechanische Index des Hochfrequenzultraschallkopfes muss vor Durchführung der transorbitalen Analyse angepasst werden und sollte 0,23 nicht überschreiten.

6.3.2.3 Durchführung der Untersuchung Bei der transorbitalen Sonografie positioniert sich der Untersucher möglichst hinter dem Kopf des liegenden Patienten. Der Patient muss seine Augen geschlossen haben, beim kooperativen Patient ist es empfehlenswert, den Patienten zu bitten, unter den geschlossenen Augenliedern in Richtung der Füße zu schauen und möglichst keine Augenbewegungen durchzuführen. Die Sondenpositionierung ist leicht lateral auf dem geschlossenen Lid (vgl. Abb. 6.8). Die Sonde wird ohne Druck aufgesetzt, der Fokus sollte auf die Höhe der retinalen Ebene eingestellt werden. Wichtig ist die möglichst gerade Einstellung des Sehnervs. Auch muss der Übergang in die retinale Ebene sichtbar sein. Die Optikusnervenscheide (ONS) wird per Definition 3 mm hinter der retinalen Ebene vermessen, dafür wird innerhalb des Sehnervs senkrecht von der retinalen Ebene aus gemessen und dann eine um 90° angulierte neue Messebene vom äußeren Rand der jeweiligen O ­ ptikusnervenscheide bis zum äußeren Rand der Gegenseite aufgezogen, sodass dann der Optikusscheidendurchmesser bestimmt werden kann (vgl. Abb. 6.8). 6.3.2.4 Anwendung im klinischen Alltag Im intensivmedizinischen Neuromonitoring eröffnet der transorbitale Ultraschall eine nichtinvasive und am Patientenbett durchführbare Möglichkeit der Abschätzung des intrakraniellen Drucks. Mehrere Arbeiten konnten eine lineare Abhängigkeit des Optikusscheidendurchmessers vom intrakraniellen Druck zeigen [23]. Allerdings muss klar hervorgehoben werden, dass die Methode eine deutliche Untersucherabhängigkeit aufweist und die Vergleichbarkeit zwischen zwei verschiedenen Untersuchern von der Erfahrung mit der Methode abhängt [24]. Daher sind einfach zu befolgende Faktoren der Optimierung der Untersuchungsbedingungen besonders relevant. Dabei spielt die Lagerung des Patienten (aufrecht oder liegend) bei der Fragestellung des erhöhten intrakraniellen Drucks wohl keine entscheidende Rolle. Allerdings besteht nach neueren Erkenntnissen zum einen bei jüngeren beatmeten Patienten eine gewisse Korrelation zur Höhe des positiven endexspiratorischen Druckes (PEEP), welche im Alter abnimmt, und auch ein Unterschied zwischen den Geschlechtern [25]. Als Normwerte des Optikusscheidendurchmessers werden in der Literatur geschlechterspezifisch für Frauen über alle Altersgruppen 4,9 ± 0,5 mm und für Männer 5,3 ± 0,6 mm angegeben [25]. Werte oberhalb von 6,0 mm gelten als so-

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lider Hinweis auf einen intrakraniellen Druck von über 20 mmmHg. Es ist daher sinnvoll, den Optikusscheidendurchmesser mehrfach im Verlauf des stationären Aufenthaltes möglichst vom gleichen Untersucher und unter Beachtung des PEEP durchzuführen. In der Praxis hat es sich bewährt, direkt nach Aufnahme einen ersten Wert zu erheben und dann individuell den Optikusscheidendurchmesser im Verlauf zu beurteilen. So ist aus unserer Erfahrung ein gutes bettseitiges Monitoring der intrakraniellen Druckentwicklung zu gewährleisten.

6.3.3 Hirnparenchymsonografie 6.3.3.1 Anatomische und technische Grundlagen Die transkranielle Sonografie kann auch zur Beurteilung des Hirnparenchyms verwendet werden. In der Neonatologie und Pädiatrie der ersten Lebensmonate handelt es sich in Anbetracht der guten Schallbedingungen (noch nicht verknöcherte Kalotte, Fontanellen) sowie der leicht repetitiv durchzuführenden Untersuchung ohne Strahlenbelastung oder Transporttrauma um eine Standardtechnik mit relativ hoher Auflösung des Hirnparenchyms. Im Erwachsenenalter sind die Darstellungsmöglichkeiten beschränkt auf die Sonografie durch die drei bereits beschriebenen transkraniellen Schallfenster (vorderes und hinteres transtemporales sowie transorbitales Schallfenster). Ausnahmen finden sich beim Vorliegen von größeren Knochenlücken beispielsweise nach einer Hemikraniektomie. Für die Hirnparenchymsonografie wird in der Regel ein Sektorschallkopf mit 2–4  MHz ­Sendefrequenz verwendet. Er bietet eine hohe Eindringtiefe und schallkopffern ein weites Blickfeld. Zur Anwendung kommt in aller Regel die B-Bild-Sonografie (Abb. 6.9). 6.3.3.2 Untersuchungsergebnisse Im Falle eines adäquaten Schallfensters ist es möglich, die Weite der Seitenventrikel und auch des 3. Ventrikels zu beurteilen und grobe intrakranielle Volumenverschiebungen zu identifizieren. Beispielsweise ist eine Verlagerung des relativ einfach darzustellenden 3. Ventrikels gut sonografisch erfassbar. Das kann in der Verlaufsbeurteilung eines Patienten mit dynamischer intrakranieller Pathologie (u. a. akuter Mediainfarkt) hilfreich sein, um über ergänzende diagnostische oder therapeutische Schritte zu entscheiden. Darüber hinaus steht mit der Messung des Abstandes zwischen Kalotte und Septum pellucidum auch eine quantifizierbare Größe zur Verfügung, mit deren Hilfe das Vorliegen einer möglichen Mittellinienverlagerung vor allem in der Verlaufsbeurteilung erkannt werden kann. Die Vermeidung potenziell problematischer CT-Fahrten ist einer der wesentlichen Vorteile dieser nichtinvasiven Technik [26]. In der Regel können zudem intrakranielle Blutungen gut erkannt werden, da sich intrakranielles Blut in der Frühphase (erste 4 Tage) meist deutlich hyperchogen und anfangs auch relativ scharf vom umgebenden Hirnparenchym abhebt. Abgrenzbarkeit und Echogenität lassen im weiteren Verlauf aber nach und 10 Tage nach einer stattgehabten Blutung findet sich meist eine zentral hypoechogene Zone teilweise mit einem Randsaum („Kap-

6  Ultraschall in der Neurointensivmedizin

125

Abb. 6.9  Darstellung des Mesenzephalons (M) durch das hintere transtemporale Schallfenster mit Hilfe eines 6-MHz-Sektorschallkopfes bei einem Erwachsenen. Gut abgrenzbar sind der perimesenzephale Liquorraum, in Form der Cisterna ambiens (CA), und die Arteria basilaris (AB). Darüber hinaus lässt sich das umgebende Hirngewebe (temporal und frontal sowie zerebellär) gut erkennen

selstadium“) [27]. Dagegen hebt sich die Echogenität des akut infarzierten ­Hirnparenchyms nicht oder kaum vom Umgebungsgewebe ab, eine hämorrhagische Infarkttransformation den vorangegangenen Ausführungen entsprechend dagegen sehr gut. Auch sub- oder epidurale Blutungen können bei ausreichender Größe sonografisch erfasst werden. Allerdings muss berücksichtigt werden, dass die Abgrenzung aufgrund eingeschränkter Darstellung kallottennaher Prozesse schwierig sein kann. cc

Die Hirnparenchymsonografie ist für einige vor allem dorsale parietale und okzipitale Teilbereiche des Gehirns weitgehend blind und kann damit auch technisch bedingt keine 100 % Erfassungssensitivität erreichen.

Die in der neurologischen Abklärung von Bewegungsstörungen etablierte Hirnparenchymsonografie des Mittelhirns vor allem zur Beurteilung der Echogenität der Substantia nigra spielt im intensivmedizinischen Bereich keine Rolle.

6.3.4 Nerven- und Muskelsonografie 6.3.4.1 Anatomische und technische Grundlagen Die Nerven- und Muskelsonografie hat sich in den vergangenen Jahren zu einem eigenen Teilbereich der Ultraschalldiagnostik entwickelt und kann auch in der Neurointensivmedi-

126

I. Maier et al.

Abb. 6.10  Transversale Darstellung des distalen am Übergang in die Handinnenseite abgeflachten N. medianus (NM) mit angedeuteter Umfangs-/Flächenmessung. Es zeigt sich eine für periphere Nerven typische wabenartige (a.e. Nervenfaszikeln entsprechende) sonografische Struktur. In der Darstellung kleinerer Nerven ist sie oftmals nicht in gleicher Deutlichkeit abgrenzbar

zin genutzt werden. Für die Nervensonografie wird aufgrund der hochwertigeren ­Auflösung meist mit Linearschallköpfen mit 10–15 MHz (teilweise mehr) Sendefrequenz gearbeitet. Nur für die Untersuchung oberflächenfern gelegener Nerven (z. B. N. ischiadicus) sind Ultraschallköpfe mit niedrigerer Sendefrequenz geeignet. Empfehlenswert ist die primär transversale Nervendarstellung, die häufig eine besserer Abgrenzbarkeit des Nerven gegenüber Umgebungsgewebe erlaubt und eine gute Verfolgung des Nervenverlaufs ermöglicht (beachte die Möglichkeit zur Videodokumentation des Nervenverlaufs). Erst dann ist die Rotation und Longitudinalsicht zu empfehlen. Die Ansicht im B-Bild ist der diagnostische Standard (Abb. 6.10). Ähnlich gilt für die Muskelsonografie, dass die Schallkopfwahl an die Lokalisation der Zielstruktur angepasst werden muss; oftmals sind also höhere Eindringtiefen als im Falle der Nervensonografie zu erwarten. Je nach Untersucher können sowohl B- als auch M-­ Mode-­Darstellungen nützlich sein [28]. cc

Besonders in der quantifizierenden Muskelsonografie muss stets auf die Durchmesser und flächenverändernden Effekte von Muskelaktivierung (Abb. 6.11) und Untersuchungsdruck sowie eine nach Möglichkeit streng orthogonale Schallausrichtung (Veränderungen des Durchmessers und der Echogenität) geachtet werden.

6  Ultraschall in der Neurointensivmedizin

127

Abb. 6.11  Form und Strukturveränderung des M. sternocleidomastoideus in Ruhe (links) und unter Aktivierung (rechts)

6.3.4.2 Untersuchungsergebnisse Periphere Nerven imponieren sonografisch in aller Regel durch ein „wabenartiges“ Binnenechosignal und ein hyperechogenes Epi- und Perineurium. Die Bestimmung des Nervendurchmessers oder seiner Querschnittsfläche erfolgt mit Hilfe der Abgrenzung zum inneren Epineurium (s. Abb. 6.10) und nimmt im Laufe kritischer Krankheiten häufig ab. Das funktionelle damit oft korrespondierende Krankheitsbild ist die Critical-Illness Polyneuromyopathie (s. Abschn.  20.1). Sie betrifft oft auch die Zwerchfellmuskulatur. Und auch eine Zwerchfellbeteiligung lässt sich muskelsonografisch beurteilen, u.  a. durch Messung der Zwerchfellexkursionen oder mittels Erfassung der Zwerchfellstärke [29, 30]. Diese nimmt sowohl inaktivitätsbedingt als auch in Folge ventilationsbedingter Mikrotraumata ab [30]. Eine Prävention überschießenden Muskelabbaus durch Erhalt bzw. frühe Einbeziehung der Spontanatmung und durch Anpassung des Schwellendrucks/der Drucksensitivität des Triggers des Respirators, ist daher für eine erfolgreiche Entwöhnung von der Beatmung und eine Verkürzung der Aufenthaltsdauer auf einer Intensivstation bedeutsam [31, 32]. Darüber hinaus lassen sich posttraumatische Kontinuitätsstörungen größerer Nerven, die in der Frühphase nach Verletzung elektrophysiologisch und klinisch oft unzureichend abgegrenzt werden können, gut darstellen. Zuletzt besitzt die Nervendarstellung im breiten Feld der Regionalanästhesieverfahren einen zentralen Stellenwert und ist damit auch von therapeutischer Relevanz in der Neurointensivmedizin [33].

6.4 Ausblick Allein unter den Schlagwörtern „brain ultrasound“, „nerve ultrasound“, „muscle ultrasound“ finden sich im internationalen Studienregister clinicaltrials.org Mitte Juli 2023 weit mehr als 1000 laufende und vorregistrierte, aber noch nicht rekrutierende Studien,

128

I. Maier et al.

eine Vielzahl davon auch zum Einsatz im Intensivmonitoring. Hier ist in den kommenden Jahren also mit einer Reihe neuer Ergebnisse zu rechnen und es unterstreicht das Potenzial dieser Untersuchungstechnik auch im Kontext der Intensivmedizin.

6.5 Zusammenfassung Die Ultraschalldiagnostik hat in der akutmedizinischen Diagnostik in den vergangenen Jahren an Bedeutung gewonnen, was neben der bekannten Wendigkeit und interdisziplinären Anwenderfreundlichkeit auch mit kontinuierlichen Verbesserungen der Geräte- und Bildqualität zu tun hat. Davon profitiert gerade auch die Neurointensivmedizin, für die sich Untersuchungsmöglichkeiten zentraler und peripherer Abschnitte des Nervensystems ergeben.

Literatur 1. Lassen NA, Christensen MS. Physiology of cerebral blood flow. Br J Anaesth. 1976;48:719–34. 2. Paulson OB, Waldemar G, Schmidt JF, Strandgaard S. Cerebral circulation under normal and pathologic conditions. Am J Cardiol. 1989;63:2C–5C. 3. Moppett IK, Mahajan RP.  Transcranial Doppler ultrasonography in anaesthesia and intensive care. Br J Anaesth. 2004;93:710–24. 4. Gosling RG, King DH.  Arterial assessment by Doppler-shift ultrasound. Proc R Soc Med. 1974;67:447–9. 5. Lindegaard KF, Nornes H, Bakke SJ, Sorteberg W, Nakstad P. Cerebral vasospasm diagnosis by means of angiography and blood velocity measurements. Acta Neurochir. 1989;100:12–24. 6. D’Andrea A, Conte M, Scarafile R, et al. Transcranial Doppler ultrasound: physical principles and principal applications in neurocritical care unit. J Cardiovasc Echogr. 2016;26:28–41. 7. Valdueza JM, Hoffmann O, Weih M, Mehraein S, Einhaupl KM. Monitoring of venous hemodynamics in patients with cerebral venous thrombosis by transcranial Doppler ultrasound. Arch Neurol. 1999;56:229–34. 8. Baracchini C, Farina F, Pieroni A, et al. Ultrasound identification of patients at increased risk of intracranial hemorrhage after successful endovascular recanalization for acute ischemic stroke. World Neurosurg. 2019;125:e849–e55. 9. Kneihsl M, Niederkorn K, Deutschmann H, et al. Abnormal blood flow on transcranial duplex sonography predicts poor outcome after stroke thrombectomy. Stroke. 2018;49:2780–2. 10. Baracchini C, Farina F, Palmieri A, et al. Early hemodynamic predictors of good outcome and reperfusion injury after endovascular treatment. Neurology. 2019;92:e2774–e83. 11. Kneihsl M, Niederkorn K, Deutschmann H, et al. Increased middle cerebral artery mean blood flow velocity index after stroke thrombectomy indicates increased risk for intracranial hemorrhage. J Neurointerv Surg. 2018;10:882–7. 12. Sheriff F, Castro P, Kozberg M, et al. Dynamic cerebral autoregulation post endovascular thrombectomy in acute ischemic stroke. Brain Sci. 2020;10:641. 13. Malhotra K, Goyal N, Katsanos AH, et al. Association of blood pressure with outcomes in acute stroke thrombectomy. Hypertension. 2020;75:730–9. 14. Anadani M, Arthur AS, Tsivgoulis G, et al. Blood pressure goals and clinical outcomes after successful endovascular therapy: a multicenter study. Ann Neurol. 2020;87:830–9.

6  Ultraschall in der Neurointensivmedizin

129

15. Mazighi M, Richard S, Lapergue B, et al. Safety and efficacy of intensive blood pressure lowering after successful endovascular therapy in acute ischaemic stroke (BP-TARGET): a multicentre, open-label, randomised controlled trial. Lancet Neurol. 2021;20:265–74. 16. Pennekamp CW, Tromp SC, Ackerstaff RG, et al. Prediction of cerebral hyperperfusion after carotid endarterectomy with transcranial Doppler. Eur J Vasc Endovasc Surg. 2012;43:371–6. 17. Fassaert LMM, Immink RV, van Vriesland DJ, et al. Transcranial Doppler 24 hours after carotid endarterectomy accurately identifies patients not at risk of cerebral hyperperfusion syndrome. Eur J Vasc Endovasc Surg. 2019;58:320–7. 18. Mitchell CC, Wilbrand SM, Kundu B, et al. Transcranial Doppler and microemboli detection: relationships to symptomatic status and histopathology findings. Ultrasound Med Biol. 2017;43:1861–7. 19. Batra A, Clark JR, LaHaye K, et al. Transcranial Doppler ultrasound evidence of active cerebral embolization in COVID-19. J Stroke Cerebrovasc Dis. 2021;30:105542. 20. Wessels T, Harrer JU, Jacke C, Janssens U, Klotzsch C. The prognostic value of early transcranial Doppler ultrasound following cardiopulmonary resuscitation. Ultrasound Med Biol. 2006;32:1845–51. 21. Lemiale V, Huet O, Vigue B, et al. Changes in cerebral blood flow and oxygen extraction during post-resuscitation syndrome. Resuscitation. 2008;76:17–24. 22. Lin JJ, Hsia SH, Wang HS, Chiang MC, Lin KL. Transcranial Doppler ultrasound in therapeutic hypothermia for children after resuscitation. Resuscitation. 2015;89:182–7. 23. Cardim D, Griesdale DE, Ainslie PN, et al. A comparison of non-invasive versus invasive measures of intracranial pressure in hypoxic ischaemic brain injury after cardiac arrest. Resuscitation. 2019;137:221–8. 24. Agrawal D, Raghavendran K, Zhao L, Rajajee V. A prospective study of optic nerve ultrasound for the detection of elevated intracranial pressure in severe traumatic brain injury. Crit Care Med. 2020;48:e1278–e85. 25. Ertl M, Knüppel C, Veitweber M, et al. Normal age- and sex-related values of the optic nerve sheath diameter and its dependency on position and positive end-expiratory pressure. Ultrasound Med Biol. 2020;46:3279–85. 26. Seidel G. B-Bild-Sonographie des Hirnparenchyms – Pathologische Befunde. In: Kaps M, von Reutern G-M, Stolz E, von Büdingen H, Herausgeber. Ultraschall in der Neurologie. Stuttgart/ New York: Georg Thieme; 2005. S. 236–9. 27. Seidel G, Kaps M, Dorndorf W. Transcranial color-coded duplex sonography of intracerebral hematomas in adults. Stroke. 1993;24:1519–27. 28. Kele H, Reimers C. Nerven- und Muskelsonographie. In: Kaps M, von Reutern G-M, Stolz E, von Büdingen H, Herausgeber. Ultraschall in der Neurologie. Stuttgart/New York: Georg-Thieme Verlag; 2005. S. 240–53. 29. Schreiber A, Bertoni M, Goligher EC. Avoiding respiratory and peripheral muscle injury during mechanical ventilation: diaphragm-protective ventilation and early mobilization. Crit Care Clin. 2018;34:357–81. 30. Goligher EC, Fan E, Herridge MS, et al. Evolution of diaphragm thickness during mechanical ventilation. impact of inspiratory effort. Am J Respir Crit Care Med. 2015;192:1080–8. 31. Elkins M, Dentice R. Inspiratory muscle training facilitates weaning from mechanical ventilation among patients in the intensive care unit: a systematic review. J Physiother. 2015;61:125–34. 32. Bissett BM, Leditschke IA, Neeman T, Boots R, Paratz J. Inspiratory muscle training to enhance recovery from mechanical ventilation: a randomised trial. Thorax. 2016;71:812–9. 33. Rubio-Haro R, Morales-Sarabia J, Ferrer-Gomez C, de Andres J. Regional analgesia techniques for pain management in patients admitted to the intensive care unit. Minerva Anestesiol. 2019;85:1118–28.

7

Native Computertomografie in der Intensivmedizin Christian Riedel

Inhaltsverzeichnis 7.1  Einleitung  7.2  Technische Grundlagen und Risikoabwägungen  7.3  Indikationen  7.4  Interpretation der Untersuchungsergebnisse  7.5  Ausblick  7.6  Zusammenfassung  Literatur 

 131  132  134  137  140  140  140

7.1 Einleitung Die native kraniale Computertomografie (nCCT) ist die in der Breite am besten verfügbare und am schnellsten durchführbare Schnittbildgebung zur Darstellung zerebraler Pathologien intensivmedizinischer Patienten [1]. Eine Vielzahl vor allem akut lebensbedrohlicher Situationen kann mit ihr sicher erfasst werden. Gegenüber einem Magnetresonanztomografen erleichtern zudem die kurze Gantry (engl. eigentlich „Gerüst, Fasslager“) – also der kompakte zentrale Messzylinder  – und der aufgrund fehlender aktiver elektromagnetischer Felder besser zugängliche Untersuchungsraum die Patientenüberwachung.

C. Riedel (*) Universitätsmedizin Göttingen UMG Klinik für Neuroradiologie, Göttingen, Deutschland e-mail: [email protected] © Der/die Autor(en), exklusiv lizenziert an Springer-Verlag GmbH, DE, ein Teil von Springer Nature 2023 L.-O. Harnisch et al. (Hrsg.), Neuromonitoring in der Intensivmedizin, https://doi.org/10.1007/978-3-662-65998-4_7

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C. Riedel

7.2 Technische Grundlagen und Risikoabwägungen Bei der CT kreist eine Röntgenröhre mit hoher Geschwindigkeit um den Patienten und erstellt auf einem gegenüberliegenden mitkreisenden Röntgenlichtdetektor ein Röntgenabsorptionsbild. Moderne Computertomografen sind Multizeilentomografen [2, 3], ihre Röntgenlichtdetektoren bestehen aus schmalbandigen Detektorzeilen, die üblicherweise eine Breite von weniger als einem Millimeter aufweisen. Üblich sind heute Scanner mit 64, 128 oder 256 Detektorzeilen (Abb. 7.1). Ursprünglich wurden Computertomogramme sequenziell erstellt [4]. Bei dieser Technik umkreisen Röntgenröhre und Detektor den Patienten stationär einmal vollständig, während die Röntgenröhre den Detektor belichtet. Aus einigen tausend Röntgenstrahlprojektionen kann dann in der umkreisten Ebene ein Schnittbild durch eine sog. gefilterte Rückprojektion errechnet werden. Der sequenzielle CT-Modus ist heute weitgehend, auch beim nCCT, vom Spiral-CT-Modus abgelöst worden. In diesem Untersuchungsmodus fährt der Patient mit konstanter Geschwindigkeit während der Rotation von Röhre und Detektor durch die Gantry, sodass diese sich auf einer Spiralbahn um den Patienten bewegen. Der Gangunterschied von ganzer Umdrehung zu ganzer Umdrehung wird als Volumenpitch oder Pitchfaktor bezeichnet. Für den Pitchfaktor gilt:

P

d SZ

Mit P = Pitchfaktor, d = Vorschub des Tisches innerhalb einer 360°-Drehung der Röhre, S = gewählte Schichtdicke und Z = Anzahl der Detektorzeilen. Schließt sich die Unterkante des Detektors vor einer 360°-Drehung an die Oberkante des Detektors nach der Drehung unmittelbar an, so beträgt der Volumenpitch „1“. Die Erhöhung des Pitchs dient vor allem dem sehr schnellen Scan großer Volumina, z. B. bei der gemein-

Röntgendetektor

2,5 mm

1,2 mm

Röntgenröhre

0,6 mm

Abb. 7.1 Schematische Darstellung der Anordnung von Röntgenröhre und Multizeilendetektor in einem modernen Computertomografen

7  Native Computertomografie in der Intensivmedizin

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samen Untersuchung von Thorax und Abdomen, liegt aber aus Gründen der Bilderfassungsqualität immer bei ≤ 2. Bei kleinen Scanabschnitten wie z. B. bei der nCCT-­Untersuchung wird üblicherweise ein Pitch von eins oder weniger gewählt. Grundsätzlich gilt also, je kleiner der Pitchfaktor, desto höher sind Auflösung, aber auch Strahlenbelastung [5]. Während der Rotation strahlt die Röntgenröhre mit einer Energie, die durch die an der Röhre anliegende Röhrenspannung definiert wird. Der Röhrenstrom definiert hingegen die Röntgenlichtintensität, also die „Helligkeit“ der Strahlung. Eine Erhöhung von Strom und Spannung erhöht die dem Patienten applizierte Dosis ionisierender Strahlung. Diese muss nach dem ALARA-Prinzip („as low as reasonably achievable“) so gering wie möglich gehalten werden, ohne jedoch den Informationsgehalt der Bilddaten zu sehr einzuschränken [6]. Der gewählte Röntgenröhrenstrom ist von der notwendigen Kontrastauflösung abhängig. Grundsätzlich stellt die Computertomografie Gewebe in Abhängigkeit von ihrer physikalischen Dichte in unterschiedlichen Graustufen dar. Als Dichteskala wird dabei die sog. Hounsfield-Skala (nach dem Erfinder der Computertomografie, Godfrey Hounsfield [1919–2004], Einheit „HE“) verwendet. cc

Auf der Hounsfield-Skala entspricht Luft dem Dichtewert –1000 HE, Wasser dem Wert 0 HE, Hirngewebe bildet sich mit 30–40 HE ab und Knochen üblicherweise mit mehr als 400 HE.

Weisen die im CT zu differenzierenden Gewebe hohe Unterschiede in ihren Dichtewerten auf, so kann der Scan mit geringer Röhrenstromstärke erfolgen, wodurch die applizierte Dosis deutlich erniedrigt wird. Dies geschieht z. B. bei der Darstellung von Mittelgesichtsfrakturen, da der Schädelknochen im Vergleich zu den umgebenden Weichteilen und belüfteten Nasenebenhöhlen sehr kontrastreich ist. Bei allen Untersuchungen, die eine genauere Beurteilung des Hirngewebes erfordern, ist hingegen eine Hochdosisuntersuchung nötig. Da der Dichteunterschied von grauer und weißer Hirnsubstanz nur etwa 4–6 HE beträgt, ist zur Differenzierung dieser Gewebe ein minimales Bildrauschen notwendig, das nur durch einen hohen Röhrenstrom erreicht werden kann [7]. Durch die erhebliche Röntgenabsorption des knöchernen Schädels bei erwachsenen Patienten ist bei nCCT-­ Aufnahmen üblicherweise mit einer Röhrenspannung von mindestens 110 kV zu arbeiten, im Kindesalter kann durch die geringere Schädeldicke und -dichte mit einer niedrigeren Spannung gearbeitet werden. Das Computertomogramm selbst setzt sich dann aus tausenden isometrischen Volumeneinheiten – als Voxel bezeichnete Mikrokuben – zusammen, deren durch die Hounsfield-Skala kodierter Grauwert das Ergebnis der Berechnung multipler linearer Gleichungssysteme ist. Die typischen Bildaufnahmeparameter einer nCCT-­ Untersuchung sind der Tab. 7.1 zu entnehmen. Untersuchungsrisiken ergeben sich durch die Strahlenexposition vor allem von blutbildendem Mark im Schädel von Kindern und strahlenempfindlichen Organen in unmittelbarer Nähe zum Strahlengang, vor allem Augenlinse und Schilddrüse. Beide sollten, wann immer möglich, durch die Verwendung von Linsenprotektoren und Schilddrüsenschutz abgeschirmt werden.

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C. Riedel

Tab. 7.1  Empfehlungen zur Parameterwahl bei der Durchführung von nCCT-Aufnahmen, orientiert an den Vorgaben der Deutschen Röntgengesellschaft (DRG) Aufnahmetechnik Lagerung und Einstellung

Scanbereich (von-bis) und Scanrichtung Übersichtsaufnahme Aufnahmespannung Rotationszeit Dosismodulation Schichtdicken der Akquisition (Kollimation) Pitch Schichtdicken der Rekonstruktion (für jede Orientierung und Inkrement) Anwendung von Strahlenschutzmitteln

Pädiatrische Besonderheiten

Spiral-CT oder sequenzielle CT Lagerung und Einstellung: Rückenlage, ggf. Schichtneigung parallel zur Orbitomeatallinie, Exposition der Augenlinse wenn möglich vermeiden, exakt seitensymmetrisch, Lagerung in Kopfschale, wenn möglich Schädelbasis bis Kalotte, kaudokraniale Scanrichtung Seitliches Computerradiogramm (Übersichtsbild) bis Schädelbasis ≥ 110 kV bei nativen Untersuchungen ≤ 1,5 s Ggf. Einsatz der Dosismodulation 16 × 1,2 mm bis 64 × 0,625 mm ≤ 1,0 Rekonstruierte Schichtdicke: 3–5 mm (basale Schichten ≤ 3 [≤ 5 mm], oberhalb der Sellaeingangsebene ≤5 mm) MPR, MIP ggf. ergänzen (≤5 mm) Inkrement wie Schichtdicke Linsenprotektoren, falls möglich (s. Empfehlung der Strahlenschutzkommission Strahlenschutz des Patienten bei CT-Untersuchungen des Schädels [Gantrykippung], verabschiedet in der 248. Sitzung der Strahlenschutzkommission am 14./15. April 2011) Schilddrüsenschutz, falls möglich Rekonstruierte Schichtdicke bei Säuglingen ≤ 3 mm Orientierung an den Referenzwerten für pädiatrische Schädel-CT: Aufnahmespannung und Röhrenstrom anpassen an Fragestellung: Reduzierung des Röhrenstroms und der Röhrenspannung abhängig vom Alter des Kindes und der Kopfgröße (z. B. beim Hydrozephalus), bei prämaturen Nahtsynosten (Darstellung des gesamten Schädels) Reduzierung der effektiven mAs auf ≤80

7.3 Indikationen Das native CCT liefert bei nahezu allen neurologischen und neurochirurgischen Notfällen und in der Betreuung neurointensivmedizinischer Patienten eine Vielzahl wichtiger Informationen. Zunächst stellt sich jede Volumenänderung in einem der drei Kompartimente (Hirngewebe, Liquor, Blutleiter) mit hoher Sensitivität dar. Gerade für die frühzeitige Erkennung drohender Einklemmung von Hirngewebe ist das nCCT unverzichtbar (Abb. 7.2). Man unterscheidet drei Formen der Einklemmung: Die transtentorielle und transfalzine als Ausprägungen der oberen und eine untere Einklemmung der Kleinhirntonsillen durch das Foramen magnum. Neben den raumfordernden Pathologien des Hirngewebes, zu denen

7  Native Computertomografie in der Intensivmedizin

135

Abb. 7.2  Neben Erkennung der transfalzinen Herniation (links) spielt vor allem die frühzeitige Detektion der transtentoriellen Herniation (Mitte, rechts) eine entscheidende Rolle im Management in der Neurointensivmedizin. Abgesehen von wenigen Ausnahmen ist die Herniation in das Foramen magnum am häufigsten eine späte Folge der oben genannten Einklemmungsformen

a

b

Abb. 7.3  Liquoraufstau in den inneren Liquorräumen durch Aquäduktverlegung (a, nichtkommunizierender Hydrozephalus) und durch eingeschränkte Liquorresorption (b, malresorptiver Hydrozephalus)

Schwellungen durch Ischämien und Entzündungen, Hirnparenchymblutungen und Tumoren gehören, leistet die CCT-Bildgebung im Management intrakranieller R ­ aumforderungen auch eine wertvolle Hilfe bei der Unterscheidung verschiedener Hydrozephalusformen, z. B. beim nichtkommunizierenden und malresorptiven Hydrozephalus (Abb. 7.3).

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Deutlich häufiger wird die nCCT-Untersuchung in der Notfallsituation jedoch zur initialen Diagnostik und Verlaufskontrolle intrakranieller Blutungen (ICB) verwendet. Zum einen zeigt sie mit hoher diagnostischer Sicherheit das Blutungskompartiment an. Sie hilft dabei einzuschätzen, ob es sich um eine Hirnparenchymblutung, um eine subarachnoidale, subdurale oder epidurale Blutung handelt. Darüber hinaus kann aber durch den Dichteverlauf des Blutes auch auf das Blutungsalter und die Ein- oder Mehrzeitigkeit des Blutungsgeschehens geschlossen werden. Sogar perakute Blutungen sind oft unmittelbar schon anhand des nCCT-Bildes erkennbar. Innerhalb der akut-subakuten Blutung, die durch ihre charakteristische Hyperdensität im Vergleich zum Hirnparenchym erkennbar ist, stellt sich der perakute Blutungsanteil durch eine vergleichbare Dichte zum Hirnparenchym innerhalb des hyperdensen Areals der subakuten Blutung dar. Dieses sog. Swirl-Zeichen [8] kennzeichnet die aktive intrakranielle Blutung und beeinflusst das Patientenmanagement erheblich, da sich hieraus entweder eine Indikation zur sofortigen operativen Entlastung der Blutung oder zumindest zur sehr kurzfristigen Verlaufskontrolle bei kontinuierlicher klinischer Überwachung des noch ansprechbaren Patienten ergibt (Abb. 7.4). Noch häufiger als bei intrakraniellen Blutungen wird das nCCT zur Abklärung des akuten ischämischen Schlaganfalls genutzt. Nach Ausschluss einer ICB werden die Schnittbilder auf die sog. Infarktfrühzeichen hin untersucht. Hierzu gehören

Abb. 7.4  Darstellung einer perakuten intrakraniellen Blutung im CCT (links) und in der CTA (rechts). Im CCT ist eine kleine Hypodensität innerhalb der flächigen Hyperdensität der Parenchymblutung erkennbar (Pfeil). Diese Hypodensität (Swirl-Zeichen) entspricht der akuten Blutungskomponente. An gleicher Stelle (Pfeil) findet sich in der CTA ein aktiver Kontrastmittelübertritt in das Hirnparenchym

7  Native Computertomografie in der Intensivmedizin

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• die Angleichung der Dichtewerte von grauer und weißer Substanz im ischämischen Areal, • die Absenkung des Dichtewertes in diesem Bereich, • die Schwellung der betroffenen Gewebeanteile, • die Verlegung der äußeren Liquorräume und • die Dichtezunahme im verlegten Gefäßabschnitt. Die Ausdehnung der Infarktfrühzeichen wird dann auf die Gesamtausdehnung des minderperfundierten Hirnareals bezogen. Hierzu reicht die nCCT-Bildgebung nicht mehr aus, da die Minderperfusion durch die eingeschränkte Anflutung von Kontrastmittel mittels CT-Angiografie oder CT-Hirnperfusionsmessung abgeschätzt werden muss (s. Kap. 8).

7.4 Interpretation der Untersuchungsergebnisse Bei der Interpretation von nCCT-Schnittbildern muss einerseits die relative Ausdehnung intrakranieller Kompartimente und Gewebe betrachtet und analysiert werden, darüber hinaus ist die Beschreibung geringer intra- und extraaxialer Dichteänderungen von besonderer Bedeutung. Empfehlenswert ist es, die Bildanalyse systematisch in immer gleicher Reihenfolge durchzuführen, um nicht durch eine offensichtliche Pathologie diskrete Befunde zu übersehen, die klinisch weitaus relevanter sein können. Eine systematische Befundung muss dabei keineswegs komplex sein und kann beispielsweise in folgender Sequenz erfolgen: 1. Zunächst ist es sinnvoll, die Symmetrie der Hirnhemisphären und Liquorräume zu überprüfen, wofür betrachtet werden muss, ob der Interhemisphärenspalt mittelständig ist. Eine Verschiebung um mehr als 15 mm zu einer Seite sollte aufgrund der Gefahr einer transfalzinen Herniation als hochkritischer Zustand betrachtet werden. 2. Eine solche Herniation geht häufig mit einer Blockade des Foramen Monroi einher, daher sollte als Nächstes die Symmetrie der Seitenventrikel und ihre Weite im Vergleich zu den äußeren Liquorräumen über den Großhirnkonvexitäten überprüft werden. Sollte sich hierbei ein hydrozephaler Aspekt ergeben, so stellt sich die Frage nach einer Verlegung des mesenzephalen Aquädukts. 3. Auf gleicher Höhe ist die Weite der Cisterna ambiens (Abb.  7.5) von gleicher oder noch größerer Bedeutung in der intensivmedizinischen Diagnostik. Die Verlegung der Cisterna ambiens kennzeichnet die lebensbedrohliche transtentorielle Herniation. Liegt diese vor, ist zwingend die Frage zu beantworten, ob Hirngewebe von kranial nach kaudal oder umgekehrt herniert. Die Form der Herniation klärt die notwendige ­Entlastungstechnik. Neben der transfalzinen und transtentoriellen Herniation wird in der Literatur noch häufig die Herniation der Kleinhirntonsillen in das Foramen magnum erwähnt. Bei intensivmedizinischen Patienten ist diese jedoch in der Regel Folge der oben genannten Herniationsformen und spielt daher eine untergeordnete Rolle.

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Abb. 7.5  Ein akutes Subduralhämatom (links, Pfeil) führt häufig zu einer gleichmäßigen Bedrängung der ipsilateralen Großhirnkonvexität, einer Einengung der inneren und äußeren Liquorräume und kann zu einer Herniation unter der Falx cerebri führen. Besondere Aufmerksamkeit verdient bei raumfordernden Blutungen die Cisterna ambiens (Mitte, Pfeil), die bei einer transtentoriellen Herniation verlegt wird. Im Falle einer massiven Subarachnoidalblutung (rechts) sind die Liquorräume ausgedehnt verlegt

4. Nach der Analyse der Weite der Liquorräume folgt die Analyse der Dichtewerte der Kompartimente. a) Hyperdensitäten, die die Großhirnhemisphären einhüllen, aber nicht den Sulci folgen, entsprechen epiduralen Blutungen, wenn Sie an den Schädelnähten enden oder subduralen Blutungen, wenn sie über diese hinausgehen. Hyperdensitäten in den Sulci kennzeichnen die Subarachnoidalblutung. Bei diesen sollte auf hyperdense Spiegel in den Hinterhörnern der Seitenventrikel und Aufweitung der Temporalhörner als Zeichen für einen malresorptiven Hydrozephalus geachtet werden. Hyperdensitäten im Hirnparenchym bei Hirnparenchymblutungen folgen wie die zuvor genannten extraaxialen Blutungen einem typischen Zeitverlauf. Innerhalb weniger Minuten nach dem Blutungsereignis steigt die Dichte sehr schnell auf ein Maximum an, um dann innerhalb von Tagen bis Wochen kontinuierlich abzufallen. b) In der intensivmedizinischen nCCT-Diagnostik stellt sich häufiger die Frage nach akuten oder subakuten ischämischen Infarkten als nach intrakraniellen Blutungen. Ischämische Infarkte stellen sich durch ödematöse Transformation des hypoperfundierten Hirngewebes dar. Hierdurch ist zunächst die graue Substanz betroffen, sodass es bei territorialen Ischämien zunächst zu einer Entdifferenzierung von Rindenband und Kerngebieten einerseits und Marklager andererseits kommt. Die Ausdehnung dieser Infarktfrühzeichen müssen in Relation zu der Größe des gesamten betroffenen Gefäßterritoriums gesetzt werden, um die Indikation für ­rekanalisierende Maßnahmen stellen zu können. Bei der häufigsten territorialen Ischämie durch einen Mediahauptstammverschluss wird das Territorium der Arteria cerebri media für die Bestimmung des international etablierten ASPECT (= Alberta

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Abb. 7.6  Schematische Darstellung der 10 Subterritorien des Versorgungsgebiets der Arteria cerebri media, die im Rahmen der Bestimmung des ASPECT-Scores nach Infarktfrühzeichen abgesucht werden

Stroke Program Early CT)-Scores [9] in 10 Subterritorien eingeteilt (Abb. 7.6). Diesen entsprechen jeweils ein frontales, mittleres und okzipitales Subterritorium über den Großhirnhemisphären auf Höhe der Stammganglien sowie auf dem Niveau der Ventrikeldächer, darüber hinaus das Rindenband der Insel, der Caudatuskopf, der Linsenkern und der hintere Kapselschenkel. Für jedes dieser 10 Subterritorien wird ein Punkt vergeben, wenn darin keine Infarktfrühzeichen nachweisbar sind. Beträgt der ASPECT-Score vier Punkte oder weniger, wird in der Regel von einer rekanalisierenden Maßnahme abgesehen. Die Validität des ASPECT-Scores wird häufig angezweifelt, da die Bewertung durch unterschiedliche Betrachter durchaus erheblich schwanken kann. Die anatomischen Subterritorien sind auch nicht vollständig durch streng definierte anatomische Landmarken begrenzt. Weiterhin bestehen häufig Unsicherheiten, ab welcher Ausdehnung Infarktfrühzeichen in einem Subterritorium zu einem vollständigen Punktverlust für dieses Territorium führen. Um die Auswertung der nCCT-Schnittbilder hinsichtlich des ASPECT-Scores weniger vom Betrachter abhängig zu machen, wurde der sog. eASPECT-Score [10] eingeführt, der die Bewertung der Subterritorien automatisiert durchführt. Dabei lernt ein Algorithmus die Zuordnung des Scores nach Verfahren des maschinellen Lernens mit neuronalen Netzen, dem sog. Deep Learning. Das Ergebnis einer eASPECT-Score-­ Bewertung ist in Abb. 7.6 exemplarisch dargestellt.

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7.5 Ausblick Die Computertomografie des Kraniums hat von der Entwicklung der CT-Scanner der letzten 20 Jahre nicht wesentlich profitiert. Das Hauptaugenmerk der Neuentwicklungen dieser Technik lag vor allem auf der Verkürzung der Untersuchungszeit bei zunehmenden Scanvolumina. Daher ist es heute möglich, eine CT-Untersuchung des gesamten Körpers in wenigen Sekunden durchzuführen, oder bewegte Organe wie das Herz nahezu statisch und ohne Bewegungsartefakte darzustellen. Für ein recht umschriebenes Organ ohne Eigenbewegung wie das Gehirn spielte diese Entwicklung keine Rolle. Die CT-Bildgebung des Gehirns ist vor allem aufgrund der hohen notwendigen Kontrastauflösung zur Differenzierung von grauer und weißer Substanz anspruchsvoll. Aktuell befinden sich aber neu entwickelte CT-Scanner in der Erprobung, die die Detektion einzelner Röntgenlichtteilchen (Photon-Counting-CT) ermöglichen sollen und diese auch noch hinsichtlich ihres Energieniveaus darstellen können. Entsprechende Pilotstudien führen die Universitätskliniken in Lyon, Frankreich (NCT04328181) und das Karolinska-Universitätsklinikum in Stockholm, Schweden (NCT03637907) durch. Damit ist seit langer Zeit erstmals eine erhebliche Verbesserung der Diagnostik des ZNS mittels computertomografischer Untersuchungen zu erhoffen.

7.6 Zusammenfassung Die computertomografische Untersuchung des Gehirns ist die am häufigsten eingesetzte bildgebende Diagnostik des ZNS bei intensivmedizinisch betreuten Patienten. Dieses Bildgebungsverfahren ist schnell durchführbar, hochverfügbar und es bestehen wenige Kontraindikationen für den Einsatz. Auch wenn die Kontrastauflösung der CCT-­ Untersuchung der magnetresonanztomografischen Untersuchung unterlegen ist, so stellt das Verfahren doch akut lebensbedrohliche intrakranielle Pathologien wie Blutungen, Infarkte, Raumforderungen mit hoher Sensitivität und Spezifität dar. Aktuelle technische Entwicklungen in der Computertomografie lassen in näherer Zukunft einen deutlichen Qualitätssprung in der Kontrastauflösung des Hirnparenchyms erwarten.

Literatur 1. Bisdas S, Therapidis P, Kerl JM, et al. Value of cerebral perfusion computed tomography in the management of intensive care unit patients with suspected ischaemic cerebral pathology after cardiac surgery. Eur J Cardiothorac Surg. 2007;32:521–6. 2. Flohr T, Stierstorfer K, Bruder H, Simon J, Schaller S. New technical developments in multislice CT  – part 1: approaching isotropic resolution with sub-millimeter 16-slice scanning. Röfo. 2002;174:839–45.

7  Native Computertomografie in der Intensivmedizin

141

3. Flohr T, Bruder H, Stierstorfer K, Simon J, Schaller S, Ohnesorge B. New technical developments in multislice CT, part 2: sub-millimeter 16-slice scanning and increased gantry rotation speed for cardiac imaging. Röfo. 2002;174:1022–7. 4. Kuntz R, Skalej M, Stefanou A. Image quality of spiral CT versus conventional CT in routine brain imaging. Eur J Radiol. 1998;26:235–40. 5. Koller F, Roth J. [Determination of the effective dose for CT examinations and influence of the setup parameters]. Rofo. 2007;179:38–45. 6. Yabuuchi H, Kamitani T, Sagiyama K, et al. Clinical application of radiation dose reduction for head and neck CT. Eur J Radiol. 2018;107:209–15. 7. Reimer RP, Flatten D, Lichtenstein T, et al. Virtual monoenergetic images from spectral detector CT enable radiation dose reduction in unenhanced cranial CT.  AJNR Am J Neuroradiol. 2019;40:1617–23. 8. Amoo M, Henry J, Alabi PO, Husien MB. The ‚swirl sign‘ as a marker for haematoma expansion and outcome in intra-cranial haemorrhage: a meta-analysis. J Clin Neurosci. 2021;87:103–11. 9. Finlayson O, John V, Yeung R, et al. Interobserver agreement of ASPECT score distribution for noncontrast CT, CT angiography, and CT perfusion in acute stroke. Stroke. 2013;44:234–6. 10. Pfaff J, Herweh C, Schieber S, et al. e-ASPECTS correlates with and is predictive of outcome after mechanical thrombectomy. AJNR Am J Neuroradiol. 2017;38:1594–9.

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CT-Angiografie und CT-­Hirnperfusionsmessung in der Intensivmedizin Christian Riedel

Inhaltsverzeichnis 8.1  CT-Angiografie  8.1.1  Einleitung  8.1.2  Technische Grundlagen und Risikoabwägung  8.1.3  Indikationen  8.1.4  Interpretation der Untersuchungsergebnisse  8.2  CT-Perfusion  8.2.1  Einleitung  8.2.2  Technische Grundlagen und Risikoabwägungen  8.2.3  Indikationen  8.2.4  Interpretation der Untersuchungsergebnisse  8.3  Ausblick  8.4  Zusammenfassung  Literatur 

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8.1 CT-Angiografie 8.1.1 Einleitung Die CT-Angiografie (CTA) der hirnversorgenden Halsarterien und Hirnbasisarterien ist nahezu immer eine Zusatzdiagnostik zur nCCT-Bildgebung (Kap. 7). Dieser Grundsatz sollte auch beachtet werden, wenn sich primär die Frage nach dem Status dieser Gefäße

C. Riedel (*) Universitätsmedizin Göttingen UMG Klinik für Neuroradiologie, Göttingen, Deutschland e-mail: [email protected] © Der/die Autor(en), exklusiv lizenziert an Springer-Verlag GmbH, DE, ein Teil von Springer Nature 2023 L.-O. Harnisch et al. (Hrsg.), Neuromonitoring in der Intensivmedizin, https://doi.org/10.1007/978-3-662-65998-4_8

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stellt wie z. B. im Rahmen einer Abklärung von Vasospasmen nach Subarachnoidalblutung oder bei einer Verlaufskontrolle nach Dissektion der Halsarterien. Die Kontrastmittelapplikation kann durch Störungen der Blut-Hirn-Schranke Pathologien in einer nachträglich angefertigten nCCT-Bildgebung z.  B. ischämisch geschädigtes Hirnparenchym maskieren und daher die Aussagekraft einer solchen Untersuchung stark einschränken. Eine CTA sollte daher nur in Ausnahmefällen als isolierte Untersuchung, d. h. ohne zuvor durchgeführtes nCCT, angefertigt werden.

8.1.2 Technische Grundlagen und Risikoabwägung Eine CT-Angiografie der hirnversorgenden Halsarterien wird üblicherweise durch eine maschinelle Injektion eines Kontrastmittelbolus über die Kubitalvene mit einem unmittelbar anschließenden Bolus isotoner NaCl-Lösung (sog. Chaser-Bolus) eingeleitet. Die Ankunft des Kontrastmittels im Aortenbogen wird dann durch wiederholte Niedrigdosis-­ Scans eines Messfeldes innerhalb der Aorta auf einem Niveau knapp unterhalb der Carina detektiert und löst anschließend die Spiral-CT-Messung aus, die den Kontrastmittelbolus durch die Halsarterien und Hirnbasisarterien verfolgt. Bei einem längeren Kontrastmittelbolus oder einer Zeitverzögerung von 6–8 Sekunden im Vergleich zur arteriellen Darstellung kann auf diese Weise auch eine venöse Angiografie durchgeführt werden. Bei erheblich reduzierter kardialer Auswurfleistung muss damit gerechnet werden, dass die Anflutung in der Aorta relevant verzögert auftritt und der Kontrastmittelbolus verdünnt ist, sodass bis zu einer suffizienten Kontrastierung der Hals- und Hirngefäße eine Verzögerung (von meistens 2–4 Sekunden) eingerechnet werden muss (Tab. 8.1).

8.1.3 Indikationen Die Indikation zur Darstellung der hirnversorgenden Halsarterien und Hirnbasisgefäße ergibt sich am häufigsten im Rahmen akuter oder subakuter Ischämien. Beim akuten ischämischen Schlaganfall hilft die CTA nicht nur, den intrakraniellen Gefäßverschluss zu identifizieren, sondern stellt auch vorgeschaltete hochgradige Stenosen der Halsarterien dar, wie sie für arterioarterielle Embolien typisch sind (Abb. 8.1a, b). Diese Information und die Darstellung der zuführenden Gefäßanatomie ist bei der mechanischen Rekanalisation akuter Schlaganfälle von großer Bedeutung, da nicht nur eine notwendige Ballondilatation oder eine Stent-Applikation eines zuführenden Gefäßes frühzeitig eingeplant werden, sondern auch die zu verwendenden Katheter für eine schnelle und effektive Sondierung der Gefäße vorselektiert werden können. Nach Subarachnoidalblutungen sind CTA-Kontrollen hochsensitiv für die Detektion hämodynamisch relevanter Vasospasmen. Problematisch ist hingegen die initiale Diagnos-

8  CT-Angiografie und CT-Hirnperfusionsmessung in der Intensivmedizin

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Tab. 8.1  Aufnahmeparameter einer CTA-Untersuchung der hirnversorgenden Gefäße Aufnahmetechnik Scanrichtung

Spiral-CT • Kaudokraniale Scanrichtung (dem Kontrastmittel folgend) Kontrastmittel(KM)-Gabe • Intravenöse Applikation von 50–80 ml nichtionischen Kontrastmittels • Kontrastmittelinjektionsdauer in der Regel ≤ 15 s • Bolustracking Lage und Größe der ROI (Region of • Für die Darstellung des gesamten zervikalen Interest) zur Verfolgung des Gefäßverlaufs: Platzierung der ROI in der Aorta KM-Bolus ascendens • Platzierung der ROI mittig im Gefäß, Größe der ROI: ≥ halber Gefäßdurchmesser KM-Applikation (Schwellenwert in Schwellenwert: 100 HE (evtl. kV-abhängig) HE) Startzeitpunkt des Scans 3–8 s nach Erreichen des Schwellenwerts Aufnahmespannung ≤ 120 kV Rotationszeit ≤ 0,5 s CTDIvol [1] mAs bzw. CTDIvol angepasst an die Fragestellung (unter Beachtung der aktuellen Referenzwerte) Dosismodulation ggf. Einsatz der Dosismodulation Schichtdicken der Akquisition Akquisition als Spiral-CT, Schichtkollimation < 1 mm; (Kollimation) mindestens 32 kollimierte Detektorzeilen Volumenpitch In der Regel 1,0 Bildrekonstruktion Von der Fragestellung abhängiger Faltungskern, ggf. multiplanare Rekonstruktion (MPR) in angepasster Schnittführung Schichtdicken der Rekonstruktion Rekonstruierte Schichtdicke: ≤ 1 mm; überlappende (für jede Orientierung und Rekonstruktionen (Inkrement < Schichtdicke) Inkrement) Rekonstruktion: axiale, sagittale und koronare MIP-­ Reformatierung, ggf. 3D-Rekonstruktionen und Einzelschichtrekonstruktionen FOV ≤ 250 mm Fensterlage/-breite • kV-abhängig • In der Regel Fensterlage +60–70 HE, Fensterbreite 350–400 HE

tik der Blutungsquellen. Häufig sind für die Blutungen akut rupturierte Hirnbasisaneurysmata verantwortlich. Diese sollten so früh wie möglich mit der am höchsten auflösenden Bildgebung dargestellt werden, da die exakte Konfiguration des Aneurysmas, des Muttergefäßes und von kleinen, dem Aneurysma eng benachbarten arteriellen Gefäßen von entscheidender Bedeutung für die Therapieplanung ist. Die diesbezügliche Auflösung der CTA wird auch bei der Verwendung modernster CT-Scanner aber weiterhin von der digitalen Subtraktionsangiografie deutlich übertroffen.

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b

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Abb. 8.1  a CTA zur Darstellung eines Hauptstammverschlusses der Arteria cerebri media links, b Abbildung einer vorgeschalteten hochgradigen Stenose der Arteria carotis interna links, c Diagnostik intrakranieller Vasospasmen

8.1.4 Interpretation der Untersuchungsergebnisse Die Befundung der CT-Angiografie der hirnversorgenden Halsarterien erfolgt systematisch getrennt nach vorderem und hinterem Hirnkreislauf durch Verfolgung der Gefäßbäume von proximal nach distal. Dabei werden nicht nur Lumenweiten der Arterien betrachtet und berichtet, sondern vor allem zervikal auch Gefäßwandveränderungen beschrieben, die sich gegen das umgebende Fettgewebe als atherosklerotische Weichplaques oder Kalzifikationen gut differenzieren lassen. Insbesondere bei jungen Patienten gilt es, auch auf Wandhämatome bei Dissektionen zu achten, die sich in der Regel als halbmondförmige Kontrastmittelaussparungen des Gefäßlumens darstellen. Intrakraniell sollte ein wesentliches Augenmerk sämtlichen Bifurkationen der Hirnbasisarterien gelten, da sich in diesen häufig kleine inzidentelle oder blutungssymptomatische Aneurysmata darstellen. Die CT-Angiografie kann darüber hinaus genutzt werden, um das zerebrale Blutvolumen in den Territorien des vorderen und hinteren Hirnkreislaufs abzuschätzen, wenn keine Hirnperfusionsmessung durchgeführt worden ist. Hierzu werden die CTA-Schnittbilder mit einem engen Grauwertfenster mit einem Zentrum von 60 und einer Weite von 120 Hounsfield-Einheiten betrachtet. In dieser Fensterlage erkennt man die Parenchymkontrastrierung kortikomedullär hervorragend und kann hierdurch erheblich minderperfundiertes Hirnparenchym gut detektieren [1, 2].

8  CT-Angiografie und CT-Hirnperfusionsmessung in der Intensivmedizin

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8.2 CT-Perfusion 8.2.1 Einleitung Die CT-Perfusionsuntersuchung hat auch im Vergleich zur Hirnperfusionsmessung mittels MRT den Vorteil, dass sie aufgrund der linearen Korrelation zwischen anflutender Kontrastmittelmenge und Zeit-Dichte-Verlauf innerhalb der erstellten Schnittbilder eine einfache und vor allem quantitativ robuste Evaluierung von zerebralem Blutfluss und Blutvolumen zulässt. Grundlagen und Indikationen der Methode werden im Folgenden kurz erläutert.

8.2.2 Technische Grundlagen und Risikoabwägungen Auch bei der CT-Perfusionsmessung wird ein Kontrastmittelbolus intravenös, üblicherweise über eine Kubitalvene mit hoher Flussrate appliziert. Mit einer kurzen Verzögerung werden dann entweder im sequenziellen oder im helikalen Modus Schnittbilder des Hirnparenchyms so lange in gleichen Zeitintervallen dargestellt, bis das Kontrastmittel das Hirnparenchym in der ersten Passage vollständig durchflossen hat und gut ausgewaschen ist. Aus der Dynamik der Kontrastmittelanflutung wird dann der zerebrale Blutfluss und das zerebrale Blutvolumen errechnet. Hierzu wird zunächst in einer Referenzarterie, bei der es sich in der Regel um eine großlumige Hirnbasisarterie handelt, der in das Gehirn einströmende gesamte Kontrastmittelbolus als sog. arterielle Inputfunktion ermittelt. Dieser Bolus teilt sich entlang des Hirngefäßbaums in viele kleine Tochterboli auf, sodass in jedem Volumenelement des Hirnparenchyms eine kleinste Einheit des Kontrastmittelbolus anflutet, aus deren dynamischem Profil dann der lokale zerebrale Blutfluss (CBF) und das lokale zerebrale Blutvolumen (CBV) errechnet wird. In erster Näherung ist die Fläche unter der Zeit-Dichte-Kurve jedes kleinen Parenchymbolus proportional zum zerebralen Blutvolumen. Die Breite des Bolus in Sekunden ergibt dann zusammen mit dem lokalen CBV den zerebralen Blutfluss, denn Fluss ist definiert als Volumen/Zeit. Die wesentliche Ungenauigkeit in dieser Näherung ergibt sich daraus, dass die Kontrastmittelboli auch noch Flussinformation aus dem gesamten Gefäßbett, durch das sie angeflutet sind, enthalten und die Bolusdynamik daher beispielsweise davon abhängig ist, ob ein Patient herzinsuffizient ist. Um diesen Einfluss zu eliminieren, wird die arterielle Inputfunktion (AIF) benötigt. In ihr steckt die gesamte Anflutungshistorie des Bolus bis in die Hirnbasisgefäße. Durch eine sog. Rückfaltungsoperation der AIF wird jeder kleine Parenchymbolus flusskorrigiert und aus seinem Anstieg der Fluss errechnet, aus seinem Integral das lokale ze-

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Dichte Arterielle Inputfunktion (AIF)

Fläche unter Kurve: ~zerebrales Blutvolumen (CBV)

Gewebebolus

Zeit

mittlere Transitzeit (MTT) Dichte

Rückfaltung

Ideale AIF Tmax

Steigung = zerebraler Blutfluss (CBF)

Zeit

Abb. 8.2  Schematische Darstellung der Kontrastmittelanflutung in einer Referenzarterie und in einem Parenchymvolumen (links oben), der Errechnung von CBF und CBV durch Rückfaltungsoperation (links unten). Hirnperfusionskarte bei linksseitigem akuten Mediainfarkt (rechts)

rebrale Blutvolumen. Eine schematische Darstellung des Kontrastmittelverlaufs und der Errechnung des CBF und des CBV zeigt Abb. 8.2. Dadurch, dass es sich bei der CT-Perfusionsmessung des Hirnparenchyms um eine dynamische Darstellung der Kontrastmittelan- und -abflutung handelt, ist diese ­Untersuchung mit einer hohen Strahlenbelastung für den Patienten verbunden. Bei Optimierung der Scanprotokolle kann davon ausgegangen werden, dass eine Ganzhirnperfusionsmessung bezüglich der Gesamtdosis ungefähr drei nacheinander durchgeführten nCCT-­Untersuchungen entspricht. Die in der Regeldiagnostik wichtigsten Parameter der Perfusions-­CT sind: • CBV (zerebrales Blutvolumen) in ml/100 ml/min, meist skaliert in 0–100 ml/100 ml/min) • CBF (zerebraler Blutfluss) in %, meist skaliert in 0–6 % • MTT (mittlere Transitzeit, engl. mean transit time) in Sekunden, meist skaliert in 0–14 s) • Tmax (Zeit bis zum Erreichen des maximalen Hounsfield-Wertes) in Sekunden Sie werden farblich kodiert in Form der typischen Perfusionskarten aufgetragen. Physiologische Unterschiede, die eine Mehrperfusion – höhere Werte für Blutfluss, Blutvolu-

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men und mittlere Transitzeit  – von Kortex und Kernarealen gegenüber dem Marklager anzeigen, finden sich in jeder CT-Perfusionskarte und stellen primär keinen pathologischen Befund dar [3].

8.2.3 Indikationen Die wichtigste Indikation für die Durchführung einer Hirnperfusionsmessung stellt der akute ischämische Schlaganfall dar. Üblicherweise wird davon ausgegangen, dass ein Hirnparenchymterritorium dann noch nicht sicher infarziert ist, wenn der in diesem Areal gemessene Blutfluss (CBF) reduziert ist, jedoch noch nicht das zerebrale Blutvolumen (CBV). Aus dieser Vorstellung entwickelte sich das Konzept des sog. (CBF-CBV-)Mismatchs, welches häufig benutzt wird, um eine Indikation zur Einleitung rekanalisierender Maßnahmen zu stellen. Diese Vorgehensweise ist nicht völlig unproblematisch, denn sie geht davon aus, dass die aktuell gemessene Minderperfusion der Hämodynamik entspricht, die seit Symptombeginn zu erwarten war. Da sich Schlaganfälle bei Veränderungen der Verschlusslokalisation durch Thrombusverschleppung, undulierende Blutdruckverläufe und Veränderungen der Autoregulation durchaus dynamisch entwickeln, sollte das Verhältnis der aktuellen Perfusionsminderung zur bisher zu beobachtenden Infarktdemarkierung genutzt werden, um ein Mismatch-Kriterium zu entwickeln.

8.2.4 Interpretation der Untersuchungsergebnisse Wesentlicher Bestandteil der Interpretation der Untersuchungsergebnisse der Hirnperfusionsmessung ist die Analyse der betroffenen Gefäßterritorien. Ein typischer ischämischer Territorialinfarkt stellt sich als CBF-Minderung in einem Teilgebiet eines vaskulären Territoriums dar (Abb. 8.2). Ischämische Schlaganfälle werden zu einem nicht unerheblichen Anteil von anderen neurologischen Erkrankungen klinisch vorgetäuscht [4]. Hierzu gehören der epileptische Anfall mit Todd‘scher Parese und der schwere Migräneanfall (Abb. 8.3), die beide mit nichtterritorialen Perfusionsveränderungen einhergehen [5]. Neben der Abklärung der Differenzialdiagnosen des ischämischen Schlaganfalls ist der Einsatz der CTP im Rahmen der Diagnostik von Vasospasmen nach schwerer SAB üblich. Diese lassen sich bei umschriebenen Spasmen in einem neurovaskulären Subterritorium auch tatsächlich gut darstellen. Gewarnt sei jedoch explizit vor dem unkritischen Einsatz dieser Technik bei schweren generalisierten Vasospasmen. Da die CTP immer von Referenzarterien mit normalem Kontrastmitteleinstrom abhängig ist, schwere Subarachnoidalblutungen aber häufig zu generalisierten Spasmen auch an den Referenzarterien führen, kann das gewählte Referenzgefäß auch pathologisch in seiner Flussdynamik verändert sein, sodass die gewählte Datenbasis für die Auswertung der CTP-Daten verfälscht ist und zu einer Unterschätzung der CBF-Minderungen führt.

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MTT

Tmax

MTT

Tmax

Abb. 8.3  Links: nichtterritoriale Perfusionsminderung bei einem epileptischen Anfall, rechts: bei einem Migräneanfall

cc

Die Aussagekraft einer CT-Perfusion basiert auch auf einer regelrechten Kontrastierung von intrazerebralen Referenzarterien und kann bei globalen Perfusions- und Kontrastierungsstörungen eingeschränkt sein

Während die CT-Angiografie der hirnversorgenden Halsarterien und der Hirnbasisgefäße allgemein gut etabliert ist, stellt sich regelmäßig die Frage nach der zwingenden Notwendigkeit der Hirnperfusionsmessung und der Genauigkeit dieses Verfahrens hinsichtlich der Bestimmung von CBF und CBV. Insbesondere in der Akutversorgung des Schlaganfalls kommt es hierbei häufig zu der Frage, ob sich aus den errechneten Hirnperfusionsbildern Kriterien ergeben, anhand derer über die Behandlung von Patienten mit modernen gefäßrekanalisierenden Verfahren entschieden werden kann. Häufig wird dabei auf das Verhältnis der Ausdehnung von zerebralen Blutflussminderungen zu zerebralen Blutvolumenminderungen als Mismatch-Kriterium zurückgegriffen. Dabei wird außer Acht gelassen, dass die Messungen der zerebralen Perfusion eine Momentaufnahme der aktuellen Perfusion vermitteln und nicht einen Verlauf der Hirnperfusion über die gesamte Zeit, die der Patient durch die Schlaganfallssymptomatik betroffen ist. Der akute ischämische Schlaganfall ist jedoch keine statische Erkrankung, bei der durch eine punktuelle Hirnperfusionsmessung auf den Durchblutungszustand des Hirns seit Symptombeginn geschlossen werden kann. Dies macht eine alleinige Therapieentscheidung auf Basis der Hirnperfusionsmessung unsicher. Die native CCT-Bildgebung mit ihrer Darstellung von Infarktfrühzeichen und die CT-Angiografie mit ihrer Darstellung des aktuellen Zustands der hirnversorgenden Halsarterien müssen zwingend in diese Entscheidungsfindung einbezogen werden.

8  CT-Angiografie und CT-Hirnperfusionsmessung in der Intensivmedizin

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8.3 Ausblick Die CT-Perfusion bleibt momentan das wesentliche Verfahren, mit dessen Hilfe unterschiedlich stark ischämisch infarzierte Hirnareale dargestellt werden können. Es spielt somit in Studien der akuten Schlaganfallversorgung oftmals eine große Rolle. Im Rahmen einer Studie des Pacific Medical Centers San Fancisco, USA wird beispielsweise gegenwärtig untersucht, inwieweit mit Hilfe der CT-Perfusion festgestellt werden kann, welche Patienten auch noch von einer bis zu 6 Stunden nach Beginn des ischämischen Insults applizierten i.v.-Lysegabe profitieren könnten (NCT04292600). In einem ganz anderen Kontext wird die CT-Perfusion in der multizentrischen kanadischen Admission CT Perfusion in Severe Traumatic Brain Injury Patients Study (ACT-TBI Study) (NCT04318665) verwendet. Sie untersucht, ob eine CT-Perfusionsbildgebung zum Aufnahmezeitpunkt von Patienten mit schwersten Kopfverletzungen einen prognose- und ggf. triagierungsrelevanten Zusatznutzen erbringt.

8.4 Zusammenfassung CT-Angiografien der hirnversorgenden Hals- und Hirnbasisarterien stellen wichtige Zusatzuntersuchungen in der Abklärung von Intensivpatienten mit neurovaskulären Erkrankungen dar. Sie stellen jedoch eine Zusatzdiagnostik dar, die primär immer die Hirnparenchymdiagnostik mittels nativer CCT voraussetzt. Die CT-Hirnperfusionsmessung kann dazu wertvolle Zusatzinformationen bereitstellen, aber ebenfalls nur im Kontext der CCTund CTA-Bildgebung sinnvoll diskutiert werden.

Literatur 1. Schramm P, Schellinger PD, Klotz E, et al. Comparison of perfusion computed tomography and computed tomography angiography source images with perfusion-weighted imaging and diffusion-­weighted imaging in patients with acute stroke of less than 6 hours’ duration. Stroke. 2004;35:1652–8. 2. Nael K, Sakai Y, Larson J, et al. CT Perfusion collateral index in assessment of collaterals in acute ischemic stroke with delayed presentation: comparison to single phase CTA. J Neuroradiol 2022;49(2):198–204. 3. Hokkinen L, Mäkelä T, Savolainen S, Kangasniemi M.  Computed tomography angiography-­ based deep learning method for treatment selection and infarct volume prediction in anterior cerebral circulation large vessel occlusion. Acta Radiol Open. 2021;10:20584601211060347. 4. Prodi E, Danieli L, Manno C, et al. Stroke mimics in the acute setting: role of multimodal CT protocol. AJNR Am J Neuroradiol. 2022;43:216–22. 5. Tran L, Lin L, Spratt N, et al. Telestroke assessment with perfusion CT improves the diagnostic accuracy of stroke vs. mimic. Front Neurol. 2021;12:745673.

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Magnetresonanztomografie in der Intensivmedizin Christian Riedel

Inhaltsverzeichnis 9.1  Einleitung  9.2  Technische Grundlagen  9.3  Befunde  9.4  MRT und Metallimplantate  9.5  Ausblick  9.6  Zusammenfassung  Literatur 

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9.1 Einleitung Die Magnetresonanztomografie (MRT) des Kraniums und der Wirbelsäule ist ein bei kritisch kranken intensivpflichtigen Patienten weniger häufig eingesetztes bildgebendes Verfahren, da die Überwachung des Patienten erschwert ist und intensivmedizinisches Gerät mit dem Konstantmagnetfeld (B0-Feld) des Magnetresonanztomografen interferiert und zu Einstreuungen von elektromagnetischer Störstrahlung führen kann. Zudem können Fremdmaterialien am und im Patienten diesen vor allem durch Erhitzung gefährden. Dennoch ist die MRT-Bildgebung in einigen intensivmedizinischen Szenarien unerlässlich, da dieses Verfahren von allen radiologischen Modalitäten den höchsten Nativkontrast intrakranieller Weichteilgewebe und ihrer Pathologien erzeugt und es im Regelfall die Methode der ersten Wahl in der spinalen Bildgebung darstellt.

C. Riedel (*) Universitätsmedizin Göttingen UMG Klinik für Neuroradiologie, Göttingen, Deutschland e-mail: [email protected] © Der/die Autor(en), exklusiv lizenziert an Springer-Verlag GmbH, DE, ein Teil von Springer Nature 2023 L.-O. Harnisch et al. (Hrsg.), Neuromonitoring in der Intensivmedizin, https://doi.org/10.1007/978-3-662-65998-4_9

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9.2 Technische Grundlagen Das Verfahren beruht auf der Beobachtung, dass sich die Atomkerne des Wasserstoffs (Protonen) wie kleine Elementarmagnete verhalten, d.  h. mit kleinsten Kompassnadeln vergleichbar sind. Diese Kompassnadeln können in einem starken statischen Magnetfeld (B0-Feld) entlang der Magnetfeldlinien ausgerichtet werden und dann durch einen Radioimpuls in Schwingung versetzt werden. Das Abklingverhalten dieser Schwingung ist gewebeabhängig, kann außerhalb des Körpers mit elektrischen Spulen aufgefangen und dann zur Bildgebung verwendet werden. Dabei existieren zwei Abklingprozesse, die durch zwei gewebespezifische Abklingzeiten charakterisiert sind, die T1- und die T2-Zeit. Die T1-Zeit entspricht der Zeit, die die Wasserstoffatomkerne benötigen, um ihr magnetisches Moment nach Anregung wieder parallel zu den Magnetfeldlinien auszurichten. Vergleichen kann man das ebenfalls mit dem Verhalten einer Kompassnadel. Diese richtet sich im Ruhezustand parallel zu den Magnetfeldlinien des Erdmagnetfeldes aus; schüttelt man die Kompassnadel, so dauert es eine gewisse Zeit, bis sich die Nadel im Magnetfeld wieder ausgerichtet hat. In Analogie hierzu dauert es die T1-Zeit eines Gewebes, bis sich die Wasserstoffatomkerne im starken Konstantmagnetfeld des MRT wieder ausgerichtet haben. Man kann auch sagen, dass die T1-Zeit der Zeit entspricht, bis ein Gewebe magnetisiert oder im magnetischen Gleichgewicht ist. Der hinter der T2-Zeit stehende physikalische Prozess ist komplizierter: Nach Anregung der Wasserstoffatomkerne durch einen Radiofrequenzimpuls schwingen diese in Phase, d. h. synchron oder im Takt um die Magnetfeldlinien des Hauptmagnetfeldes und produzieren außerhalb des Körpers ein messbares rotierendes Magnetfeld. Je nach molekularer Komplexität des Gewebes geraten die kleinen elementaren „Kompassnadeln“ aber anschließend langsamer (geringe molekulare Komplexität) oder schneller (hohe molekulare Komplexität) außer Takt und das rotierende Magnetfeld löst sich auf. Die Zeit bis zum Zerfall des rotierenden Magnetfeldes wird als T2-Zeit bezeichnet. Charakteristisch für die Magnetresonanztomografie ist, dass diese Methode das ZNS mit sehr hohem Nativkontrast in T1- und T2-gewichteten Schnittbildern darstellen kann (Abb. 9.1, Tab. 9.1). Ein weiteres Charakteristikum besteht aber leider auch darin, dass diese Messmethode so empfindlich ist, dass sie durch einliegendes Fremdmaterial und mit dem Patienten verbundene elektrische Geräte so erheblich beeinflusst werden kann, dass eine sinnvolle Diagnostik nicht mehr möglich ist. Daher erscheint es fragwürdig, ob man die MRT als Routinediagnostik bei Intensivpatienten betrachten kann. Interstitielles Wasser im Körper kann auf die oben beschriebene Weise magnetisch angeregt und über die Darstellung von T1- und T2-Wichtungen hinaus in seiner Makro- und Mikrobewegung analysiert werden. Durch Analyse der mikroskopischen Wasserbewegung im Rahmen der thermischen Wasserdiffusion lassen sich mit hoher Sensitivität zytotoxische Ödeme im Rahmen ischämischer Schlaganfälle oder beim hypoxischen Hirnschaden nachweisen [1] (Abb.  9.2) Diese sog. diffusionsgewichtete Bildgebung ist

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Abb. 9.1  Bei einem 52-jährigen männlichen Patienten, der nach einem epileptischen Anfall intubiert in der Notaufnahme eintrifft, zeigt ein initial angefertigtes CCT (links) nur ein ausgedehntes Marklagerödem in der linken Großhirnhemisphäre. Ein T1-gewichtetes MRT-Bild mit Kontrastmittel (Mitte) und ein T2-gewichtetes Bild (rechts) demonstrieren mit wesentlich höherer Kontrastauflösung einen Hirntumor als Ursache Tab. 9.1 Gewebedarstellung häufiger MR-Sequenzen. FLAIR = Fluid-attenuated inversion recovery; DWI = diffusion-weighted imaging Gewebe Wasser/Liquor Fett Blut frisch Blut alt Kortex Marklager

T1 Dunkel Hell Dunkel Hell Dunkler Heller

T2 Hell Hell Dunkel Hell Heller Dunkler

FLAIR Dunkel Hell Hell Variabel Heller Dunkler

DWI Dunkel Hell Hell/Variabel Hell/Variabel Heller Dunkler

hochgradig sensitiv für Magnetfeldverzerrungen, wie sie durch metallisches ­Fremdmaterial entstehen, sodass für eine qualitativ hochwertige Diffusionsbildgebung insbesondere bei Intensivpatienten darauf geachtet werden sollte, dass sich im und nahe des Untersuchungsvolumens keine Fremdkörper befinden. cc

Wichtig  Nach einem hypoxischen oder ischämischen Ereignis finden sich globale

oder lokale Hyperintensitäten in verschiedenen MR-Modalitäten zu unterschiedlichen Zeitpunkten: • DWI: Nach wenigen Stunden, Pseudonormalisierung vor Ende der ersten Woche • T2 und FLAIR: Nach 24 Stunden bis maximal 2 Wochen • T1: Nach 2 Wochen (a.e. Nekroseäquivalent/Folge akkumulierter denaturierter Proteine)

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b

Abb. 9.2  a, b Diffusionsgewichtete MRT-Bildgebung beim akuten Schlaganfall (a) und beim hypoxischen Hirnschaden (b)

9.3 Befunde Neben der diffusionsgewichteten Schnittbildgebung spielt in der intensivmedizinischen Praxis auch die Darstellung von ausgedehnten Mikroblutungen bei schweren Schädel-­ Hirn-­Traumata eine erhebliche Rolle [2]. Blut hat in verschiedenen Blutungsstadien unterschiedliche magnetische Eigenschaften (Suszeptibilitäten), die das von außen angelegte Hauptmagnetfeld (B0-Feld) entweder abschwächen oder verstärken können. Oxyhämoglobin ist in gleicher Weise wie gesundes Hirngewebe diamagnetisch, was bedeutet, dass oxygeniertes Blut das äußere Magnetfeld leicht abschwächt. Desoxyhämoglobin, Methämoglobin, Transferrin und Hämosiderin hingegen sind paramagnetisch. Durch ­entsprechende Blutansammlungen wird das lokale Magnetfeld verstärkt. Durch subakute und chronische Blutungen im Hirnparenchym entstehen hierdurch lokale kleinste Magnetfeldinhomogenitäten, die zu Änderungen in der Schwingungsfrequenz der Elementarmagnete im Wasserstoff führen. Hierdurch kommt es zu Signalauslöschungen in der sog. suszeptibilitätsgewichteten Bildgebung (SWI). In Abb. 9.3. ist eine suszeptibilitätsgewichtete Darstellung multipler Mikrohämorrhagisierungen dargestellt. Den Mikrohämorrhagien entsprechen kleinste Signalauslöschungen im Hirnparenchym. Weitere Einsatzgebiete für die MRT-Bildgebung in der Intensivmedizin sind die Abklärung entzündlicher Hirnparenchymläsionen: Zerebritis, der sich hieraus entwickelnde Hirnabszess, bakterielle Meningitis und das hieraus potenziell entstehende subdurale Empyem (Abb. 9.4 und 9.5); weiterhin die Enzephalitiden mit und ohne Hämorrhagisierung.

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a

157

b

Abb. 9.3a, b  Suszeptibilitätsgewichtete Bildgebung (a) auf Höhe der Stammganglien und (b) oberhalb der Seitenventrikeldächer bei einem Patienten mit multiplen mikrohämorrhagisierenden Scherverletzungen nach schwerem Schädel-Hirn-Trauma

Abb. 9.4  Typische Darstellung eines Zerebritis-Herdes in den Stammganglien links im T2- (links) und T1-gewichteten Bild nach Kontrastmittelgabe. Die Zerebritis manifestiert sich hier überwiegend durch Schwellung und Ödembildung bei minimaler Kontrastmittelanreicherung

158

C. Riedel

Abb. 9.5  Darstellung von Hirnabszessen im T2-gewichteten Bild (links), im T1-gewicheten Bild nach Kontrastmittelgabe (oben rechts) und in der diffusionsgewichteten Bildgebung unten rechts. Eiter hat die Eigenschaft, Wasserdiffusion stark einzuschränken, hier erkennbar an dem sehr hohen Signal in der Abszesshöhle

Eine besondere Bedeutung besitzt die MRT-Diagnostik des Myelons z. B. nach schweren Traumata und Querschnittssymptomatik oder fraglicher vertebraler Bandinstabilität sowie bei Verdacht auf vor allem im Rahmen von Aortenpathologien mögliche spinalarterielle Perfusionsstörungen [3]. Hier stellt die CT im Verhältnis ein deutlich unterlegenes Verfahren dar.

9.4 MRT und Metallimplantate Ob eine Prothese/ein Implantat mit der Durchführung einer MRT vereinbar ist, muss stets individuell im Vorfeld durch den indikationsstellenden Intensivmediziner und den indikationsstellenden und -bestätigenden Radiologen überprüft werden. Dieser Abschnitt kann daher nur allgemeine Vorgehensempfehlungen bieten. Zahlreiche moderne Metallimplantate sind MRT-fähig. Dies trifft vor allem für die allermeisten Gelenkersatzprothesen und orthopädisch-traumatologischen internen wie externen Osteosynthesematerialien zu. Bei Cochlea-Implantaten gelten unterschiedliche Bedingun-

9  Magnetresonanztomografie in der Intensivmedizin

159

gen, von strenger Kontraindikation bis zur Durchführbarkeit unter bestimmten Auflagen (Magnetfeldgrenze, Spuleneignung). Ebenfalls individuell zu klären ist die Durchführung des MRT bei Vorliegen von Tiefenhirnelektroden, häufig ist die Untersuchung aber möglich und wird regulär von vielen Zentren auch zur postoperativen Lagekontrolle verwendet. Im intensivmedizinischen Umfeld kann sich darüber hinaus die Frage der Durchführbarkeit einer MRT bei vorliegender intrakranieller Druckmessung mittels Parenchymmesssonde und/ oder externer Ventrikeldrainage stellen. Auch hier gilt aber, dass häufig MRT-gängige Materialien vorliegen. Mit Artefakten ist allerdings aufgrund von Magnetfeldinhomogenitäten in allen Fällen untersuchungsfeldnaher Metallimplantate zu rechnen. Seit einigen Jahren gilt das Vorliegen eines kardialen Schrittmachers nicht mehr als unumstößliche Kontraindikation zur Durchführung eines MRTs. Wird eine zwingende MRT-Indikation bei einem Patienten mit Herzschrittmacher, Defibrillator oder auch kardialer Resynchronisierungstherapie (CRT) gestellt und als diagnostisch nicht ersetzbar eingestuft, muss stets auf Basis des Schrittmacherpasses des Patienten in Zusammenarbeit mit einem mit diesen Fragen vertrauten kardiologischen Facharzt – im Regelfall innerhalb einer spezialisierten Schrittmacherambulanz – geklärt werden, ob und nach welchen Vorbereitungen eine MRT durchführbar ist. Grundsätzlich wird im Rahmen einer der MRT direkt vorangehenden Modifikation die Schrittmacher- bzw. Defibrillationsfunktion deaktiviert und bei streng schrittmacherabhängigen Patienten ein asynchroner Schrittmacher-Modus aktiviert. Entsprechend erforderlich ist für diese Phasen eine kontinuierliche Überwachung durch entsprechendes Notfallpersonal. Nach Abschluss der Untersuchung muss neben einer Reaktivierung eine kardiologische Aggregatfunktionsprüfung erfolgen. In Anbetracht der Komplexität des Vorganges sollten in den entsprechenden Kliniken Standardvorgehensweisen für die MRT bei schrittmachertragenden Patienten vorliegen.

9.5 Ausblick Perspektivisch sind für die Intensivmedizin besonders Entwicklungen der Niederfeld-MRT interessant, die in deutlich geringerem Maße als die klinisch aktuell eingesetzten MRTs durch Fremdmaterialien in der Bildgebung beeinflusst werden und ein wesentlich kleineres Kontraindikationsspektrum hinsichtlich der Untersuchung von Patienten mit Implantaten aufweisen [4, 5]. Entsprechende Pilotstudien, in denen bettseitige/ambulante Niederfeld-­MRT-Anwendungen erprobt werden, führen gegenwärtig die Universitätsklinik in Philadelphia, USA u. a. an Patienten mit einem Hydrozephalus (NCT04436068) und die Kinderklinik in Kansas City, USA an Kindern, für die ein MRT des Kopfes indiziert wurde (NCT04629469), durch.

160

C. Riedel

9.6 Zusammenfassung Die MRT lässt dank ihres hohen Signalkontrastes selten Fragen unbeantwortet, muss aber aufgrund des Überwachungsaufwandes, der Artefaktquellen und transportassoziierten Gefahren für Intensivpatienten besonders streng indiziert werden. Für mögliche intrazerebrale Entzündungen und hypoxische Enzephalopathien sowie für die Erfassung von Prozessen des Hirnstamms und Myelons/Spinalkanals stellt sie den diagnostischen Standard dar.

Literatur 1. Endisch C, Westhall E, Kenda M, et  al. Hypoxic-ischemic encephalopathy evaluated by brain autopsy and neuroprognostication after cardiac arrest. JAMA Neurol. 2020;77:1430–9. 2. Albrechtsen SS, Riis RGC, Amiri M, et al. Impact of MRI on decision-making in ICU patients with disorders of consciousness. Behav Brain Res. 2022;421:113729. 3. Grant RA, Quon JL, Abbed KM. Management of acute traumatic spinal cord injury. Curr Treat Options Neurol. 2015;17:334. 4. Sheth KN, Yuen MM, Mazurek MH, et al. Bedside detection of intracranial midline shift using portable magnetic resonance imaging. Sci Rep. 2022;12:67. 5. Prabhat AM, Crawford AL, Mazurek MH, et al. Methodology for low-field, portable magnetic resonance neuroimaging at the bedside. Front Neurol. 2021;12:760321.

Laborchemische Hirnschädigungsmarker

10

Abass Eidizadeh und Inga Zerr

Inhaltsverzeichnis 10.1  10.2  10.3  10.4  10.5 

Einleitung  Grundlagen  NSE (neuronenspezifische Enolase)  S100B  Weitere Hirnschädigungsmarker  10.5.1  GFAP (Glial fibrillary acidic protein)  10.5.2  UCH-L1 (Ubiquitin carboxy-terminale hydrolase-L1)  10.6  Ausblick auf neuartige Biomarker  10.6.1  Mikro-RNA (miRNA)  10.6.2  Zirkulierende freie DNA  10.6.3  Neurofilament-Leichtketten (NfL)  10.6.4  Exosomen/Mikrovesikel  10.6.5  Proteomik/Metabolomik  10.6.6  Metallothionein  10.7  Zusammenfassung  Literatur 

 162  162  168  170  172  172  172  173  173  174  174  174  175  175  175  176

A. Eidizadeh (*) Universitätsmedizin Göttingen UMG Institut für Klinische Chemie, Göttingen, Deutschland e-mail: [email protected] I. Zerr Universitätsmedizin Göttingen UMG Klinik für Neurologie, Göttingen, Deutschland e-mail: [email protected] © Der/die Autor(en), exklusiv lizenziert an Springer-Verlag GmbH, DE, ein Teil von Springer Nature 2023 L.-O. Harnisch et al. (Hrsg.), Neuromonitoring in der Intensivmedizin, https://doi.org/10.1007/978-3-662-65998-4_10

161

162

A. Eidizadeh und I. Zerr

10.1 Einleitung Akute und chronische Erkrankungen des ZNS führen zu Schädigungen neuronalen Gewebes, die eine Freisetzung zellulärer Bestandteile in den Extrazellularraum verursachen, welche dann unter bestimmten Bedingungen im peripheren Blut nachweisbar werden. Da eine venöse Blutentnahme eine leicht durchzuführende und wenig invasive Intervention darstellt, bildet das Serum das optimale Medium für die Bestimmung von Biomarkern sowohl zur Frühdiagnostik als auch zur Verlaufsbeurteilung und Prognostik.

10.2 Grundlagen Ein idealer klinisch verwendbarer Biomarker müsste folgende Kriterien erfüllen [1]: 1. Im Untersuchungsmaterial (beispielsweise Serum, Liquor, extravasale Flüssigkeiten) sollte die Substanz im Erkrankungsfall in ausreichend quantifizierbarer Konzentration vorliegen. 2. Im Gesunden sollte der Biomarker in einer kaum oder gar nicht nachweisbaren Konzentration vorliegen. 3. Es sollte eine (lineare) Korrelation zwischen der Schwere des neuronalen Schadens und der Konzentration des Biomarkers im Untersuchungsmaterial bestehen. 4. Der Biomarker sollte die Möglichkeit bieten, in der Akutphase der Erkrankung (innerhalb der ersten 2–24 h) messbar zu sein, sodass aufgrund des Biomarkers ein erstes Screening des Patienten durchführbar ist, im Sinne eines Rule-in oder Rule-out, oder eine erste prognostische Abschätzung getroffen werden kann. 5. Der Biomarker sollte als Verlaufsparameter verwendbar sein. Falls die Höhe des Biomarkers mit dem Outcome des Patienten assoziiert ist (z. B. mit der Glasgow-­Outcome-­ Skala [GOS] o. Ä.), könnte er sich ebenfalls als prognostischer Marker eignen. 6. Es sollten geeignete spezifische Nachweismethoden im medizinisch-diagnostischen Labor vorliegen (automatisierbar, standardisierbar, CE-zertifiziert, verwendbar für Routine- und Notfalldiagnostik); hierbei eignen sich z.  B. für Proteinnachweise Immunoassays, die einen quantitativen Nachweis mittels Antikörper ermöglichen.

10  Laborchemische Hirnschädigungsmarker

cc

163

Rule-in/Rule-out = Einschluss bzw. Ausschluss einer Verdachtsdiagnose eines Patienten auf Basis festgelegter Kriterien oder Algorithmen, z.  B.  Ausschluss eines myokardialen Nicht-ST-Hebungsinfarktes durch ein negatives kardiales Troponin im Serum.

Für einen Biomarker müssen darüber hinaus Referenzintervalle definiert werden. Referenzintervalle eines Parameters geben den zwischen Perzentile 2,5 und 97,5 einer gesunden Kohorte liegenden Konzentrationsbereich an. Sie sind meist alters- und g­ eschlechtsabhängig. Allerdings ist die für zuverlässige Referenzintervalle notwendige Datenbasis für bestimmte Subgruppen häufig nicht ausreichend. Besonders bei Kindern sind nur wenige Daten vorhanden. Entscheidungsgrenzen („cut-off“) oder Zielbereiche geben im Gegensatz dazu diagnostisch oder therapeutisch hilfreiche Kriterien an, ab wann eine Therapie oder Diagnostik einzuleiten ist oder ein Therapeutikum in der wirksamen Konzentration vorliegt. Entscheidungsgrenzwerte können z. B. aus klinischen Überlegungen, klinischer Erfahrung, wissenschaftlichen Untersuchungen oder Leitlinien übernommen werden. Eine Möglichkeit zur Festlegung einer Entscheidungsgrenze wäre eine operationalisierte Vorgehensweise z. B. auf Grundlage einer Receiver-Operating-­Characteristic (ROC)-Analyse. Hierbei wird für einen Biomarker die Entscheidungsgrenze mit der höchsten Sensitivität und Spezifität für die gesuchte Erkrankung ermittelt. Diese sollte im Idealfall mindestens 95 % betragen. In der Regel wird für eine bestimmte Erkrankung (z. B. den ischämischen Schlaganfall) die Standardakutdiagnostik (also CT/Angio-CT) mit dem Biomarker verglichen. Vereinfacht kann auch die 95. oder 99. Perzentile eines gesunden Kollektivs als Entscheidungsgrenze dienen (Abb. 10.1). Bei den im Folgenden vorgestellten Parametern handelt es sich vorwiegend um Substanzen, die im peripheren Plasma oder Serum messbar sind und die sich zur Verlaufsbeurteilung und Prognostik von Hirnschädigungen eignen. Während die neuronenspezifische Enolase (NSE) und das Protein S100 von den meisten medizinischen Laboren bestimmt werden, existieren für neuere vielversprechende neuronale Biomarker wie GFAP und UCH-L1 noch keine kommerziellen für die medizinische Diagnostik zugelassenen und automatisierbaren Testverfahren, sodass ihre Bestimmung noch vorwiegend im Rahmen von Studien erfolgt. Eine Übersicht bietet die abschließende Tab. 10.1.

A. Eidizadeh und I. Zerr

164 Biomarker 1

Biomarker 2

1,00 DeLong-Test p < 0.001

Sensitivität

0.75

0.50 AUC = 0.73 @ Cut-off (26.25): Sensitivität = 86.5% Spezifität = 47.8% 0.25 AUC = 0.91 @ Cutoff (32,25): sensitivity = 81.5% specificity = 86.4% 0.00 0.00

0.25

0.50

0.75

1,00

1-Spezifität

Abb. 10.1  Receiver Operating Characteristic (ROC-) Analyse: Die ROC-Analyse kann verwendet werden, um die Sensitivität und Spezifität von Biomarkern zu beurteilen und Entscheidungsgrenzen (Cut-offs) festzulegen. Grundlage ist die Messung von Biomarkern innerhalb eines Patientenkollektivs mit bekannter Diagnose. Auf Basis einer 4-Felder-Tafel werden dann Sensitivität und Spezifität für die Biomarkerkonzentrationen berechnet. Es wird dann die Sensitivität grafisch gegen 1-­Spezifität aufgetragen. Eine ideale Kurve mit höchster Sensitivität und Spezifität würde auf die obere linke Ecke hinlaufen. In der Abbildung weist daher der Biomarker 2 (rote Kurve) das bessere Sensitivitäts-­ zu-­Spezifitäts-Verhältnis auf als Biomarker 2 (türkisfarbene Kurve). Die Konzentration mit dem besten Sensitivitäts-zu-Spezifitäts-Verhältnis kann abgelesen werden und als neuer Cut-off verwendet werden. Das Areal unter der Kurve (AUC) sollte mindestens 0,9 betragen, um eine sehr gute diagnostische Entscheidungsmöglichkeit zu bieten [52]

Vorkommen Neuronales zytoplasmatisches Protein

Astrogliales kalziumbindendes Protein

Biomarker NSE

S100B

Plasma/Serum, Liquor, Urin. Automatisierte Assays verfügbar

Messflüssigkeit Plasma/Serum, Liquor; Automatisierte Assays verfügbar.

Spitzenwerte in den ersten 6 h. Sekundärer Gipfel nach 48 h möglich, scheint mit Schwere zu korrelieren. Halbwertszeit im Serum ca. 2–24 h.

Kinetik Spitzenwerte nach ca. 6 h. Nach schweren Traumata Normalisierung nach ca. 24–48 h. Längere höhere Werte bei schlechtem Outcome

Serum: > 0,7 μg/L bzw. > 2,5 μg/L für schwereren Schaden.

Mögliche Entscheidungsgrenzen Serum: 20–51,5 μg/L: erhöhte Mortalität und 9,5–100 μg/L: ungünstigerer Verlauf

(Fortsetzung)

Klinische Relevanz Geringe Spezifität, da auch bei Hämolyse und extrakraniellen Erkrankungen erhöht. Lange Halbwertszeit erschwert Monitoring. Hohe Sensitivität bezüglich Mortalität bei SHT Geringe Spezifität, da extrakranielles Vorhandensein. Kurze Halbwertszeit, gut fürs Monitoring und serielle Messungen. Prognostisch relevant, kann diffuse Schäden erkennen

Tab. 10.1  Darstellung ausgewählter potenzieller Hirnschädigungsmarker. (Mit freundlicher Genehmigung modifiziert nach [52])

10  Laborchemische Hirnschädigungsmarker 165

Vorkommen Astrogliales Zytoskelettprotein

Neuronales metabolisches Enzym

Neuronales Zytoskelettprotein

Biomarker GFAP

UCH-L1

NF-L (Neurofilament light)

Tab. 10.1 (Fortsetzung) Messflüssigkeit Kinetik Plasma/Serum, Liquor Erhöhung innerhalb 24 h nach Schaden. Anhaltende Level bei schwererem Schaden. Gipfel 4 h nach schwerem, 20 h nach leichtem Schaden. Halbwertszeit 24 h bis 2 Tage Plasma/Serum, Liquor Schneller Anstieg nach Schaden (innerhalb von Stunden). Gipfel 8 h bei leichtem, moderatem SHT. Halbwertszeit 7–9 h Plasma/Serum, Liquor NF-L erhöht 1–2 Wochen nach Hirnschaden Keine klinischen Daten

Serum: > 5,32 μg/L prädiktiv für Mortalität. Im Liquor: > 7,69 μg/L

Hohe Spezifität. Kurze Halbwertszeit ermöglicht Einsatz zum Monitoring. Detektiert sekundäre Schäden. Korreliert mit Verlauf. Weitere Studien notwendig Hohe Spezifität. Mit Outcome und Mortalität korreliert. Möglicher Langzeitparameter. Keine ausreichende Datenlage

Mögliche Entscheidungsgrenzen Klinische Relevanz Gut für das kurzzeitige Serum: > 0,823 μg/L Outcome nach SHT. Höhere Spezifität, kaum extrakraniell. Lange Halbwertszeiten, fürs Monitoring weniger geeignet. Geringe Datenlage

166 A. Eidizadeh und I. Zerr

Axonales Protein, Teil Plasma, Liquor der mikrotubuliassoziierten Proteine

Entstehung als Abbauprodukt u. a. in Neuronen

Tau

Amyloid β Serum, Liquor

Vorkommen Messflüssigkeit Axonales Protein, Teil Serum der mikrotubuliassoziierten Proteine

Biomarker MAP2 (Mikrotubuliassoziiertes Protein 2)

Mögliche Kinetik Entscheidungsgrenzen Klinische Relevanz Erhöhte > 0,25 μg/L innerhalb Hohe Spezifität. Konzentrationen Liquorlevel mit bis zu 24 h. 6–12 h nach 95 % Sensitivität Hirnschädigung. prädiktiv für Mortalität. Erhöhte Level bei Im Gegensatz zu chronischem Verlauf anderen Biomarkern bis zu 6 Monate wurden hohe Serumkonzentrationen bei besserem Outcome bei schwerem SHT gefunden Erster Gipfel Keine klinischen Etabliert für innerhalb 24 h, Daten neurodegenerative zweiter Gipfel nach Erkrankungen. Hohe 36 h. Erhöhte Level Spezifität. Hohe bei chronischem Liquorlevel mit Verlauf bis 18 Mortalität und Monate nachweisbar schlechtem Outcome assoziiert. Mögliche Verwendung bei chronischem Verlauf. Mehr Studien notwendig. Erhöht innerhalb von Keine klinischen Etabliert für 24 h bis 6 Tage nach Daten neurodegenerative Hirnschädigung Erkrankungen. Könnte mit klinischem Outcome assoziiert sein. Weitere Studien notwendig 10  Laborchemische Hirnschädigungsmarker 167

168

A. Eidizadeh und I. Zerr

10.3 NSE (neuronenspezifische Enolase) Enolasen sind Enzyme der Glykolyse, die die Dehydratation von 2-Phosphoglycerat zu Phosphoenolpyruvat katalysieren und zytosolisch vorkommen. Es handelt sich um Dimere, deren Untereinheiten in drei Formen auftreten können (α, β, γ); fünf mögliche Dimer-­Kombinationen sind bekannt. Die γγ-Enolase findet sich vorwiegend in Neuronen, Oligodendrozyten und Zellen des diffusen neuroendokrinen Systems, welches physiologisch z. B. in Magen-Darm-Trakt, Nebennierenmark, Lunge, Schilddrüse und Haut vorkommt. Die γα-Enolase hingegen kommt in Mikroglia und Astrozyten vor, besitzt aber wegen des Vorhandenseins in anderen nichtneuronalen Geweben nur eine begrenzte Spezifität. Die Halbwertszeit beträgt ca. 24–48 h im Serum. Zum Nachweis existieren kommerziell verfügbare und CE-zertifizierte Immunoassays, die auch für automatisierte Analysegeräte zur Verfügung stehen. Die verwendeten Antikörper binden die γ-Untereinheit, sodass sowohl γγ- wie auch γα-Enolasen gemessen werden. Eine Bestimmung ist aus Serum, Liquor und anderen extravasalen Flüssigkeiten möglich. Benigne und maligne Lungenerkrankungen, Tumoren des diffusen neuroendokrinen Systems (z.  B.  Karzinoide, Gastrinome), das medulläre Schilddrüsenkarzinom, ­Neuroblastome und metastasierte Seminome  – im Gegensatz zu nichtseminösen Keimzelltumoren  – können zu erhöhten NSE-Konzentrationen führen. Insbesondere beim kleinzelligen Bronchialkarzinom kann NSE als Tumormarker für Verlaufs-, Therapiekontrolle und Prognostik verwendet werden. Allerdings eignet sich die NSE trotz ihrer Rolle als Tumormarker durch zu geringe diagnostische Sensitivität und Spezifität nicht als Screeningmarker. Erstaunlicherweise zeigen primäre Gehirntumoren wie Gliome, Meningeome oder Neurinome nur selten erhöhte NSE-Werte. Die NSE kann des Weiteren von Erythrozyten und Thrombozyten freigesetzt werden. cc

Nicht primär neurogene Quellen erhöhter Serumwerte der neuronenspezifischen Enolase sind neuroendokrine Tumoren, benigne und maligne Lungenerkrankungen sowie eine Hämolyse. Präanalytisch ist daher bei der Blutentnahme auf die Vermeidung einer Hämolyse zu achten. Zum Hämolyseausschluss kann freies Hämoglobin gemeinsam mit der NSE bestimmt werden.

Axonaler Schaden verursacht eine vermehrte neuronale NSE-Expression und -Sekretion vor allem im Bereich der geschädigten Axone, was wohl auf den erhöhten Energiebedarf bei neuroregeneratorischen und inflammatorischen Prozessen zurückzuführen ist. Der NSE werden auch neurotrophe Funktionen, eine Förderung der Proliferation inflammatorischer Gliazellen und eine Steuerung der Migration monozytärer Zellen zugeschrieben. Die neuronenspezifische Enolase (auch γ-Enolase genannt) ist daher bei vielen akuten zerebralen Erkrankungen im Blut in erhöhter Konzentration messbar, beispielsweise bei Enzephalitiden [2], Hirnischämien [3], intrakraniellen Blutungen [4], Schädel-Hirn-­ Traumata [5], Epilepsien [6]. Als klassischer Verlaufsparameter destruktiver ZNS-­ Erkrankungen gilt sie eher nicht. Besonders etabliert ist die Rolle der NSE als Prädiktor

10  Laborchemische Hirnschädigungsmarker

169

eines möglichen hypoxischen Hirnschadens nach kardiopulmonaler Reanimation. In einer prospektiven Studie war bei Patienten nach Herzstillstand und kardiopulmonaler Reanimation ein NSE-­Wert von über 80 μg/L mit einem schlechteren neurologischen Befund mit einer Spezifität von 100 % und einer Sensitivität von 60 % assoziiert und wurde als ein neurologischer prognostischer Faktor nach Herzstillstand empfohlen [7]. Dies konnte vor Kurzem in einer multizentrischen-Studie mit Einschluss von mehr als 1000 Patienten bestätigt werden: Drei Tage nach kardiopulmonaler Reanimation mit anschließender Hypothermie-­Behandlung wiesen NSE-Werte über 90 μg/L nach Ausschluss von 3 Patienten mit alternativen Ursachen einer NSE-Wert-Erhöhung (Hämolyse, neuroendokriner Tumor) sicher auf eine äußerst schlechte (neurologische) Prognose – dauerhafter Zustand der reaktionslosen Wachheit oder Versterben – hin [8]. Daher gilt nach S1-Leitlinie zur hypoxischen Enzephalopathie: „Eine NSE-Serumkonzentration > 90  ng/ml 72 Stunden nach Herzstillstand und Reanimation ist unter Berücksichtigung möglicher Störfaktoren bei anhaltend bewusstlosen Patienten ein sehr starker Hinweis für einen schlechten Outcome. Ein deutlicher Anstieg der NSE-Serumkonzentration innerhalb der ersten Tage nach Reanimation ist ebenfalls ein deutlicher Hinweis für einen schlechten Outcome“ [9]. Zeitgleich macht eine sehr niedrige Serum-NSE 72 h nach Herzstillstand und Reanimation eine schwere hypoxische Enzephalopathie unwahrscheinlich, was ihren klinischen Stellenwert in der Post-Reanimationsphase unterstreicht. Auch die diagnostische Abklärung anderer akuter neurologischer Krankheitsbilder könnte von einer Serum-NSE-Bestimmung profitieren. Zur differenzialdiagnostischen Unterscheidung zwischen epileptischem Anfall und einer Synkope konnte beispielsweise bei 52 Patienten mittels ROC-Analyse ein Entscheidungswert von über 11,5 μg/L für das Vorliegen eines epileptischen Anfalls ermittelt werden [6]. Des Weiteren konnten in einem Vergleich zwischen 50 Schlaganfallpatienten mit 75 Patienten mit kardiovaskulären Risikofaktoren und 25 Kontrollpersonen signifikant erhöhte NSE-Werte im Speichel bei Schlaganfall-Risikopatienten festgestellt werden [10]. Am zweiten Tag nach akut-­ ischämischem zerebralen Infarkt konnten erhöhte mit dem Infarktvolumen, nicht aber mit den klinischen Symptomen korrelierende NSE-Werte nachgewiesen werden [11]. Andere Studien fanden dagegen eine solche Korrelation zwischen NSE-Werten und der National Institute of Health Stroke Severity Scale (NIHSS-Scale) [12] oder funktionalem Outcome bei Berücksichtigung der maximalen NSE-Serumkonzentrationen und der CRP-Werte 72  h nach Infarkt [3]. In den entsprechenden Leitlinien der Deutschen Gesellschaft für Neurologie findet die Bestimmung der Serum-NSE aktuell allerdings noch keine Erwähnung und kann zurzeit daher weder in der Diagnostik epileptischer Anfälle [13] noch ischämischer Schlaganfälle [14] außerhalb von Studien empfohlen werden. Auch nach schweren Schädel-Hirn-Schäden können – mit einem Maximum ca. 6 h nach Ereignis – NSE-Spitzenwerte von bis zu 29 μg/L gemessen werden, die sich meist innerhalb von ca. 24–48 h wieder normalisieren [15]. Interessant ist, dass diese mit klinischem Schweregrad und Outcome 6 Monate nach Hirnschaden korrelieren [5]. Eine Studie fand bei milden sportassoziierten Hirntraumata keinen NSE-Anstieg Stunden bis Tage nach Kontusion [16]. Und bei Patienten mit erhöhten Hirndruck (ICP > 20 mmHg) konnte in der Früh- (
12 h) eine Assoziation mit S100B und NSE-Konzentrationen gefunden werden [17]. In der Abklärung des Schädel-­Hirn-­Traumas spielt aber die Bestimmung der Serum-NSE nach aktueller Leitlinie keine Rolle [18]. Demnach kann die NSE zwar als relativ spezifischer akuter Biomarker von ZNS-­ Schäden mit einer Korrelation zum Schweregrad betrachtet werden, besitzt allerdings eine eingeschränkte Sensitivität, was die Interpretation bei akuten Schäden erschwert.

10.4 S100B S100 ist neben NSE der meisterforschte Serumbiomarker für Erkrankungen des Nervensystems. Es gehört zu den kalziumbindenden Proteinen der S100-Calmodulin-Troponin-­ C-Superfamilie und ist ein Dimer aus A- und B-Untereinheiten. Der Name beruht auf der Löslichkeit in 100 % Ammoniumsulfat. S100 ist ein intrazelluläres Protein, welches für zelluläre Differenzierungs- und Proliferationsmechanismen wichtig ist. Es interagiert mit dem Tumorsuppressorgen p53 und kann hierüber den Zellzyklus und Apoptosevorgänge regulieren. S100 kommt in Astrozyten, Oligodendrozyten und peripheren Schwann-Zellen vor wie auch in Melanozyten, Adipozyten und Chrondrozyten. Es erfolgt eine aktive Freisetzung aus geschädigten Zellen [19]. Die Halbwertszeit im Serum beträgt ca. 2–3 h. S100 ist vorwiegend ein Biomarker astrozytärer Schädigung, findet vor allem ­Anwendung als Tumormarker für das maligne Melanom, was der Hauptgrund für die Verfügbarkeit von S100 in diagnostischen Laboratorien ist. Wie für die NSE existieren kommerziell verfügbare Immunoassays zur Detektion von S100B auch für automatisierte Analysegeräte, sodass die Verwendung in der Routinediagnostik eines modernen medizinischen Labors gut möglich ist und meist schnelle Turn-around-Zeiten bestehen. Zu beachten ist, dass die geläufigen kommerziellen Assays S100B messen, welches die beiden Formen S100A1B und S100BB erfasst. S100A1B wird in Kardiomyozyten, quergestreifter Muskulatur, der Niere und den Speicheldrüsen exprimiert. Es konnte allerdings gezeigt werden, dass eine separate Erfassung der Isoformen gegenüber der Gesamterfassung keinen zusätzlichen diagnostischen Nutzen bringt [20]. Trotz allem ergeben sich so zusätzliche differenzialdiagnostische Erwägungen einer S100-Erhöhung. Bei benignen Erkrankungen des Gastrointestinaltrakts, der Lunge oder der Nieren und der Leber ist kaum mit einem Anstieg von S100B über 0,1 μg/L zu rechnen. Schwere bakterielle Infektionen und kardiovaskuläre Ischämien, wie ischämische Schlaganfälle, können aber zu Erhöhung bis zu 2,0 μg/L führen. Bei den soliden Tumoren führt fast ausschließlich das maligne Melanom zu einer Erhöhung von S100B. Für diese Indikation ist S100B der am besten untersuchte Tumormarker. Die Höhe der S100-Konzentration korreliert dort mit dem Tumorstadium und den Krankheitssymptomen und ist zusätzlich noch ein unabhängiger prognostischer Faktor. Im Vergleich zu anderen Tumormarkern hat S100 eine hohe Sensitivität wie auch gute Spezifität für das maligne Melanom.

10  Laborchemische Hirnschädigungsmarker

cc

171

Neben einem malignen Melanom können auch orthopädische Traumata zu erhöhten S100-Werten führen.

Physiologisch ist das Verhältnis der S100-Konzentrationen im Liquor zu Serum 20:1 [21] und S100-Erhöhungen im Liquor sind bei einer Vielzahl neurologischer Erkrankungen zu finden. Liquor-Serum-Quotienten

• NSE: 1:1 • S100: 20:1

Im peripheren Blut ist S100 vor allem bei Schädigungen der Blut-Hirn-Schranke erhöht nachweisbar, was für eine Reihe zerebraler Erkrankungen nachgewiesen werden konnte. Beim Schädel-Hirn-Trauma weist S100 eine hohe Sensitivität (bis zu 94 %) auf und ist schon bei leichten Traumata und häufig früh nach Ereigniseintritt erhöht. In einer Untersuchung von Kindern konnte gezeigt werden, dass die Messung der S100 im Serum ein leichtes Schädel-Hirn Trauma sogar sensitiver erfasst als eine kranielle Computertomografie [22]. In anderen Studien bestand eine Korrelation zwischen dem S100-Wert bei Aufnahme und dem Wert der Glasgow-Koma-Skala, wie auch dem Wert der Glasgow-­ Outcome-­Skala nach 6 Monaten [23, 24]. Eine Studie konnte hohe S100-Konzentrationen (> 0,3 μg/L) in den ersten 24 h mit dem Auftreten eines Hirntodes nach schweren SHT in Verbindung bringen [25]. Nach ischämischen wie hämorrhagischen Schlaganfällen und auch subarachnoidalen Blutungen sind erst später  – nach ca. 48  h  – Erhöhungen der S100-Konzentrationen zu erwarten. Das Maximum wird innerhalb der ersten 3 Tage und der Referenzbereich nach ca. einer Woche wieder erreicht [26]. Sowohl beim ischämischen als auch beim hämorrhagischen Schlaganfall besteht eine Korrelation der S100-­ Werte mit NIHSS, CT-Befund, klinischer Symptomatik und Prognose. Patienten mit Hirninsult mit einer S100-Konzentration über 0,5 μg/L 48 h nach chirurgischem Eingriff hatten eine 2-Jahres-Mortalität von fast 80  %, im Gegensatz zur Gruppe mit niedrigen Konzentrationen, die eine 2-Jahres-Mortalität von unter 20 % aufwies [27]. Der Wert der S100 im Serum kann nach akuten zerebralen Schäden also zur Beurteilung der Schwere und Prognoseabschätzung und in seriellen Messungen zur Verlaufsbeurteilung beitragen. Trotz günstiger Daten hat die Bestimmung dieses Parameters ebenso wie der NSE bisher weder in deutschsprachige noch in die meisten internationalen Leitlinien Eingang gefunden, lediglich skandinavische Leitlinien empfehlen die Bestimmung der S100 als Ausschlusstest zur Vermeidung eines kraniellen CTs bei milden Schädel-Hirn-Traumata [28]. Trotz im Vergleich zur NSE-Wertbestimmung hoher Sensitivität und Spezifität findet dieser Biomarker nach unserem Wissen in der klinischen Routine aktuell noch keine weite Verbreitung [29].

172

A. Eidizadeh und I. Zerr

10.5 Weitere Hirnschädigungsmarker 10.5.1 GFAP (Glial fibrillary acidic protein) Das Glial fibrillary acidic protein (GFAP) ist ein Intermediärfilament der Astrozyten und bildet deren Zytoskelett. Über zehn verschiedene Isoformen des GFAP wurden beschrieben, ebenso wie quantitativ weniger relevante extra-astrozytäre Expressionen in Schwann-Zellen, aber auch in Zellen des Knochenmarks oder der Milz. Bei Schädigung des Hirngewebes kommt es zu einer Proliferation von Astrozyten, der Astrogliose, als deren laborchemischer Surrogatmarker dann Expressionssteigerungen des GFAP im Blut messbar sein können. Bei gesunden Menschen sind die GFAP-Werte im Blut sehr gering, zumeist unter der Nachweisgrenze ( 1) und diffuser (GFAP/UCH-L1 < 1) Gehirnschädigung diskriminieren können [33]. Während S100B und GFAP gleichermaßen radiologisch sichtbare intrazerebrale Läsionen detektieren, soll hier die höhere diagnostische Spezifität des GFAP betont werden, da S100B stärker auch durch extrakranielle Schädigungsvorgänge vor allem ossär im Rahmen von Frakturen freigesetzt werden kann [34]. GFAP könnte also mit höherer Spezifität zur prognostischen Einschätzung eines Gehirnschadens beitragen. Studien wurden bisher zumeist mit laboreigenen Immunoassays oder manuellen kommerziell verfügbaren ELISAs (Enzyme-linked Immunosorbent Assay) erstellt. Für die medizinische Diagnostik zugelassene automatisierte, CE-zertifizierte Testverfahren für die Detektion von GFAP im Serum oder Liquor existieren bisher nicht. Die gute Datenlage lässt allerdings vermuten, dass In-vitro-Diagnostikhersteller für die Zulassung geeignete Verfahren bald entwickeln werden.

10.5.2 UCH-L1 (Ubiquitin carboxy-terminale hydrolase-L1) Die Ubiquitin carboxy-terminale hydrolase-L1 (UCH-L1), auch als neuronenspezifisches Proteinprodukt 9.5 bezeichnet, findet sich in neuronalen Somata. Als neuronenspezifischer Biomarker für Hirnschädigungen wird er erst seit neuester Zeit erforscht. UCH-L1 ist eine Thiolprotease, die ubiquitinierte Proteine wieder deubiquitiniert und für den Proteinhaus-

10  Laborchemische Hirnschädigungsmarker

173

halt von Bedeutung ist. Sie gehört zu einer UCH-Familie, die 3 Isoformen aufweist, wobei nur das UCH-L1 im ZNS stark exprimiert wird. Sie wird darüber hinaus in Zellen des diffusen neuroendokrinen Systems exprimiert und hat eine Plasma-Halbwertszeit von 7–9 h. Wie für das GFAP gilt für die UCH-L1, dass Bestimmungen bisher studienbasiert mit laboreigenen Immunoassays durchgeführt werden. Auch die massenspektrometrische Bestimmung ist möglich. Ein Funktionsverlust des UCH-L1-Enzyms konnte mit Proteinopathien in Verbindung gebracht werden und könnte an der Entstehung neurodegenerativer Erkrankungen beteiligt sein. UCH-L1-Erhöhungen lassen sich im Serum und Liquor 24 h nach intrakranieller Schädigung nachweisen, was auch bei pädiatrischen Patienten demonstriert werden konnte [35]. UCH-L1 wurde beispielsweise in mehreren Studien als Serum- und/oder Liquor-Biomarker des Schädel-Hirn-Traumas verwendet und konnte in einer Studie konzentrationsabhängig zwischen auffälligem und normalem CT-Befund diskriminieren [36] und in einer anderen Studie in Relation zu Schwere der Erkrankung und Mortalität gesetzt werden [37]. Korrelationen zwischen neurologischer Symptomschwere sowie Mortalität und UCH-L1- und S100B-Konzentrationen im Serum fand man bei Patienten mit aneurysmatischen subarachnoidalen Blutungen [38] und hypoxisch-ischämischer Enzephalopathie neonataler Patienten [39]. Außerdem können UCH-L1-Konzentrationen nach epileptischen Anfällen und in Abhängigkeit von deren Anzahl, Schwere und Dauer ansteigen [40]. UCH-L1 scheint, ähnlich wie GFAP, eher Schädigungen der weißen Substanz zu reflektieren. Im Gegensatz zu GFAP-Messwerten führen aber eher diffuse als fokale ­Läsionen zu einem Anstieg der UCH-L1-Konzentrationen und es wird, wie oben erwähnt, empfohlen, einen GFAP/UCH-L1-Quotienten zu bilden. Die Datenlage zu UCH-­L1-­ Serumwerterhöhungen bei extrakraniellen Schädigungen und Tumorerkrankungen, wie dem Lungenkarzinom, ist noch sehr eingeschränkt. Dies sollte also im gegebenen Fall differenzialdiagnostisch bedacht werden. UCH-L1 ist ein sehr spezifischer Marker neuronalen Schadens mit einer guten Beziehung zu Ausmaß und Verlauf einer Hirnschädigung. Insbesondere die kurze Halbwertszeit im Plasma von ca. 6 h könnte UCH-L1 für das Neuromonitoring interessant machen.

10.6 Ausblick auf neuartige Biomarker 10.6.1 Mikro-RNA (miRNA) miRNAs sind eine Gruppe kleiner RNA-Moleküle, die für die posttranskriptionale Genregulation bedeutsam sind. Zirkulierende miRNA lässt sich in Plasma und Liquor molekularbiologisch nachweisen. Ihr Vorhandensein kann auf eine Freisetzung durch spezielle Zellarten hindeuten und wird daher momentan als möglicher Biomarker diverser Erkrankungen erforscht. So konnte bei akuten schweren SHT eine Erhöhung der drei miRNAs (MiR-16, MiR92a, MiR765) im Plasma nachgewiesen werden [41].

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10.6.2 Zirkulierende freie DNA Im Blut zirkulierende zellfreie DNA wird in der Tumorforschung intensiv als möglicher Biomarker im Sinne einer Liquid Biopsy erforscht. Ihre Untersuchung hat bereits Eingang in die Leitlinien zur Diagnostik des Lungenkarzinoms gefunden. Weitere kommerzielle Testsysteme, z. B. für das Mamma-Karzinom, sind in Erarbeitung. Mit Bezug auf Fragen des Neuromonitorings konnte festgestellt werden, dass die Konzentration zellfreier DNA ein unabhängiger Mortalitätsprädiktor bei schwerem SHT ist [42]. Nachteilig ist die von Natur aus fehlende Spezifität zellfreier DNA.

10.6.3 Neurofilament-Leichtketten (NfL) Neurofilamente sind Bestandteil des Zytoskeletts und werden nur in Neuronen gefunden. Sie bestehen aus drei Untereinheiten unterschiedlicher Größe, u.  a. der Neurofilament-­ Leichtkette (NfL). NfL sind als Biomarker für neurodegenerative Erkrankungen, akuten neuronalen Schaden und hypoxische Hirnschäden in der Erforschung. Erhöhte NfL-­ Konzentrationen konnten im Serum von Patienten mit Schädel-Hirn-Trauma nachgewiesen werden [43]. Sie sind ein Zeichen axonaler Schädigung in der weißen Substanz, dessen initiale Serumkonzentration mit dem neurologischen Outcome nach 12 Monaten nach Hirnschädigung korreliert und eine sehr lange Serumhalbwertszeit (ca. 3 Wochen) aufweist [44]. Es konnte gezeigt werden, dass höhere NfL-Konzentration im Serum mit einem schlechteren neurologischen Outcome nach Herz-Kreislauf-Stillstand assoziiert waren [45]. Höhere mittlere arterielle Drücke (80–100  mmHg) waren mit niedrigeren NfL-Konzentrationen korreliert. Somit scheint NfL ein prädiktiver Biomarker nach Herz-Kreislauf-Versagen zu sein. Ebenfalls steht NfL momentan als möglicher Biomarker zum Monitoring des Krankheitsverlaufs und der Therapie von Patienten mit multipler Sklerose zur Diskussion [46].

10.6.4 Exosomen/Mikrovesikel Zirkulierende Exosomen und Mikrovesikel sind extrazelluläre Vesikel, die von Zellen z. B. bei oxidativem oder apoptotischem Stress und durch Proliferationsvorgänge freigesetzt werden. In ihnen können Proteine, Metabolite, DNA oder miRNA-Bestandteile gelöst sein. Durch Zentrifugation lassen sie sich fraktionieren und können dann analysiert werden. So können DNA- oder RNA-Bestandteile zur Diagnostik von Tumormutationen verwendet werden. Außerdem können Proteomic- oder Metabolomic-Analysen an diesen Vesikeln Auskunft über ihre Zellherkunft und Veränderungen dieser Zellen geben. Bei SHT-Patienten konnten im Liquor erhöhte Level an UCH-L1 und GFAP in den Exosomen

10  Laborchemische Hirnschädigungsmarker

175

nachgewiesen werden [47]. Zirkulierende Exosomen mit Tau-Protein konnten bei chronischen traumatischen Hirnschäden als prognostischer Faktor zur Entstehung einer chronisch traumatischen Enzephalopathie eingesetzt werden [48].

10.6.5 Proteomik/Metabolomik Das Proteom umfasst alle Proteine, das Metabolom alle Metabolite einer Zelle oder einer Plasma-/Serumprobe eines Patienten zu einem bestimmten Zeitpunkt. Die Proteomikbzw. Metabolomik-Forschung versucht diese Substanzen zu messen und anhand spezifischer Muster Phänotypen zu differenzieren. Die Analysen erfolgen oft massenspektrometrisch oder mittels Kernspinresonanzspektroskopie und sind noch relativ kostenintensiv und von aufwendiger Expertise abhängig. Innovative Systeme eröffnen aber zunehmend Anwendungsmöglichkeiten. So erfolgte Messungen des Serum-Metaboloms ermöglichten eine Differenzierung zwischen Patienten mit schwerem und diffusem traumatischem Hirnschaden mit einer Sensitivität von 95 % im Vergleich zum CT [49]. In näherer Zukunft sind weitere Studienergebnisse auf diesem Gebiet zu erwarten.

10.6.6 Metallothionein Metallothionein ist ein kleines intrazelluläres Molekül, das in fast allen Zellen des Körpers exprimiert wird und in vier Isoformen auftritt. Es ist in der Lage, Zink- und Kupferionen zu chelatieren, und ist daher für die Homöostase von Spurenelementen wichtig. Metallothionein wurde als möglicher Biomarker für eine traumatische Hirnschädigung 3–6 Tage nach Geschehen vorgeschlagen [50]. Interessanterweise werden Metallothioneine bei akuten neuronalen Schäden stark hochreguliert und zeigen in diversen Experimenten neuroregeneratorische, antiapoptotische, antioxidative, antiinflammatorische und neuroprotektive Wirkungen. In In-vitro-Untersuchungen zeigten sich Hinweise positiver therapeutischer Effekte ihres Einsatzes bei akuter zerebraler Ischämie [51]. Jedenfalls scheint ein gewisses Potenzial zu bestehen.

10.7 Zusammenfassung Da eine venöse Blutentnahme eine leicht durchzuführende und wenig invasive Intervention darstellt, bildet das Serum das optimale Medium für die Bestimmung von Biomarkern sowohl zur Frühdiagnostik als auch zur Verlaufsbeurteilung und Prognostik. Während die neuronenspezifische Enolase (NSE) und das Protein S100 von den meisten medizinischen Laboren bestimmt werden können und auch zunehmend in Leitlinienempfehlungen Eingang finden, werden für neuere vielversprechende neuronale Biomarker gegenwärtig zu einer weiteren Verbreitung beitragende Testverfahren für die medizinische Diagnostik entwickelt.

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Literatur 1. Wang KK, Yang Z, Zhu T, et al. An update on diagnostic and prognostic biomarkers for traumatic brain injury. Expert Rev Mol Diagn. 2018;18:165–80. 2. Czupryna P, Grygorczuk S, Pancewicz S, et al. Evaluation of NSE and S100B in patients with tick-borne encephalitis. Brain Behav. 2018;8:e01160. 3. Pandey A, Shrivastava AK, Saxena K. Neuron specific enolase and c-reactive protein levels in stroke and its subtypes: correlation with degree of disability. Neurochem Res. 2014;39:1426–32. 4. Brea D, Sobrino T, Blanco M, et al. Temporal profile and clinical significance of serum neuron-­ specific enolase and S100  in ischemic and hemorrhagic stroke. Clin Chem Lab Med. 2009;47:1513–8. 5. Vos PE, Lamers KJ, Hendriks JC, et al. Glial and neuronal proteins in serum predict outcome after severe traumatic brain injury. Neurology. 2004;62:1303–10. 6. Lee SY, Choi YC, Kim JH, Kim WJ. Serum neuron-specific enolase level as a biomarker in differential diagnosis of seizure and syncope. J Neurol. 2010;257:1708–12. 7. Almaraz AC, Bobrow BJ, Wingerchuk DM, Wellik KE, Demaerschalk BM. Serum neuron specific enolase to predict neurological outcome after cardiopulmonary resuscitation: a critically appraised topic. Neurologist. 2009;15:44–8. 8. Streitberger KJ, Leithner C, Wattenberg M, et al. Neuron-specific enolase predicts poor outcome after cardiac arrest and targeted temperature management: a multicenter study on 1,053 patients. Crit Care Med. 2017;45:1145–51. 9. Bender A.  S1 Leitlinie Hypoxisch-ischämische Enzephalopathie (HIE) im Erwachsenenalter. 2018. 10. Al-Rawi NH, Atiyah KM. Salivary neuron specific enolase: an indicator for neuronal damage in patients with ischemic stroke and stroke-prone patients. Clin Chem Lab Med. 2009;47:1519–24. 11. Missler U, Wiesmann M, Friedrich C, Kaps M. S-100 protein and neuron-specific enolase concentrations in blood as indicators of infarction volume and prognosis in acute ischemic stroke. Stroke. 1997;28:1956–60. 12. Singh HV, Pandey A, Shrivastava AK, Raizada A, Singh SK, Singh N. Prognostic value of neuron specific enolase and IL-10 in ischemic stroke and its correlation with degree of neurological deficit. Clin Chim Acta. 2013;419:136–8. 13. Elger C, Berkenfeld R. S1 Leitlinie Erster epileptischer Anfall und Epilepsien im Erwachsenenalter. 2017. 14. Diener H, Grau A, Baldus S.  S2e Leitlinie Kryptogener Schlaganfall und offenes Foramen ovale. 2018. 15. Herrmann M, Jost S, Kutz S, et al. Temporal profile of release of neurobiochemical markers of brain damage after traumatic brain injury is associated with intracranial pathology as demonstrated in cranial computerized tomography. J Neurotrauma. 2000;17:113–22. 16. Shahim P, Tegner Y, Marklund N, Blennow K, Zetterberg H. Neurofilament light and tau as blood biomarkers for sports-related concussion. Neurology. 2018;90:e1780–e8. 17. Stein DM, Kufera JA, Lindell A, et  al. Association of CSF biomarkers and secondary insults following severe traumatic brain injury. Neurocrit Care. 2011;14:200–7. 18. Firsching R, Rickels E, Mauer U, et  al. Leitlinie Schädel-Hirn-Trauma im Erwachsenenalter. 2015. 19. Willoughby KA, Kleindienst A, Müller C, Chen T, Muir JK, Ellis EF. S100B protein is released by in vitro trauma and reduces delayed neuronal injury. J Neurochem. 2004;91:1284–91. 20. Nylén K, Ost M, Csajbok LZ, et al. Serum levels of S100B, S100A1B and S100BB are all related to outcome after severe traumatic brain injury. Acta Neurochir. 2008;150:221–7; discussion 7.

10  Laborchemische Hirnschädigungsmarker

177

21. Reiber H. Proteins in cerebrospinal fluid and blood: barriers, CSF flow rate and source-related dynamics. Restor Neurol Neurosci. 2003;21:79–96. 22. Astrand R, Romner B, Lanke J, Undén J. Reference values for venous and capillary S100B in children. Clin Chim Acta. 2011;412:2190–3. 23. Elting JW, de Jager AE, Teelken AW, et al. Comparison of serum S-100 protein levels following stroke and traumatic brain injury. J Neurol Sci. 2000;181:104–10. 24. Thelin EP, Johannesson L, Nelson D, Bellander BM. S100B is an important outcome predictor in traumatic brain injury. J Neurotrauma. 2013;30:519–28. 25. Egea-Guerrero JJ, Murillo-Cabezas F, Gordillo-Escobar E, et al. S100B protein may detect brain death development after severe traumatic brain injury. J Neurotrauma. 2013;30:1762–9. 26. Petzold A, Keir G, Lim D, Smith M, Thompson EJ. Cerebrospinal fluid (CSF) and serum S100B: release and wash-out pattern. Brain Res Bull. 2003;61:281–5. 27. Jönsson H, Johnsson P, Birch-Iensen M, Alling C, Westaby S, Blomquist S. S100B as a predictor of size and outcome of stroke after cardiac surgery. Ann Thorac Surg. 2001;71:1433–7. 28. Sundstrøm T, Wester K, Enger M, et al. [Scandinavian guidelines for the acute management of adult patients with minimal, mild, or moderate head injuries]. Tidsskr Nor Laegeforen. 2013;133:E1-6. 29. Mercier E, Boutin A, Lauzier F, et al. Predictive value of S-100beta protein for prognosis in patients with moderate and severe traumatic brain injury: systematic review and meta-analysis. BMJ. 2013;346:f1757. 30. Czeiter E, Mondello S, Kovacs N, et  al. Brain injury biomarkers may improve the predictive power of the IMPACT outcome calculator. J Neurotrauma. 2012;29:1770–8. 31. Kou Z, Gattu R, Kobeissy F, et al. Combining biochemical and imaging markers to improve diagnosis and characterization of mild traumatic brain injury in the acute setting: results from a pilot study. PLoS One. 2013;8:e80296. 32. Foerch C, Niessner M, Back T, et al. Diagnostic accuracy of plasma glial fibrillary acidic protein for differentiating intracerebral hemorrhage and cerebral ischemia in patients with symptoms of acute stroke. Clin Chem. 2012;58:237–45. 33. Mondello S, Jeromin A, Buki A, et al. Glial neuronal ratio: a novel index for differentiating injury type in patients with severe traumatic brain injury. J Neurotrauma. 2012;29:1096–104. 34. Papa L, Silvestri S, Brophy GM, et al. GFAP out-performs S100β in detecting traumatic intracranial lesions on computed tomography in trauma patients with mild traumatic brain injury and those with extracranial lesions. J Neurotrauma. 2014;31:1815–22. 35. Berger RP, Hayes RL, Richichi R, Beers SR, Wang KK. Serum concentrations of ubiquitin C-­ terminal hydrolase-L1 and αII-spectrin breakdown product 145 kDa correlate with outcome after pediatric TBI. J Neurotrauma. 2012;29:162–7. 36. Welch RD, Ayaz SI, Lewis LM, et al. Ability of serum glial fibrillary acidic protein, ubiquitin C-terminal hydrolase-L1, and S100B to differentiate normal and abnormal head computed tomography findings in patients with suspected mild or moderate traumatic brain injury. J Neurotrauma. 2016;33:203–14. 37. Brophy GM, Mondello S, Papa L, et al. Biokinetic analysis of ubiquitin C-terminal hydrolase-L1 (UCH-L1) in severe traumatic brain injury patient biofluids. J Neurotrauma. 2011;28:861–70. 38. Lewis SB, Wolper R, Chi YY, et al. Identification and preliminary characterization of ubiquitin C terminal hydrolase 1 (UCHL1) as a biomarker of neuronal loss in aneurysmal subarachnoid hemorrhage. J Neurosci Res. 2010;88:1475–84. 39. Jiang SH, Wang JX, Zhang YM, Jiang HF. [Effect of hypothermia therapy on serum GFAP and UCH-L1 levels in neonates with hypoxic-ischemic encephalopathy]. Zhongguo Dang Dai Er Ke Za Zhi. 2014;16:1193-6.

178

A. Eidizadeh und I. Zerr

40. Mondello S, Palmio J, Streeter J, Hayes RL, Peltola J, Jeromin A. Ubiquitin carboxy-terminal hydrolase L1 (UCH-L1) is increased in cerebrospinal fluid and plasma of patients after epileptic seizure. BMC Neurol. 2012;12:85. 41. Redell JB, Moore AN, Ward NH 3rd, Hergenroeder GW, Dash PK. Human traumatic brain injury alters plasma microRNA levels. J Neurotrauma. 2010;27:2147–56. 42. Macher H, Egea-Guerrero JJ, Revuelto-Rey J, et al. Role of early cell-free DNA levels decrease as a predictive marker of fatal outcome after severe traumatic brain injury. Clin Chim Acta. 2012;414:12–7. 43. Al Nimer F, Thelin E, Nyström H, et al. Comparative assessment of the prognostic value of biomarkers in traumatic brain injury reveals an independent role for serum levels of neurofilament light. PLoS One. 2015;10:e0132177. 44. Shahim P, Gren M, Liman V, et al. Serum neurofilament light protein predicts clinical outcome in traumatic brain injury. Sci Rep. 2016;6:36791. 45. Wihersaari L, Ashton NJ, Reinikainen M, et al. Neurofilament light as an outcome predictor after cardiac arrest: a post hoc analysis of the COMACARE trial. Intensive Care Med. 2021;47:39–48. 46. Kuhle J, Kropshofer H, Haering DA, et al. Blood neurofilament light chain as a biomarker of MS disease activity and treatment response. Neurology. 2019;92:e1007–e15. 47. Manek R, Moghieb A, Yang Z, et al. Protein biomarkers and neuroproteomics characterization of microvesicles/exosomes from human cerebrospinal fluid following traumatic brain injury. Mol Neurobiol. 2018;55:6112–28. 48. Stern RA, Tripodis Y, Baugh CM, et al. Preliminary study of plasma exosomal tau as a potential biomarker for chronic traumatic encephalopathy. J Alzheimers Dis. 2016;51:1099–109. 49. Dickens AM, Posti JP, Takala RSK, et al. Serum metabolites associated with computed tomography findings after traumatic brain injury. J Neurotrauma. 2018;35:2673–83. 50. Kukacka J, Vajtr D, Huska D, et al. Blood metallothionein, neuron specific enolase, and protein S100B in patients with traumatic brain injury. Neuro Endocrinol Lett. 2006;27(Suppl 2):116–20. 51. Eidizadeh A, Trendelenburg G. Focusing on the protective effects of metallothionein-I/II in cerebral ischemia. Neural Regen Res. 2016;11:721–2. 52. Slavoaca D, Muresanu D, Birle C, et al. Biomarkers in traumatic brain injury: new concepts. Neurol Sci. 2020;41:2033–44.

Liquordiagnostik in der Intensivmedizin

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Caspar Stephani und Inga Zerr

Inhaltsverzeichnis 11.1  E  inleitung  11.2  P  hysiologische und anatomische Grundlagen  11.3  Liquorgewinnung  11.3.1  Techniken der Liquorgewinnung  11.4  Interpretation der Befunde  11.4.1  Inspektion  11.4.2  Basisparameter  11.4.3  Spezielle Entzündungsmarker  11.4.4  Hirnschädigungsmarker  11.5  Biomarker bei ausgewählten intensivmedizinischen Erkrankungen  11.5.1  Operative Eingriffe  11.5.2  Postoperative kognitive Störungen und Delir  11.5.3  Status epilepticus  11.5.4  Akuter Schlaganfall  11.5.5  Traumatischer Hirnschaden  11.5.6  Septische Enzephalopathie  11.6  Ausblick  11.7  Zusammenfassung  Literatur 

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C. Stephani (*) Universitätsmedizin Göttingen UMG Klinik für Anästhesiologie, Göttingen, Deutschland e-mail: [email protected] I. Zerr Universitätsmedizin Göttingen UMG Klinik für Neurologie, Göttingen, Deutschland e-mail: [email protected] © Der/die Autor(en), exklusiv lizenziert an Springer-Verlag GmbH, DE, ein Teil von Springer Nature 2023 L.-O. Harnisch et al. (Hrsg.), Neuromonitoring in der Intensivmedizin, https://doi.org/10.1007/978-3-662-65998-4_11

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11.1 Einleitung Wie Fruchtwasser den Fetus umgibt Liquor zerebrospinalis das Zentralnervensystem, schützt es mechanisch, unterstützt es metabolisch sowie immunologisch und kann mit meist verhältnismäßig geringer Invasivität gewonnen werden. Aufgrund dieser Aspekte besitzt die Liquoranalyse eine große diagnostische Bedeutung.

11.2 Physiologische und anatomische Grundlagen Liquor ist ein beim Gesunden wasserklares Ultrafiltrat des Blutplasmas. Er besitzt eine mechanische Schutzfunktionen und gilt auch als ein Klärsystem des Zentralnervensystems (ZNS), das – vor allem im Schlaf und unter Narkose [1] – Degradierungsprodukte des ZNS aufnimmt, die dann vaskulär resorbiert werden. Der liquorbildende Filtrationsprozess findet hauptsächlich im Plexus choroideus statt, der den vier intrakraniellen Ventrikeln inwändig anliegt. Die durchschnittliche Liquorproduktionsrate beim Gesunden wird meist mit 0,3–0,4 ml/min bzw. ca. 20 ml/h angegeben, was einem 3- bis 5-maligen vollständigen Liquoraustausch pro Tag entspricht [2]. cc

Neuere Untersuchungsergebnisse weisen stärker als bisher auf relevante u. a. von Alter, Geschlecht und Vorerkrankungen abhängende interindividuelle Unterschiede der Liquorproduktionsraten und Gesamtvolumina des Liquorraumes hin [3–5].

Etwa 90 % der Liquorresorption findet über die Villi arachnoidales der Pacchioni‘schen Granulationen statt, welche Ausstülpungen der großen drainierenden Sinus, vor allem aber des Sinus sagittalis superior sind, und 10–15 % über perineurale Lymphabflusswege kranialer und spinaler Nerven [2]. Klassische Konzepte zur Liquorflussdynamik postulieren vor allem einen (diskreten) Druckgradienten zwischen Liquorentstehung und -resorption als treibende Kraft des Liquorflusses. Neuere Arbeiten weisen zusätzlich auf die Funktion osmotischer Gradienten, kardialer und vaskulärer Pulsationen, pulsatiler Bewegungen durch die Atemmechanik und von Druckgradienten unabhängige aktive Transportprozesse hin [6]. Maßgeblich für Entstehung und Zusammensetzung des Liquor zerebrospinalis sind die Blut-Liquor- und die Blut-Hirn-Schranke (Oberfläche 12–18 m2). Sie bestehen im Plexus choroideus (Blut-Liquor-Schranke) einerseits und im ZNS (Blut-Hirn-Schranke) andererseits aus endothelialen und perivaskulären Gefäßbarrieren und sind dort für die besonderen „Transfereigenschaften“ dieser Strukturen verantwortlich [7]. Wegweisende vor mehr als 100 Jahren durchgeführte Experimente hatten nach intravasaler Farbstoffinjektion tier­ experimentell eine ubiquitäre Organanfärbung demonstrieren können, von der aber Zentralnervensystem und Liquor ausgenommen waren [8]; intrathekal applizierte Farbstoffe wiederum wiesen dazu passend keine relevante systemische Rückverteilung auf. Die vor allem im Plexus choroideus anzutreffende Blut-Liquor-Schranke ist die für die Zusammensetzung des ventrikulären Liquors maßgebliche anatomische Barriere. Sie ist

11  Liquordiagnostik in der Intensivmedizin

181

fenestriert, über losere Gap-Junctions verbunden und mit aktiven wie passiven Transportmechanismen versehen. Ihre Integrität ist für die Filtrationseigenschaften und damit die Liquorkomposition entscheidend. Neben der Blut-Liquor-Schranke, deren Funktionsstörung durch zahlreiche Erkrankungen des ZNS verursacht werden kann – man spricht dann von einer Schrankenfunktionsstörung – sind drei weitere Eigenschaften grundlegend für die Konzentration eines Moleküls im Nervenwasser: 1. Die Blutkonzentration eines bestimmten Moleküls. Da stets eine fraktionierte Filtration stattfindet, ist eine exakte Liquorproteindiagnostik nur in Kenntnis der Serumproteinkonzentrationen möglich. 2. Die Liquorflussrate. Sinkt sie, steigt die Konzentration eines Liquorproteins an. 3. Der hydrodynamische Radius (Einstein-Stokes-Radius) eines Proteins. Er beschreibt das u. a. elektrostatische Wechselwirkungen berücksichtigende funktionelle Volumen eines Moleküls. Für Diffusionsprozesse gilt es gegenüber dem in Dalton angegebenen Molekulargewicht als funktionell wesentlichere Größe. Interessanterweise kann der hydrodynamische Radius kleiner als die eigentliche Atom- oder Molekülgröße ausfallen. Die für die Liquorentstehung bedeutende Korrelation stellt Abb. 11.1 dar. Filtrationslinie der Blut-Liquor-Schranke

Liquorkonzentration in Prozent der Serumkonzentration

100

Chlorid

Serin

10

Harnsäure

1 0

Albumin Coeruloplasmin

0

1

10

a2-Makroglobulin

100

Hydrodynamischer Radius in Å

Abb. 11.1  Dieses Diagramm demonstriert anhand des Liquor-zu-Serum-Verhältnisses und des Molekülradius sechs beispielhafter Moleküle eine der Grundeigenschaften der im Plexus choroideus liegenden Blut-Liquor-Schranke. Die Filtration eines hydrophilen Moleküls aus dem Blutplasma in den Liquor und damit auch dessen Liquor-Serum-Konzentrationsquotient wird im Wesentlichen durch dessen hydrodynamischen Radius (in Ångström, nach dem schwedischen Physiker Anders Jonas Ångström [1814–1874]) bestimmt. Das ausschließlich extrazerebral synthetisierte Albumin ist die Referenzsubstanz zur Beurteilung der Blut-Liquor-Schranke. Deutlich oberhalb dieser Linie liegende hydrophile Moleküle unterliegen am ehesten einem aktiven Transport oder einer zerebralen De-novo-Synthese (nach Felgenhauer 1999 [7])

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Für den Durchtritt lipophiler Substanzen durch die Blut-Liquor-Schranke ist neben dem Molekulargewicht dagegen der Oktanol-Wasser-Verteilungsquotient entscheidend. Die Liquorkonzentration lipophiler Moleküle ist also proportional zu deren Fettlöslichkeit und umgekehrt proportional zum Molekulargewicht. Dieser Zusammenhang gilt auch für die Blut-Hirn-Schranke und wird nach der Meyer-Overton-Regel beschrieben (Abb. 11.2). cc

Die Meyer-Overton-Regel besagt, dass die Fähigkeit der Membrandurchdringung einer Substanz von ihrer Lipophilie abhängt. Ursprünglich wurde diese Beobachtung an Anilinfarbstoffen gemacht, deren Färbeeigenschaften eben mit dem Grad ihrer Lipophilie korrelierten. Lange wurde diese Eigenschaft auch als entscheidend für die Wirkung von Anästhetika angesehen, deren Wirkmechanismen allerdings von einer Reihe weiterer Eigenschaften abhängig sind. Grundsätzlich gilt aber, dass die Fähigkeit eines Medikamentes – z. B. auch antiinfektiver Substanzen –, das Nervenwasser und Nervensystem zu erreichen, wesentlich von seiner Lipophilie bestimmt wird.

Die Blut-Hirn-Schranke unterscheidet sich anatomisch und funktionell von der Blut-­ Liquor-­Schranke. Ihr Endothel ist weitgehend nicht fenestriert, durch Tight-Junctions verschlossen, enthält nur wenige Pinozytosevesikel und stellt insgesamt einen besonders dichten Schutzwall mit nur wenigen proteindurchlässigen Abschnitten (Area postrema, Lipophilie und Transfereigenschaften der Blut-Liquor-Schranke Phenobarbital

Liquorkonzentration in Prozent der Serumkonzentration

100

80 Ofloxacin 60

40 Ciprofloxacin 20 Harnsäure 0 0

1

10

100

1000

10000

Oktanol-Wasser-Verteilungsquotient

Abb. 11.2  Dieses Diagramm demonstriert anhand des Liquor-zu-Serum-Verhältnisses und der im Oktanol-Wasser-Verteilungsquotienten quantifizierbaren Lipophilie einiger Moleküle eine weitere Grundeigenschaft des Stofftransfers der Blut-Liquor-Schranke im Speziellen. Die auf der Abszisse aufgetragene und vereinfacht als Oktanol-Wasser-Verteilungsquotient beschriebene Skalierung gehorcht der Funktion (Octanol/H2O ) / ( MW / 10 −3) (nach Felgenhauer 1999 [7])

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Eminentia medialis) dar. Selbst Harnsäure, ein mit einem hydrodynamischen Radius von 5 Ångström besonders kleines hydrophiles Molekül, kann diese Barriere nicht überwinden [9]. Vereinfacht betrachtet kann die Blut-Hirn-Schranke nur durch aktiven Transport – es gibt spezifische Transporter für Glukose, Laktat, Aminosäuren – oder für lipophile Moleküle (bis zu einem Molekulargewicht von maximal 500 Dalton) mittels Diffusion überwunden werden, ein Prozess, der durch die bereits genannte Meyer-Overton-Regel beschrieben wird und von Oldendorf experimentell bestätigt wurde [10]. Eine besondere Bedeutung im Bereich der Blut-Hirn-Schranke nehmen Aquaporin-4-Kanäle ein, die sich in großer Zahl an dieser Schranke befinden und an der Druck-, Elektrolyt- und Flüssigkeitsregulation beteiligt sind. Zwei zusätzliche grundlegende und für die Interpretation der Ergebnisse der Liquordiagnostik wichtige Feststellungen sollen dem weiteren Kapitel vorangestellt werden. 1. Der sich von seiner ventrikulären Hauptproduktionsstätte, nach zisternal und dann spinal bzw. nach suprakortikal bewegende Liquor verändert sich im Verlauf dieser Passage erheblich und stellt daher streng genommen kein homogenes Medium dar [4]. 2. Nur etwa 40–50 % des Volumens des Zentralnervensystems gelten als durch Liquordiagnostik erfassbar. Im Gegensatz zu meningealen Prozessen, die sich fast immer im Liquor widerspiegeln, kann Liquordiagnostik also pathologische Prozesse des Hirnparenchyms grundsätzlich nicht kategorisch ausschließen. Insbesondere ventrikelferne, beispielsweise frontal lokalisierte Prozesse, lassen sich durch eine lumbale Liquordiagnostik also auch dann nicht immer feststellen, wenn sie eindeutig mit einer aktiven Molekülproduktion assoziiert sind [11, 12] (Abb. 11.3).

Abb. 11.3  Der karierte, die Ventrikel bis etwa 3 cm umgebende Bereich gilt als „liquoranalytisch“. Pathologische Prozesse innerhalb dieser Zone spiegeln sich also meist auch im Liquorbefund wider. Außerhalb davon liegende und auch kortikale Prozesse tun dies weniger sicher, sodass eine inverse Beziehung zwischen der Nachweisbarkeit von Prozessmarkern im Liquor und der Ventrikelentfernung zu bestehen scheint (Daten nach Rieckmann et al. 1997) [57]

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11.3 Liquorgewinnung Liquor cerebrospinalis wird mittels Liquorpunktion oder aus einer bereits einliegenden Lumbal- oder Ventrikeldrainage gewonnen. Die immer aseptisch durchzuführenden Liquorpunktionen können lumbal und in seltenen Fällen subokzipital erfolgen. Die Indikationsstellung für eine Liquorpunktion liegt in den Händen des Klinikers und bedarf stets einer Einwilligung durch Patient oder Patientenvertreter. Die drei wesentlichen Kontraindikationen (KI) zur Durchführung einer Liquorpunktion sind: 1 . Ein entzündlicher Prozess, der direkt im Punktionsbereich liegt. 2. Ausgeprägte Gerinnungsstörungen: a. Thrombozytopenie: Relative KI 99 %

21 200

>99 %

55

[26]. Als normwertig gelten Liquorlaktatwerte von < 2 mmol/l. Dagegen zeigen Liquorlaktatwerte von > 4 mmol/l eine diagnostische Sensitivität und Spezifität von jeweils über 90 % hinsichtlich des Vorliegens einer nichtviralen Meningitis an [27].

11.4.2.4 Glukose Glukose gelangt nahezu ausschließlich durch aktiven Transport in den Liquor. Da der physiologische Quotient zwischen Liquor- und Blutglukose weitgehend blutzuckerunabhängig bei 0,6 liegt, sollte Liquorglukose nur unter Hinzunahme eines zeitgleich bestimmten Blutzuckers interpretiert werden. Grundsätzlich gelten Quotienten von weniger als 0,4 als gute Prädiktoren für das Vorliegen einer nichtviralen Meningitis [28].

11.4.3 Spezielle Entzündungsmarker 11.4.3.1 Immunglobulinklassen Immunglobuline erscheinen im Liquor nach Diffusion durch die Blut-Liquor-Schranke in typischen auf Albumin normierten Konzentrationen (Tab. 11.2). Eine im Liquor stattfindende Antikörpersynthese ist pathophysiologisches Korrelat einer intrathekalen ­Entzündung und kann durch eine im Vergleich zur Albuminkonzentration dysproportionale Zunahme des Liquor-Serum-Quotienten der entsprechenden Antikörperklasse nachgewiesen werden.

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11.4.3.2 Oligoklonale Banden Mit diesem Begriff wird ein in der isoelektrischen Fokussierung typischerweise erkennbares Muster im Rahmen einer intrathekalen Immunreaktion beschrieben. Findet sich ein identisches klonales Muster auch in der parallel durchzuführenden isoelektrischen Fokussierung des Serums, kann von einer systemischen Immunreaktion ausgegangen werden. Wichtig für das Verständnis dieses Reaktionstyps ist, dass er die Regel einer Immunreaktion auch auf einzelne Krankheitserreger und Antigene darstellt, diese also immer zu einer polyvalenten Antikörperproduktion unterschiedlicher Spezifität führt [17]. 11.4.3.3 Spezifische Immunglobuline und Antikörperklassen Ein differenzialdiagnostisch bedeutsamer Unterschied zwischen der Immunreaktion im Blut und derjenigen des Liquors liegt in der abweichenden zeitlichen Dynamik der im Liquor auftretenden Immunglobulinklassen. So können im Liquor auch die im Blut meist nur in der Frühphase einer Immunantwort zu beobachtenden Immunglobuline der Klasse M häufig ohne Isotypenwechsel über Monate persistieren und verlieren damit ihren Bezug zur akuten Krankheitsphase. Von großer Bedeutung in der Erregerdiagnostik ist der Nachweis erregerspezifischer Antikörper z. B. im Falle einer Herpes-simplex-Virus-­Enzephalitis oder bei Vorliegen einer Neuroborreliose. Der Nachweis spezifischer Antikörperklassen ist von besonderer Bedeutung auch in der Diagnose einer multiplen Sklerose, bei der sich ohne direkten Erregerbezug intrathekal häufig Antikörper gegen Masern, Röteln und Mumps (MRZ-Reaktion) nachweisen lassen. 11.4.3.4 CRP, PCT und andere Entzündungsparameter im Liquor Das C-related peptide (CRP) – als Akute-Phase-Protein in der Leber – und Procalcitonin (PCT) – als Prohormon in den C-Zellen der Schilddrüse – werden nach heutigem Kenntnisstand ausschließlich extrathekal synthetisiert. Ihr Nachweis im Liquor ist damit Folge eines Überwindens der Blut-Hirn- und/oder der Blut-Liquor-Schranke. Entsprechend werden bei schwerer Inflammation auch erhöhte Werte im Liquor gefunden [29]. Eine eigenständige diagnostische Bedeutung besteht nicht. Dagegen finden sich interessanterweise lokal synthetisierte Zytokine  – Interleukin-6, Interleukin-10 oder TGF-β1  – im Liquor beispielsweise im Rahmen von Autoimmunprozessen in der Liquordiagnostik. Außerhalb wissenschaftlicher Untersuchungen spielen diese Parameter jedoch bisher keine Rolle.

11.4.4 Hirnschädigungsmarker 11.4.4.1 NSE Die neuronenspezifische Enolase ist ein – dank verbesserter Analysemethoden – mittlerweile auch in geringsten Konzentrationen im peripheren Blut nachweisbares vor allem neuronales Protein, dessen Bedeutung im Serum daher klinisch mittlerweile einen höheren Stellenwert besitzt als die aufwendigere Liquordiagnostik. Aus diesem Grund ist seine Bestimmung im Liquor im Rahmen der intensivmedizinischen Diagnostik nur selten erforderlich (s. Kap. 10).

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11.4.4.2 S100 S100 ist ein glialer Marker, der mit einer Halbwertszeit von etwa 2 Stunden nach akuten zerebralen Ereignissen beispielsweise im Rahmen eines Schädel-Hirn-Traumas oder nach einem epileptischen Anfall deutlich erhöht ist, meist jedoch rasch seinen Normbereich wieder erreicht [7]. Auch er kann mittlerweile serologisch nachgewiesen werden. 11.4.4.3 Tau/pTau Das Tau-Protein ist ein axonales Strukturprotein und daher typischerweise im Falle axonaler Schädigungen erhöht. Einen differenzialdiagnostisch relevanten Stellenwert besitzt es vor allen Dingen für die Differenzierung neurodegenerativer Erkrankungen. So steigen die Konzentrationen des Proteins Tau und der phosphorylierten Form (pTau) bei der Alzheimer-­ Erkrankung stark an und sind zusammen mit Beta-Amyloid (s. u.) Bestandteil biomarkerdefinierter diagnostischer Kriterien der Alzheimer-Erkrankung [30]. Erhöhte Werte finden sich allerdings auch bei anderen neurodestruktiven Erkrankungen, u.  a. nach einem Schlaganfall [31] oder im Rahmen eines Schubs bei multipler Sklerose [21, 32]. 11.4.4.4 Beta-Amyloid Amyloid-Beta 1-42- sowie 1-40-Peptide (A-beta  42 und A-beta  40) sind durch Enzymspaltung entstehende Bruchstücke des Amyloid-Vorläuferproteins (APP). Sie entstehen laufend im Zuge dessen physiologischer Prozessierung. Entscheidend ist dabei, dass das A-beta 42 eine hohe Aggregationsneigung aufweist und Bestandteil des Kerns seniler Plaques ist, die wiederum kennzeichnend für die Alzheimer-Erkrankung sind. Die Liquorkonzentrationen des A-beta 42 sind bei der Alzheimer Erkrankung erniedrigt, möglicherweise ist auch ein veränderter Quotient aus A-beta  42 und A-beta  40 bezüglich des Krankheitsvorhersagewertes noch aussagekräftiger (ATN-System [30]). 11.4.4.5 Neurofilament Bei den Neurofilamenten handelt es sich um Strukturproteine von Axonen. Erhöhte Konzentrationen im Liquor und/oder Serum weisen auf axonale Schädigungsprozesse bei neurodegenerativen und neuroinflammatorischen Erkrankungen hin. Insbesondere bei der Motoneuronerkrankung (amyotrophe Lateralsklerose) werden die erhöhten Neurofilamentwerte als diagnoseunterstützend angesehen [33].

11.5 Biomarker bei ausgewählten intensivmedizinischen Erkrankungen 11.5.1 Operative Eingriffe Auswirkungen operativer Eingriffe auf neuronale Funktionen und Destruktionsmarker werden seit Langem diskutiert, ohne dass der Mechanismus, der zu diesen Veränderungen

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führen soll, verstanden ist. Eine intravenöse Propofol – und Remifentanil-Narkose, aber auch Isofluran scheinen keinen signifikanten Effekt auf die A-beta- oder Tau-­Konzentration im Liquor zu haben [34, 35]. Desfluran dagegen ist mit einem Abfall der A-beta42-­ Konzentration 2 Stunden nach der Operation/Anästhesie assoziiert, hat aber wohl keinen Einfluss auf die Tau-Konzentration im Liquor [36]. Dagegen wurde ein Anstieg von A-beta  1-42 24 Stunden nach Aortenklappenersatz und kardiopulmonalem Bypass beschrieben, ohne dass Effekte auf die Kognition untersucht wurden [37]. Nach orthopädischen Operationen wurden Anstiege der Konzentrationen des Tau-Proteins, der NSE und von A-beta 42 berichtet, während die Serumkonzentration der Neurofilamente unverändert blieb [38]. Bei an Demenz leidenden Patienten besteht eine Assoziation zwischen erhöhten Liquor-Tau-Konzentrationen sowie einer niedrigen A-beta 1–42/1-40-Ratio mit einer erhöhten 90-­Tage-Mortalität [39].

11.5.2 Postoperative kognitive Störungen und Delir Postoperative kognitive Dysfunktionen (POCD) sind bei bis zu 20 % älterer Patienten 3 Monate nach operativen Eingriffen nachweisbar. Nach bisherigen Ergebnissen könnten perioperativ gemessene Konzentrationen von A-beta 1-42 (erniedrigt) bzw. eine abnorme A-beta  42/Tau-Ratio ein erhöhtes Risiko des Auftretens einer POCD anzeigen [1, 40]. Zudem steht das Vorhandensein abnormer Konzentrationen von A-beta  1-42, Tau und pTau im Liquor in Zusammenhang mit dem Auftreten eines postoperativen Delirs bei Patienten ohne klinischen Hinweis auf eine Demenz [1, 41, 42]. Diskutiert wird hier die Hypothese, ob es sich dabei um eine präklinische Alzheimer-Pathologie handeln könnte, die im Rahmen des operativen Eingriffes demaskiert wird. Bedeutend ist aber, dass sich nach einer neuen Studie mit 110 kognitiv gesunden Patienten, die sich einer nichtkranialen und nichtkardialen OP unterzogen, weder 24 Stunden noch 6 Wochen postoperativ signifikante Veränderungen des Liquor-Tau, -pTau oder -beta-Amyloids zeigten [43].

11.5.3 Status epilepticus Bisher existieren nur wenige Daten über die Liquorkonzentrationen hirneigener Proteine bei Patienten mit Epilepsie bzw. einem Status epilepticus. Einer Untersuchung zufolge steigen die Konzentrationen des Liquor-Tau-Wertes bei Patienten mit einem ­therapierefraktären Status epilepticus im Vergleich zu Patienten, bei denen der Status medikamentös durchbrochen werden konnte, stark an. Zudem korreliert die Tau-­ Proteinkonzentration im Liquor mit der Dauer eines Status epilepticus sowie der Wahrscheinlichkeit der Entwicklung einer Epilepsie, was diesem Parameter eine prognostische Relevanz zukommen lässt [44].

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11.5.4 Akuter Schlaganfall Wiederholt nach einem Apoplex abgenommene Liquorproben zeigen einen Anstieg der Tau-Konzentration nach 2–3 Tagen, höchste Werte werden auch nach ca. 3 Wochen berichtet und eine Normalisierung stellt sich im Verlauf von 3–5 Monaten ein. Interessanterweise findet sich jedoch keine liquorchemische Reaktion der phosphorylierten Tau-Form (pTau) [31, 45]. Auch die Konzentrationen der Neurofilamente und phosphorylierten Neurofilamente pNFH in Liquor und Serum steigen nach einem Schlaganfall an, sind am höchsten ca. 3 Wochen nach Ereignis und normalisieren sich nach 3–5 Monaten. Liquor-­ NFL- und Serum-NFL Werte korrelieren mit dem Barthel-Index nach 3–5 Monaten [46]. Das Glial fibrillary acidic protein (GFAP) und S100B-Konzentrationen korrelieren mit dem Schweregrad des Schlaganfalls bei Aufnahme, während eine solche Korrelation für die NSE nicht gezeigt werden konnte [47]. Interessanterweise sind die Konzentrationen des basischen Myelinproteins (MBP) im Liquor nach subkortikalen Infarkten höher als nach kortikalen Infarkten.

11.5.5 Traumatischer Hirnschaden Erniedrigte A-beta1-42-Konzentrationen wurden bei Patienten nach einem schwerem Hirntrauma berichtet und sind ein Hinweis auf eine erhöhte 6-Monats-Mortalität [48], wogegen ansteigende Konzentrationen von A-beta 1-42 mit klinischer Verbesserung korrelieren [49]. Ansteigende Konzentrationen von Liquor- und Serum-NFL wurden auch bei Eishockeyspielern und Boxern mit Gehirnerschütterung detektiert [50, 51].

11.5.6 Septische Enzephalopathie Die akute sepsisinduzierte zerebrale Dysfunktion (= septische Enzephalopathie) stellt eine schwerwiegende Komplikation der Sepsis dar. Die Routine-Liquorbiomarker sind in der Regel unauffällig, eine inkonsistente Eiweißerhöhung oder ein pathologischer Albuminquotient als Ausdruck einer Blut-Hirn-Schrankenstörung wird aber beobachtet [52]. In den letzten Jahren gab es einige (noch) wenige Versuche, liquorbasierte Marker für die septische Enzephalopathie zu definieren. Während S100B-Konzentrationen im Liquor generell kontrovers diskutiert werden [53–55], scheint die Berechnung des S100B-CSF-Blut-Quotienten unter Bezugnahme auf den Liquor-Serum-Albumin-­ Quotienten eine intrathekale Synthese von S100B bei Sepsis anzuzeigen. Basierend auf einer entsprechenden Berechnung können auch andere Parameter im pathologischen Bereich liegen [53]. Dazu gehören auch Nitritoxid (NO) und Lipidperoxid (LPO). Einen weiteren Marker könnte NT-proCNP darstellen [55], dessen Liquorkonzentrationen bei

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Sepsis im Liquor mit Interleukin-6-Konzentrationen am Tag 3 korrelieren. Liquorkonzentrationen der Neurofilamente (Neurofilament light) sind bei der sepsisassoziierten Enzephalopathie im Liquor erhöht und korrelieren mit der Prognose [55]. Möglicherweise können neben NFL auch sTREM2-Konzentrationen als prognostische Biomarker genutzt werden, in dazu durchgeführten Studien wiesen höhere Liquorkonzentrationen auf eine schlechte Prognose hin [55, 56].

11.6 Ausblick Mit ihrer weit mehr als ein Jahrhundert umfassenden Geschichte trägt die Liquoranalyse weiterhin entscheidend zur neurologischen Diagnostik bei. Gleichzeitig sind verschiedene physiologische Aspekte der Liquorentstehung bisher nur unvollständig verstanden. Dies gilt beispielsweise für die Bedeutung des Beitrags des Hirnparenchyms zur Liquorzusammensetzung. Während einige Autoren vom sog. liquoranalytischen Gehirn sprechen [7], ist der Großteil des Liquorproteins ein Ultrafiltrat des Blutplasmas (s. ausgesprochen niedrige Konzentrationen neuronaler Marker – NSE [10 μg/l], Protein S 100 [1,4 μg/l] – im Verhältnis zu den Größenordnungen darüber liegenden Konzentrationen meningealer Marker). Eine effektive Diffusionsbarriere zwischen Liquor und ZNS scheint also vorzuliegen. Auch hinsichtlich der treibenden Kräfte der Liquorzirkulation existieren unterschiedliche Konzepte, die Druckgradienten zwischen Liquorproduktion und -resorption, die thorakale Mechanik und auch zirkadiane Veränderungen berücksichtigen. Klinisch dagegen gilt es Unterschiede der im letzten Abschnitt unseres Kapitels angedeuteten Zusammenhänge zwischen Destruktionsmarkern im Liquor und intensivmedizinischen Zuständen weiter zu beschreiben und zu nutzen. Zwei größere Studien untersuchen gegenwärtig – unter anderen Biomarkern – den Zusammenhang von Liquorveränderungen mit Verläufen nach Schädel-Hirn-Trauma (NCT05235802 seit 2/2022 am schwedischen Karolinska-­Institut und NCT04124029 seit 6/2021 in Boston, U.S.A.). Eine mehrjährig angelegte Studie (COLETTE) des Hôpital de la Pitié Salpêtrière in Paris, Frankreich, beinhaltet die Untersuchung des Liquors von Patienten mit Status epilepticus (NCT04421846). Und das Erstellen eines detaillierten Liquorproteinprofils einschließlich der wiederholten Messung zahlreicher Liquorzytokine in den ersten 72 Stunden nach thorakaler Aortenchirurgie ist das zentrale Anliegen der TURBO-Studie (NCT04523909), die an der Radboud-­ Universität im niederländischen Nijmegen durchgeführt wird. Bedeutsam ist zudem, dass neuere Entwicklungen auf dem Gebiet der sensitiven Nachweisverfahren (z. B. SIMOA-­ Technologie oder sensitivere ELISA) inzwischen den Nachweis vieler hirneigener Proteine auch im Plasma (Tau, pTau, NfL, PrP, A-beta) ermöglichen. In Zukunft wird somit ein laborchemisches Neuromonitoring bei vermutetet neuronaler Schädigung wesentlich einfacher werden.

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11.7 Zusammenfassung Liquordiagnostik – von der Inspektion, über Protein-, Laktatbestimmung und Zytologie bis hin zu hochdifferenzierter Antikörperbestimmung – stellt neben mittlerweile blutdiagnostisch erfassbaren Prozessmarkern des Zentralnervensystems den wichtigsten Baustein der neurochemischen Diagnostik intensivmedizinisch behandelter Patienten dar. Auch für die Liquordiagnostik gilt, dass sie ihren größten Wert als eine andere diagnostische Verfahren ergänzende Untersuchung entfaltet.

Literatur 1. Xie Z, McAuliffe S, Swain CA, et al. Cerebrospinal fluid aβ to tau ratio and postoperative cognitive change. Ann Surg. 2013;258:364–9. 2. Davson H, Hollingsworth G, Segal MB. The mechanism of drainage of the cerebrospinal fluid. Brain. 1970;93:665–78. 3. Eide PK, Valnes LM, Lindstrøm EK, Mardal KA, Ringstad G. Direction and magnitude of cerebrospinal fluid flow vary substantially across central nervous system diseases. Fluids Barriers CNS. 2021;18:16. 4. Nau R, Sörgel F, Eiffert H. Central nervous system infections and antimicrobial resistance: an evolving challenge. Curr Opin Neurol. 2021;34:456–67. 5. Tumani H, Huss A, Bachhuber F. The cerebrospinal fluid and barriers – anatomic and physiologic considerations. Handb Clin Neurol. 2017;146:21–32. 6. Brinker T, Stopa E, Morrison J, Klinge P. A new look at cerebrospinal fluid circulation. Fluids Barriers CNS. 2014;11:10. 7. Felgenhauer K, Beuche W.  Labordiagnostik neurologischer Erkrankungen. Stuttgart: Georg Thieme Verlag; 1999. 8. Goldmann E. Vitalfärbung des Zentralnervensystems. Berlin: Verlag der Königlichen Akademie der Wissenschaften; 1913. 9. Pardridge WM. Recent advances in blood-brain barrier transport. Annu Rev Pharmacol Toxicol. 1988;28:25–39. 10. Oldendorf WH, Hyman S, Braun L, Oldendorf SZ. Blood-brain barrier: penetration of morphine, codeine, heroin, and methadone after carotid injection. Science. 1972;178:984–6. 11. Jacobi C, Reiber H, Felgenhauer K. The clinical relevance of locally produced carcinoembryonic antigen in cerebrospinal fluid. J Neurol. 1986;233:358–61. 12. Wilson M, Bryan RT, Fried JA, et al. Clinical evaluation of the cysticercosis enzyme-linked immunoelectrotransfer blot in patients with neurocysticercosis. J Infect Dis. 1991;164:1007–9. 13. Whiteley W, Al-Shahi R, Warlow CP, Zeidler M, Lueck CJ. CSF opening pressure: reference interval and the effect of body mass index. Neurology. 2006;67:1690–1. 14. Oschmann P, Kunesch E, Zettl U. Liquorpunktion – Indikation, Techniken und Komplikationen. In: Zettl U, Lehmitz R, Mix E, Herausgeber. Klinische Liquordiagnostik. Berlin/New York: W. de Gruyter; 2005. S. 21–38. 15. Petereit H-F, Sindern E, Wick M. Liquordiagnostik – Leitlinien der Liquordiagnostik und Methodenkatalog der Deutschen Gesellschaft für Liquordiagnostik und Klinische Neurochemie. Heidelberg: Springer; 2007.

11  Liquordiagnostik in der Intensivmedizin

197

16. Nagy K, Skagervik I, Tumani H, et al. Cerebrospinal fluid analyses for the diagnosis of subarachnoid haemorrhage and experience from a Swedish study. What method is preferable when diagnosing a subarachnoid haemorrhage? Clin Chem Lab Med. 2013;51:2073–86. 17. Reiber H, Uhr M.  Liquordiagnostik. In: Berlit P, Herausgeber. Klinische Neurologie. Berlin/ Heidelberg: Springer; 2011. 18. Schmutzhard E. Shuntassoziierte Ventrikulitis. Entzündliche Erkrankungen des Nervensystems. Stuttgart: Thieme; 2000. 19. Weisner B, Bernhardt W.  Protein fractions of lumbar, cisternal, and ventricular cerebrospinal fluid. Separate areas of reference. J Neurol Sci. 1978;37:205–14. 20. Breiner A, Bourque PR, Allen JA.  Updated cerebrospinal fluid total protein reference values improve chronic inflammatory demyelinating polyneuropathy diagnosis. Muscle Nerve. 2019;60:180–3. 21. Tumani H. Physiology and constituents of CSF. In: Deisenhammer F, Herausgeber. Cerebrospinal fluid in clinical neurology. Cham: Springer; 2015. 22. Hayaishi O. Molecular mechanisms of sleep-wake regulation: a role of prostaglandin D2. Philos Trans R Soc Lond Ser B Biol Sci. 2000;355:275–80. 23. Ohe Y, Ishikawa K, Itoh Z, Tatemoto K.  Cultured leptomeningeal cells secrete cerebrospinal fluid proteins. J Neurochem. 1996;67:964–71. 24. Yamashima T, Sakuda K, Tohma Y, et al. Prostaglandin D synthase (beta-trace) in human arachnoid and meningioma cells: roles as a cell marker or in cerebrospinal fluid absorption, tumorigenesis, and calcification process. J Neurosci Off J Soc Neurosci. 1997;17:2376–82. 25. Felgenhauer K. The filtration concept of the blood-CSF barrier as basis for the differentiation of CSF proteins. In: Greenwood J, Begley D, Segal M, Herausgeber. New concepts of a bloodbrain barrier. New York: Plenum Press; 1995. S. 209–17. 26. Wellmer A, Prange J, Gerber J, et al. d- and l-lactate in rabbit and human bacterial meningitis. Scand J Infect Dis. 2001;33:909–13. 27. Sakushima K, Hayashino Y, Kawaguchi T, Jackson JL, Fukuhara S. Diagnostic accuracy of cerebrospinal fluid lactate for differentiating bacterial meningitis from aseptic meningitis: a meta-­ analysis. J Infect. 2011;62:255–62. 28. Asmolov R, Rousseau G, Grammatico-Guillon L, Guillon A. Capillary glucose meters cannot substitute serum glucose measurement to determine the cerebrospinal fluid to blood glucose ratio: a prospective observational study. Eur J Anaesthesiol. 2017;34:854–6. 29. Shokrollahi MR, Shabanzadeh K, Noorbakhsh S, Tabatabaei A, Movahedi Z, Shamshiri AR. Diagnostic value of CRP, procalcitonin, and ferritin levels in cerebrospinal fluid of children with meningitis. Cent Nerv Syst Agents Med Chem. 2018;18:58–62. 30. Jack CR Jr, Bennett DA, Blennow K, et al. NIA-AA research framework: toward a biological definition of Alzheimer’s disease. Alzheimers Dement. 2018;14:535–62. 31. Kaerst L, Kuhlmann A, Wedekind D, Stoeck K, Lange P, Zerr I. Cerebrospinal fluid biomarkers in Alzheimer’s disease, vascular dementia and ischemic stroke patients: a critical analysis. J Neurol. 2013;260:2722–7. 32. Brettschneider J, Maier M, Arda S, et al. Tau protein level in cerebrospinal fluid is increased in patients with early multiple sclerosis. Mult Scler. 2005;11:261–5. 33. Steinacker P, Feneberg E, Weishaupt J, et al. Neurofilaments in the diagnosis of motoneuron diseases: a prospective study on 455 patients. J Neurol Neurosurg Psychiatry. 2016;87:12–20. 34. Pikwer A, Castegren M, Namdar S, Blennow K, Zetterberg H, Mattsson N. Effects of surgery and propofol-remifentanil total intravenous anesthesia on cerebrospinal fluid biomarkers of ­inflammation, Alzheimer’s disease, and neuronal injury in humans: a cohort study. J Neuroinflammation. 2017;14:193.

198

C. Stephani und I. Zerr

35. Berger RP, Hayes RL, Richichi R, Beers SR, Wang KK. Serum concentrations of ubiquitin C-­ terminal hydrolase-L1 and αII-spectrin breakdown product 145 kDa correlate with outcome after pediatric TBI. J Neurotrauma. 2012;29:162–7. 36. Zhang B, Tian M, Zheng H, et al. Effects of anesthetic isoflurane and desflurane on human cerebrospinal fluid Aβ and τ level. Anesthesiology. 2013;119:52–60. 37. Reinsfelt B, Westerlind A, Blennow K, Zetterberg H, Ricksten SE. Open-heart surgery increases cerebrospinal fluid levels of Alzheimer-associated amyloid β. Acta Anaesthesiol Scand. 2013;57:82–8. 38. Danielson M, Wiklund A, Granath F, et al. Association between cerebrospinal fluid biomarkers of neuronal injury or amyloidosis and cognitive decline after major surgery. Br J Anaesth. 2021;126:467–76. 39. Dutkiewicz R, Zetterberg H, Andreasson U, Blennow K, Nellgård B.  Dementia and CSF-­ biomarkers for Alzheimer’s disease predict mortality after acute hip fracture. Acta Anaesthesiol Scand. 2020;64:93–103. 40. Evered L, Silbert B, Scott DA, Ames D, Maruff P, Blennow K. Cerebrospinal fluid biomarker for Alzheimer disease predicts postoperative cognitive dysfunction. Anesthesiology. 2016;124:353–61. 41. Fong TG, Vasunilashorn SM, Gou Y, et al. Association of CSF Alzheimer’s disease biomarkers with postoperative delirium in older adults. Alzheimers Dement (N Y). 2021;7:e12125. 42. Chan CK, Sieber FE, Blennow K, et al. Association of depressive symptoms with postoperative delirium and csf biomarkers for Alzheimer’s disease among hip fracture patients. Am J Geriatr Psychiatry. 2021;29:1212–21. 43. Berger M, Browndyke JN, Cooter Wright M, et al. Postoperative changes in cognition and cerebrospinal fluid neurodegenerative disease biomarkers. Ann Clin Transl Neurol. 2022;9:155–70. 44. Monti G, Tondelli M, Giovannini G, et al. Cerebrospinal fluid tau proteins in status epilepticus. Epilepsy Behav E&B. 2015;49:150–4. 45. Hesse C, Rosengren L, Andreasen N, et al. Transient increase in total tau but not phospho-tau in human cerebrospinal fluid after acute stroke. Neurosci Lett. 2001;297:187–90. 46. Pujol-Calderón F, Portelius E, Zetterberg H, Blennow K, Rosengren LE, Höglund K. Neurofilament changes in serum and cerebrospinal fluid after acute ischemic stroke. Neurosci Lett. 2019;698:58–63. 47. Brouns R, De Vil B, Cras P, De Surgeloose D, Mariën P, De Deyn PP. Neurobiochemical markers of brain damage in cerebrospinal fluid of acute ischemic stroke patients. Clin Chem. 2010;56:451–8. 48. Mondello S, Buki A, Barzo P, et al. CSF and plasma amyloid-β temporal profiles and relationships with neurological status and mortality after severe traumatic brain injury. Sci Rep. 2014;4:6446. 49. Brody DL, Magnoni S, Schwetye KE, et al. Amyloid-beta dynamics correlate with neurological status in the injured human brain. Science. 2008;321:1221–4. 50. Shahim P, Politis A, van der Merwe A, et al. Neurofilament light as a biomarker in traumatic brain injury. Neurology. 2020;95:e610–e22. 51. Neselius S, Zetterberg H, Blennow K, Marcusson J, Brisby H. Increased CSF levels of phosphorylated neurofilament heavy protein following bout in amateur boxers. PLoS One. 2013;8:e81249. 52. Adam N, Kandelman S, Mantz J, Chrétien F, Sharshar T. Sepsis-induced brain dysfunction. Expert Rev Anti-Infect Ther. 2013;11:211–21. 53. Hamed SA, Hamed EA, Abdella MM. Septic encephalopathy: relationship to serum and cerebrospinal fluid levels of adhesion molecules, lipid peroxides and S-100B protein. Neuropediatrics. 2009;40:66–72.

11  Liquordiagnostik in der Intensivmedizin

199

54. Piazza O, Cotena S, De Robertis E, Caranci F, Tufano R. Sepsis associated encephalopathy studied by MRI and cerebral spinal fluid S100B measurement. Neurochem Res. 2009;34:1289–92. 55. Ehler J, Petzold A, Wittstock M, et al. The prognostic value of neurofilament levels in patients with sepsis-associated encephalopathy  – a prospective, pilot observational study. PLoS One. 2019;14:e0211184. 56. Orhun G, Esen F, Yilmaz V, et al. Elevated sTREM2 and NFL levels in patients with sepsis associated encephalopathy. Int J Neurosci. 2021;1–7. 57. Rieckmann P, Altenhofen B, Riegel A, Baudewig J, Felgenhauer K. Soluble adhesion molecules (sVCAM-1 and sICAM-1) in cerebrospinal fluid and serum correlate with MRI activity in multiple sclerosis. Ann Neurol. 1997;41:326–33. https://doi.org/10.1002/ana.410410307.

Jugularvenensättigung

12

Lars-Olav Harnisch

Inhaltsverzeichnis 12.1  Einleitung  12.2  Anatomische und physiologische Grundlagen  12.3  Technische Grundlagen  12.4  Interpretation der Ergebnisse  12.5  Ausblick  12.6  Zusammenfassung  Literatur 

 201  202  202  205  206  206  207

12.1 Einleitung In der Routine regelmäßig gemessene physiologische Parameter wie der systemische arterielle Blutdruck, die periphere Sauerstoffsättigung oder der arterielle Sauerstoffpartialdruck erlauben keinen direkten Rückschluss auf eine adäquate Sauerstoffversorgung des Gehirns [1]. Ein Parameter der Güte der zerebralen Oxygenierung sowie indirekt auch des zerebralen Blutflusses ist aber die jugularvenöse Sättigung, die mit Hilfe eines am Ausfluss der hirndrainierenden Venen eingelegten intravasalen Katheters gemessen werden kann.

L.-O. Harnisch (*) Universitätsmedizin Göttingen UMG Klinik für Anästhesiologie, Göttingen, Deutschland e-mail: [email protected] © Der/die Autor(en), exklusiv lizenziert an Springer-Verlag GmbH, DE, ein Teil von Springer Nature 2023 L.-O. Harnisch et al. (Hrsg.), Neuromonitoring in der Intensivmedizin, https://doi.org/10.1007/978-3-662-65998-4_12

201

202

L.-O. Harnisch

12.2 Anatomische und physiologische Grundlagen Nach der kapillären Passage durch das Hirngewebe gelangt das zerebralvenöse Blut über die intrakraniellen Sinus (Sinus saggitalis superior und inferior, Sinus rectus, Sinus transversus dexter und sinister, Sinus occipitalis, Vena cerebri magna) in die paarigen Sinus sigmoidei. Diese verlaufen durch das jeweilige Foramen jugulare der Schädelbasis und weiten sich unmittelbar nach diesem Durchtritt zum Jugularvenenbulbus (Bulbus venae jugulares), dem kranialsten Teil der Vena jugularis interna. Dieser Passage folgt der größte Anteil der hirnvenösen Blutdrainage, wobei häufig eine Kaliberasymmetrie zugunsten der rechten Seite besteht [2]. Nur ein geringer Anteil des zentralvenösen Blutes wird – vor allem in aufrechter Körperposition – über den vertebralen Venenplexus drainiert; in liegender Position ist die Drainagemenge über diesen Weg funktionell vernachlässigbar [3]. cc

Die Sättigung des Blutes im Jugularvenenbulbus hängt vom zerebralen Blutfluss (cerebral bloodflow, CBF), der arteriellen Sauerstoffsättigung (SaO2) sowie der zerebralen Metabolisierungsrate (cerebral metabolic rate of oxygen, CMRO2) ab, welche in folgender Form über die Fick‘sche Formel in Beziehung stehen: CMRO2 = CBF × (arteriovenöse Sauerstoffdifferenz [AVDO2])

Die arteriovenöse Sauerstoffdifferenz (AVDO2) ist die Differenz des Sauerstoffgehalts zwischen arteriellem und venösem Blut (CaO2 bzw. CvO2). Es gilt:

AVDO2 = CaO2 – CvO2, wobei CaO2 = ( SaO2 × 1,34 × Hb ) + ( paO2 × 0, 003 ) bzw. CvO2 = ( SvO2 × 1,34 × Hb ) + ( pvO2 × 0, 003 )

Da der Hämoglobinwert vor und nach der Hirnpassage unter normalen Umständen als konstant angesehen werden kann und der gelöste Anteil des Sauerstoffs im Plasma vernachlässigbar ist, wird ersichtlich, dass der Sauerstoffgehalt des Blutes wesentlich von der Hämoglobinsättigung abhängig ist. Da auch die arterielle Sauerstoffsättigung bei stabilen Verhältnissen als konstant angesehen werden kann, vereinfacht sich die Formel zu:

S jugularO2 = CBF / CMRO2

12.3 Technische Grundlagen Für die Messung der jugularvenösen Sättigung ist die retrograde Kanülierung der Jugularvene notwendig  – eine leicht zu erlernende und, wenn unter sonografischer Kontrolle durchgeführt, sichere Prozedur [2, 4]. Die Gefäßpunktion kann entweder distal zwischen den beiden Köpfen des M. sternocleidomastoideus oder proximal auf Höhe des

12 Jugularvenensättigung

203

­ ingknorpels durchgeführt werden [5]. Bezüglich der Seite der Punktion hat sich als kliR nischer Standard die Kanülierung der dominanten Seite etabliert [2], die sehr einfach und reliabel mittels bildgebender Verfahren (Sonografie, Computertomografie) oder ggf. auch klinisch durch seitengetrennte Kompression der Jugularvene und Beobachtung des ICP detektiert werden kann (bei Kompression der dominanten Seite ist ein im Seitenvergleich schnellerer und ausgeprägterer Anstieg des intrakraniellen Drucks zu erwarten) [5]. Die Punktion sollte zur Vermeidung von Luftembolien idealerweise in Kopftieflagerung durchgeführt werden; ist diese aufgrund einer intrakraniellen Hypertension nicht möglich, sollte so weit als möglich eine Flachlagerung angewendet werden. Die eigentliche Punktion erfolgt in klassischer Seldinger-Technik, allerdings retrograd, d. h. in kranieller Stichrichtung. Je nach Punktionsstelle sollte der Katheter zunächst auf 12–15 cm Hautniveau eingeführt werden. Da die Katheterspitze zur Reduktion der Vermischung mit extrakraniellem Blut (Gesichtsvenen, s. u.) oberhalb von C1/C2 zum Liegen kommen muss, ist eine Kontrolle mittels konventionellem Röntgen unabdingbar (lateraler Strahlengang, wenn auf Intensivstation nicht möglich, ist auch ein anterior-posteriorer Strahlengang akzeptabel; Abb. 12.1), denn Katheterfehllagen sind häufig und führen u. U. zu Fehlinterpretationen [6]. Da es sich um eine invasive Gefäßpunktion handelt, gelten die üblichen Risiken bzw. Komplikationsmöglichkeiten; darüber hinaus können durch eine prolongierte intravasale Liegedauer Komplikationen entstehen. Während Anstiege des intrakraniellen Drucks in einer frühen Studie [4] weder bei der Kanülierung noch im Verlauf der Katheterlage nachgewiesen werden konnten, scheint eine klinisch nichtsignifikante Thrombenbildung am Katheter bei mehrtägiger intravasaler Lage des Katheters ein doch eher häufiges Phänomen zu sein [8–10] (Tab. 12.1). Abb. 12.1  Korrekte Lage des Katheters oberhalb von C1/C2. Die Spitze des Katheters ist mit dem Pfeil markiert. Aus [7]

204

L.-O. Harnisch

Tab. 12.1  Publikationen zu Komplikationsart und -raten nach Anlage von Venenkathetern zur Messung der oberen jugularvenösen Sättigung Rate Fehllagen Jakobsen et al. 1989 0 % [11] Goetting et al. 1990 6,5 % [4]

Goetting et al. 1991 [12] Andrews et al. 1991 [5] Sheinberg et al. 1992 [13] Bankier et al. 1995 [6] van der Hoeven et al. 1995 [14] Lam et al. 1996 [2]

0 %

Komplikationsrate Komplikationen 1,25 % Akzidentielle Karotispunktion (1-mal) 9 % Akzidentielle Karotispunktion (4-mal) Hämatombildung (3-mal) Fehllage Gesichtsvene (2-mal) Schlaufenbildung (2-mal) 0 % Keine

0 %

0 %

Keine

73 % 19 %

7,3 % à 4,4 % à 0 %

Schlaufenbildung (3-mal) Katheterverstopfung (2-mal) Keine

0 %

0 %

Keine

Nicht exakt beziffert (≤ 67 %)

23 %

Coplin et al. 1997 [10]

Nicht exakt beziffert

40 % à

0 %

2,3 % à 2,3 % à 0 %

Akzidentielle Karotispunktion (1-mal) Katheterverstopfung (2-mal) Asymptomatische Thrombose V. jugularis interna Akzidentielle Karotispunktion (2-mal) Schlaufenbildung (1-mal) Hämatombildung (1-mal) Keine

0 %

0 %

Keine

4,5 % à

Clavier et al. 1997 [15] Matta et al. 1997 [16]

Die Messung der jugularvenösen Sättigung kann dann diskontinuierlich  – mittels Blutabnahme über den einliegenden Katheter und Point-of-care-Blutgasanalyse  – oder kontinuierlich – mittels in die Katheterspitze integrierter Fiberoptik und spektophotometrischer Messung oxygenierten/desoxygenierten Hämoglobins  – erfolgen. Während die diskontinuierliche Technik sehr genaue Werte für die Jugularvenensättigung sowie weitere unter Umständen relevante Parameter liefert (Laktat, Elektrolyte), stehen ihr die Gefahr, rasche Entwicklungen zu verpassen, der höhere personelle Aufwand sowie zusätzlicher, von der Entnahmefrequenz abhängiger Blutverlust gegenüber [13]. Nachteil der kontinuierlichen Technik ist vor allem die unterlegene Datenqualität im Vergleich zur Analyse einer Blutprobe im Blutgasautomaten [3, 15].

12 Jugularvenensättigung

205

12.4 Interpretation der Ergebnisse Während eine Obergrenze des Normalbereiches der jugularvenösen Sauerstoffsättigung von 75 % allgemein akzeptiert wird, gab es über die Untergrenze (50 % vs. 54 %) lange Zeit kontroverse Ansichten. Letztendlich konnte gezeigt werden, dass bei einer jugularvenösen Sauerstoffsättigung von 50  % noch eine adäquate Hirngewebsoxygenierung vorliegt [17], eine für mehr als 10 Minuten bestehende jugularvenöse Sauerstoffsättigung 40 Jahre, uni- oder bilaterale Strecksynergismen oder systolischer Blutdruck von < 90 mmHg [4]. Patienten mit einer hochgradigen Subarachnoidalblutung (SAB) haben ebenfalls eine Indikation zum ICP-Monitoring: Etwa die Hälfte der Patienten mit einer SAB entwickelt im Laufe der akuten Krankheitsphase aufgrund der initialen Blutungsgröße, eines akuten Hydrozephalus, einer frühen Hirnschädigung mit generalisiertem Hirnödem oder durch sekundäre Ischämien einen ICP-Anstieg >  20  mmHg [5]. In Anbetracht der Gefahr eines akuten Hydrozephalus wird in diesen Fällen häufig eine EVD mit ICP-Messanteil angelegt. Ein routinemäßiges ICP-Monitoring bei Patienten mit einer intrakraniellen Blutung (ICB) wird nicht empfohlen [6]. Analog zu den Empfehlungen bei einem SHT wird ein ICP-Monitoring bei komatösen Patienten mit klinischen Zeichen einer transtentoriellen Herniation oder mit intraventrikulärer Blutung und Hydrozephalus indiziert. Bei Patienten mit intraventrikulärer Blutung und einem Hydrozephalus erfolgt die ICP-Messung über eine meist auch therapeutisch genutzte EVD [7]. Bei Patienten mit intraventrikulärer Blutung kann insbesondere eine intraventrikuläre fibrinolytische Therapie übermäßiger intraventrikulärer Blutgerinnung entgegenwirken. Bei Patienten mit einem ischämischen Schlaganfall ist die Aussagekraft des ICP hingegen limitiert. Die klinische Verschlechterung durch lokale Kompression eloquenter Hirn­ strukturen schlägt sich bei diesen Patienten in der Regel nicht in einem ICP-Anstieg nieder, sodass eine alleinige Überwachung des intrakraniellen Druckes kein verlässlicher Parameter für eine zeitgerechte Therapieeskalation im Sinne einer frühen dekompressiven Hemikraniektomie darstellt. Ein routinemäßiges ICP-Monitoring ist bei Patienten mit ischämischem Schlaganfall daher nicht indiziert [8]. Die Entscheidung zur dekompressiven Operation bei Patienten mit großen Territorial- oder Kleinhirninfarkten wird anhand klinischer und bildgebender Parameter getroffen und basiert nicht auf einem ICP-­ Monitoring [9]. Die Entscheidungen bezüglich der Dauer des ICP-Monitorings werden in der Regel individuell getroffen. Bei Patienten mit hohem Risiko für einen ICP-Anstieg wird einem kontinuierlichen ICP-Monitoring gegenüber einer intermittierenden Messung meist der Vorzug gegeben.

13.4 Interpretation der Ergebnisse Allgemeingültige Grenzwerte des ICP können u. a. aufgrund seiner physiologischen Variabilität (u.  a. mit Atmung, Alter, Körperposition [Tab.  13.1]) nicht ohne Weiteres definiert werden.

214

cc

V. Malinova und C. von der Brelie

Die einen pathologischen ICP-Anstieg definierenden Grenzwerte basieren auf Studien mit Patienten, die ein Schädel-Hirn-Trauma (SHT) erlitten haben. Die SHT-­ Leitlinie empfiehlt die Aufrechterhaltung eines ICP < 22 mmHg und eines zerebralen Perfusionsdruckes von 60–70 mmHg und definiert das ICP-Management relativ klar [10]. Solche Leitlinien existieren für das ICP-Management von Patienten mit einer SAB, ICB oder einem ischämischen Schlaganfall nicht.

Verschiedene zerebrale Pathologien bergen zudem ein unterschiedliches Risiko für einen ICP-Anstieg im Krankheitsverlauf. Häufig liegt ein fokales oder generalisiertes Hirnödem zugrunde, sodass ein ICP-Anstieg als Surrogatmarker für ein Hirnödem gilt und in der Überwachung des Therapieerfolges einer antiödematösen Therapie als Richtwert herangezogen wird [11]. Die Evidenz zur prognostischen Aussagekraft des ICP-Monitorings ist allerdings kontrovers. Während einige Studienergebnisse den prognostischen Vorhersagewert des ICP-Monitorings stützen, existieren nur wenige Daten, die einen direkten Einfluss des ICP-Monitorings auf die Prognose der Patienten zeigen [4]. Bei Patienten mit SHT und einer Bewusstseinsstörung (Glasgow-Koma-Skala < 9 Punkte) ging ein ICP-­ Monitoring mit einer niedrigeren Krankenhausmortalität und einer besseren Prognose 6 Monate nach Trauma einher [4]. Wiederholt länger als 5 Minuten anhaltende oder therapierefraktäre ICP-Anstiege > 20  mmHg weisen bei Patienten mit einer SAB auf eine schlechte Prognose hin.

13.5 Erweiterte ICP-Analyse 13.5.1 Zerebrale Autoregulation Der intrakranielle Druck setzt sich prinzipiell aus einer Liquorkomponente (Liquorabflusswiderstand, Liquorproduktion, Druck im Sinus sagittalis superior) und einer vaskulären Komponente (Pulsation des zerebralen Blutvolumens, arterieller Blutdruck, venöser Abfluss und zerebrale Autoregulation) zusammen. Zerebrale Gefäße besitzen die Fähigkeit, auf Veränderungen des systemischen Blutdruckes zu reagieren und so die zerebrale Perfusion über einen weiten Blutdruckbereich konstant zu halten (zerebrovaskuläre Reaktivität, Autoregulation). Außerdem kann sich regionale Hirndurchblutung regionalen metabolischen Anforderungen anpassen (neurovaskuläre Koppelung). Akute, beispielsweise ischämische Hirnläsionen führen oftmals zu einer Dysfunktion der zerebralen Autoregulation mit pathologischer Vasodilatation, (regionaler) Zunahme des zerebralen B ­ lutvolumens und Anstieg des ICP [12]. Die direkte Evaluation der zerebralen Autoregulation beinhaltet die Messung des zerebralen Blutflusses nach einer induzierten Änderung des arteriellen Blutflusses [13]. Im klinischen Bereich kann der zerebrale Blutfluss jedoch nur durch Surrogatverfahren [14] wie Nahinfrarotspektroskopie (NIRS), transkranielle Dopplersonografie (TCD), Thermodiffusionsblutfluss oder Gewebeoxygenierungspartialdruck (PbtO2) bestimmt und dann eine Korrelation der Blutflussfluktuationen mit dem mittleren

13  Intrakranielle Druckmessung

215

arteriellen Druck oder dem intrakraniellen Druck evaluiert werden [15]. Zudem zählt der zerebrale Perfusionsdruck (Differenz des mittleren arteriellen Druckes und des ICP) zu den Surrogatmarkern des zerebralen Blutflusses.

13.5.2 Druckreaktivitätsindex Der erstmalig 1995 beschriebene Druckreaktivitätsindex (pressure reactivity index = PRx) wird als Pearson-Korrelationskoeffizient (Wert zwischen –1 und +1) des ICP und des ­mittleren arteriellen Blutdruckes (MAP) anhand von 30 konsekutiven je 10-sekündigen Kurven beider Parameter berechnet (Software ICM+®, Cambridge Enterprise, UK) [16, 17]. Eine negative Korrelation zwischen MAP und ICP (PRx0) Indikator einer prognostisch ungünstigen passiven bzw. gestörten Vasoreaktivität mit Anstieg des zerebralen Blutvolumens [17, 18] (Abb. 13.2, 13.3). ICP

25 24 23 22 21 20

MAP

114 112 110 108 106 104

PRx 18/8 05:01

18/8 05:03

18/8 05:04

18/8 05:05

PRx = -0,45

25 Pearson R 24,5 -0,45 24 ICP

18/8 05:02

23,5 23 22,5 22 21,5 21 20,5 104

105

106

107

108

109 110 111 112 MAP Zeitskala: 5 Minuten 18/08/2006 05:00:44 - 05:05:44

113

114

Abb. 13.2  Normaler Druckreaktivitätsindex. (Mit freundlicher Genehmigung von Dr. Peter Smielewski, Brain Physics Laboratory, Department of Clinical Neurosciences, Cambridge, UK and Cambridge Enterprise Ltd, UK)

216

V. Malinova und C. von der Brelie

13

ICP

12 11 10 100

MAP

95 90 85 80 PRx 15/8 03:09

15/8 03:10

15/8 03:11

15/8 03:12

15/8 03:13

13

Pearson R 0,86 12,5

PRx = 0,86

12 ICP 11,5 11 10,5 10 9,5 81 82 83 19:37:01.04

84

85 86 87 88 89

90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 MAP Zeitskala: 5 Minuten 15/08/2006 03:08:12 - 03:13:12

Abb. 13.3  Gestörter Druckreaktivitätsindex. (Mit freundlicher Genehmigung von Dr. Peter Smielewski, Brain Physics Laboratory, Department of Clinical Neurosciences, Cambridge, UK and Cambridge Enterprise Ltd, UK)

Ein Vorteil des PRx für den klinischen Alltag ist, dass seine Berechnung auf den regelhaft kontinuierlich erfassten Basisgrößen ICP und MAD fußt [19]. Die auf diesem Weg mögliche indirekte Überwachung der zerebralen Autoregulation hat zum Ziel, den individuell optimalen mittleren arteriellen Druck (MAPopt) zu definieren, der einen optimalen zerebralen Perfusionsdruck (CPPopt) gewährleistet. Die Bestimmung des CPPopt erfolgt durch eine Gegenüberstellung von PRx und CPP, wobei der CPPopt an der Stelle der Kurve zu finden ist, an der der PRx den niedrigsten Wert aufweist (Abb. 13.4). Die Dauer des Vorliegens eines optimierten CPP korreliert erwartungsgemäß positiv mit der Prognose [20]. Folglich könnte die CPPopt-Berechnung zum Neuromonitoring i­ntensivpflichtiger Patienten beitragen. Die Bedeutung potenzieller die Dateninterpretation des PRx beeinflussender Faktoren (Alter, Gefäßstatus, Körpertemperatur u. a.) ist im Weiteren zu klären. Nach einem SHT kann eine Störung des zerebralen Blutflusses, der zerebrovaskulären Reaktivität und der zerebralen Autoregulation zu verschiedenen Zeitpunkten auftreten und ist mit einer schlechten Prognose vergesellschaftet [21]. So zeigt der PRx eine starke und unabhängige Korrelation mit der Prognose der Patienten nach SHT [22]; der anhand des

217

13  Intrakranielle Druckmessung

ICP (mm Hg)

0,3

PRx opt

10 102 104 106 MAP (mm Hg)

–0,3

intakt

11

0,0

–0,6 50

60

70

80

CPP (mm Hg)

90

100

ICP (mm Hg)

PRx (a.u.)

PRx threshold

gestört

0,6

18 17 16 85 90 95 MAP (mm Hg)

Abb. 13.4  Bestimmung des optimalen zerebralen Perfusionsdruckes anhand des Druckreaktivitätsindex. (Mit freundlicher Genehmigung von Dr. Peter Smielewski, Brain Physics Laboratory, Department of Clinical Neurosciences, Cambridge, UK and Cambridge Enterprise Ltd, UK)

PRx berechnete CPPopt bei Patienten mit SHT liegt zwischen 65 und 95 mmHg. Zudem ist ein CPP < 65 mmHg mit erhöhter Mortalität nach SHT assoziiert [23]. Nach einer SAB tritt eine Störung der zerebralen Autoregulation meist nach 3–5 Tagen auf und kann auf die Entwicklung verzögerter neurologischer Defizite hinweisen [24]. Andererseits zeigte ein negativer PRx innerhalb der ersten 48 Stunden nach SAB in einer kleinen retrospektiven Fallserie einen signifikanten Zusammenhang mit dem Überleben nach 3 Monaten [25].

13.6 Ausblick Von aktuell besonderem Interesse sind Versuche der nichtinvasiven Hirndruckmessung mit Hilfe ringförmig am Kopf angebrachter Spannungssensorbänder, die Änderungen der vaskulären Pulsatilität erfassen können und somit Rückschlüsse auf Änderungen des intrakraniellen Druckes erlauben sollen. Die Validität dieser Methode wird gegenwärtig in einer Studie der Universität São Paulo untersucht (NCT04861402) und es bleibt abzuwarten, ob sich mittelfristig Methoden etablieren, die die Platzierung einer invasiven Drucksonde ersetzen können. Ein ganz anderer, nämlich krankenhauslogistischer Aspekt der ICP-Überwachung, wird in einer von der Universitätsklinik in Brescia geleiteten multizentrischen italienischen Studie untersucht (NCT05045105). Darin wird der Frage

218

V. Malinova und C. von der Brelie

nachgegangen, ob Unterschiede in der Latenz von Indikationsstellung bis Anlage einer ICP-­Sonde und Sicherheit des Verfahrens im Vergleich zwischen Neurochirurgen und Intensivmedizinern bestehen.

13.7 Zusammenfassung Die Überwachung des ICP gehört zu den wichtigsten Möglichkeiten des intensivmedizinischen Neuromonitorings. Neuere abgeleitete Parameter wie der Druckreaktivitätindex oder die Bestimmung des optimalen zerebralen Perfusionsdruckes könnten in Zukunft helfen, verschiedene Mechanismen der intrakraniellen Druckentwicklung im Neuromonitoring zu differenzieren.

Literatur 1. Langfitt TW, Shawaluk PD, Mahoney RP, Stein SC, Hedges TR. Experimental intracranial hypertension and papilledema in the monkey. J Neurosurg. 1964;21:469–78. 2. Zweckberger K, Sakowitz OW, Unterberg AW, Kiening KL. [Intracranial pressure-volume relationship. Physiology and pathophysiology]. Der Anaesthesist 2009;58:392-7. 3. Nag DS, Sahu S, Swain A, Kant S. Intracranial pressure monitoring: gold standard and recent innovations. World J Clin Cases. 2019;7:1535–53. 4. Aiolfi A, Benjamin E, Khor D, Inaba K, Lam L, Demetriades D. Brain trauma foundation guidelines for intracranial pressure monitoring: compliance and effect on outcome. World J Surg. 2017;41:1543–9. 5. Alotaibi NM, Wang JZ, Pasarikovski CR, et al. Management of raised intracranial pressure in aneurysmal subarachnoid hemorrhage: time for a consensus? Neurosurg Focus. 2017;43:E13. 6. Chen CJ, Ding D, Ironside N, et al. Intracranial pressure monitoring in patients with spontaneous intracerebral hemorrhage. J Neurosurg. 2019;132:1854–64. 7. Hemphill JC 3rd, Greenberg SM, Anderson CS, et al. Guidelines for the management of spontaneous intracerebral hemorrhage: a guideline for healthcare professionals from the American Heart Association/American Stroke Association. Stroke. 2015;46:2032–60. 8. Wijdicks EF, Sheth KN, Carter BS, et al. Recommendations for the management of cerebral and cerebellar infarction with swelling: a statement for healthcare professionals from the American Heart Association/American Stroke Association. Stroke. 2014;45:1222–38. 9. Powers WJ, Rabinstein AA, Ackerson T, et al. Guidelines for the early management of patients with acute ischemic stroke: 2019 update to the 2018 guidelines for the early management of acute ischemic stroke: a guideline for healthcare professionals from the American Heart Association/American Stroke Association. Stroke. 2019;50:e344–418. 10. Carney N, Totten AM, O'Reilly C, et al. Guidelines for the management of severe traumatic brain injury, Fourth Edition. Neurosurgery 2017;80:6-15. 11. Cook AM, Morgan Jones G, Hawryluk GWJ, et al. Guidelines for the acute treatment of cerebral edema in neurocritical care patients. Neurocrit Care. 2020;32:647–66. 12. Liu X, Czosnyka M, Donnelly J, et al. Assessment of cerebral autoregulation indices – a modelling perspective. Sci Rep. 2020;10:9600.

13  Intrakranielle Druckmessung

219

13. Czosnyka M, Miller C. Monitoring of cerebral autoregulation. Neurocrit Care. 2014;21(Suppl 2):S95–102. 14. Yang MT. Multimodal neurocritical monitoring. Biom J. 2020;43:226–30. 15. Hasen M, Gomez A, Froese L, et al. Alternative continuous intracranial pressure-derived cerebrovascular reactivity metrics in traumatic brain injury: a scoping overview. Acta Neurochir. 2020;162:1647–62. 16. Czosnyka M, Czosnyka Z, Smielewski P.  Pressure reactivity index: journey through the past 20 years. Acta Neurochir. 2017;159:2063–5. 17. Aries MJ, Czosnyka M, Budohoski KP, et al. Continuous determination of optimal cerebral perfusion pressure in traumatic brain injury. Crit Care Med. 2012;40:2456–63. 18. Jaeger M, Schuhmann MU, Soehle M, Meixensberger J. Continuous assessment of cerebrovascular autoregulation after traumatic brain injury using brain tissue oxygen pressure reactivity. Crit Care Med. 2006;34:1783–8. 19. Lazaridis C, Andrews CM. Brain tissue oxygenation, lactate-pyruvate ratio, and cerebrovascular pressure reactivity monitoring in severe traumatic brain injury: systematic review and viewpoint. Neurocrit Care. 2014;21:345–55. 20. Copplestone S, Welbourne J. A narrative review of the clinical application of pressure reactiviy indices in the neurocritical care unit. Br J Neurosurg. 2018;32:4–12. 21. Riemann L, Beqiri E, Younsi A, Czosnyka M, Smielewski P. Predictive and discriminative power of pressure reactivity indices in traumatic brain injury. Neurosurgery. 2020;87:655–63. 22. Sorrentino E, Diedler J, Kasprowicz M, et al. Critical thresholds for cerebrovascular reactivity after traumatic brain injury. Neurocrit Care. 2012;16:258–66. 23. Beqiri E, Smielewski P, Robba C, et al. Feasibility of individualised severe traumatic brain injury management using an automated assessment of optimal cerebral perfusion pressure: the COGiTATE phase II study protocol. BMJ Open. 2019;9:e030727. 24. Gaasch M, Schiefecker AJ, Kofler M, et al. Cerebral autoregulation in the prediction of delayed cerebral ischemia and clinical outcome in poor-grade aneurysmal subarachnoid hemorrhage patients. Crit Care Med. 2018;46:774–80. 25. Bijlenga P, Czosnyka M, Budohoski KP, et  al. „Optimal cerebral perfusion pressure“ in poor grade patients after subarachnoid hemorrhage. Neurocrit Care. 2010;13:17–23.

Zerebrale Mikrodialyse

14

Vesna Malinova und Christian von der Brelie

Inhaltsverzeichnis 14.1  G  eschichte des Verfahrens  14.2  P  hysiologische und technische Grundlagen  14.2.1  Physiologische Grundlagen  14.2.2  Technische Grundlagen  14.3  Dateninterpretation  14.3.1  CMD-Parameter  14.4  Klinische Einsatzmöglichkeiten  14.4.1  Aussagekraft bei aSAB  14.4.2  Aussagekraft bei SHT  14.5  Ausblick  14.6  Zusammenfassung  Literatur 

 221  222  222  223  224  225  226  226  227  229  229  230

14.1 Geschichte des Verfahrens Die Technik der zerebralen Mikrodialyse (cerebral microdialysis = CMD) wurde in den 1970er-Jahren entwickelt und erfuhr Ende der 1980er-Jahre ihren ersten Einsatz beim Menschen [1]. Seit 1995 ist ein CMD-System (CMA Microdialysis, Solna, Schweden) V. Malinova (*) Universitätsmedizin Göttingen UMG Klinik für Neurochirurgie, Göttingen, Deutschland e-mail: [email protected] C. von der Brelie Johanniter-Kliniken Bonn, Klinik für Neurochirurgie und Wirbelsäulenchirurgie, Bonn, Deutschland e-mail: [email protected] © Der/die Autor(en), exklusiv lizenziert an Springer-Verlag GmbH, DE, ein Teil von Springer Nature 2023 L.-O. Harnisch et al. (Hrsg.), Neuromonitoring in der Intensivmedizin, https://doi.org/10.1007/978-3-662-65998-4_14

221

222

V. Malinova und C. von der Brelie

bestehend aus einem CMD-Katheter, einer CMD-Perfusionspumpe und einem bettseitigen Analysegerät für die klinische Anwendung verfügbar (1995 CE-zertifiziert in der EU, 2002 durch die US-amerikanische Food and Drug Administration [FDA] zugelassen).

14.2 Physiologische und technische Grundlagen 14.2.1 Physiologische Grundlagen Das Gehirn des Menschen beansprucht ca. 15 % seines Herzzeitvolumens, ca. 20 % seiner Gesamtenergie und bis zu 75 % seines durchschnittlichen Glukosebedarfs. Unter physiologischen Bedingungen ist die schnell verfügbare und gut durch die Blut-Hirn-Schranke zu transportierende Glukose nahezu exklusiver Energielieferant des Gehirns und wird vor allem zur Aufrechterhaltung neuronaler Membranpotenziale und für aktive Transportprozesse benötigt. Unter aeroben Bedingungen wird Glukose nach ihrer Aufnahme in die Zellen zu Pyruvat und dann über den mitochondrialen Citratzyklus zu Wasser, Kohlenstoffdioxid und 36 Molekülen Adenosintriphosphat (ATP) pro Glukosemolekül umgewandelt (Abb. 14.1). Unter anaeroben Bedingungen sind es hingegen nach Umwandlung in Laktat nur 2 Moleküle ATP pro Glukosemolekül [2, 3]. Verschiedene pathologische Zustände (vor allem zerebrale Ischämie und Hypoxie, intrakranielle Hypertension, Hypoglykämie, systemische Hypotension) können einen andauernden, die Glykolyse verhindernden Substratmangel (Glukose, Sauerstoff) verursachen, der zu einer Funktionsstörung und Glukose

Fructose-1,6-Diphosphat Dihydroxyaceton-Phosphat

Glyceralaldehyd-3-Phosphat

Citrat

NADH

NAD+

Freie Fettsäuren

Pyruvat

Glyceralaldehyd-3-Phosphat ADP

NADH Glycerophospholipide

α-Ketoglutarat NAD+

ATP

Glycerol

Laktat

Glutamat

Abb. 14.1  Glukosestoffwechsel des Gehirns: Hervorgehoben sind diejenigen Metabolite, die mittels Mikrodialyse bestimmt werden; ADP: Adenosindiphosphat, ATP: Adenosintriphosphat; NADH: Nicotinamidadenindinukleotid; NAD+: oxidierte Form des NADH. (Nach [2])

14  Zerebrale Mikrodialyse

223

ab einer kritischen Schwelle zum Nervenzelluntergang führt. Während einer zerebralen Ischämie kann zudem der Neurotransmitter Glutamat nicht mehr zeitgerecht wiederaufgenommen werden, akkumuliert extrazellulär und verursacht durch exzessiven Kalziumeinstrom ebenfalls Nervenzelluntergang. Durch diesen wiederum wird Glycerol in den Extrazellularraum freigesetzt. Glutamat und Glycerol sind somit biochemische Surrogatmarker einer Hirnschädigung [4]. Ihre Bestimmung und die Bestimmung der extrazellulären Konzentrationen von Glukose, Pyruvat und Laktat können Informationen über den regionalen zerebralen Energiestoffwechsel und Funktionszustand liefern.

14.2.2 Technische Grundlagen Das Prinzip der CMD basiert auf der Messung der Konzentration wasserlöslicher Substanzen im zerebralen Interstitium, die aus dem Extrazellularraum durch eine Mikrodialysemembran diffundieren. Die zerebrale CMD-Sonde ist ein dünner (Durchmesser 0,6 mm), gefensterter Katheter mit einer Länge von 10–30  mm, an deren Ende sich eine Doppellumen-­Dialysemembran befindet, die mit Hilfe einer CMD-Perfusionspumpe mit künstlichem Liquor oder Kochsalzlösung mit einer bestimmten Förderrate kontinuierlich gespült wird [5]. Die Spülflüssigkeit (Perfusat) sollte isoton sein, um eine passive Diffusion von Metaboliten aus der interstitiellen Flüssigkeit des Gehirns durch die semipermeable Membran zu ermöglichen. Ein Teil dieser Spülflüssigkeit (Dialysat) wird gesammelt. Im Dialysat erfolgt dann – in der Regel stündlich – eine Messung der Konzentration diffundierter Metabolite. Dadurch können Rückschlüsse über den lokalen Stoffwechsel des die Sonde direkt umgebenden (wenige mm) Hirnareals gezogen werden [6]. Die Porengröße der Dialysemembran bestimmt die Größe der Moleküle, die diese passieren können und liegt bei den kommerziell erwerblichen CMD-Membranen bei 20 oder 100 kD, was die Bestimmung der vorgestellten Basismetabolite ermöglicht. Im klinischen Alltag bewährt hat sich eine Förderrate der Perfusionspumpe von 0,3 μl/min per 10 mm der Dialysemembran, womit im Fließgleichgewicht die Stoffkonzentrationen des Dialysats etwa 70 % derjenigen des Interstitiums betragen. Dieses Verhältnis wird im Kontext der CMD auch als Ausbeute (recovery) bezeichnet, ihre Differenz zu 1 ist der Konzentrationsgradient. Die Ausbeute steigt mit der Länge der CMD-Sonde, der Fläche der Dialysemembran, dem Konzentrationsgradienten zwischen Interstitium und Perfusat und der Diffusivität im Extrazellularraum, ist aber negativ proportional zur Förderrate der CMD-Pumpe. Eine Steigerung der Förderrate verringert die Ausbeute (um 30 % bei Zunahme der Förderrate um 1 μl/min) [7] (Abb. 14.2).

14.2.2.1 Platzierung des CMD-Katheters Die CMD-Sonde wird im subkortikalen Marklager ca. 3 cm ab Dura-Niveau platziert. Die Bestimmung der Metabolite erfolgt wenige Millimeter entfernt von der Sondenspitze. Ziel ist es, den CMD-Katheter in ein potenziell ischämiebedrohtes Hirnareal (Penumbra = tis-

224

V. Malinova und C. von der Brelie

Cortex cerebri

Hirngewebe

Microdialysat

Bettseitiges Analysegerät

Perfusat

Microdialysat

Microdialysat

Perfusat

Semipermeable Membran

Abb.  14.2  Schematische, nicht maßstabsgerechte Darstellung des Funktionsprinzips der CMD; Microdialysat = Dialysat. (Nach [3])

sue at risk) zu implantieren. Der Implantationsort hängt daher von der vorliegenden Erkrankung ab. Bei Patienten mit einer aneurysmatischen Subarachnoidalblutung (aSAB) ist dies das Gefäßterritorium mit der höchsten Wahrscheinlichkeit, Vasospasmen zu entwickeln. Der Zeitpunkt der Katheterplatzierung sollte mit dem Zeitpunkt des höchsten Risikos für die Entstehung sekundärer Hirnschädigungen übereinstimmen. Im Falle einer aSAB wäre der richtige Zeitpunkt üblicherweise der Beginn der sog. Vasospasmus-Phase (ab Tag 3 nach Aneurysmaruptur). Im Falle eines Schädel-Hirn-Traumas wird der Katheter üblicherweise am Tag 1 nach Trauma platziert. Eine Platzierung des CMD-Katheters in geschädigtem Hirngewebe (innerhalb einer Hirnkontusion oder einer Hirninfarktes) sollte vermieden werden [8].

14.3 Dateninterpretation Bedingt durch die akute Lokalreaktion des Gewebes auf die Katheterimplantation sind Messwerte erst eine Stunde nach Implantation des CMD-Katheters valide. Zur Lagekontrolle, die nach aktueller Literatur nicht obligat ist, kann zudem die Spitze des CMD-­ Katheters computertomografisch visualisiert werden. Für die CMD-Dateninterpretation empfiehlt sich dann die sog. LTC-Methode.

225

14  Zerebrale Mikrodialyse

LTC-Methode

LTC steht hier für eine einfache dreistufige Prüfmethode: Level, Trend, Comparison. Sie integriert folgende Schritte: 1. Überprüfen, ob die gemessenen Werte im physiologischen Bereich liegen (Level) 2. Evaluation des zeitlichen Verlaufes der Werte (Anstieg vs. Abfall) (Trend) 3. Vergleich der gemessenen CMD-Parameter mit anderen Neuromonitoring-­ Parametern (z.  B. intrakranieller Druck, zerebraler Perfusionsdruck) (Comparison)

Für alle CMD-Parameter wurden Referenzwerte definiert (Tab. 14.1).

14.3.1 CMD-Parameter 14.3.1.1 Marker des Glukosestoffwechsels Die Bestimmung des Laktat-Pyruvat-Quotienten (Laktat-Pyruvat-Ratio = LPR) spiegelt das intrazelluläre Redoxverhalten bzw. die mitochondriale Funktion wider und repräsentiert das Verhältnis des aeroben zum anaeroben Stoffwechsel. Die LPR ist ein robusterer Ischämiemarker als die alleinige Laktatbestimmung und wird daher bei Patienten mit akuter Hirnschädigung am häufigsten bestimmt. Ein erhöhter LPR und zeitgleich niedrige Pyruvat- und Sauerstoffwerte sprechen für eine Ischämie [9].

Tab. 14.1  Normalwerte der mittels CMD gemessenen Metabolite. Für die Referenzwerte von Glutamat und Glycerol existieren teilweise zustandsabhängige abweichende Angaben. (Nach [2, 11]) Metabolit Glukose (mmol/l) Laktat (mmol/l) Pyruvat (μmol/l) Laktat-Pyruvat-Quotient (LPR) Glutamat (μmol/l) Glycerol (μmol/l)

Referenzwert 1,7 ± 0,9 2,9 ± 0,9 166 ± 47 23 ± 4 2 ± 0,6 82 ± 44

226

V. Malinova und C. von der Brelie

14.3.1.2 Glutamat als Marker einer Hirnschädigung Die Exzitotoxizität ist ein bekannter Mechanismus der sekundären Hirnschädigung, der durch einen exzessiven Glutamat-vermittelten Einstrom von Kalzium in die Zellen charakterisiert ist. Erhöhte Glutamatwerte sind dementsprechend mit globaler zerebraler Ischämie und mit einer schlechten Prognose nach SHT und SAB assoziiert. 14.3.1.3 Glycerol als Marker der Zellmembranintegrität Glycerol ist das Endprodukt der enzymatischen Zersetzung der Zellmembrantriglyzeride und erscheint bei Unterbrechung der Zellmembran mit Zerfall der Phospholipide im Extrazellularraum [10]. Glycerol wird daher als Marker der Zellintegrität verwendet und steigt bei sekundärer Hirnschädigung an.

14.4 Klinische Einsatzmöglichkeiten Die CMD kann metabolische Frühzeichen einer zerebralen Ischämie, epileptischer Anfälle oder einer intrakraniellen Hypertension detektieren und sollte immer dann erwogen werden, wenn ein besonderes Risiko für die Entwicklung sekundärer Hirnschädigung vorliegt. Am häufigsten wird sie bei Patienten mit Schädel-Hirn-Trauma (SHT) und aneurysmatischer Subarachnoidalblutung (aSAB) eingesetzt [12–14].

14.4.1 Aussagekraft bei aSAB Die CMD-Parameter korrelieren mit dem Schweregrad der initialen Hirnschädigung, mit dem Auftreten einer akuten und verzögerten Ischämie sowie mit der Prognose der Patienten [15]. Patienten, die von der initialen aSAB schwerer betroffen sind, wiesen höhere CMD-Laktatwerte und ein höheres LPR auf. Bei Patienten mit akuten neurologischen Defiziten wurden signifikant niedrigere CMD-Glukosewerte gemessen und eine schnelle Normalisierung der Werte im zeitlichen Verlauf korreliert mit klinischer Verbesserung, wohingegen persistent niedrige Werte mit permanenten neurologischen Defiziten assoziiert sind [7]. Auf eine drohende zerebrale Ischämie kann ein Anstieg des LPRs > 40 mit zeitgleichem Abfall des Glukosewertes bereits 16 Stunden vor deren Manifestation hinweisen. Interessanterweise kommt es bei einem Abfall des zere-

14  Zerebrale Mikrodialyse

227

bralen Perfusionsdrucks unter 70 mmHg ebenfalls zu einem LPR-Anstieg und einem Abfall des Glukosewertes. Sinngemäße Korrelationen fanden sich auch bei allgemeinen zerebralen Perfusionsstörungen. Ebenso korrelierten die gemessenen Konzentrationen von Glutamat und Glycerol mit dem per Positronenemissionstomografie (PET) gemessenen regionalen zerebralen Blutfluss [7]. Insgesamt gelten ein hoher LPR (Anstieg >20–25) sowie ein hoher Glutamatwert (Anstieg >10  μmol/l) als unabhängige und ungünstige Faktoren für die Prognose 12 Monate nach dem Blutungsereignis. Ein CMD-Glukosewert von < 0,7  mmol/l, ein CMD-­Laktatwert von > 4 mmol/l, ein CMD-Pyruvatwert < 120  μmol/l, ein CMD-Glutamatwert von > 10  μmol/l, ein CMD-Glycerolwert von > 50 μmol/l und ein LPR von > 40 entsprechen jeweils einer metabolischen Störung [7].

14.4.2 Aussagekraft bei SHT Im Kontext von SHT existiert Evidenz über den Zusammenhang der CMD-Parameter mit dem Auftreten von sekundären Infarkten, intrakranieller Hypertension, Veränderungen des zerebralen Perfusionsdruckes und Blutflusses sowie mit der Prognose der Patienten [16]. Bei Patienten mit SHT werden zusätzlich Entzündungsmarker (z.  B.  Metalloproteasen) mittels CMD gemessen, wobei erhöhte Werte mit hohem intrakraniellem Druck und mit einer schlechten Prognose vergesellschaftet sind [3]. Ein mittels CMD erhobener auffälliger zerebraler Glukosewert sollte überdies mit einem aktuellen Serumglukosespiegel verglichen werden. Ähnlich wie bei der aSAB kann ein erhöhtes LPR auf eine beginnende Ischämie hinweisen. Ist diese schon eingetreten, kommt es zur – im Verhältnis zum Laktatanstieg – langsameren Freisetzung von Glycerol. Auch beim SHT korreliert der zerebrale Blutfluss negativ mit den gemessenen Laktat-, Glutamat- und Glycerol- sowie positiv mit den gemessenen Pyruvat- und Glukosewerten. Im Falle einer reversiblen Ischämie normalisiert sich die LPR innerhalb von 60–90 Minuten nach Wiederherstellung einer adäquaten zerebralen Perfusion (Abb. 14.3). Störungen des LPR treten auch als Vorboten einer intrakraniellen Hypertension bei Patienten mit SHT auf, wobei ein LPR von >25 % einen positiven prädiktiven Wert von 89  % für eine intrakranielle Hypertension hat. Nach den CMD-Parametern ist Ischämie definiert als ein LPR von >40 und eine Glukosekonzentration von 30 und eine Glukosekonzentration von 25  μg/l an Tag 3 der ECMO-Therapie mit einem soliden Wahrscheinlichkeitsverhältnis für die 28-Tage-Mortalität bzw. einem schlechten funktionellen Ergebnis an Tag 90 korreliert; ein NSE-Wert > 80 μg/l an Tag 3 war sogar 100 % spezifisch für Mortalität und ein schlechtes funktionelles Ergebnis [36]. Ein gleiches Ergebnis mit einem gepoolten Endpunkt wurde zuvor für pädiatrische Patienten mit ECMO-Therapie und einer Serum-NSE >62 μg/l für Mortalität bzw. 68 μg/l für ein schlechtes funktionelles Outcome gesehen [37]. In einer anderen dichotom ausgewerteten Untersuchung hatten Patienten mit hohen NSE-Werten (Spitzenwert während der ECMO-Therapie > 100 μg/l) ein schlechteres Outcome als Patienten mit mild bis moderat erhöhten NSE-Werten (Spitzenwert während der Therapie < 100 μg/l) [38]. Ein vergleichbares Ergebnis fanden Ngyuen et al. 2014 für das S100B-Protein, in dieser Studie unterschieden sich Patienten mit neurologischen Komplikationen unter ECMO-­ Therapie an Tag 5 signifikant von denen ohne Komplikationen [39]. Wahrscheinlichkeitsverhältnis und Schwellenwerte wurden allerdings nicht berechnet, der Median in der „Komplikationsgruppe“ lag jedoch bei 0,8 μg/l, während der Median in der Gruppe ohne Komplikationen nur marginal über den oberen Referenzwert von 0,1 μg/l erhöht war. Wiederum bestätigend fanden Bambea et  al. einen prognoserelevanten Grenzwert für den S100B-Spitzenwert während der ECMO-Therapie von 0,52 μg/l [37]. Selbstverständlich sind dies vorläufige Ergebnisse, die vor allem bezüglich einer Fortführung bzw. Einstellung einer laufenden Therapie allein nicht ausschlaggebend sein dürfen. Es könnten sich – sollten diese Ergebnisse bestätigt werden – aber hier ggf. wertvolle

19  Neuromonitoring bei Patienten mit extrakorporalem Lungenersatz

281

Entscheidungshilfen in der frühen Phase der ECMO-Therapie ergeben. Zu beachten ist, dass die vorgestellten Untersuchungen an Patienten mit vaECMO durchgeführt wurden; für mit einer vvECMO behandelte Patienten liegen keine wissenschaftlichen Untersuchungen bezüglich der Relevanz dieser Biomarker vor!

19.4 Invasive Monitoringtechniken bei ECMO Invasive Monitoringtechniken sind aufgrund der therapeutischen Antikoagulation zur Verhinderung des Clottings des ECMO-Systems häufig kontraindiziert. Nur in sehr speziellen Einzelfällen kann unter reduzierter Antikoagulation und Inkaufnahme von Fehlfunktionen des ECMO-Systems sowie iatrogener intrakranieller Blutungen ein invasives Neuromonitoring (ICP-Messsonde, PtbO2-Sonde) in individueller interdisziplinärer Abwägung etabliert werden.

19.5 Ausblick Bisher ist nicht ausreichend verstanden, welche Mechanismen jenseits intrakranieller Makroblutungen zu langfristig nachweisbaren neurokognitiven und neurologischen Defiziten von Patienten nach einer überstandenen ECMO-Therapie beitragen. Unter anderem wird postuliert, dass im Falle eines hyperkapnischen Atemversagens die meist unmittelbare Korrektur der Hyperkapnie zu Therapiebeginn von einer raschen zerebralen Vasokonstriktion begleitet wird und so über einen eingeschränkten zerebralen Blutfluss zerebrale Läsionen induzieren kann. Dies wird gegenwärtig in einer prospektiven, wenn auch sehr kleinen (n = 15) Studie der Universität Amsterdam untersucht, in deren Rahmen regelmäßige zerebrale Blutflussmessungen vor, während und unmittelbar nach Anlage einer ECMO mittels transkranieller Dopplersonografie erfolgen (NCT05303363).

19.6 Zusammenfassung ECMO-abhängige Patienten müssen aufgrund der häufig nur eingeschränkten klinischen Beurteilbarkeit und in Anbetracht der verfahrensassoziierten Blutungsrisiken neurologisch überwacht werden. Insbesondere bei Patienten mit peripherer vaECMO Erklärung: Bestehende Hauterkrankung anderer Genese mit gleichem Namen muss an die Gefahr der wasserscheidenbedingten zerebralen Hypoxie (Harlekin-Syndrom) gedacht werden. Die Etablierung eines hochfrequenten Monitorings scheint hier alternativlos. Entsprechende Maßnahmen sollten Teil der Versorgung ECMO-anwendender Zentren sein. Insgesamt ist die Verbesserung der den Empfehlungen zugrunde liegenden Datenbasis vor allem für erwachsene Patienten wünschenswert.

282

O. Mörer und L.-O. Harnisch

Literatur 1. Pappalardo F, Montisci A. Neurologic complications during V-V extracorporeal membrane oxygenation: still counting. J Thorac Dis. 2017;9:2774–6. 2. Cho SM, Ziai W, Mayasi Y, et al. Noninvasive neurological monitoring in extracorporeal membrane oxygenation. ASAIO J. 1992;2020(66):388–93. 3. Hoeper MM, Tudorache I, Kühn C, et  al. Extracorporeal membrane oxygenation watershed. Circulation. 2014;130:864–5. 4. McCarthy FH, McDermott KM, Kini V, et al. Trends in U.S. extracorporeal membrane oxygenation use and outcomes: 2002–2012. Semin Thorac Cardiovasc Surg. 2015;27:81–8. 5. Sauer CM, Yuh DD, Bonde P. Extracorporeal membrane oxygenation use has increased by 433% in adults in the United States from 2006 to 2011. ASAIO J. 1992;2015(61):31–6. 6. Sutter R, Tisljar K, Marsch S. Acute neurologic complications during extracorporeal membrane oxygenation: a systematic review. Crit Care Med. 2018;46:1506–13. 7. Xie A, Lo P, Yan TD, Forrest P. Neurologic complications of extracorporeal membrane oxygenation: a review. J Cardiothorac Vasc Anesth. 2017;31:1836–46. 8. Lorusso R, Barili F, Mauro MD, et  al. In-hospital neurologic complications in adult patients undergoing venoarterial extracorporeal membrane oxygenation: results from the extracorporeal life support organization registry. Crit Care Med. 2016;44:e964–72. 9. Lorusso R, Gelsomino S, Parise O, et al. Neurologic injury in adults supported with veno-venous extracorporeal membrane oxygenation for respiratory failure: findings from the extracorporeal life support organization database. Crit Care Med. 2017;45:1389–97. 10. Cho SM, Geocadin RG, White B, Chen LL. Neuropathological findings in comatose patients with venoarterial extracorporeal membrane oxygenation. Int J Artificial Organs. 2020;43:614–9. 11. Mehta A, Ibsen LM. Neurologic complications and neurodevelopmental outcome with extracorporeal life support. World J Crit Care Med. 2013;2:40–7. 12. Pinto VL, Pruthi S, Westrick AC, Shannon CN, Bridges BC, Le TM. Brain magnetic resonance imaging findings in pediatric patients post extracorporeal membrane oxygenation. ASAIO J. 1992;2017(63):810–4. 13. Cho SM, Geocadin RG, Caturegli G, et al. Understanding characteristics of acute brain injury in adult extracorporeal membrane oxygenation: an autopsy study. Crit Care Med. 2020;48:e532–e6. 14. Mehrholz J, Muckel S, Oehmichen F, Pohl M. First results about recovery of walking function in patients with intensive care unit-acquired muscle weakness from the general weakness syndrome therapy (GymNAST) cohort study. BMJ Open. 2015;5:e008828. 15. Harnisch LO, Riech S, Mueller M, Gramueller V, Quintel M, Moerer O. Longtime neurologic outcome of extracorporeal membrane oxygenation and non extracorporeal membrane oxygenation acute respiratory distress syndrome survivors. J Clin Med. 2019;8:1020. 16. Chen X, Lei X, Xu X, Zhou Y, Huang M. Intensive care unit-acquired weakness in patients with extracorporeal membrane oxygenation support: frequency and clinical characteristics. Front Med (Lausanne). 2022;9:792201. 17. Peluso L, Rechichi S, Franchi F, et al. Electroencephalographic features in patients undergoing extracorporeal membrane oxygenation. Crit Care. 2020;24:629. 18. Streletz LJ, Bej MD, Graziani LJ, et al. Utility of serial EEGs in neonates during extracorporeal membrane oxygenation. Pediatr Neurol. 1992;8:190–6. 19. Magalhaes E, Reuter J, Wanono R, et al. Early EEG for prognostication under venoarterial extracorporeal membrane oxygenation. Neurocrit Care. 2020;33:688–94. 20. Jouffroy R, Lamhaut L, Guyard A, et al. Early detection of brain death using the bispectral index (BIS) in patients treated by extracorporeal cardiopulmonary resuscitation (E-CPR) for refractory cardiac arrest. Resuscitation. 2017;120:8–13.

19  Neuromonitoring bei Patienten mit extrakorporalem Lungenersatz

283

21. Gimenez FMP, de Camargo WHB, Gomes ACB, et al. Analysis of adverse events during intrahospital transportation of critically ill patients. Crit Care Res Pract. 2017;2017:6847124. 22. Cho SM, Choi CW, Whitman G, et al. Neurophysiological findings and brain injury pattern in patients on ECMO. Clin EEG Neurosci. 2021;52:462–9. 23. Zheng F, Sheinberg R, Yee MS, Ono M, Zheng Y, Hogue CW. Cerebral near-infrared spectroscopy monitoring and neurologic outcomes in adult cardiac surgery patients: a systematic review. Anesth Analg. 2013;116:663–76. 24. Kim HS, Ha SO, Yu KH, et al. Cerebral oxygenation as a monitoring parameter for mortality during venoarterial extracorporeal membrane oxygenation. ASAIO J. 1992;2019(65):342–8. 25. Tsou PY, Garcia AV, Yiu A, Vaidya DM, Bembea MM. Association of cerebral oximetry with outcomes after extracorporeal membrane oxygenation. Neurocrit Care. 2020;33:429–37. 26. Clair MP, Rambaud J, Flahault A, et al. Prognostic value of cerebral tissue oxygen saturation during neonatal extracorporeal membrane oxygenation. PLoS One. 2017;12:e0172991. 27. Hunt MF, Clark KT, Whitman G, Choi CW, Geocadin RG, Cho SM. The use of cerebral NIRS monitoring to identify acute brain injury in patients with VA-ECMO.  J Intensive Care Med. 2021;36:1403–9. 28. Wong JK, Smith TN, Pitcher HT, Hirose H, Cavarocchi NC. Cerebral and lower limb near-infrared spectroscopy in adults on extracorporeal membrane oxygenation. Artif Organs. 2012;36:659–67. 29. Khan I, Rehan M, Parikh G, et al. Regional cerebral oximetry as an indicator of acute brain injury in adults undergoing veno-arterial extracorporeal membrane oxygenation – a prospective pilot study. Front Neurol. 2018;9:993. 30. Melmed KR, Schlick KH, Rinsky B, et al. Assessing cerebrovascular hemodynamics using transcranial doppler in patients with mechanical circulatory support devices. J Neuroimaging. 2020;30:297–302. 31. Marinoni M, Cianchi G, Trapani S, et al. Retrospective analysis of transcranial doppler patterns in veno-arterial extracorporeal membrane oxygenation patients: feasibility of cerebral circulatory arrest diagnosis. ASAIO J. 1992;2018(64):175–82. 32. Fukuda S, Aoyama M, Yamada Y, et al. Comparison of venoarterial versus venovenous access in the cerebral circulation of newborns undergoing extracorporeal membrane oxygenation. Pediatr Surg Int. 1999;15:78–84. 33. Hunter CJ, Blood AB, Bishai JM, et al. Cerebral blood flow and oxygenation during venoarterial and venovenous extracorporeal membrane oxygenation in the newborn lamb. Pediatr Crit Care Med. 2004;5:475–81. 34. Gerrits LC, van Heijst AF, Hopman JC, de Haan AF, Liem KD. The effect of decreasing flow rate on cerebral hemodynamics during veno-arterial extracorporeal membrane oxygenation in piglets. ASAIO J. 1992;2015(61):448–52. 35. Salna M, Ikegami H, Willey JZ, et al. Transcranial Doppler is an effective method in assessing cerebral blood flow patterns during peripheral venoarterial extracorporeal membrane oxygenation. J Card Surg. 2019;34:447–52. 36. Reuter J, Peoc'h K, Bouadma L, et al. Neuron-specific enolase levels in adults under venoarterial extracorporeal membrane oxygenation. Crit Care Explor. 2020;2:e0239. 37. Bembea MM, Rizkalla N, Freedy J, et al. Plasma biomarkers of brain injury as diagnostic tools and outcome predictors after extracorporeal membrane oxygenation. Crit Care Med. 2015;43: 2202–11. 38. Floerchinger B, Philipp A, Foltan M, et al. Neuron-specific enolase serum levels predict severe neuronal injury after extracorporeal life support in resuscitation. Eur J Cardiothorac Surg. 2014;45:496–501. 39. Nguyen DN, Huyghens L, Wellens F, Schiettecatte J, Smitz J, Vincent JL. Serum S100B protein could help to detect cerebral complications associated with extracorporeal membrane oxygenation (ECMO). Neurocrit Care. 2014;20:367–74.

Ausgewählte Krankheitszustände des peripheren Nervensystems

20

Caspar Stephani

Inhaltsverzeichnis 20.1  Critical-Illness-Polyneuromyopathie  20.1.1  Einleitung  20.1.2  Klassifikation, Epidemiologie und Pathophysiologie  20.1.3  Klinik und primäre Diagnostik  20.1.4  Therapie und Überwachung  20.1.5  Basis-Neuromonitoring  20.1.6  Weitere Monitoringverfahren  20.1.7  Ausblick  20.1.8  Zusammenfassung  20.2  Guillain-Barré-Syndrom  20.2.1  Einleitung  20.2.2  Klassifikation, Epidemiologie und Pathophysiologie  20.2.3  Klinik und primäre Diagnostik  20.2.4  Therapie und Überwachung  20.2.5  Ausblick  20.2.6  Zusammenfassung  Literatur 

 286  286  286  287  287  288  289  289  290  290  290  290  291  292  293  293  294

C. Stephani (*) Universitätsmedizin Göttingen UMG Klinik für Anästhesiologie, Göttingen, Deutschland e-mail: [email protected] © Der/die Autor(en), exklusiv lizenziert an Springer-Verlag GmbH, DE, ein Teil von Springer Nature 2023 L.-O. Harnisch et al. (Hrsg.), Neuromonitoring in der Intensivmedizin, https://doi.org/10.1007/978-3-662-65998-4_20

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C. Stephani

20.1 Critical-Illness-Polyneuromyopathie 20.1.1 Einleitung Die Critical-Illness-Polyneuromyopathie (CIP-CIM) ist das klinische Korrelat eines Versagens des peripheren Nervensystems und der von ihm innervierten Muskulatur im Rahmen einer kritischen Krankheit. Es handelt sich um eine im intensivmedizinischen Kontext regelhafte Komplikation mit hoher therapeutischer Relevanz.

20.1.2 Klassifikation, Epidemiologie und Pathophysiologie Bei der CIP-CIM handelt es sich um „ein Syndrom generalisierter Muskelschwäche, dass sich während einer kritischen Erkrankung entwickelt, und für das keine andere Erklärung als die kritische Erkrankung an sich wahrscheinlich ist“ [1]. Terminologisch existieren dafür mehrere Begriffe, die häufig synonym verwendet werden: –– –– –– –– –– ––

Intensive care unit-acquired weakness (ICUAW bzw. ICU-AW) Critical illness myopathy and neuropathy (CRIMYNE) Critical illness polyneuromyopathy (CIPNM) Critical illness polyneuropathy (CIP) Critical illness myopathy (CIM) Acute quadriplegic myopathy (AQM)

Im Folgenden wird anstatt des klinisch-deskriptiven Begriffes der ICU-AW das Akronym CIP-CIM verwendet, das die beiden pathophysiologisch zwar unterscheidbaren, aber häufig gemeinsam vorliegenden Beteiligungen des neuromuskulären Systems beinhaltet und im Sprachfluss etabliert scheint. Eine Differenzierung beider Anteile ist gegenwärtig therapeutisch noch nicht relevant. Die Prognose ist bezüglich der Vollständigkeit der Rückbildung – bei bis zu 30 % ist sie anhaltend unvollständig – und Dauer bis zur Restitution – Wochen bis Monate, Plateau nach spätestens einem Jahr – bei Überwiegen der CIM-Anteile günstiger [2]. Positiv und mutmaßlich pathomechanistisch korrelieren Auftreten und Intensität der CIP-CIM mit Beatmungs- und Liegedauer sowie Aspirationsrisiko und konsekutiv auch mit einer erhöhten Mortalität [2]. Etwa 30 % aller kritisch kranken Patienten sind in unterschiedlicher Intensität auch von einer CIP-CIM betroffen. Bei kritisch Kranken, die an einer Sepsis leiden, wird dieses Schwächesyndrom in bis zu 70 % der Fälle beobachtet [1]. Inzidenzangaben variieren allerdings und offenbar aufgrund unterschiedlicher Untersuchungszeitpunkte, Methoden der Diagnosestellung und Studienpopulationen recht deutlich [3]. Die genaue Ursache der Muskelschwäche kritisch kranker Patienten ist weiterhin nicht bekannt. Pathophysiologische Gemeinsamkeiten mit anderen Formen des akuten

20  Ausgewählte Krankheitszustände des peripheren Nervensystems

287

­ rganausfalls  – lokale Minderperfusion, mitochondriale Dysfunktion u.  a.  – sind in O Anbetracht einer offenbar unspezifischen Ätiologie wahrscheinlich [2, 4]. Unter anderem führt auch der mit akuter Krankheit assoziierte Katabolismus durch erhöhte Glucagon-­Ausschüttung zu einem stoffwechselhemmenden Abfall der Aminosäurespiegel im Blut. Allerdings haben Studien, in denen unterschiedliche Proteinzufuhrmengen (niedrig vs. hoch) im Rahmen der Intensivernährung verglichen wurden, uneinheitliche Resultate erzielt [5–8]. Die genaue Bedeutung einer spezifischen Ernährung im Rahmen kritischer Krankheiten ist jedenfalls weiter Gegenstand verschiedener Untersuchungen [9].

20.1.3 Klinik und primäre Diagnostik Die meist schmerzlosen Paresen bei CIP-CIM sind in aller Regel symmetrisch und betreffen alle vier Extremitäten, primär und betont proximal und häufig unter Einschluss der Atemmuskulatur. Auffallend ausgenommen vom klinischen Verteilungsmuster sind oftmals die faziale und okuläre Muskulatur [2]. Muskeltonus und -eigenreflexe sind reduziert, Letztere häufig aber nicht erloschen. In der Regel ist die Diagnose der CIP-CIM bei dieser Klinik gut zu stellen und mittels MRC-Skala quantifizierbar (s. Kap. 1). cc

Die Serum-Kreatinkinase liegt auch bei einer CIM meistens im Referenzbereich oder ist lediglich leicht erhöht. Deutlich erhöhte Werte weisen auf eine Myopathie anderer Genese hin.

Bei Abweichungen sollten Differenzialdiagnosen aber stets in Betracht gezogen. Dazu gehören vor allem das Guillain-Barré-Syndrom (GBS) (s. Abschn. 20.2), eine zervikale Myelonkompression (z. B. bei Spondylodiszitis, epiduralem spinalem Hämatom), pontine Myelinolyse (dann Gesichtsmuskulatur beteiligt), metabolische Ursachen (z. B. Hypothyreose), das Arteria-spinalis-anterior-Syndrom (vor allem bei Aortenpathologie (wie z.  B. ­Dissektion), Myasthenien (nahezu immer vorbekannt, gelegentlich paraneoplastisch). Einen möglichen diagnostischen Algorithmus zeigt Abb. 20.1.

20.1.4 Therapie und Überwachung Mangels kausaler Therapie ist die Prävention bzw. Vermeidung von Risikofaktoren besonders bedeutsam, d. h. frühzeitige und suffiziente Behandlung der Sepsis, frühe Mobilisierung, Verhindern von Hyperglykämie, Vermeiden einer total-parenteralen Ernährung innerhalb der ersten Woche [2]. Die Respiratorentwöhnung ist oft langwierig und entsprechende Anpassungen der Behandlungsplanung (Entwöhnungsplan, Rehabilitation, s. Abb. 20.1) sollten frühzeitig erwogen werden.

288

C. Stephani

Neue Muskelschwäche unter Intensivtherapie + Typische Klinik (v.a.): • Muskulatur schlaff und atroph • Weaning-Versagen • Dysphagie (ohne andere Ursachen) • Schlechte Physiotherapie-Mitarbeit

+ Risikofaktoren (v.a.): • Lang anhaltende Immobilisation • Schwerer Verlauf (Sepsis, ARDS,...) • Glukokortikoid-/Relaxanzientherapie • Schwierige BZ-Einstellung

V.a. CIP-CIM

1. Klinisch-neurologische Untersuchung (Trophik, Tonus, Kraftgraduierung) + Dokumentation 2. Laborchemische Differenzialdiagnostik (s. re.) 3. Neurografie (unilateral N. peroneus+N. suralis) 4. ggf. Myografie

Differenzialdiagnosen - Guillain-Barré-Syndrom - Metabolische Ursache - Endokrinologische Ursache - Hirnstammprozess - Hoher Rückenmarksprozess

Wenn typische Befunde CIP-CIM

1. 2. 3. 4.

Maßnahmen Risikofaktoren, v.a. Infektionen rasch und aggressiv behandeln BZ-Homöostase herstellen Langwieriges Weaning erwarten (Weaningplan, ggfs. Tracheotomie, Reha, ...) Eukalorische Ernährung sicherstellen

Abb. 20.1  Diagnostischer Algorithmus bei CIP-CIM-Verdacht (nach [10])

20.1.5 Basis-Neuromonitoring Methode der Wahl zur Bestätigung der CIP(-CIM) ist die Elektroneurografie. Als Screeninguntersuchung empfohlen werden einseitige Ableitungen des N. peroneus und des N. suralis noch (Sensitivität ~100 %, Spezifität 85–90 %) [4, 11, 12] (Abb. 20.2). As an alternative to sural nerve neurography in Frage kommt die gemischt motorisch-sensible Neurografie des N. ulnaris. Hauptbefund ist ein in Bezug zu Referenzwerten und im Verlauf festzustellender Amplitudenabfall der motorischen Summenaktionspotenziale (cMAP) bei relativ gut erhaltener Nervenleitgeschwindigkeit (NLG). Während dafür sowohl eine axonale Neuropathie als auch eine Myopathie verantwortlich sein können, sprechen zeitgleich reduzierte Amplituden der sensiblen Nervenaktionspotenziale (SNAP) für eine wenigstens ebenfalls bestehende Neuropathie. Signalschwäche oder -verlust aufgrund eines kräftigen Körperbaus, peripherer Ödeme ­und/oder fortgeschrittener Befunde finden sich bei der sensiblen Neurografie allerdings nicht selten.

20  Ausgewählte Krankheitszustände des peripheren Nervensystems Abb. 20.2  Skizze für die Neurografie des N. peroneus (A) und des N. suralis (B) in der Diagnostik der CIP-­CIM. Dargestellt sind die typischen Stimulations(Spannungssymbol) und Ableitpunkte (Elektrodensymbol) zur motorischen Neurografie mit Ableitung über dem M. extensor digitorum brevis (A) und zur sensorischen Neurografie über dem N. suralis (B). (Nach Stöhr 2005 [13]).

a

289

b

20.1.6 Weitere Monitoringverfahren Mittels des in jüngerer Zeit zunehmend häufiger angewendeten Muskelultraschalls [14] lassen sich Muskelgrößen- und -strukturveränderungen quantifizieren. Dafür eignen sich die Messung der Querschnittsfläche (cross-sectional area, CSA) [15], der Echogenität (Hyperechogenität beispielsweise bei Invasion von Entzündungszellen und Ödemen) und des Faserwinkels (der Eintrittswinkel der Muskelfasern im Verhältnis zur Aponeurose, ein Surrogatmarker der Querschnittsfläche eines Muskels). Formenti und Mitarbeiter schlugen vor, bei Abfall des Muskeldurchmessers um mindestens 20 %, Abnahme der Muskelquerschnittsfläche um mindestens 10 %, einer Zunahme der Echointensität um mindestens 8 % und einer Abnahme des Eintrittswinkels der Muskelfasern um 5 % im Rahmen einer Verlaufsdiagnostik die Diagnose einer (CIP-)CIM zu stellen [15]. Die Nervensonografie ist ein sich bei CIP-CIM in der Erprobung befindliches Verfahren [16]. Indikationen für die invasive Elektromyografie werden im Rahmen der klinischen Routine in der Regel streng gestellt (s. Kap. 4). Liquoruntersuchungen und Muskelund/oder Nervenbiospien erfolgen nur in Einzelfällen.

20.1.7 Ausblick Weiterhin sind die Entstehungsmechanismen der CIP-CIM trotz verschiedener Anstrengungen der vergangenen zwei Jahrzehnte nicht sicher verstanden. Entsprechend sind weitere grundlegende Untersuchungen an Modellorganismen und Körpergeweben nötig, um das ätiopathogenetische Krankheitsverständnis zu verbessern. Diesbezüglich könnte eine monozentrische Studie des Universitätsspitals in Bern relevante neue Einsichten erbringen: Hier

290

C. Stephani

werden bei Intensivpatienten mit Sepsis und bei solchen mit neurochirurgischen Haupterkrankungen an Tag 6 und 14 der Behandlung massenspektrometrische umfangreiche Metabolomanalysen durchgeführt und mit der Auftretenshäufigkeit einer CIP-CIM korreliert (NCT02839018). Diese Studie dürfte auch unabhängig von der Entwicklung einer CIP-CIM das Verständnis der Stoffwechseladaptation bei kritischer Krankheit verbessern. Darüber hinaus werden Studien durchgeführt und benötigt, die zur Diagnosevereinfachung der CIP-CIM beitragen sollen. Eine von gegenwärtig mehreren Studien, die Veränderungen der Muskulatur mittels Muskelultraschall untersuchen (s. auch Universität Genf, Schweiz: NCT04550143; Montivilliers, Frankreich: NCT04722445), wird in einem prospektiven Fall-Kontroll-Studiendesign am Universitätsklinikum Rostock durchgeführt, an dem gleichzeitig neuere im Blut nachweisbare Biomarker der Muskulatur (u. a. Myl3, TNNI1, FABP-3) erfasst werden (NCT04541602). Und ob die Diagnosestellung der CIP-­CIM mittels einer direkten elektrischen Muskelstimulation durch Veränderung der Stimulationsfrequenzen vereinfacht werden kann, untersucht eine Gruppe der Emory Universität Atlanta, U.S.A. (NCT04722445).

20.1.8 Zusammenfassung Jeder mittel- bis langfristig intensivmedizinisch behandelte Patient muss hinsichtlich des Vorliegens einer CIP-CIM untersucht werden, um ggf. Behandlungsmaßnahmen zu intensivieren und Regenerationszeiten einschätzen zu können. Wesentliche Anstrengungen zur Verbesserung des Verständnisses der Pathophysiologie der CIP-CIM und Entwicklung kausaler Therapieansätze sind weiter erforderlich.

20.2 Guillain-Barré-Syndrom 20.2.1 Einleitung Das nach den französischen Neurologen Georges Charles Guillain (1876–1961) und Jean-Alexandre Barré (1880–1967) benannte Guillain-Barré-Syndrom (GBS) beschreibt die häufigste und zeitgleich schwerwiegendste akut verlaufende paralytische Neuropathie. Die – im Gegensatz zu vielen anderen Polyneuropathien – ungewöhnlich häufige ­Beteiligung der die Atemmuskulatur versorgenden Nerven und des autonomen Nervensystems machen das GBS zu einem neurointensivmedizinisch bedeutsamen Krankheitsbild.

20.2.2 Klassifikation, Epidemiologie und Pathophysiologie Das GBS ist eine meist motorisch betonte autoimmunologische Polyneuropathie bzw. Polyradikulitis. Neben der vorherrschenden systemischen Form existieren klinische Subtypen mit fokaler, aber stets symmetrischer Betonung (paraplegisches GBS, pharyngozervi-

291

20  Ausgewählte Krankheitszustände des peripheren Nervensystems

0

20 30 10 Vorausgehende Infektion

40

50 60 70 Gangliosid-AK-Nachweis

80 90 100 GBS-Symptomatik

Abb. 20.3  Schematischer häufiger Verlaufstyp eines GBS mit einer typischerweise der Erkrankung vorausgehenden Infektion (hellgrauer Kurvenverlauf ganz links). Dieser folgt eine Autoantikörperproduktion gegen Ganglioside (schwarze Kurve links). Es kommt zu einer monophasischen Symptomatik mit Plateauphase, deren Form, Dauer und Ausheilungsrate sehr variabel ist (folgende diskontinuierliche Kurvenverläufe). Vereinfachende Zeitachse in Tagen (Nach Willison et al. [17])

kobrachiales GBS, bifaziale Schwäche mit Parästhesien, das Miller-Fisher-Syndrom mit der Trias Ophthalmoplegie, Ataxie, Areflexie). Pathophysiologisch wiederum lassen sich überwiegend demyelinisierende (AIDP = akute inflammatorische demyelinisierende Polyneuropathie) oder axonale Formen (AMAN = akute motorische axonale Neuropathie) differenzieren. Die positiv mit dem Alter korrelierende Gesamtinzidenz des GBS von 1–2/10 [5] entspricht grob weltweit 100.000 Fällen pro Jahr [17], von denen ca. 25 % eine systemische Verlaufsform mit Beteiligung der Atemmuskulatur aufweisen. Für Ätiologie und Pathophysiologie der Erkrankung existieren allgemein akzeptierte grundlegende Konzepte. In der Mehrzahl der Fälle (~¾) geht der Erkrankung eine Infektionserkrankung des Verdauungstrakts oder Atemwegs voraus. Eine Mimikry der Oberflächenantigene einiger Infektionserreger (vor allem Campylobacter jejuni, auch Cytomegalie-, Epstein-Barr-, Influenza-, Hepatitis-E-, Zika-Virus; möglicherweise SARS-CoV-2) und peripherer Nerven(wurzeln) spielt eine bedeutende Rolle. Typischerweise, wenn auch nicht regelhaft, lassen sich Autoantikörper gegen Ganglioside nachweisen (GM1, GD1a). Der Verlauf der Erkrankung ist monophasisch (Abb. 20.3).

20.2.3 Klinik und primäre Diagnostik Die international anerkannten Kernkriterien des GBS sind [18, 19]: –– progrediente weitgehend symmetrische, schlaffe Paresen über maximal 4 Wochen, –– mindestens distal erloschene Muskeleigenreflexe, –– Ausschluss einer alternativen Ursache mit geeigneten Mitteln. Bedeutsam sind ferner die meist nur milden, teilweise fehlenden sensiblen Ausfälle und die häufige Beteiligung autonomer und kranialer Nerven; neuropathische Schmerzen werden oft berichtet. Auf dem Boden der sehr charakteristischen Klinik lässt sich meist

292

C. Stephani

bereits eine hochgradige Verdachtsdiagnose stellen, die durch eine Lumbalpunktion, eine Serumanalyse und eine Elektroneurografie abgesichert werden sollte. Im Liquor findet sich im typischen Fall eine Schrankenfunktionsstörung mit erhöhtem Eiweißgehalt, allerdings ohne Zellzahlerhöhung (zytoalbuminäre Dissoziation). Neurografisch liegt meist das Bild einer akut demyelinisierenden Polyneuropathie vor. Serologisch sollte überprüft werden, ob Antikörper gegen die axonalen Glykosphingolipide GM1 (bei 20 % ohne Infektnachweis, 50 % mit stattgehabter Campylobacter-jejuni-Infektion), GD1a oder GQ1b vorliegen.

20.2.4 Therapie und Überwachung 20.2.4.1 Primärversorgung Aufgrund der Gefahr einer Ateminsuffizienz  – Risikofaktoren sind rasche Progredienz, Paresen der oberen Extremitäten und bulbäre Beteiligung – sowie kardioautonomer Störungen sollen Patienten mit GBS stets in Kliniken mit Möglichkeit zur intensivmedizinischen Versorgung behandelt werden. Mindestens einmal pro Schicht müssen Muskelkraft (z. B. freie Gehstrecke, Vigirometrie) und Vitalkapazität erfasst werden. Eine sichere Indikation zur Einleitung einer der beiden als gleichwertig geltenden und die Anzahl beatmungspflichtiger Patienten halbierenden [20] Therapieverfahren – i. v. Immunglobuline (0,4 g/kg und Tag über 5 Tage) oder Plasmapheresen (4–5 Zyklen, jeden zweiten Tag) – besteht bei rascher Progredienz, bulbärer Beteiligung und einer Reduktion der unabhängigen Gehstrecke auf 30 min and 24 h >24 h; Schweregrad basiert auf anderen Kriterien >1 und 7 Tage 9–12 100 km/h, Sturz aus großer Höhe, etc.)

Auch die Durchführung eines Kontroll-cCT hat ihren festen Stellenwert [7], um bei primärer Hirnschädigung ggf. ein Fortschreiten der ursprünglichen Schädigung zu erkennen [26, 27]. Die Leitlinien für Hirnverletzungen (Brain Injury Guidelines, BIG) sowie ihre modifizierte Version (mBIG) empfehlen, dass Patienten ohne neurologische Verschlechterung keine erneute Computertomografie des Kopfes erhalten sollten [28, 29]. Eine routinemäßige Kontroll-cCT erscheint bei Patienten mit normalem neurologischem Befund also nicht gerechtfertigt [30–33]. Dieser Ansatz wird von einigen Autoren durchaus kritisch bewertet, da Patienten mit leichtem SHT, deren Verletzung durch CT-­ Bildgebung identifiziert wurde, eine heterogene Gruppe bilden, deren Gesamtrisiko für eine klinische Verschlechterung zwar gering, aber doch klinisch signifikant ist [34]. Nachteilig bleibt, dass die cCT beim Intensivpatienten mit einem beträchtlichen Aufwand sowie einer relevanten Transportkomplikationsrate verbunden [35, 36] und gleichzeitig aufgrund der Strahlenbelastung in ihrer Frequenz limitiert ist. Daher ist gerade beim intubierten und sedierten Patienten ein flankierendes differenziertes und kontinuierliches Neuromonitoring essenziell. Klinisches Neuromonitoring  Das Neuromonitoring des SHT erfolgt beim nicht intubierten Patienten überwiegend klinisch (s. Kap. 1) [7]. Hierzu gehört die regelmäßige Erhebung von GCS, Pupillenstatus, Lichtreaktion, Bewegungsfähigkeit der Extremitäten und Sprache. Bei einer Verschlechterung des GCS sollte eine cCT-Kontrolle durchgeführt werden, sofern es keine andere Ursache für die Veränderung gibt. Auch die Zunahme einer neurologischen Störung sowie das erstmalige Auftreten eines epileptischen Anfalls erfor-

304

O. Mörer et al.

dern eine erneute cCT [7]. Beim intubierten und/oder analgosedierten Patienten erfolgen regelmäßige Erhebungen von Pupillenstatus, Lichtreaktion und ggf. Kornealreflex. Das Auftreten einer Anisokorie ist stets Hinweis auf eine akut lebensbedrohliche ICP-­ Steigerung und erfordert umgehende diagnostische Abklärung.

Pupillendiagnostik – mögliche Lokalisation der Schädigung [7]

–– Läsionen im Subthalamus: mäßige Miosis (2–3 mm Pupillendurchmesser) –– Subtotale Mittelhirnschädigung: starke Mydriasis (7–10 mm)

Weitere Reflexe, die zur Überwachung der Hirnstammfunktion genutzt werden können, sind Masseter-, okulozephaler- und Hustenreflex als Antwortreaktion auf endotracheales Absaugen. Die Cushing-Triade (Hypertonie, Bradykardie und unregelmäßige Atmung) stellt ein spezifisches, aber weniger sensitives klinisches Spätzeichen eines kritisch erhöhten ICP dar [37, 38]. Überwachung des intrakraniellen Drucks  Die Überwachung des intrakraniellen Drucks ist ein zentrales Instrument in der Intensivtherapie von Patienten mit schwerem SHT. Ein Hirndruck >22 mmHg ist mit einem schlechten Outcome verbunden [7] und gilt daher als oberer Grenzwert.

cc

Die aktuellen Leitlinien der Brain Trauma Foundation empfehlen die Behandlung von ICP-Werten >22 mmHg [25].

In der nationalen Leitlinie, die sich zum Zeitpunkt der Abfassung dieses Kapitels in Überarbeitung befindet, wurde allerdings festgestellt, dass es keinen gesicherten Hinweis für den Vorteil einer ICP-Messung im Vergleich zu einer Überwachung ohne ICP-­ Monitoring gibt [5, 39]. Auch die Empfehlungen der Brain Trauma Foundation (BTF) sind diesbezüglich relativ zurückhaltend formuliert: cc

Die Behandlung von Patienten mit schwerem Schädel-Hirn-Trauma auf der Basis des ICP-Monitorings wird empfohlen, um die Sterblichkeitsrate im Krankenhaus und 2 Wochen nach der Verletzung zu senken [25].

Die zugrunde liegende Evidenz aus gut konzipierten randomisierten klinischen Studien ist jedoch ernüchternd [25, 39]. In einer randomisierten Studie aus Bolivien und Ecuador, bei der die Patienten zur Überwachung eine intraparenchymale Hirndrucksonde erhielten, oder bei der die Behandlung auf Bildgebung und klinischer Untersuchung basierte, konnte beispielsweise kein Unterschied zwischen den Gruppen feststellt werden [40]. Trotz dieser Limitationen ist unbestritten, dass die intrakranielle Hypertonie ein

21  Ausgewählte Krankheitszustände des Zentralnervensystems

305

wichtiger sekundärer Insult nach einem schweren SHT ist und die Behandlung eines erhöhten ICPs eine entscheidende Rolle spielt, um das Outcome zu verbessern. Die Indikationen für die Anlage einer invasiven ICP-Messung besteht prinzipiell bei allen Patienten mit einem GCS < 9 und einem pathologischen cCT bei Aufnahme (Hämatom, Kontusion, Ödem). Diese Patienten haben ein 50 %iges Risiko für die Entwicklung eines erhöhten ICP.  Sofern ein normales CCT vorliegt, müssen zusätzlich noch mindestens zwei der folgenden Faktoren erfüllt sein: –– Alter > 40 Jahre, –– therapierefraktärer systolischer Blutdruck < 90 mmHg, –– uni- oder bilaterale Beuge- und/oder Strecktendenzen. Kürzlich publizierte italienische Leitlinien [41] empfehlen darüber hinaus ICP-Messungen: –– wann immer möglich bei großen bifrontalen Quetschungen und hämorrhagischen Massen in der Nähe des Hirnstamms unabhängig vom initialen GCS-Wert, –– nach einer Dekompressionskraniotomie, zur Wirksamkeitsbeurteilung und -steuerung, –– nach der Entfernung eines akuten supratentoriellen intrakraniellen Hämatoms und erhöhtem Risiko für einen ICP-Anstieg bzw. mit besonderen perioperativen Merkmalen, –– wenn Unterbrechungen der Sedierung zur Überprüfung des neurologischen Status kontraindiziert sind und die klinische Untersuchung nicht völlig zuverlässig ist. Zusammenfassend gilt, dass die Überwachung des ICP mittels intraparenchymatöser Sonde dasjenige invasive Verfahren ist, für das es noch die beste Evidenz gibt (s. auch Kap. 13 und Abschn. 21.4). Cerebral Perfusion Pressure  Der Cerebral Perfusion Pressure (CPP) berechnet sich aus der Differenz zwischen mittlerem arteriellem Druck (MAD) und intrakraniellem Druck (ICP). Er stellt damit den Druckgradienten im zerebralen Gefäßbett, zwischen Bluteinund -ausstrom dar und ist essenziell, um eine sekundäre Hirnschädigung nach SHT zu vermeiden [26]:

cc

Empfehlung der Brain-Trauma-Foundation-Leitlinie [1]:  Die Behandlung von Patien-

ten mit schwerem Schädel-Hirn-Trauma unter Anwendung von leitlinienbasierten Empfehlungen für die CPP-Überwachung wird empfohlen, um die 2-Wochen-­ Mortalität zu senken.

306

O. Mörer et al.

Dabei gilt: –– Der empfohlene Zielwert für den zerebralen Perfusionsdruck (CPP) für Überleben und günstige Ergebnisse liegt zwischen 60 und 70 mmHg. –– Ob 60 oder 70 mmHg der optimale Mindestwert für den CPP ist, ist unklar und kann vom Autoregulationsstatus des Patient abhängen. –– Die Vermeidung aggressiver Versuche, den CPP mit Flüssigkeiten und Druckmitteln über 70 mmHg zu halten, kann wegen des Risikos eines akuten respiratorischen Versagens bei Erwachsenen in Betracht gezogen werden. Transkranielle Doppler- (TCD) und farbkodierte Duplexsonografie (TCCD)  Die tägliche transkranielle Doppler- (TCD) und farbkodierte Duplexsonografie (TCCD) ist zwar fester Bestandteil von Leitlinien zur Behandlung der aneurysmatischen Subarachnoidalblutung (SAB), besitzt aber bisher keinen vergleichbaren Stellenwert beim Neuromonitoring des SHT [25]. In einer retrospektiven Analyse von 300 Patient mit Kopfverletzungen, bei denen Blutdruck (ABP), intrakranieller Druck (ICP), zerebraler Perfusionsdruck (CPP) und intrakranielle Flussgeschwindigkeit (FV) aufgezeichnet wurden, konnte aber gezeigt werden, dass dopplerbasierte systolische Flussindizes eine gute Assoziation mit dem Outcome nach 6 Monaten aufweisen, unabhängig davon, ob CPP oder ABP für deren Berechnung verwendet wurden [42]. Zerebrale Oxymetrie/Sauerstoffpartialdruckmessung  Da eine zerebrale Hypoxie auch bei Abwesenheit eines erhöhten Hirndrucks auftreten kann und Strategien zur Kontrolle des ICP nicht immer eine optimale Sauerstoffzufuhr gewährleisten, ist die Überwachung des zerebralen Oxygenierung zunehmend von Interesse [43]. Dafür eignen sich invasiv platzierte Sonden zur Messung des Hirngewebssauerstoffpartialdrucks (Partial Brain Tissue Oxygen Pressure, PbtO2) mittels intrakranieller Messsonde (z. B. Licox-Sonde CC1. SB, LX, Integra Neuroscience, Frankreich; Neurovent-PTO Sonde, NV, Raumedic, Deutschland), die gegenwärtig an Bedeutung gewinnen [44], denn PbtO2-Werte 60mmHG –– Hb >7g/dl –– Vermeidung von Hyponatriämien –– SpO2 >94 % –– Kontinuierliche invasive Blutdruckmessung –– Empfohlen: –– Zentralvenöser Katheter –– Endtidale CO2-Messung Begleitet von einer engmaschigen neurologischen Untersuchung zielen die Interventionen darauf ab, in einem frühen Stadium der Behandlung eine stabile und neuroprotektive physiologische Ausgangssituation zu schaffen, unabhängig vom Vorhandensein einer ICP-Erhöhung. Die weitere Zuordnung (Gruppe A–C) mit jeweils angepassten Therapiezielen erfolgt dann, je nachdem ob ICP oder PbtO2 pathologisch verändert sind. In Abb. 21.1 sind die Stufen-Eskalationen für die verschiedenen Konstellationen angeführt (modifiziert nach [5, 54, 55]).

21.1.5 Ausblick Das Augenmerk zukünftiger Studien wird sich weiterhin auf die Kombination der gegenwärtig verfügbaren Verfahren richten. Die Ergebnisse der BOOST-3-Studie (NCT03754114) werden beispielsweise mit Spannung erwartet [57]. Multimodale nichtinvasive Verfahren des Neuromonitorings möglicherweise auch unter Einbeziehung der Mikrodialyse (Multimodality Monitoring Directed Management of Patients Suffering From Traumatic Brain Injury, NCT02993549), werden zukünftig eine zunehmende Rolle spielen. Die Kombination von Optikus-Sonografie und geschätztem ICP (eICP) mittels transkraniellem Doppler kann die Genauigkeit bei der Abschätzung des Auftretens einer intrakraniellen Hypertension erhöhen [58]. Die nächste Generation von Diagnose- und Überwachungsinstrumenten wird sich möglicherweise vermehrt auf regionale inflammatorische Prozesse, Gefäßtonus, Ödembildung und Störungen der Funktion der Blut-Hirn-Schranke konzentrieren und weniger auf Behandlungsfolgen. Und auch Serumbiomarker werden zukünftig im gesamten Prozess der traumatischen Hirnverletzungen eine größere Rolle spielen (z. B. Usefulness of Biomarkers in the Management of Mild Traumatic Brain Injury in Adults, NCT04543162; Rapid Diagnosis and Prognosis Recognition of Imaging and Biomarkers in Mild to Moderate Traumatic Brain Injury, NCT05108909; Biomarkers in the Brain Oxygen Optimization in Severe Traumatic Brain Injury Trial, NCT03754114).

310

O. Mörer et al.

A

ICP 20 mmHg

B

ICP 20 mmHg

D

ICP >22 mmHg PbtO2 70 mmHg

•

Stufe 2 Re-cCT erwägen Ausschluss extrakranieller Ursachen Basiszielwerte überprüfen

Stufe 3 Æ PaO2 anheben Æ PaO2>150 mmHg Æ Transfusion erwägen

• •

C

• • Æ Æ

Ggf. EEG Monitoring

CPP 60-70 mmHg Senkung des ICP Æ Analgesie und Sedierung Æ Niedrignormaler PaCO2 (35-38 mmHg) Æ Mannitol intermittierend

Stufe 1

Stufe 2 Senkung des ICP Erhöhung CPP Milde Hypokapnie ggf. neuromuskul. Blockade

• • • • •

Hypertone Infusionslösung Liquordrainage bei ligender EVD ggf. ECD-Anlage Ggf. Epilepsieprophylaxe Ggf. EEG Monitoring

Re-cCT erwägen Ausschluss extrakranieller Ursachen Basiszielwerte überprüfen

Stufe 3 Æ Barbituratkoma Æ Sekundär dekompressive Kraniektomie Æ Milde Hypothermie (35-26°C)

•

D

Stufe 1 Perfusion optimieren Sauerstoffangebot erhöhen Æ FiO2 60% Æ CPP bis 70 mmHg

Æ PaO2 150 mmHg Æ Senkung des ICP Æ CPP > 70 mmHg

•

Ggf. EEG Monitoring

Stufe 2 Æ Sedierung vertiefen

Stufe 3 Æ PaO2>150 mmHg Æ Transfusion erwägen

Re-cCT erwägen Ausschluss extrakranieller Ursachen Basiszielwerte überprüfen

Abb 21.1  Eskalationsstufen der monitoringbasierten Therapie bei SHT (modifiziert nach [5, 54, 55])

21.1.6 Zusammenfassung In den letzten Jahren sind deutliche Fortschritte und entscheidende in Therapiealgorithmen eingegangene Erkenntnisgewinne in der Überwachung und Versorgung von Patienten mit SHT erzielt worden; allerdings konnten auch einige etablierte Konzepte in höherwertigen Studien nicht bestätigt werden. Die frühe bildgebende Diagnostik und ggf. ICP- und

21  Ausgewählte Krankheitszustände des Zentralnervensystems

311

CPP-Messung bleiben die Basis des Monitorings, wobei die PtbO2-Überwachung gegenwärtig an Bedeutung gewinnt. Um weitere Techniken im klinischen Alltag zu etablieren, sind allerdings weitere gut designte prospektive randomisierte klinische Studien erforderlich.

21.2 Subarachnoidalblutung Dorothee Mielke und Caspar Stephani

21.2.1 Einleitung Eine frische, insbesondere aneurysmatische Subarachnoidalblutung (SAB) stellt eine absolute Indikation für eine intensive medizinische Überwachung dar. Essenzieller Bestandteil dieser Überwachung ist ein häufig anspruchsvolles Neuromonitoring.

21.2.2 Klassifikation, Epidemiologie und Pathophysiologie Grundlegende Informationen zu den Hauptkategorien einer SAB [59] finden sich in Tab. 21.4. Isolierte traumatische SABs und spontane SABs ohne Aneurysmanachweis triggern selten Pathomechanismen, die eine sekundäre Hirnschädigung hervorrufen, der Neuromonitoringbedarf ist gering. Bei aneurysmatischen SABs hingegen kommt es zum Eintritt Tab. 21.4  Formen und Charakteristika von Subarachnoidalblutungen

Inzidenz Altersgipfel Risikofaktoren

Blutungsquelle Umfang des Neuromonitorings Prognose

Traumatisch (tSAB) 10–75/105 15.–25. sowie >80. Lebensjahr Traumaassoziiert

Rhexisblutung kortikaler Gefäße Meist gering Im Wesentlichen durch sonstige Traumafolgen bestimmt

Spontan (sSAB/aSAB) mit Aneurysmanachweis 10/105 50.–60. Lebensjahr

Spontan (sSAB) ohne Aneurysmanachweis 2/105 40.–50. Lebensjahr

Arterielle Hypertonie, Nikotin-, Alkoholabusus, Bindegewebserkrankungen Zerebrales Aneurysma

Ähnlich aSAB

Meist hoch, teilweise sehr hoch Sehr variabel, teilweise sehr ungünstig

Präpontine venöse Gefäße Gering Eher günstig

O. Mörer et al.

312

arteriellen Blutes in den Subarachnoidalraum und bei ausgeprägten Blutungen auch in das Parenchym (intrazerebrale Blutung), das Ventrikelsystem (intraventrikuläre Blutung) oder den Subduralraum (Subduralhämatom). Diese frühe Hirnschädigung (early brain injury [EBI]) führt zu vaskulären, immunologischen und neuronalen Reaktionskaskaden, deren gemeinsame Endstrecke eine sekundär auftretende zerebrale Ischämie (delayed cerebral ischemia [DCI]) ist, die zu schweren sekundären neurologischen Defiziten führen kann [60, 61], der Neuromonitoringbedarf bei der aneurysmatischen SAB ist daher hoch.

21.2.3 Klinik und primäre Diagnostik Kardinalsymptom einer aSAB ist der „Vernichtungskopfschmerz“; weitere Symptome sind Übelkeit, Erbrechen, Meningismus und epileptische Anfälle. Mit zunehmender Schwere der aSAB nehmen Bewusstseinsstörungen (bis zum Koma) und neurologische Defizite (Paresen, Sprach-/Sprechstörungen, Hirnnervendefizite) zu [62]. Klinisch wird nach der Skala der World Federation of Neurosurgical Societies (WFNS-Skala) oder nach Hunt und Hess [63, 64] klassifiziert (Tab.  21.5). Bei den sog. hochgradigen Blutungen (Grad IV und V) überlagern sich Symptome der blutungsassoziierten primären Hirnschädigung mit Symptomen des gesteigerten intrakraniellen Drucks (ICP) (s. Abschn. 21.4). Bildmorphologisch wird die SAB in >95 % der Fälle mittels nativer Computertomografie (CT) gesichert und mit Hilfe der prognostisch relevanten Fisher-Skala graduiert (Tab. 21.6). Bei typischer Anamnese, aber unauffälliger Bildgebung ist eine Lumbalpunktion (Dreigläserprobe) zur Sicherung der Diagnose erforderlich. Das Aneurysma wird anhand einer CT-Angiografie (CTA) und anschließenden digitalen Subtraktionsangiografie (DSA) gesichert [62].

Tab. 21.5  Klinische Graduierung der aneurysmatischen SAB nach der World-Federation-of-­ Neurosurgical-Societies(WFNS)-Skala und nach Hunt und Hess WFNS Grad GCS HP/Aphasie I 15 –

II

14-­13

–

III

14-­13

+

IV V

12-7 6-3

+/– +/–

Hunt und Hess Symptome Asymptomatisch oder leichte Zephalgien und/oder leichter Meningismus Grad Ib: isoliertes Hirnnervendefizit Mäßige bis starke Zephalgien, Meningismus, mögliche Hirnnervenlähmungen Somnolenz/Verwirrtheit und/oder leichte fokal-neurologische Ausfälle Sopor, fokal-neurologische Ausfälle, vegetative Störungen Koma, Zeichen der Einklemmung

GCS: Glasgow Coma Scale; HP: Hemiparese.

313

21  Ausgewählte Krankheitszustände des Zentralnervensystems

Tab. 21.6  Auf Befunden des cCTs (kraniellen Computertomogramms) basierende Fisher-Skala Grad 0 I II III IV

cCT: BlutSaum – 1 mm

cCT: IVB – – + – +

DCI 0 % 10 % 20 % 20 % 40 %

IVB: intraventrikuläre Blutung; DCI: delayed cerebral ischemia; hier: Wahrscheinlichkeit einer DCI. Abb. 21.2 Schematische Darstellung des Circulus Willisi und Angabe der häufigsten Aneurysmalokalisationen in Prozent aller intrakraniellen Aneurysmalokalisationen. ACA = anterior cerebral artery, ACom = anterior communicating artery; BA = basilar artery, MCA = middle cerebral artery, PCA = posterior cerebral artery, PCom = posterior communicating artery. Fehlende 20 % = Sonstige

ACA-A2

ACom 25%

25%

ACA-A1 MCA PCom

20%

PCA 10% BA

21.2.4 Therapie und Überwachung Primärversorgung: Die initiale Betreuung von Patienten mit aSAB erfolgt idealerweise auf einer mit diesem Krankheitsbild vertrauten Intensivstation [62, 65]. Wegen der hohen Gefahr einer prognostisch ungünstigen Re-Ruptur des Aneurysmas darf vor Versorgung mittels mikrochirurgischen Clippings oder endovaskulärem Verfahren der systolische Blutdruck (SDB) 160 mmHg nicht überschreiten [62]. Die Ausschaltung eines akut geplatzten Aneurysmas sollte schnellstmöglich (< 72 Stunden) erfolgen [62]. Die typischen Aneurysmalokalisationen zeigt Abb. 21.2. Bei Vorliegen eines akuten Hydrozephalus erfolgt die Anlage einer externen Ventrikeldrainage [EVD] oder, bei bildgebend nachgewiesener Durchgängigkeit des dritten und vierten Ventrikels, einer Lumbaldrainage [LD]). Ein invasives Hirndruckmonitoring (ICP-­ Sonde) erfolgt bei Patienten mit höhergradigen Bewusstseinsstörungen. Eine intermittierende orale (meist 6-mal 60 mg/Tag) oder kontinuierliche parenterale (blutdruckabhängig bis 30 μg/kg und h) Nimodipin-Therapie ist bei einer aSAB für die Dauer von mindestens

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O. Mörer et al.

10–14 Tagen obligat. Nach der Erstversorgung liegt das Augenmerk auf der Verhinderung von SAB-Spätfolgen insbesondere der DCI (vor allem zwischen dem 4. und 14. Tag nach Aneurysmaruptur).

21.2.5 Neuromonitoring 21.2.5.1 Basisneuromonitoring Sofern nicht anders angegeben, erfolgt das Basismonitoring bei aSAB für mindestens 14 Tage. Grad I-II(III): Neben der engmaschigen klinischen Überwachung erfolgen bei allen Schweregraden einer SAB einmal oder mehrfach tägliche transkranielle Dopplersonografien (TCD) oder farbkodierte Duplexsonografien (FKDS) zur Detektion von Vasospasmen der großen, basalen Arterien des Gehirns [62, 65] (s. Kap. 6). Das erstmalige Auftreten einer mittleren Blutflussgeschwindigkeit >120 cm/s oder ein ausgangswertunabhängiger Anstieg der Blutflussgeschwindigkeit > 50 cm/s innerhalb von 24 Stunden gelten als Korrelate eines Vasospasmus [66, 67]. Zuletzt veröffentlichte Daten teilweise besserer Behandlungsergebnisse bei Verzicht auf das TCD-Monitoring zur Vasospasmusdetektion erfordern eine anhaltende kritische Bewertung dieser Methodik [68]. Grad (III) IV–V: In der häufig von einer tiefen Sedierung begleiteten instabilen Akutphase (etwa die ersten 72 Stunden) werden meist keine Sedierungspausen/Aufwachtests zur neurologischen Untersuchung durchgeführt. In der Regel erfolgt eine kontinuierliche invasive Hirndruckmessung. Empfohlen wird eine kombinierte druckmessende und liquordrainierende intraventrikuläre Sonde [65]. Um im Rahmen der täglichen Duplexsonografien der zerebralen Arterien zwischen einem Anstieg der Blutflussgeschwindigkeit durch Hyperämie, welche Folge der intensivmedizinischen Therapie sein kann, und einem Vasospasmus zu unterscheiden, empfiehlt sich bei diesen Schweregraden die Berechnung des Lindegaard-Index (s. Kap. 6). Ergeben sich bei Fehlen plausibler Differenzialdiagnosen klinische (neues neurologisches Defizit, zunehmende Verwirrtheit) und/oder sonografische Hinweise auf Vasospasmen/eine DCI, sollte umgehend eine CT-Angiografie, ggf. auch eine CT-Perfusion – besonders der Parameter Time-to-drain (TTD) [66, 69] scheint prädiktiv für ein DCI zu sein – oder direkt eine digitale Subtraktionsangiografie (DSA) erfolgen. Ziel ist im gegebenen Fall die rasche Initiierung der interventionellen intraarteriellen Nimodipin-Gabe oder Ballondilatation. 21.2.5.2 Weitere Monitoringverfahren Sowohl die Messung des Sauerstoffpartialdrucks des Hirngewebes (PbtO2) als auch die zerebrale Mikrodialyse haben sich als Monitoringverfahren bei der SAB vor allem aufgrund ihrer Invasivität und Regionalität bisher nicht durchgesetzt (s. Kap.  14, 15). Bei

21  Ausgewählte Krankheitszustände des Zentralnervensystems

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günstiger Platzierung der Messsonden können ein drohendes DCI oder prognostisch relevante Veränderungen aber frühzeitig identifiziert werden [70, 71]. Das EEG-Monitoring kann in erster Linie helfen, bei anhaltend unklarer Bewusstseinsstörung (nichtkonvulsive) epileptische Anfälle zu detektieren [65] (Kap. 2). Evozierte Potenziale, insbesondere somatosensorisch evozierte Potenziale (SSEP), erlauben eine frühzeitige Prognoseeinschätzung, ihr Ausfall schränkt die Prognose regelhaft ein [72, 73] (s. Kap. 3). Die Nahinfrarotspektroskopie (NIRS) spielt im Rahmen des Managements der aSAB bisher keine eindeutige Rolle. Ursächlich hierfür ist vor allem die unklare Datenlage hinsichtlich der Assoziation zwischen der mittels NIRS gemessenen Sauerstoffsättigung und einer DCI [65]. Noch weniger etabliert ist die störanfälligere und lediglich die globale Sauerstoffversorgung des Gehirns abbildende Messung der Jugularvenensättigung (SjvO2) [7].

21.2.5.3 Besonderheiten des allgemeinen Monitorings Extrazerebrale Organfunktionsstörungen treten insbesondere in der Akutphase bei Patienten mit aneurysmatischer SAB häufig auf, kardiovaskuläre Veränderungen in bis zu 50 %, inklusive ST-Strecken-Veränderungen, Arrhythmien und Kontraktilitätsstörungen wie der Takutsubo-Kardiomyopathie [74]. Tatsächlich zeigte sich in einer neueren Metaanalyse (n > 4000), dass in der Frühphase der SAB erhöhte Werte des kardialen Troponin I auf eine höhere Mortalität (Odds-Ratio [OR] ~ 4) hinweisen und erwartungsgemäß deutlich mit kardialer Dysfunktion (OR ~9) und dem Auftreten eines Lungenödems (OR ~10) vergesellschaftet sind [75]. cc

Regelmäßige Troponin-I- und EKG-Kontrollen sollten Teil des Monitorings der SAB sein.

Lungenödeme können in der Frühphase einer SAB und anderer schwerer akuter ZNS-Erkrankungen auch ohne kardiale Dysfunktion perakut (