Neonatale Anfälle dank neuer bildgebender Verfahren besser untersuchbar

Mithilfe einer nicht invasiven Ultraschalltechnologie sind zum ersten Mal Einblicke dieser Art möglich. Daraus eröffnen sich Forschern und Medizinern neue Möglichkeiten, denn sie bietet viele Anwendungsmöglichkeiten, nicht nur im Bereich des Neuroimaging (Bildgebung des zentralen Nervensystems).

Das Verfahren wurde in einem im „Science Transitional Medicine“ veröffentlichten Paper dargelegt. Darin erklären Forscher, dass die Elektroenzephalografie (EEG) und funktionelles Neuroimaging uns zwar helfen, die Gehirnfunktion und Abnormitäten zu verstehen, der Einsatz der Geräte jedoch mit einigen Herausforderungen verbunden ist. Diese ergeben sich aus den Kosten der Geräte und ihrer Größe, wodurch es schwierig wird, sie neben einem Bett einzusetzen.

„Mithilfe eines angepassten, flexiblen und nicht invasiven Kopfaufsatzes demonstrieren wir an menschlichen Neugeborenen, dass funktionelle Ultraschallbildgebung (fUSI) in Echtzeit möglich ist, indem eine fortlaufende EEG-Videoaufzeichnung mit UltraFast-Doppler-Bildgebung (UfD) der Mikrovaskulatur des Gehirns kombiniert wird“, so die Forscher.

Hochauflösend, superschnell, sicher und portierbar

Das System basiert auf Sonografie, die Ultraschallwellen nutzt. Dieses Verfahren wurde noch nie zuvor in der Neurowissenschaft angewandt, aber im EU-finanzierten Projekt FUSIMAGINE wurden superschnelle Ultraschallscanner eingesetzt, mit denen über 10 000 Bilder pro Sekunde aufgezeichnet werden können. Mit herkömmlichen Ultraschallscannern lassen sich lediglich 50 Bilder pro Sekunde erreichen. Mithilfe von Übertragungen aus zusammengesetzten ebenen Wellen konnte das Team Durchblutungsmessungen durchführen, die um mehr als das Hundertfache empfindlicher waren.

Diese notwendige Erhöhung der Abbildungsempfindlichkeit wurde erreicht, indem superhohe Abbildungsraten und dedizierte Verarbeitungsalgorithmen kombiniert wurden. Im Gegensatz zu fMRI-Geräten sind Instrumente für funktionelle Ultraschallbildgebung leicht, tragbar und kostengünstig. Dadurch können sie in mehr Umgebungen eingesetzt werden und es eröffnen sich zahlreiche klinische Anwendungsbereiche sowie neue Ansätze für die Grundlagenforschung.

Forschungsleiter Mickaël Tanter erklärt die Technik wie folgt: „Bei klinischen Diagnosen liefert fUS ein einzigartiges, neben dem Bett einsetzbares Neuroimagingsystem für die Hirnaktivität von Neugeborenen über das Fontanelle-Fenster. Diese Echtzeitsysteme werden Ärzte dabei unterstützen, neonatale Anfälle und Blutungen zu überwachen und besser zu verstehen.“

Die funktionelle Ultraschallbildgebung kann auch bei Erwachsenen genutzt werden, sowohl in der Neurochirurgie als auch bei der transkraniellen Bildgebung, da neue adaptive Fokussiertechniken die starken Abweichungen überwinden können, die bei Ultraschall-Wellenfronten durch den Schädelknochen verursacht werden.

FUSIMAGINE (A new neuroimaging modality: from bench to bedside) läuft bis zum Jahr 2019, und Mickaël Tanter hofft, dass der sehr hochauflösende Ultraschall ermöglichen wird, die gesamte funktionelle Hirnaktivität auf mikroskopischer Ebene abzubilden und so für die Neurowissenschaft eine neue Welt zu eröffnen.

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