Billeddiagnostik af patofysiologien ved akut apopleksi

I de seneste år har der været stigende fokus på behandlingen af akut iskæmisk apopleksi, specielt intravenøs trombolyse. Avancerede computertomografi (CT)-metoder og magnetisk resonans (MR)-metoder, som kan gennemføres i apopleksiens akutte fase, har muliggjort visualisering af hjernens flowforhold og de iskæmiske skader. Dette har på afgørende vis øget forståelsen af patofysiologien ved akut apopleksi. I Danmark behandles der kun med intravenøs givet trombolyse inden for tre timer efter symptomdebut. Med patofysiologisk baserede MR- og CT-undersøgelser vil man i fremtiden formodentlig kunne udvide dette tidsvindue til seks timer [1].

Patofysiologi og biokemi

Stenose eller okklusion af en cerebral arterie medfører reduktion af det distale perfusionstryk i det tilhørende hjernevævsområde. Hvis det nedsatte perfusionstryk ikke kan kompenseres af den cerebrale autoregulation, opstår der hypoperfusion i det pågældende område.

I det iskæmiske område bevirker iltmanglen, at ATP-produktionen falder i de hårdest ramte neuroner. ATPase-pumpernes funktion bliver følgelig kompromitteret i dette område. Flux af ekstracellulære ioner ind i cellerne fører til cytotoksisk ødem med opsvulmning af neuronerne til følge.

Den iskæmiske kerne i det cerebrale infarkt er ofte omgivet af et større truet vævsområde kaldet penumbra (halvskygge). Astrup et al definerede penumbraen som et hypoperfunderet område omkring infarktet uden neuronal aktivitet, men med bevaret membranpotentiale og homeostase [2]. I den iskæmiske penumbra er den lokale blodgennemstrømning reduceret til 12-20 ml/100 g væv/min.

En vigtig faktor for hjernevævets overlevelse er længden af iskæmitiden fra arterieokklusionen, til reperfusion indtræder. Målet for medikamentel trombolyse er at reperfundere penumbrazonen. Hvis blodtilførslen ikke reetableres, eller hvis perfusionstrykket falder yderligere, starter en række processer, der påvirker neuronernes og gliacellernes membranpotentialer og ionbalance. Det resulterende cytotoksiske ødem er vigtigt for synliggørelsen af infarktets iskæmiske kerne på magnetisk resonans -imaging (MRI).

Billeddiagnostik ved akut apopleksi

Billeddiagnostikken har til formål: 1) at påvise eller udelukke en blødning i hjernen, 2) at påvise irreversibel vævsskade i den iskæmiske kerne, 3) at visualisere det hypoksiske hjernevæv i penumbrarandzonen, som kan reddes ved reperfusion og evt. 4) at lokalisere den tilgrundliggende arterieokklusion.

Påvisning/eksklusion af hæmatom

Det er vigtigt for den akutte billeddiagnostik at kunne detektere intracerebral blødning, idet trombolysebehandling da er kontraindiceret. Computertomografi (CT) er velegnet hertil, men også MRI med T2*-vægtet sekvens er meget sensitiv til diagnostik af såvel de primære blødninger som de hæmoragiske transformationer, der kan opstå 3-7 dage senere i forløbet af en iskæmisk apopleksi [3].

Det iskæmiske infarkt

Til diagnostik af akut apopleksi anvendes oftest CT, som kan udføres på alle danske hospitaler. Cytotoksisk ødem øger hjernevævets gennemtrængelighed for røntgenstråler (gør det hypodenst), hvilket mindsker kontrasten mellem grå og hvid substans. Undertiden observeres et hypodenst område, som fylder ca. en tredjedel af arteria cerebri medias forsyningsområde, hvilket som regel er det omgivende putamen. Men selv erfarne radiologer kan have svært ved at se disse forandringer i sygdommens allerførste timer [4]. I en undersøgelse af ovennævnte MCA-tegn på CT fandt man en sensitivitet på kun 78% [5].

Med diffusionsvægtet MR visualiserer man vævsområder, hvor hypoksiske, opsvulmede celler giver indskrænkning af vandmolekylernes frie diffusion i det ekstracellulære rum. Under normale forhold medfører vandmolekylernes (og dermed protonernes) frie diffusion en naturlig svækkelse af MR-signalet. På grund af den nedsatte diffusion i det formindskede ekstracellulærrum mellem de opsvulmede neuroner fremstår den iskæmiske kerne som et hyperintenst (hvidt) område på diffusionsvægtede MR-billeder (Figur 1 A ).

Inden for de første seks timer kan cerebralt infarkt påvises ved hjælp af diffusionsvægtet billeddannelse (DWI) med en sensitivitet på 95% og en specificitet på 100% [6]. Et iskæmisk infarkt kan påvises med MR så tidligt som 11 minutter efter symptomdebut [7]. Signalet i DWI-billeder er desuden afhængige af det vasogene ødem, som opstår i dagene og ugerne efter apopleksien, det såkaldte T1 shine through- fænomen. For at kunne skelne mellem akutte og subakutte infarkter suppleres MR-undersøgelsen med T2-vægtede billeder, der viser det sene vasogene ødem. Ud fra DWI-billederne beregner man såkaldte apparent diffusionskoefficient (ADC)-billeder, som udtrykker den totale vanddiffusion. ADC er lav i den akutte fase, hvor der er cytotoksisk ødem, og infarktet fremstår derfor mørkt, hvorimod ADC er forhøjet i områder med vasogent ødem og nekrose. Med kombinationen af DWI, ADC og T2-billeder (eller fluid attenuated inversion recovery (FLAIR)) kan man derfor med stor sikkerhed afgøre, om patienten har et infarkt, og i givet fald om dette er nyt eller ældre. Efter trombolysebehandling ses der ofte en moderat forbigående mindskning af læsionens størrelse på DWI-billederne. Dette fænomen er for tiden genstand for omfattende forskning.

Hypoperfusion

Ved perfusionsvægtet MRI optager man under bolusinjektion af et gadoliniumholdigt kontraststof en række hurtige T2* eller T2-vægtede billeder. Herved følger man kontrastmolekylernes passage gennem det cerebrale karnetværk. Ved matematisk bearbejdning af disse billeder kan man generere en række mål for blodgennemstrømningen [8]: cerebralt blodflow (CBF), cerebralt blodvolumen (CBV) og gennemsnitstransittid (MTT). Hos patienter med apopleksi medfører blodproppen i den tilførende arterie en forsinket passage gennem det ramte område (forlænget MTT), som fremstår hyperintenst (hvidt) på et MTT-billede ( Figur 1B ). Ved hjælp af en perfusionsvægtet billeddannelse (PWI) finder man hos den akutte patient ofte en PWI-læsion (område med forlænget MTT), som er større end den iskæmiske kerne på DWI. Forskellen betegnes som en PWI-DWI -mismatch og antages at afspejle den isk-æmiske penumbra. Ved at bedømme disse billeder kan radiologen danne sig et indtryk af, hvor meget væv der potentielt kan reddes.

Ved CT-baserede perfusionsundersøgelser kan man også fremstille det nævnte hæmodynamiske billede. Her injiceres en bolus af jodholdigt kontraststof, hvis passage gennem det cerebrale kredsløb kan følges på grund af den øgede absorption af røntgenstrålingen. Typisk foretages perfusionsundersøgelsen med en multidetektor-CT-skanner efter den primære CT, som jo udføres for at udelukke intracerebral blødning. CT har ikke samme følsomhed for akut iskæmi som MR, idet alene perfusionsparametre ligger til grund for påvisning af henholdsvis den iskæmiske kerne og penumbra. Wintermark et al har defineret den iskæmiske kerne som området med det sværeste fald i det regionale CBV, det vil sige en reduktion af det regionale blodvolumen til under 40% af det normale [9]. Ved at identificere dette område og subtrahere det fra den samlede perfusionsdefekt kan man beregne den CT-baserede penumbra.

Arterieokklusion

Angiografi har været anvendt til påvisning af arterielle stenoser og okklusioner i de seneste 50 år, men anvendes mindre og mindre efter fremkomsten af CT og MR. Ved angiografi får man en række nyttige informationer om den patologi, der ligger til grund for patientens symptomer ( Figur 1C ). Angiografi er helt nødvendig i de tilfælde, hvor der foretages interventionel neuroradiologisk behandling i form af intraarteriel trombolyse eller trombektomi. De digitale subtraktionsbilleder produceres ved elektronisk subtraktion af røntgenbillederne før og efter kontrastinjektionen. Men DSA er principielt en invasiv undersøgelse med kateter i hjernens tilførende arterier, der hos apopleksipatienter er sæde for arteriosklerose. Deraf følger risiko for yderligere udløsning af trombose og emboli. Der findes flere forskellige MR-angioteknikker: fase-kontrast, time of flight og endelig gadoliniumholdigt kontrastmiddelbolus-MR-angiografi (MRA). Ved de to førstnævnte teknikker anvender man alene det strømmende blod som »kontrastmiddel«. CT-angiografi (CTA) giver mulighed for at undersøge karrene fra arcus aortae til circulus willisi. Man anvender en maskinindsprøjtet bolus af et jodholdigt kontrastmiddel ved denne undersøgelse, som foretages på en multislice CT-skanner. CTA er lige så god som MRA, når der er tale om arteriosklerose i relativt store kar som circulus willisi og den proksimale del af MCA. Desuden kan CTA som sidegevinst give radiologen et visuelt indtryk af graden af kollateral blodforsyning, hvilket har klar prognostisk værdi [10].

Intraarteriel medikamentel trombolyse og mekanisk trombektomi kræver neuroradiologisk interventionsekspertise og døgnvagt af hele interventionsteamet. Intraarteriel trombolyse anvendes, når intravenøs indgift ikke har opløst tromben, og behandlingsvinduet kan udvides med et par timer. Nye trombolytika som desmoteplase (udvundet af flagermusespyt) vil formodentlig også give et par timer ekstra behandlingstid. Både ved intraarteriel trombolyse og ved mekanisk trombektomi skal tromben sidde på et sted, som er tilgængeligt for mikrokateterisering og anvendelse af lassoslynge, det vil sige ikke for langt perifert i kartræet.

Konklusion

Moderne billeddiagnostiske metoder, hvormed man kan belyse patofysiologien, er centrale for forskningen i apopleksi og for den akutte behandling af patienterne. MRI har den største sensitivitet og specificitet, når det gælder diagnosticering af akut iskæmisk apopleksi (som ses i 85% af tilfældene). Med de nye MR- og CT-teknikker forventes tidsvinduet for medicinsk trombolysebehandling at kunne fordobles.

Mahmoud Ashkanian, Center for Funktionelt Integrativ Neurovidenskab, Neuroradiologisk Forskningsenhed, Århus Sygehus, DK-8000 Århus C.

E-mail: mahmoud@pet.auh.dk

Antaget: 30. april 2007

Interessekonflikter: Ingen angivet