Funktionelles MRT (fMRT): Gehirnaktivität sichtbar machen

Darstellung von Hirnaktivität – wichtig für Klinik und Forschung

Bei einer fMRT löst der Patient Aufgaben, während gleichzeitig im Magnetresonanztomografen (MRT) Aufnahmen von seinem Gehirn erfolgen. Sehr oft wird die fMRT verwendet, um die Bereiche im Gehirn zu lokalisieren, in denen die Sprache, die Bewegung von Händen und Beinen und das Sehen gesteuert werden. Bei einer Operation können diese wichtigen Gebiete dann gezielt geschont werden. In der Neurochirurgie wird die fMRT häufig eingesetzt, um Risiken von Operationen bei Hirntumor- und Epilepsiepatienten einzuschätzen. Auch in Forschungsprojekten wird die fMRT häufig eingesetzt, insbesondere in der Psychiatrie, der Neurologie, der Neurorehabilitation und in der Psychologie.

Änderungen des Blutflusses im Gehirn messen

Bei der fMRT werden winzige Änderungen im magnetischen Feld im Blut sichtbar gemacht: Wenn ein Bereich des Gehirns aktiv ist, erhöht sich dort der Blutfluss in den Gefässen und der venöse Sauerstoffgehalt sinkt. Da sauerstoffreiches und sauerstoffarmes Blut unterschiedliche magnetische Eigenschaften haben, kann man die Hirnaktivität durch den sogenannten BOLD-Effekt (Blood Oxygen Level Dependent) mit der  Magnetresonanztomografie messen.

Im MRT liegen und Aufgaben lösen

Die Durchführung der Untersuchung erfolgt nach Anmeldung und in Absprache mit der Sektion Neuroradiologie. Speziell ausgebildete Medizinisch-Technische Radiologieassistentinnen und - assistenten und Neuroradiologinnen und -radiologen führen die Untersuchung durch. Sie leiten den Patienten vor der Untersuchung an, so dass der Patient mit den Aufgaben und Anforderungen vertraut ist. Sie beaufsichtigen die Synchronisation der Untersuchungssequenzen mit der Software, welche dem Patienten die definierten Aufgaben zeitgleich präsentiert.

Der Patient liegt während der Untersuchung im MRT und erhält seine Aufgaben entweder visuell über eine Leinwand, die er aus dem MRT heraus sehen kann, oder er wird mündlich über die Aufgabe informiert (audiologisch).

Voraussetzung für eine fMRT

Der Patient muss in der Lage sein, konkrete Anweisungen im MRT exakt zu befolgen, damit zuverlässige Ergebnisse bei der Identifizierung aktiver (sogenannter eloquenter) Hirnareale erzielt werden. Die Ergebnisse hängen direkt von der Fähigkeit der Patienten ab, die Anforderungen zu erfüllen.

Patienten sollten keine Beruhigungsmittel einnehmen und müssen ruhig liegen können. Die Durchführungszeit liegt je nach Fragestellung zwischen 20 und 50 min.
Bei Patienten mit Metallimplantaten, Herzschrittmachern oder Klaustrophobie können fMRT- Untersuchungen nicht durchgeführt werden.

Für Patienten, welche die Aufgaben nicht oder nur eingeschränkt lösen können, gibt es die Möglichkeit, je nach Fragestellung Aktivitäten in Ruhe (resting state) – also ohne Aufgaben – oder mit passiven Sinnesreizen zu messen.

 Im Vergleich zu den anderen neurophysiologischen Untersuchungsmethoden wie z.B. dem EEG hat die fMRT zwar eine geringere zeitliche Auflösung, aber sie bietet sehr viel mehr Möglichkeiten in der räumlich-lokalisierenden Untersuchung.

Ergänzend: Diffusions-Tensor-Bildgebung

Wenn vor einer Operation der Verlauf wichtiger Nervenbahnen oder bei einem Hirntumor die Operationsgrenzen dargestellt werden sollen, verwenden wir ergänzend zur fMRT die sogenannte Diffusion Tensor Imaging (DTI) oder Diffusions-Tensor-Traktographie. Mit dieser Technik kann die dreidimensionale Bewegung von Wassermolekülen entlang grosser Nervenbahnen sichtbar gemacht werden.

Diese Untersuchungsmethode kann auch bei anderen Erkrankungen angewendet werden, bei denen die Nerven-Architektur gestört ist, wie z.B. bei Morbus Alzheimer, multipler Sklerose, nach Hirninfarkten oder nach einem Hirntrauma zur Erkennung der Schädigung von grossen Nervenbahnen.

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