Hirnfunktionsdiagnostik bei PatientInnen mit schweren chronischen Bewußtseinstörungen

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1 UNIVERSITÄTSKLINIK FÜR Neurologie VORSTAND: PRIM. UNIV.-PROF. DR. Mag. Eugen Trinka 10 Jahre Verein für Initiative Menschen im Wachkoma, 21. September 2012, Graz Hirnfunktionsdiagnostik bei PatientInnen mit schweren chronischen Bewußtseinstörungen Stefan Golaszewski Eugen Trinka Franz Gerstenbrand

2 Ursachen für schwere Chronische Bewußtseinstörungen Schädel-Hirn-Trauma Hypoxische Enzephalopathie (z.b. Herzstillstand) Basilaristhrombose Intrazerebrale Blutung Neurodegenerative Erkrankungen (z.b. Jakob- Creutzfeld, Alzheimer, Stoffwechselerkrankungen des Gehirns)

3 Verlauf eines Komas nach Hirnschädigung Universitätsklinik für Neurologie der Paracelsus Medizinischen Privatuniversität Laureys et al, Lancet Neurology, 2004

4 Diagnostische Probleme bei: Apallischem Syndrom (AS, Vegetative State, Unresponsive Wakefulness Syndrom, UWS) Minimally Conscious State (MCS) Remissionsstadien von AS und MCS Locked-In-Syndrom (LIS) Locked-In-Plus-Syndrom (LIPS) bis zu 43% Fehldiagnosen (Andrews et al, BMJ, 1996, Schnakers et al, BMC Neurol, 2009)

5 Remissionsstadien des postraumatischen Apallischen Syndroms (Innsbrucker Remissionsskala, Gerstenbrand 1977) Residuelle Funktionsstörungen Hirnorganisches Psychosyndrom (HOPS) Korsakov-Syndrome Klüver-Bucy-Syndrome Blickfolgebewegungen, Nachgreifen Blickfixation, primitive Emotionen MCS Apallisches Syndrom

6 Bewußtsein (Consciousness) Wachheit (Arousal) Wahrnehmung (Awareness) der eigenen Person (Selbstwahrnehmung) der Umgebung

7 Arousal und Awareness Normales Bewußtsein Koma, Schlaf, Narkose Apallisches Syndrom Minimally Conscious State Locked-in Syndrom Arousal Awareness Arousal Awareness Arousal Awareness Arousal Awareness Arousal Awareness Universitätsklinik für Neurologie der Paracelsus Medizinischen Privatuniversität Laureys et al, Brain, 2004

8 Prognosis with structural neuroimaging in traumatic vegetative state (Kampfl et al., Lancet 1998) Dorsolateraler oberer HirnstamM + Corpus callosum 95% Wahrscheinlichkeit für Nonrecovery, wenn nicht, 87% für Recovery

9 Reduktion des cerebralen Glucosemetabolismus um % im Apallischen Syndrom (Schiff et al., Brain, 2002) Proband Patient

10 Glukosestoffwechsel im Gehirn bei verschiedenen Formen von Bewußtseinstörungen: Universitätsklinik für Neurologie der Paracelsus Medizinischen Privatuniversität Laureys et al, Lancet Neurology, 2004

11 Elektrische Medianusnerv-Stimulation im PET kontralateral S1 Patienten < Kontrollen kontralateral Thalamus kontralateral Mittelhirn Laureys et al, NeuroImage, 2002

12 Hauptursache für Bewußtseinsstörung: Diskonnektion der Assoziationskortizes (medialer und lateraler präfrontaler Kortex, prämotorischer Kortex mit frontalem Augenfeld, mediale und laterale parietale und temporale Regionen) von den primären Funktionsarealen und vom Thalamus (Diskonnektionssyndrom): Kontrollen Patient Gestörtes kortico-kortikales und thalamo-kortikales Netzwerk Laureys et al, NeuroImage, 2002

13 Residuelles kortikales Netzwerk bei schmerzhafter elektrischer Stimulation des rechten N. medianus am Handgelenk im PET (Kassubek et al., J Neurol Sci 2003): re Postzentralregion re/li posteriore Insel anteriores Cingulum Residuelles kortikales Netzwerk: rechte und linke hintere Insel, rechte postzentrale Region und vorderes Cingulum

14 Reaktion des Gehirns auf selbst-referentielle Stimuli (z.b. Hören des eigenen Namens, Blickkontakt) unabhängig vom sensorischen Kanal (Kampe, J Neurosci, 2003) Blickkontakt: paracingulärer Kortex (weisse Pfeile), Temporalpole (schwarze Pfeile) Hören des eigenen Namnes: paracingulärer Kortex, (weisse Pfeile) Temporalpole (schwarze Pfeile), Gyrus frontalis superior (grauer Pfeil) Blickkontakt + Hören des eigenen Namnes (Konjunktionsanalyse)

15 Namensparadigma (ONP)/fMRI: gesunde Probanden Paracingulärer Kortex Superior parietaler Cortex Temporalpole Kampe KK et al., J Neuroscience 2003: Consistent activity in medial prefrontal Cortex. Northoff et al., Trends Cogn Sci 2004: Processing of selfreferential stimuli in cortikal midline structures (CMS), fundamental for model of the own personality. Staffen et al, JNNP, 2006

16 Semantisches Sprach-Paradigma z.b. sinnvoll: Ein Pferd hat vier Beine ez.b. nicht sinnvoll: Mit den Ohren kann man sprechen SSP: Sinnvolle versus nicht sinnvolle Sätzeences

17 SSP/fMRI: Patient, 44 a, Z.n. Basilaristhrombose vor 3 Jahren, Zuweisung mit der klinischen Diagnose eines Apallischen Syndroms Spezifische Sprachareale (Broca-, Wernicke-Areal) axial koronar P A R L Primärer akustischer Kortex (A1-Region)

18 Namensparadigma (ONP) z.b. Markus, hallo Markus... ONP: Zurufen des eigenen versus eines fremden Namens mit vertrauter Stimme (z.b. Mutter, Bruder)

19 Das Bild kann zurzeit nicht angezeigt werden. ONP/fMRI: Patienten Patient: 45 a, m Basilaristhrombose vor 6 Monaten Keine Reaktion bei der klinischen Untersuchung (UWS) Patient: 50 a, m Hypoxische Enzephalopathie nach Herzstillstand vor 3 Monaten Keine Reaktion bei der klinischen Untersuchung (UWS)

20 Elektrophysiologie

21 Prognostische Bedeutung EEG EEG nicht spezifisch für ein AS oder MCS allgemeine Verlangsamung typischerweise auf unter 5 Hz korreliert jedoch mit der Schwere einer chronischen Bewusstseinsstörung. EVPs bilateraler Verlust des kortikalen Primärkomplexes N20/P25 in der Frühphase nach schwerer Hirnschädigung schlechte Prognose (negativer prädiktiver Wert %) verlieren im weiteren Verlauf ihre prognostische Bedeutung

22 Ereignis-korrelierte Potentiale (EKPs) N1-P2 complex: Index für simples, undifferenziertes kortikales Prozedieren Mismatch Negativity (MMN): Index für präattentionale, wahrscheinlich unbewußte, kortikale Orientierung P3-Welle: Index für tiefe kortikale Analyse physischer Stimuli Späte Antworten auf semantische Stimuli: Sprachverständnis

23 Kognitive Potentiale bei schwerem Hirnschaden (Kotchoubey et al, JCNP, 2005) Primäre kortikale Komponenten N1, P2 Mismatch Negativity N1, akustisches Oddball-Paradigma P300 Semantisches Oddball-Paradigma P600 Semantisch nicht zusammenhängende Wörter N400 Inkongruente Satzendungen N400

24 Mismatch Negativity (MMN) VS MCS

25 P300 beim Hören des eigenen Namens, eines fremden Namens und beim Hören eines komplexen, sprachähnlichen Klanges: Fz own name sound [µv] -35 Fz Cz Pz Cz own name sound [µv] Pz own name sound [µv] own name different name sound [ms] [ms] [ms]

26 Vorschlag für Paradigmenhierachie im fmri bei Patienten mit UWS (Kotchoubey, Tübingen; Schwarzbauer, Aberdeen): Schmerzstimulation (z.b. elektrisch) Empathie: z.b. Schmerz-/Angstschreie Sprache: z.b. semantische Unterscheidung Gedächtnis: z.b. Warrington-Test Mentale Imagination: z.b. Motorische Aktivität, Navigation Ruheaktivität: keine aktive Stimulation

27 Ruhemetabolismus bei verschiedenen Bewußtseinszuständen im PET: Levy et al, Ann Neurol, 1987

28 Ruhenetzwerk (Vanhaudenhuyse et al, Brain, 2010)

29 Kommunikation über MR-Scanner

30 Mentale Imagination einer Patientin mit der klinischen Diagnose eines Apallischen Syndroms im fmri (Owen et al, Science 2006): Patientin Supplementär motorischer Kortex (SMA) Prämotorischer Kortex (PMC) Posterior parietaler Kortex (PPC) Probanden (n=12) Gyrus parahippocampalis (PPA)

31 Mentale Imagination in der fmrt: gesunder Proband, 25a, w a) Mentale Imagination: Tennis spielen = Ja b) Mentale Imagination: durch die eigene Wohnung in einer bestimmten Reihenfolge gehen = Nein

32 Diskussion Möglichst genaue Diagnostik und Prognostik muß medizinisch, rechtlich und ethisch gefordert werden aufgrund Von Rechtfertigung von Rehabilitationsmaßnahmen Zur Verbesserung des Outcomes in der Rehabilitation (Erkennen der Kanäle für mögliche Rehabilitation) Um Patienten die Möglichkeit zum Ausdruck seines Befindens zu geben (z.b. Schmerzen, seelischer Zustand) Um Patienten die Möglichkeit zur Willensäußerung zu geben (z.b. letzter Wille, End-of-Life-Decisions usw.)

33 Danke für Ihre Aufmerksamkeit!