Alzheimer Diagnostik durch bildgebende Verfahren
Kernspintomographie (MRT) bei Alzheimer-Demenz
Abbildung 1: Differentialdiagnose: Chronisches Subduralhämatom mit kognitiver Beeinträchtigung
Abbildung 2: Coronare T1w-Aufnahme: Hippocampusatrophie bei Alzheimer- Erkrankung im Vergleich zu altersgleicher Kontrolle
Die Kernspintomographie hat sich als wichtiges Werkzeug in der Diagnostik der Alzheimer-Demenz etabliert. Zunächst können nicht-neurodegenerative Ursachen für kognitive Einschränkungen, wie Tumoren, chronische Subduralhämatome oder ein Normaldruckhydrocephalus sicher detektiert und behandelt werden (Abb. 1).
Darüber hinaus liefert die Kernspintomographie wertvolle Informationen über strukturelle Veränderungen im Gehirn, die zur ätiologischen Differenzierung neurodegenerativer Erkrankungen beitragen. Charakteristisch für die Alzheimer-Demenz ist eine Atrophie, also eine Volumenminderung der Hippocampusregion sowie kortikaler Strukturen insbesondere der Temporal- und Parietalregion. Der Hippocampus, eine für Gedächtnis und Lernen zentrale Hirnstruktur, zeigt bereits in frühen Stadien der Alzheimer-Demenz oftmals eine altersuntypische Volumenreduktion (Abb. 2).
Fortschritte in der MRT-Volumetrie mit Unterstützung durch KI
Abbildung 3: KI-basierte Hirnvolumetrie mit grafischer Darstellung der regionalen Atrophie
Mit der Weiterentwicklung der Bildgebungstechnologie gewinnt die KI-gestützte MRT-Volumetrie zunehmend an Bedeutung. Diese moderne Methode, die auch am Klinikum Ernst von Bergmann zum Einsatz kommt, nutzt KI-basierte Algorithmen zur präzisen Messung von Gehirnvolumina und ermöglicht eine objektive Quantifizierung von regionalen oder globalen Atrophien. Nach Abgleich der volumetrierten Hirnareale mit normativen Datenbanken werden die Ergebnisse anschaulich in Grafiken und Zahlenwerten dargestellt (Abb. 3). Bei MRT-Verlaufskontrollen können durch den Vergleich zeitlicher Veränderungen der Hirnvolumina die Krankheitsdynamik besser erfasst und auch subtilere Veränderungen frühzeitig erkannt werden. Dies ermöglicht eine präzisere Diagnosestellung in frühen Krankheitsstadien, in denen therapeutische Interventionen besonders wirksam sein können.
Bedeutung für neue Therapieansätze
Mit der weltweit bereits in unterschiedlichen Ländern erfolgten Zulassung neuer Therapieverfahren für die Alzheimer-Demenz und der erwarteten Einführung in Europa gewinnt die MRT-Diagnostik an weiterer Bedeutung, da die monoklonalen Antikörper gegen Amyloidplaques (Lecanemab, Donanemab) ein regelmäßiges bildgebendes Monitoring der Patient*innen erfordern.
Ein wichtiger Aspekt ist die Überwachung therapieassoziierter Veränderungen, die als ARIA (Amyloid-Related Imaging Abnormalities) bezeichnet werden. Diese umfassen sowohl ödematöse Veränderungen (ARIA-E) als auch mikrohämorrhagische Läsionen (ARIA-H), die als relevante potentiell Nebenwirkungen in den klinischen Zulassungsstudien beobachtet wurden. Die MRT ermöglicht eine genaue Detektion dieser Veränderungen, was für die Therapiesteuerung von monoklonalen Antikörper gegen Amyloidplaques und deren sichere Anwendung von entscheidender Bedeutung ist.
Fazit
Die Kernspintomographie in Kombination mit KI-gestützter Volumetrie stellt ein wertvolles Instrument für eine frühzeitige Diagnose, aber auch die Verlaufskontrolle und Therapieüberwachung bei Morbus Alzheimer dar. Mit den bevorstehenden Fortschritten in der medikamentösen Behandlung dieser Erkrankung wird die Bildgebung mehr denn je von zentraler Bedeutung in der personalisierten Medizin für Alzheimer-Patient*innen sein. Am Klinikum EvB stehen die modernsten, klinisch etablierten Bildgebungstechniken dabei vollumfänglich zur Verfügung.
Positronen-Emissions-Tomographie kombiniert mit Computertomographie (PET/CT)
Die PET/CT ist ein leistungsfähiges diagnostisches Verfahren in der Demenzabklärung. Sie kombiniert die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) mit der Computertomographie (CT), wodurch gleichzeitig funktionelle und anatomische Informationen über das Gehirn gewonnen werden. Der Einsatz verschiedener radioaktiv markierter Substanzen (Radionuklide) erlaubt sowohl eine Früherkennung der Alzheimer-Demenz (AD) als auch eine Differenzierung verschiedener Formen von Demenzerkrankungen.
Unterschieden werden dabei v.a. zwei Gruppen von Radionukliden: Biomarker für Amyloid-β oder für Tau-Proteine sowie Biomarker für neuronale Dysfunktion oder Degeneration wie das Glukoseanalogon Fluordesoxyglukose (FDG).
Gehirn-PET mit Glukoseanalogon FDG
Die PET des Gehirns mit dem Glukoseanalogon FDG wird seit Jahrzehnten in der Diagnostik von Demenzerkrankungen eingesetzt, insbesondere bei klinisch unklarem Verdacht auf eine neurodegenerative Ätiologie. Die Indikationen für die FDG-PET in der Demenzdiagnostik können grob in 3 Gruppen unterteilt werden: (1) Diagnostik, insbesondere Frühdiagnostik der Alzheimer-Krankheit, (2) Verlaufsbeurteilung und (3) Differenzialdiagnostik.
Die Beurteilung von FDG-PET-Untersuchungen setzt erhebliche Erfahrung beim Untersuchenden voraus, die heutzutage durch den Einsatz von KI-Systemen unterstützt werden, die spezielle Techniken der Bildverarbeitung mit statistischen Analysen kombinieren. Der Einsatz der FDG-PET in der Diagnostik von Demenzerkrankungen beruht auf dem Nachweis reduzierten Glukosestoffwechsels in bestimmten Gehirnarealen. Dabei stellt die FDG-PET den Glukoseverbrauch dar, der in der grauen Substanz des Gehirns primär mit der synaptischen Aktivität korreliert ist. Schon im „Ruhezustand“ des Gehirns entfallen 70–80 % des Glukoseverbrauchs auf diese signalbezogene synaptische Aktivität. Störungen synaptischer Aktivität (neuronale Dysfunktion) sind potentiell ein früher Marker für neurodegenerative Erkrankungen. Dadurch ist die Differenzierung neurodegenerativer Erkrankungen aufgrund krankheitstypischer Befundmuster möglich.
Abbildung 1: Frühe Veränderungen im PET mit 18F-FDG bei Morbus Alzheimer mit deutlich vermindertem Glukosemetabolismus beidseits parietooccipital (obere Reihe). Darunter Projektion der Minderbelegungen auf eine schematische Hirndarstellung. Dank an Prof. Philipp Meyer, Universitätsklinikum Freiburg.
Beim klassischen Morbus Alzheimer zeigt die FDG-PET bereits in frühen symptomatischen Erkrankungsstadien eine reduzierte FDG-Aufnahme im Bereich des posterioren Cingulums. Im weiteren Krankheitsverlauf zeigen dann auch der Precuneus sowie temporo-parietaler Assoziations-Kortex und auch Frontallappen eine reduzierte FDG-Aufnahme (Abb. 1).
Demgegenüber weisen andere Demenzerkrankungen, wie beispielsweise die Frontotemporalen Lobärdegenerationen (reduzierte FDG-Aufnahme primär frontal-temporal, oft mit deutlicher Seiten-Asymmetrie) oder die Demenz vom Lewy-Körperchen-Typ (Einbezug parieto-okzipitaler Areale) Veränderungen des Glukosestoffwechsels auf, die eine Unterscheidung gegenüber der Alzheimer-Demenz ermöglichen können.
Amyloid PET/CT
Abbildung 2: Amyloid-PET. A) Normalverteilung B) Intensive Anreicherungen in den Amyloid-Plaques.
Abbildung 3: Reduktion der Amyloid-Plaques unter Behandlung mit einem humanisierten monoklonalen Anti-Amyloid--Antikörper, dargestellt mittels Amyloid-PET. A) Deutliche Abnahme der Amyloid-Plaques unter Behandlung mit Bapineuzumab. B) Zunahme der Tracerbelegung im Kontrollarm unter Placebo (Aus: Rinne et al. The Lancet Neurology 2010; 9: 363ff)
Die Amyloid-PET/CT stellt ein modernes, zugelassenes Verfahren der molekularen Bildgebung dar, welches den Nachweis der für die Alzheimer-Demenz typischen Amyloid-Plaque-Ablagerungen im Gehirn in vivo ermöglicht (Abb. 2). In der Frühdiagnostik der AD ist die Amyloid-PET der FDG-PET überlegen, da cerebrale Amyloid-Ablagerungen den FDG/PET- oder MRT-Veränderungen um Jahre vorausgehen. Die Amyloid-Bildgebung hat daher bereits diagnostischen Wert in den frühen Erkrankungsstadien, wie bei der leichten kognitiven Störung (mild cognitive impairment, MCI). Die abschließende differentialdiagnostische Einordnung von Demenzerkrankung erfordert jedoch stets die Berücksichtigung der klinischen und neuropsychologischen Untersuchungsergebnisse.
Somit kann ein positiver Amyloid-Scan auf das Vorliegen einer für die AD typischen Pathologie hinweisen, ist aber nicht gleichbedeutend mit der Diagnose einer Demenz. Ein negativer Amyloid-Scan macht das Vorliegen einer AE dagegen sehr unwahrscheinlich. Die Amyloid-Bildgebung kann daher einerseits symptomatisch atypische Erscheinungsformen der AD identifizieren und andererseits auch klinisch fälschlich als Alzheimer-Demenz imponierende Erkrankungen anderer Ursache ausschließen. Einen klaren Stellenwert hat die Amyloid-Bildgebung darüber hinaus als Einschlusskriterium für neue Therapieverfahren, die sich gegen die Amyloid-Ablagerungen richten (Abb. 3).
TAU PET/CT
Die Ablagerung von Tau-Proteinen ist ein grundlegendes pathophysiologisches Merkmal vieler neurodegenerativer Demenzerkrankungen. Die Entwicklung sensitiver Tau-PET Radionuklide für die PET/CT in den letzten Jahren hat die Lokalisation von Tau-Ablagerungen in unterschiedlichen klinischen neurodegenerativen Phänotypen in vivo ermöglicht. Bei der AD sind die räumlichen Muster der Tau-Pathologie in temporalen, parietalen und frontalen Regionen mit der Neurodegeneration und klinischen Symptomatik korreliert. Des Weiteren zeigen sich Zusammenhänge mit der Schwere der kognitiven Beeinträchtigung und der gemessenen Tau-Last, sodass Tau-PET in Zukunft einen hohen Nutzen in der klinischen Anwendung zugesprochen werden könnte.
Finanzierung und Forschung
In Deutschland übernehmen private Kassen die Kosten einer FDG-PET regelmäßig, gesetzliche Kassen nur auf Antrag oder als Selbstzahlerleistung. Der Gemeinsame Bundesausschuss der Ärzte und Krankenkassen (G-BA) fördert derzeit eine Studie zur Amyloid-PET, um ihren Nutzen bei unklarer Demenz zu prüfen. In dieser Studie sollen über 1.100 Patient*innen untersucht werden, um die diagnostische Präzision zu verbessern und die Behandlungsqualität zu erhöhen.
Fazit
Die PET/CT ist eines der leistungsfähigsten Verfahren zur Demenzabklärung, insbesondere zur frühen und differentialdiagnostischen Abklärung. Sie ergänzt die MRT und klinische Tests und kann helfen, Alzheimer von anderen Demenzformen abzugrenzen. Ihre Anwendung ist jedoch aufgrund der Kosten und Verfügbarkeit spezialisierten Zentren vorbehalten.