Das histopathologische Korrelat der Multiplen Sklerose sind zeitlich und örtlich disseminiert auftretende Entzündungsherde vornehmlich in der weißen Substanz des Zentralnervensystems, die sich in T1- und T2-gewichteten Aufnahmen der konventionellen Kernspintomographie als hypo- beziehungsweise hyperintense Läsionen darstellen. Bei akut entzündlichen Herden lässt sich eine Kontrastmittelanreicherung nachweisen. Darüber hinaus bieten innovative MRT-Methoden wie die Diffusions- und Perfusionsbildgebung die Möglichkeit, in vivo Einblicke in die entzündlichen Krankheitsprozesse und die Läsionsentstehung auch auf gewebestruktureller Ebene zu gewinnen. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, bei Patienten mit hochaktivem, schubförmig- remittierenden Krankheitsverlauf mittels konventioneller Kernspin-tomographie die Entwicklung der Läsionen im Verlauf zu untersuchen. Gibt es einen Zusammenhang zwischen cerebraler „Läsionslast“ und klinisch-neurologischem Zustand? Welche Auswirkung hat der Nachweis einer Kontrastmittelanreicherung im cerebralen MRT auf klinischen Parameter wie den Expanded Disability Status Scale (EDSS) und Multiple Sclerosis Functional Composite (MSFC)? Zusätzlich wurden pathophysiologische Aspekte der Entstehung einer einzelnen Läsion untersucht. Gibt es Veränderungen der Perfusion im Prozess der Läsionsentstehung? In welchem zeitlichen Zusammenhang stehen diese mit einer Blut-Hirn-Schrankenstörung und einer Änderung der Diffusion. Unterscheiden sich verschiedene Läsionstypen bezüglich Diffusion und Perfusion? Prospektiv wurden 20 Patienten mit hoher klinischer und kernspintomographischer Krankheitsaktivität im Durchschnitt über 11 Monate untersucht. Auch in dieser hochaktiven Patientengruppe war ein „klinisch-radiologisches Paradox“ zu beobachten, d.h. eine Korrelation zwischen klinischen und kernspintomographischen Parametern ließ sich nicht belegen. Mit abnehmender Anzahl kontrastmittelanreichernder, akut entzündlicher Läsionen in der Bildgebung zeigte sich eine Erhöhung der MSFC-Testleistung ohne signifikante Veränderung des EDSS. Diese Zunahme des MSFC-Wertes ist zurückzuführen auf eine Verbesserung des Paced Auditory Serial Addition Test (PASAT), einem Subtest der kognitive Leistungsfähigkeit misst. An einer zweiten unabhängigen Gruppe mit 28 Patienten konnte bestätigt werden, dass das PASAT-Testergebnis bei gleichzeitigem Nachweis von kontrastmittelpositiven Herden im cerebralen MRT signifikant schlechter war als ohne Kontrastmittelnachweis. Da die weiteren Subtests des MSFC (Nine-Hole Peg Test und 25-foot Timed Walk Test) keinen Unterschied zeigten, wurde somit der Nachweis erbracht, dass die durch Kontrastmittelanreicherung im cerebralen MRT angezeigte Krankheitsaktivität insbesondere zu einer Beeinträchtigung der kognitiven Leistung bei körperlich stabilen Patienten führt. Bei der Entwicklung einer einzelnen entzündlichen Läsion in der Perfusions- und Diffusionsbildgebung, konnte gezeigt werden, dass die Perfusion als erster Parameter ansteigt. Dieser Anstieg ist vor Zunahme des Apparent Diffusion Coefficient und vor Störung der Blut-Hirn- Schranke zu beobachten. In ringförmig kontrastmittelanreichernden Läsionen weist das nicht anreichernde Zentrum der Läsion eine im Vergleich zum anreichernden Anteil reduzierte Perfusion auf, was zu einer vermehrten Gewebedestruktionen beitragen könnte. Bei MS-Herden, die sich zu T1-hypointensen Läsionen entwickeln, sinkt der kapilläre Blutfluss und das Blutvolumen unter Ausgangsniveau, dies ist ein möglicher Hinweis auf Ausbildung einer minderperfundierten Glianarbe. Abschließend kann festgestellt werden, dass die konventionelle MRT-Bildgebung für bestimmte Aspekte der Multiplen Sklerose nur eine begrenzte Aussagekraft hat. Sie stellt einen Surrogatparameter dar, von dem nur sehr eingeschränkt auf den klinischen Zustand und Verlauf des Patienten geschlossen werden kann.
The histopathological equivalent of multiple sclerosis (MS) are inflammatory plaques disseminated in space and time and located predominantly in the white matter of the central nervous system. In T1 and T2 weighted scans of conventional magnetic resonance tomography they appear as hypo- respectively hyperintense lesions. Innovative MRI methods like diffusion- and perfusion imaging bear the opportunity to gain in vivo insights in inflammatory processes and lesion development on the level of tissue structure. The aim of this work was to analyse longitudinally the development of lesion load in patients with a highly active relapsing-remitting course of disease. Is there a correlation between lesion load and neurological condition? Which effect does the proof of contrast agent enhancement in the cerebral MRI have on clinical parameters? In addition pathophysiological aspects of the formation of a single lesion were investigated. Are there changes of perfusion in the process of lesion formation? How is the chronological sequence in respect to blood-brain-barrier disruption and changes in diffusion? Are various types of lesions different regarding diffusion and perfusion? Twenty patients with high clinical and MRI disease activity were investigated on average over a period of 11 months. Also, in this highly active group of patients the “clinic- radiological paradox” was observed. That means, a correlation between clinical and MRI parameter could not be proven. With decreasing number of contrast enhancing inflammatory lesions in the MRI the result of the Multiple Sclerosis Functional Composite (MSFC) increased while the Expanded Disability Status Scale remained stable. The improvement of the MSFC performance is caused by an increase of the Paced Auditory Serial Addition Test (PASAT), a subtest measuring cognitive capability. With a second independent group of 28 patients we affirmed that comparing time points with and without proof of contrast enhancing lesions the PASAT is significantly worse when Gd-enhancement is detectable. As the further subtests of the MSFC (Nine-Hole Peg Test und 25-foot Timed Walk Test) remained unchanged, we showed, that cognitive performance is affected by the appearance of contrast agent enhancement as a surrogate marker of inflammatory activity in otherwise physically stable MS patients. Focusing on the development of a single inflammatory lesion in perfusion and diffusion imaging we proofed that perfusion parameters increase at the very first. This can be observed even before the rising of the Apparent Diffusion Coefficient and before disruption of the blood-brain-barrier. Regarding ring enhancing lesions, a decreased perfusion was measured in the non-enhancing centre compared to the enhancing part of the lesion. This may contribute to an augmented destruction of tissue in this area. In MS lesions which develop to a T1 hypointensity, capillar bloodflow and volume decline below base level, conceivably a hint to the formation of a less perfused glial scar. Summarizing we have to state, that conventional MRI imaging is a surrogate parameter that allows only very restricted conclusions on the clinical state and course of a MS patient. Innovative MRI methods offer the opportunity to answer in vivo questions of tissue structure in the pathogenesis of MS.
