Der Nachweis von Repräsentanz des Harndranges auf zentraler Ebene: eine Kombination aus Urodynamik und fMRT

Abstract

Für das Verständnis des Harndranges und der Kontinenzkontrolle ist die Kenntnis über die verschiedenen Ebenen der Perception (Harnblase, Rückenmark, Cortex) sowie Funktionsprozesse auf zentraler Ebene unablässig. Ziel dieser Studie war es, die Drücke der Blase (vesikaler Druck, Detrusordruck, abdominaler Druck) das Füllungsvolumen sowie die subjektive Empfindung des Harndranges mit Aktivitäten auf zentraler Ebenen zu untersuchen und in Beziehung zu setzen. Dazu wurde das Verfahren der Urodynamik mit der funktionellen Magnetresonanztomographie kombiniert. Es wurden 9 gesunde Probandinnen untersucht. Im Wesentlichen erfolgte eine MRTmorphologische Darstellung des Kopfes sowie die funktionellen MR-Messungen des Gehirnes bei anfangs nicht gefüllter Blase und im Verlauf bei stetig ansteigendem Füllungsvolumen der Blase. Die Probandinnen wurden zu definierten Zeitpunkten aufgefordert, die aktuelle Empfindung des Harndranges in 4 Stufen zu bewerten. Die Auswertung der funktionellen Datensätze erfolgte mit dem Softwareprogramm Brainvoyager, das die Aktivitäten auf zentraler Ebene detektiert. Die Füllung der Blase mit physiologischer Kochsalzlösung erfolgte über spezielle Zuleitungen in den MR-Scanner. Die urodynamischen Werte wurden über das Urodynamikgerät gemessen. Die urodynamische Auswertung erfolgte anhand der Dokumentation der subjektiven Blasensensationen zu den laut Messprotokoll definierten Zeitpunkten. Die fMRT- Auswertung ergab eine Aktivierung für die Regionen des ventralen Thalamus, des caudalen Anteiles des Gyrus cinguli, der Insula sowie für den Bereich der Pons. Der Thalamus stellt sich als Relaisstation in der Miktionsphysiologie dar, eingehende Impulse aus der Blase werden registriert und durch die Verbindungen zu den Basalganglien motorisch verarbeitet. Die Region des Gyrus cinguli ist für einen Zusammenhang bei Harnverhalt, bei der Initiierung der Miktion unter kontrollierten Bedingungen sowie bei viszeralen Schmerzsensationen bekannt. Diese Bedingungen wurden in der vorliegenden Studie erfüllt, so dass der Nachweis als verifiziert gelten kann. Sensationen bei steigendem Unbehagen, interne mechanische oder thermische Reize- insbesondere ausgehend von inneren Organen- zeigen eine Aktivierung im Bereich der Insula, wie auch in unserem Projekt Region darstellbar gewesen ist. Aktivierungen im Bereich der Pons sind als Miktionszentrum nachweisbar, wenngleich eine Differenzierung zwischen ventraler und dorsaler Aktivierung nicht gelang. Die Füllungsvolumina variierten zum Bewertungsmaximum zwischen 79ml bis zu 819ml. Die Drücke pabd, pves und pdet stiegen während der Untersuchung kontinuierlich an, wiesen jedoch eine beachtliche Inhomogenität sowohl intraindividuell als auch interindividuell auf. In der von uns durchgeführten Studie haben sich aus der Kombination der Methoden einige Schwierigkeiten durch physiologische und physikalisch- technische Restriktionen sowohl in der Durchführung als auch der Auswertung ergeben. Eine routinemäßige Anwendung zur zentralen Darstellbarkeit der in der Harnblase vorherrschenden Drücke – und damit des Harndranges- scheint in der von uns gewählten Umsetzung nicht möglich. Ein Vergleich der vorliegenden Daten von gesunden Probandinnen mit Daten von harninkontinenten Patientinnen könnte aber Rückschlüsse auf möglicherweise veränderte Rückkopplungsprozesse ermöglichen.

Today the several levels of perception and cortical functional processes provide a basis for understanding in regulatory mechanisms of urge to void and controlling of the micturition. Hence the objective of this study was to assess and correlate pressures of the bladder, filling volume and sensation of the urge to void with brain activities. For this purpose, the urodynamic technique was combined with functional MRI. Therefore we determined 9 healthy young women. All subjects underwent functional MRI of the brain. Accordingly measurements were performed in fMRI to detect the anatomical status and the pelvic floor of an empty bladder in the beginning and during treatment with constantly increasing volumetric filling of the bladder. The subjects were asked to evaluate the sensation of the urge to void at 4 levels. Brainvoyager software tools were used for analysing the fMRI scanning. Special equipment compatible and synchronized with the MRI Scanner had to be used to fulfil the constantly filling of the bladder. We documented the urodynamic findings and correlated them to the subjective Sensations made by the subjects. Following activated regions in fMRI of the brain have been detected: ventral thalamus, Gyrus cingulus (caudal part), Insula and the pontine micturition center. The thalamus is known as broadcasting station in motoric-controlling micturition, it is also related to the basal ganglion. The region of Gyrus cinguli initiates the micturition reflex under controlled items, furthermore visceral sensations are represented. Our study confirmed the hypothesis that sensations in moments of increasing discomfort, internal mechanic stimuli as well as thermic stimuli are activating impulses in the region of the insula. Moreover the detected activities in the pons verify the centre of micturition. Though no differentiation could be found between ventral and dorsal region. The maximal tolerated bladder volume varied extremely (79-819ml). The pressures of the bladder, Detrusor and abdominal pressure increased over the time continuously. In contrast, we found large inter-individual and intra- individual differences. There were a lot of difficulties in the combination of urodynamics and fMRI in physiological as well as in physical- technical restrictions, seen in analysis and execution. In Conclusion, we would not recommend this test-set-up as routine diagnostic tool. Nevertheless this set- up with healthy subjects can be used to receive further information in patients with urinary incontinence and may help to analyze the pathophysiology of the disease.