ArchivDeutsches Ärzteblatt27/2003Prognostische Bedeutung der MRT bei Bewusstlosigkeit nach Schädel-Hirn-Verletzung

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Prognostische Bedeutung der MRT bei Bewusstlosigkeit nach Schädel-Hirn-Verletzung

Dtsch Arztebl 2003; 100(27): A-1868 / B-1553 / C-1461

Firsching, Raimund; Woischneck, Dieter; Reissberg, Steffen; Döhring, Wilfried; Peters, Brigitte

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LNSLNS Zusammenfassung
Die Computertomographie (CT) ist zwar die Methode der ersten Wahl zur Identifizierung operationspflichtiger intrakranieller Blutungen nach einer Schädel-Hirn-Verletzung, die genauere Darstellung intrazerebraler Verletzungsfolgen gelingt allerdings eher mit dem magnetischen Resonanztomogramm (MRT). Da diese Untersuchung jedoch mit viel höherem zeitlichem und personellem Aufwand verbunden ist, liegen bisher keine Erfahrungen aus systematischen Untersuchungsserien vor. Bei 176 Patienten, bewusstlos nach einer Schädel-Hirn-Verletzung, wurde nach einer initialen CT als Verlaufsuntersuchung ein MRT durchgeführt. Die Lokalisation der im MRT gefundenen Verletzungen korrelierte hoch signifikant mit der Letalität, dem Behandlungsergebnis der Überlebenden und der Dauer der Bewusstlosigkeit. Ohne Hirnstammverletzung lag die Letalität bei 4,5 Prozent, mit einer Hirnstammverletzung bei 41 Prozent. Die Wahrscheinlichkeit, die Bewusstlosigkeit ohne Behinderung zu überleben, war umso größer, je geringer die Hirnstammverletzung war. Sie lag bei 70 Prozent, wenn nur eine Verletzung der Hemisphären vorlag und der Hirnstamm unverletzt war. Dem MRT kommt daher bereits in der Frühphase nach einer Schädel-Hirn-Verletzung eine hohe prognostische Bedeutung zu.

Schlüsselwörter: Schädel-Hirn-Verletzung, Koma, Kernspintomographie, Hirnschaden

Summary
Prognostic Relevance of Magnetic Resonance Imaging in Patients with severe Head Injury
Following head injuries, computerized tomography (CT) is the method of choice to identify intracranial hematomas that require surgery. Magnetic resonance imaging (MRI) allows for a more detailed depiction of intracerebral lesions. As it requires much more time and staff, however, there is no experience from systematic series on MRI after head injury as of yet. In 176 patients in coma after head injury a MRI was performed after an initial CT had been obtained. The location of lesions identified with the aid of MRI highly significantly correlated with mortality, outcome of survivors and duration of coma. Without a brain stem injury mortality was 4.5 per cent, it rose to 41 per cent, when the brain stem was affected. The likelihood to survive posttraumatic coma without a handicap was 70 per cent when only the hemispheres were affected and the brain stem was left intact. MRI is concluded to have a high predictive value in the early phase after head injury.

Key words: head injury, coma, magnetic resonance imaging, brain damage

Mehrere Vorschläge zur Beurteilung der Schwere einer Schädel-Hirn-Verletzung sind im vergangenen Jahrhundert veröffentlicht worden: Während die Dauer der posttraumatischen Amnesie als der beste Gradmesser — „the best yardstick we have“ (3) — in England 1942 beschrieben wurde, schlugen Tönnis und Loew (14) 1953 in Deutschland eine Einteilung der Schädel-Hirn-Verletzungen vor, die die Dauer aller posttraumatischen neurologischen Störungen in den Vordergrund stellte. Hiernach war einem Schädel-Hirn-Trauma Grad I eine Verletzung mit vollständiger Rückbildung aller neurologischer Störungen, also Bewusstseinstörungen, Lähmungen et cetera innerhalb von vier Tagen zugeordnet. Grad II bedeutete die vollständige Rückbildung aller Symptome innerhalb von drei Wochen. Grad III bedeutete die Persistenz neurologischer Störungen über drei Wochen hinaus.
Diese Einteilung ist bis heute an vielen Krankenhäusern in Deutschland gebräuchlich. Die Hoffnung, in der Frühphase bereits die Prognose mithilfe bildgebender Verfahren früher und genauer stellen zu können, wurde durch die Computertomographie (CT) nicht erfüllt, da großflächige zerebrale Verletzungen oft überlebt und tödliche Verläufe nach Schädel-Hirn-Trauma bei nur geringen Veränderungen im Computertomogramm häufig beobachtet wurden (7, 8). Daher hat sich auch eine Einteilung des Schädel-Hirn-Traumas nach CT-Befund (12) nicht allgemein durchsetzen können. Die CT hat gegenüber dem Kernspintomogramm (MRT) den Vorteil, akute Blutungen kontrastreicher darzustellen (10), womit es für die Identifizierung operationspflichtiger intrakranieller posttraumatischer Blutungen die bildgebende Methode der Wahl ist. Das MRT hat jedoch gegenüber der CT nicht nur den Vorteil, Parenchymschäden, Blutspuren und Ödeme insbesondere ab dem zweiten Tag nach dem Trauma besser darzustellen, sondern überhaupt Strukturen der hinteren Schädelgrube abzubilden, die in der CT prinzipiell durch eine Artefaktüberlagerung weniger zuverlässig erkennbar sind. Nachdem erste Untersuchungsserien bestätigten (4, 5), dass mehr als die Hälfte der bewusstlosen Patienten nach Schädel-Hirn-Trauma eine in der CT nicht darstellbare Verletzung des Hirnstammes aufwiesen, wurden systematisch bewusstlose Patienten nach Schädel-Hirn-Verletzung im Klinikum der Autoren mittels MRT untersucht.
Patienten und Methoden
176 Patienten, nach einer Schädel-Hirn-Verletzung in die Klinik für Neurochirurgie der Universität Magdeburg bewusstlos eingeliefert, wurden in einer prospektiven Studie nach Zustimmung der örtlichen Ethikkommission untersucht. Als bewusstlos, bedeutungsgleich mit komatös, wurden die Patienten eingestuft, die nicht in der Lage waren, die Augen zu öffnen und Aufforderungen zu befolgen (2, 6). Es wurden ohne Selektion alle konsekutiven Patienten in die Studie aufgenommen, die mindestens 24 Stunden nach Schädel-Hirn-Verletzung bewusstlos waren, obwohl nur soweit sediert wurde, wie für eine hinlängliche Beatmung erforderlich. Alle Patienten waren intubiert. Das Alter reichte von 1 bis 88 Jahren, median 38 Jahre. Das Verhältnis männlich zu weiblich war 129 : 47. Ursachen der Schädel-Hirn-Verletzung waren:
c Autounfall 80 (45 Prozent),
c Sturz 52 (30 Prozent),
c Fahrradunfall 15 (9 Prozent),
c Motorradunfall 12 (7 Prozent),
c andere Ursachen 17 (9 Prozent).
Ausnahmslos wurde zunächst bei Aufnahme ein CT angefertigt, das MRT wurde zwischen sechs Stunden und acht Tagen nach Einlieferung bei den noch intubierten Patienten mit Bewusstseinsstörungen anstelle eines Verlaufs-CTs durchgeführt. Ausgeschlossen wurden die Patienten, bei denen die MR-Untersuchung wegen Metallimplantaten kontraindiziert oder wegen vital bedrohlicher Kreislaufinstabilität zu gefährlich erschien oder bei denen der Kernspintomograph aus technischen Gründen nicht zur Verfügung stand. Bei der MR-Untersuchung – 1,5 Tesla, Siemens – wurden T1- (TR 462 ms, TE 12 ms) und T2-Sequenzen (TR 5400 ms, TE 99 ms) in transversalen 6-Millimeter-Schichten ausgewertet. Koronare TIRM-Sequenzen (TR 9999 ms, TE 105 ms, Ti 180 ms) wurden in 4- bis 6-Millimeter-Schichten und sagittale T2-gewichtete Bilder in 3-Millimeter-Schichten ausgewertet. Die Läsionen wurden nicht nach ihrer Größe in cm3, sondern nach der Lokalisation der betroffenen Hirnanteile dokumentiert. Unterschieden wurden ein- oder beidseitige Läsionen in den Großhirnhemisphären, dem Balken, dem Hirnstamm, dem Mesencephalon, dem Pons, dem verlängerten Mark und dem Kleinhirn. Dem auswertenden Radiologen war der klinische Befund unbekannt. Die Korrelation zwischen MR-Lokalisation der Verletzungen, Dauer der Bewusstlosigkeit, Behandlungsergebnis bei den Überlebenden und Letalität wurde statistisch ausgewertet (Tabelle 1).
Lokalisation der Verletzungsfolgen im MRT
Die statistische Auswertung ergab je nach Lokalisation der posttraumatischen Veränderungen im MRT hochsignifikant unterschiedliche klinische Verläufe: Nach der statistischen Korrelation der Lokalisation der Verletzungen mit der Letalität und der Dauer der Bewusstlosigkeit lassen sich vier zerebrale Verletzungsmuster unterscheiden (Tabelle 2, Abbildung 1–4).
Die Häufigkeit der Kombination einzelner Lokalisationen der Verletzungen mit dem Behandlungsergebnis und der Komadauer ist in Tabelle 2 aufgeführt.
Patienten ohne Hirnstammbeteiligung machten 39 Prozent aus (68 von 176 Patienten).
Damit lag bei der Mehrzahl der Patienten eine im MRT nachweisbare Hirnstammverletzung vor. Die Anzahl der Patienten mit einer Grad-II-, -III- oder -IV-Verletzung betrug jeweils etwa 20 Prozent. Traumatische Kleinhirnblutungen fanden sich bei sechs Patienten, die jeweils in vier Fällen bei ausschließlich supratentoriellen Begleitverletzungen einer Grad-I-Verletzung beziehungsweise in zwei Fällen bei eindeutiger Hirnstammverletzung einer Grad-II-Verletzung zugeordnet wurden.
Alle Kleinhirnverletzungen wurden überlebt. Bei den höhergradigen Verletzungen Grad II bis IV fanden sich bis auf zwei Ausnahmen immer zusätzlich supratentorielle Verletzungen.
Letalität
Insgesamt verstarben 29 Prozent der Patienten innerhalb von sechs Monaten nach der Schädel-Hirn-Verletzung. Die Korrelation der Letalität mit der Lokalisation der Verletzung war hochsignifikant (Tabelle 2). Ohne Hirnstammverletzung, lag die Letalität bei 4,5 Prozent, fand sich eine Hirnstammverletzung, lag sie bei 41 Prozent. Kaplan-Meier-Überlebenskurven für jeden Verletzungsgrad sind in der Grafik dargestellt.
Behandlungsergebnis
der Überlebenden
Der neurologische Befund sechs Monate nach Unfall wurde ausgewertet. Nur bei Grad-I-Verletzungen fand sich überwiegend (66 Prozent) keine bleibende neurologische Behinderung. Bei Grad-II-Verletzungen fand sich nur in etwa 21 Prozent keine Behinderung, keiner der Patienten mit einer Grad-III-Verletzung überlebte ohne neurologische Störungen.
Patienten mit Grad-II-Verletzungen überlebten am häufigsten mit leichten Behinderungen. Grad-III-Verletzungen führten in 26 Prozent der Fälle zum apallischen Syndrom zum Zeitpunkt der Entlassung beziehungsweise Verlegung. Dieses Syndrom wurde ausschließlich in der Folge von Grad-III-Verletzungen beobachtet (Tabelle 2).
Dauer der
Bewusstlosigkeit
Die Dauer bis zum Aufwachen aus der Bewusstlosigkeit korrelierte hochsignifikant mit der Lokalisation der Hirnschädigung (Tabelle 2). Ohne Hirnstammschädigung betrug die mittlere Komadauer 2,9 Tage. Mit beidseitiger Läsion des Pons war kein Patient aus dem Koma erwacht (Tabelle 2). Bei Grad I lag die Komadauer in Tagen bei 2,5, bei Grad II bei 7,8, bei Grad III bei 13,9 und bei Grad IV verstarben 36 von 37 Patienten ohne aus dem Koma zu erwachen. Ein Patient hat als einziger seit 18 Monaten eine Grad-IV-Verletzung in bewusstlosem Zustand und überlebt, er atmet spontan und suffizient über ein Tracheostoma, kann die Augen jedoch nicht öffnen und reagiert nicht auf Ansprache. Äußerungen, die die Wahrnehmung seiner Umgebung erkennen ließen, fehlen.
Alle Patienten, die bei einer Grad-I- bis -III-Läsion verstarben, waren zwischenzeitlich ausnahmslos aus der Bewusstlosigkeit erwacht. 61 Prozent der Patienten, die 24 Stunden bewusstlos waren, hatten eine Hirnstammschädigung. Patienten, die bis zum achten Tag nach dem Unfall nicht aus der Bewusstlosigkeit aufgewacht waren, hatten ausnahmslos eine Hirnstammverletzung. Eine Verletzung des Corpus callosum korrelierte nicht mit der Dauer der Bewusstlosigkeit (Tabelle 2). Die mittlere Komadauer in Tagen beträgt bei Patienten ohne kallosale Läsionen 6,3 und mit kallosalen Läsionen 5,6.
Diskussion
Das Verständnis für die Verletzungen des Gehirns ist durch die rasante Entwicklung der Bildgebung in den letzten 35 Jahren entscheidend geprägt worden. Nachdem epidurale Blutungen mittels CT viel besser als angiographisch nachgewiesen werden konnten und mit der CT auch intrazerebrale posttraumatische Verletzungen dargestellt werden konnten, stellte sich die Frage, woran sterben bewusstlose Patienten in den Fällen, in denen die CT vergleichsweise unauffällig ist. Als Erklärung wurde das histopathologisch gelegentlich beschriebene Phänomen des „diffusen axonalen Schadens“ (1) angeführt.
Bei einer länger als sechs Stunden anhaltenden Bewusstlosigkeit in Verbindung mit einer Computertomographie ohne raumfordernde Blutung wurde nach dieser Vorstellung grundsätzlich eine diffuse Hirnschädigung unterstellt (9). Indirekte Anzeichen, zum Beispiel verstrichene mesencephale Zisternen oder Furchen dienten zur Unterscheidung unterschiedlicher Schweregrade einer unterstellten diffusen Hirnschädigung, die natürlich im Computertomogramm nur vermutet werden konnte, da in der Regel eine histopathologische Bestätigung nicht möglich war.
Die denkbare Möglichkeit, dass ein in der CT grundsätzlich nicht oder kaum darstellbarer Hirnstammschaden ursächlich für Koma und Tod sein könnte, wie in älteren pathologischen Schriften dargestellt (13), wurde praktisch seit Einführung der CT nicht mehr diskutiert. Hirnstammschäden waren auch in sorgfältigsten Untersuchungen in der CT in weniger als 10 Prozent der Fälle bei bewusstlosen Patienten nachweisbar (11). Diese Ausblendung des Hirnstamms hat sich über Jahrzehnte etabliert, weil das MRT des bewusstlosen Patienten nur mit großem apparativen, personellen und zeitlichen Aufwand möglich ist. Daher liegen auch kaum Erfahrungsberichte (10) über das frühe MRT nach Schädel-Hirn-Verletzungen vor. Die nun jedoch serienmäßig erhobenen Befunde sind unter zwei Gesichtspunkten überraschend: Erstens sind Störungen des Hirnstamms entscheidend häufiger als bisher nachweisbar; sie sind bei mehr als 24 Stunden bewusstlosen Patienten in der Mehrzahl der Fälle zu finden. Zweitens lässt sich zeigen, dass gerade die bisher nicht hinreichend bekannten Hirnstammschäden verlaufsbestimmend bezüglich Letalität, Behandlungsergebnis der Überlebenden und Dauer der Bewusstlosigkeit sind. Diese Befunde stellen eine Bestätigung der bereits 1953 von Tönnis und Loew (14) vorgeschlagenen Einteilung der Schädel-Hirn-Verletzungen dar, die sich auf die Korrelation zwischen Schwere der Hirnschädigung und posttraumatischer Dauer der neurologischen Störungen bezog. Je länger ein Patient aus der Bewusstlosigkeit nicht erwacht, desto höher die Wahrscheinlichkeit einer spezifischen Hirnstammläsion und desto schlechter die Prognose. Neben den klinischen Befunden, die eine Hirnstammfunktionsstörung andeuten, Bewusstlosigkeit, Pupillenstörungen und Streckkrämpfe, haben die evozierten Potenziale eine große prognostische Bedeutung erlangt. Der beidseitige Ausfall der somatosensorisch evozierten Potenziale zeigt mit hoher Wahrscheinlichkeit einen tödlichen Verlauf an (7) und scheint nach ersten Erfahrungen häufig durch die im MRT sich darstellenden Hirnstammschäden verursacht (4).
Eine beidseitige Läsion des Pons in der MRT war nicht nur in 98 Prozent tödlich, in keinem Fall konnte bisher ein Erwachen aus der Bewusstlosigkeit beobachtet werden. Im appallischen Syndrom, also in einem Zustand, indem der Patient zwar die Augen öffnen kann, aber sonst keine Willkürmotorik oder irgendeine Wahrnehmung seiner Umgebung andeuten kann, fanden sich überraschende Befunde: Alle Patienten hatten eine beidseitige Läsion des Mesencephalons im frühen MRT.
Von allen Patienten, die im frühen MRT eine beidseitige Läsion des Mesencephalons hatten, entwickelten 50 Prozent bis zum Entlassungszeitpunkt das Bild des apallischen Syndroms, welches sich bei einem Teil der Patienten teilweise zurückbildete. Kein Patient, der nicht eine beidseitige Läsion des Mesencephalons hatte, entwickelte ein apallisches Syndrom.
In einigen wenigen Fällen zeigte sich, dass die zunächst im frühen Kernspintomogramm darstellbaren Mesencephalonveränderungen, die zum apallischen Syndrom geführt hatten, in Verlaufsuntersuchungen kaum noch darstellbar und allenfalls als diskrete Atrophie erkennbar waren. Aus diesen Beobachtungen heraus scheint dem frühen MRT eine besondere Bedeutung zukommen.
Eine Unterscheidung primärer Hirnstammverletzungen, die unmittelbar zum Zeitpunkt des Traumas als Kontusion entstehen, von sekundären, die nach einer supratentoriellen Druckerhöhung infolge Einklemmung entstehen, ist mit den hier ermittelten Befunden nicht möglich. In zwei Einzelfällen mit epiduralen Hämatomen und freiem Interwall mit sekundärer Einklemmung stellten sich die tödlichen Hirnstammverletzungen als Ödem und schließlich Nekrose dar, es fehlten Blutspuren der Hirnstammverletzungen. In diesen Fällen handelte es sich zweifelsfrei um sekundäre Veränderungen. Diesen seltenen Befunden steht die Mehrzahl der Hirnstammverletzungen gegenüber, die Einblutungen aufwiesen. Bei diesen Patienten scheint eine primäre Hirnstammkontusion wahrscheinlich, weil sie Verläufe mit initialer Bewusstlosigkeit aufwiesen.
Da frische Blutungen sich in den ersten Stunden nicht kontrastreich im MRT darstellen, können die MR-Untersuchungen besonders ab dem dritten Tag nach Unfall empfohlen werden.
Klinischer Nutzen
In der akuten Neurotraumatologie bleibt die Computertomographie zunächst das Bildgebungsverfahren der ersten Wahl, da es am besten und schnellsten geeignet ist, operationspflichtige Blutungen zu identifizieren. In einer Verlaufsbeurteilung kommt jedoch der Kernspintomographie eine zunehmende Bedeutung zu, da es durch die präzisere Darstellung des Hirngewebes von weitaus größerer prognostischer Bedeutung ist. Somit lässt sich der Verlauf zu einem frühen Zeitpunkt anhand des MR-Befundes mit hoher Genauigkeit abschätzen (5).

Diese Arbeit wurde durch das Bundesministerium für Bildung, Forschung und Technologie gefördert. Sie ist Herrn Prof. Frowein zur Vollendung des 80. Lebensjahres gewidmet.

Manuskript eingereicht: 12. 12. 2002, revidierte Fassung angenommen: 19. 3. 2002
zZitierweise dieses Beitrags:
Dtsch Arztebl 2003; 100: A 1868–1874 [Heft 27]

Literatur
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Anschrift für die Verfasser:
Prof. Dr. med. Raimund Firsching
Klinik für Neurochirurgie der Universität
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
Leipziger Straße 44
39120 Magdeburg
E-Mail: neurochirurgie@uni-magdeburg.de


1 Klinik für Neurochirurgie (Direktor: Prof. Dr. med. Raimund Firsching), Otto-von-Guericke-Universität, Magdeburg
2 Klinik für Diagnostische Radiologie (Direktor: Prof. Dr. med. Wilfried Döhring), Otto-von-Guericke-Universität, Magdeburg
3 Institut für Biometrie und Medizinische Informatik (kommissarischer Direktor: Priv.-Doz. Dr. rer. nat. Bernd Blobel), Otto-von-Guericke-Universität, Magdeburg

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