Im Bereich der funktionellen Bildgebung bearbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Instituts Fragestellungen zur präoperativen Tumordiagnostik mittels MR-Spektroskopie und funktioneller MRT, außerdem zu Methoden der Diffusions-Tensor-Bildgebung (DTI) und voxelbasierter Volumetrie bei verschiedenen Krankheiten des Nervensystems.
Magnetresonanz-Spektroskopie
Die In-vivo-Magnetresonanz-Spektroskopie (MRS) erlaubt eine nicht-invasive Analyse des Stoffwechsels verschiedener Organe oder Gewebe. Mit der Bestimmung der Resonanzfrequenz von Isotopen können verschiedene Stoffwechselprodukte identifiziert und differenziert werden. Dabei gibt die Signalintensität Aufschluss über die Konzentrationen der Metabolite.
Neben der Protonen-Spektroskopie mit dem Wasserstoffkern 1H gilt dem 31Phosphorkern speziell bei der Untersuchung des Energiestoffwechsels des Gehirns besonderes Interesse. Mit dieser Methode können die wichtigsten Schlüsselmetabolite der zellulären Energieversorgung identifiziert, Konzentrationsverhältnisse der verschiedenen Phosphormetabolite bestimmt und der energetische Status von Gewebe definiert werden.
Funktionelle Magnetresonanz-Tomografie (fMRI) des Gehirns
Grundlage für die funktionelle Magnetresonanz - Tomografie (fMRI) des Gehirns liefert der sogenannte “blood oxygenation level dependent (BOLD)” - Effekt. Neuronale Aktivität führt zu einer lokalen Steigerung des Blutflusses, ist aber nur von einem geringfügig erhöhten Sauerstoffverbrauch begleitet. Eine Messung mit T2*-gewichteten MR-Sequenzen zeigt an dieser Lokalisation eine Signalintensitätssteigerung von einigen Prozent im gemessenen Volumenelement (Voxel), ohne dass eine Gabe von externen Kontrastmitteln notwendig ist. Um diese geringen Intensitätsunterschiede sichtbar machen zu können, müssen die Bilder statistisch nachbearbeitet werden. Im Experiment wird deshalb eine Abfolge von einer Aktivitätsbedingung, beispielsweise einer Fingerbewegung, mit einer Kontrollbedingung (meist Ruhe) verglichen. Dieser Wechsel der Bedingungen führt zu einem entsprechenden Verlauf der Signalintensität in den jeweiligen Voxeln. Das Maß für die Korrelation mit der gestellten Aufgabe wird farbkodiert auf ein anatomisches Bild überlagert und damit die aktivierten Hirnzentren sichtbar gemacht.
In Kooperation mit der pädiatrischen Onokologie untersuchen wir strukturelle und funktionelle Hirnveränderungen der Tumor-assoziierten Fatigue nach Krebserkrankung in der Kindheit („post cancer fatigue“).
Viele Krebspatienten leiden während, aber auch noch Jahre nach einer durchgemachten onkologischen Therapie an einem psychisch sehr belastenden, chronischen Müdigkeitssyndrom („Tumor-assoziierte Fatigue“). Das subjektive Empfinden anhaltender Müdigkeit und ausgeprägter Erschöpfung auf körperlicher und psychischer Ebene steht in keinem Verhältnis zur Belastungssituation, bessert sich nicht durch Ruhe und führt zu einer erheblichen Einschränkung der Lebensqualität. Die Tumor-assoziierte Fatigue betrifft auch Jugendliche und junge Erwachsene, die in ihrer Kindheit eine onkologische Therapie erfolgreich durchgestanden haben und nun trotz angeblicher körperlichen „Gesundheit“ aufgrund ihrer Fatigue deutlich eingeschränkt und dann oftmals mit einer kompletten oder teilweisen Erwerbslosigkeit konfrontiert sind. Dies hat entsprechend weitreichende psychosozial stigmatisierende, finanzielle und auf gesellschaftlicher Ebene volkswirtschaftliche Implikationen.
Bisher gibt es weder verlässliche Daten zur Inzidenz und zu möglichen Risikofaktoren, noch einheitliche Literatur der zugrunde liegenden Hirnveränderungen. Auch die Therapie der Tumor-assoziierten Fatigue basiert bisher lediglich auf verhaltenstherapeutischen Maßnahmen (Zeitmanagement etc.) oder auf dem Offlabel-Gebrauch von Medikamenten anderer neurologischer Erkrankungen (wie z.B. aus der Parkinsontherapie) und ist auch nur zu einem geringen Prozentsatz überhaupt langfristig erfolgreich.
In unserer interdisziplinären Studie untersuchen wir Jugendliche und junge Erwachsene, die während ihrer Kindheit eine erfolgreiche Krebstherapie überstanden haben und seitdem rezidivfrei, also körperlich „gesund“ sind.
Ziele sind neben der Ermittlung der Prävalenz und des Schweregrades der Tumor-assoziierten Fatigue auch die Quantifizierung der Komorbidität mit einer Depression und letztlich die Erfassung möglicher Risikofaktoren wie Tumorentität, Chemotherapie oder Neuroachsenbestrahlung. Außerdem werden strukturelle und funktionelle, Fatigue-assoziierte Hirnveränderungen mittels MRT-Messungen ermittelt.
Ziel ist die Etablierung spezifischer Fatigue-abhängiger Hirnveränderungen hinsichtlich weißer und grauer Hirnsubstanz sowie im Bereich von Aufmerksamkeits- und Ruhenetzwerken. Hieraus lassen sich möglicherweise spezifische, quantifizierbare Biomarker zur Diagnostik und zum Therapie-Monitoring etablieren, die zu einer sichereren Diagnose, einer Reduktion der gesellschaftlichen Stigmatisierung und hoffentlich zur Entwicklung neuer Therapieansätze beitragen können.