Aivojen kuvantaminen Aivoverenkierron häiriöiden toiminnallinen kuvantaminen Turgut Tatlisumak, Lauri Soinne, Juha Huttunen, Jyrki Launes, Jari Karonen, Hannu J. Aronen, Juhani Sivenius, Juha Hernesniemi ja Markku Kaste Tietokonetomografia ja magneettikuvaus ovat mullistaneet neurologista diagnostiikkaa, antaneet arvokasta tietoa aivojen rakenteista ja paljastaneet aivosairauksien aiheuttamia muutoksia. Aivoverenkierron häiriöissä on voitu erottaa niiden avulla heti aivoverenvuoto aivoinfarktista ja kuvantaa iskeeminen infarkti usein ensimmäisen vuorokauden kuluessa oireiden alusta. Iskemian kriittisten ensi tuntien aikana nämä tekniikat eivät kuitenkaan ole riittävän tarkkoja vaurioalueen laajuuden ja sijainnin osoittamiseen. Aivojen toiminnalliset kuvantamismenetelmät, joista isotooppimenetelmät ovat jo pitkään olleet käytössä, tähtäävät aivojen normaalitoimintojen ja aivosairauksien aiheuttamien toiminnallisten poikkeavuuksien aiempaa tarkempaan kuvantamiseen. Diffuusio- ja perfuusiomagneettikuvaus ovat ratkaisemassa aivoinfarktin akuuttivaiheen kuvantamisen ongelmia myös päivystystapauksissa. Kortikaaliaktivaatiokuvaus on puolestaan oiva väline aivotapahtuman jälkeisen plastisuuden tutkimiseen. Hermosolujoukkojen sähköistä aktiivisuutta voidaan mitata noninvasiivisesti EEG:n ja magnetoenkefalografian avulla. Näiden menetelmien etuna on erittäin tarkka ajallinen erotuskyky. Lisäksi magneettispektroskopia antaa monipuolista tietoa iskeemisen kudoksen metaboliasta, mutta sen käyttöä rajoittaa pitkä kuvausaika. Tässä artikkelissa keskitymme edellä mainittujen menetelmien käyttöön aivoverenkierron häiriöiden tutkimisessa. Aivoverenkierron häiriöt ovat sydänsairauksien ja syövän jälkeen kolmanneksi yleisin kuolinsyy, yleisin invaliditeetin aiheuttaja ja tärkein laatupainotteisten elinvuosien menetyksen syy (American Heart Association 1991). Niiden hoitoon kuluu enemmän sairaalavuorokausia kuin minkään muun taudin. Suomessa aivoverenkierron häiriöihin sairastuu noin 12 000 ihmistä vuosittain (Palo ym. 1996), ja niiden aiheuttamat hoitokulut ovat yli neljä miljardia markkaa vuodessa. Siten on tärkeää kehittää taudin ehkäisyä ja akuuttihoitoa. Tässä katsauksessa keskitytään aivoverenkierron iskeemisten häiriöiden kuvantamiseen. Kaikista aivoverenkierron häiriöistä 80 85 % on iskeemisiä, ja niiden primaari- ja sekundaariehkäisyssä on saavutettu hyviä tuloksia riskitekijöihin puuttumalla, verihiutaleiden toimintaa estävillä lääkkeillä, antikoagulanttihoidolla ja valtimokirurgialla. Runsaasta tutkimustyöstä huolimatta aivoinfarktin akuuttivaiheeseen ei ole liuotushoidon lisäksi onnistuttu kehittämään tehokkaita hoitoja. Ongelmana on ollut mm. sopivien kuvantamismenetelmien puute. Toiminnallinen magneettikuvaus ja magneettispektroskopia Tavanomaiset magneettikuvausmenetelmät antavat parhaan resoluution aivojen rakenteiden kuvaamisessa, mutta aivojen toimintoja ei ole voitu tutkia niillä pitkien kuvausaikojen takia. Vas- Duodecim 2000; 116: 417 30 417
ta huippunopean magneettikuvauksen kehittyminen teki aivojen toimintojen tutkimisen mahdolliseksi (Aronen ym. 1993, Tatlisumak ym. 1996a, Aronen 1997).»Echo-planar»-kuvaus (EPI) on huippunopeista tekniikoista suosituin. Sen avulla kuva voidaan tuottaa 30 100 millisekunnissa (Stehling ym. 1991). Tavanomaisessa magneettikuvauksessa protonien viritys toistetaan tyypillisesti 128 tai 256 kertaa ja kahden virityspulssin välinen toistoaika on muutaman sekunnin pituinen ja kuvausaika useita minuutteja. EPI-tekniikalla tehdyssä kuvauksessa koko kuvainformaatio kerätään yhden virityksen synnyttämän kaiun aikana. Teknisesti tämä toteutetaan muuttamalla luku- ja vaihegradientteja erittäin nopeasti, mikä vaatii laitteistolta paljon. EPI-kuvauksiin kykeneviä laitteita on kuitenkin Suomessa jo useissa yliopisto- ja keskussairaaloissa. Kuvantamisen nopeutumisen myötä liikeartefaktit vähenevät, ja myös sekavien ja huonokuntoisten potilaiden kuvantaminen on mahdollista. Toiminnallisilla magneettikuvausmenetelmillä, joihin kuuluvat diffuusio-, perfuusio- ja kortikaaliaktivaatiokuvaukset, voidaan selvittää myös aivojen toimintaa. Näistä kaksi ensin mainittua soveltuvat aivoinfarktin varhaisdiagnostiikkaan. Kortikaaliaktivaatiokuvausta voidaan käyttää aivoinfarktin vaurioittamien alueiden kartoittamiseen ja plastisuuden tutkimiseen. Vaikka magneettispektroskopiaa ei lueta varsinaisten toiminnallisten kuvantamismenetelmien joukkoon, sillä saadaan ainutlaatuista tietoa aivokudoksen metabolisesta ja toiminnallisesta tilasta. Yksi magneettikuvausmenetelmien yleisistä eduista on ionisoivan säteilyn puuttuminen, jonka vuoksi tutkimuksia voidaan huoletta toistaa. Diffuusiokuvaus (diffusion-weighted imaging, DWI) perustuu vetyprotonien lämpöenergiasta johtuvaan sattumanvaraiseen liikkeeseen (Brownin liike). Siinä mitataan Brownin liikkeen aiheuttamaa vesimolekyylien nettosiirtymää aikayksikössä (LeBihan ym. 1986). Kudoksissa tapahtuvaan diffuusioon vaikuttavat lämpötilan ja molekyylin koon lisäksi solukalvon läpäisevyys ja kuljetusmekanismit. DWI on ainoa menetelmä, jolla voidaan mitata diffuusiota elävissä kudoksissa. Diffuusiokuvaussekvenssi herkistetään voimakkailla gradienttikentillä diffuusioliikkeelle: mitä enemmän diffuusiota kudoksessa tapahtuu, sitä enemmän signaali vaimenee ja sitä tummempana tutkittava alue näkyy diffuusiokuvassa. Kuvauksesta saatavan informaation perusteella voidaan laskea ns. diffuusiovakio (apparent diffusion coefficient, ADC). Mitä voimakkaampaa on kudoksen veden diffuusio, sitä suurempi on diffuusiovakio. Aivojen harmaassa aineessa diffuusiovakio on hieman suurempi kuin valkeassa aineessa. Valkeassa aineessa diffuusio on voimakkaampaa aksonien suunnassa kuin niitä vastaan kohtisuoraan. Tämän ns. anisotropian vaikutusta mittaustuloksena saatavaan arvoon voidaan vähentää mittaamalla diffuusio kolmessa tai jopa useammassa suunnassa ja laskemalla näiden mittausten diffuusiovakioista keskiarvo, jolloin saadaan ns. trace-kuva. Nykytietämyksen mukaan vaikea iskemia johtaa muutamassa minuutissa aivosolujen energiavarojen kriittiseen vähenemiseen, jolloin iskeemisen kudoksen diffuusio heikkenee. Tarkkaa syytä ilmiölle ei tiedetä, mutta se voidaan todeta koe-eläinmalleissa diffuusiokuvauksella jo muutaman minuutin kuluttua iskemian alkamisesta (Li ym. 1998). Aivo-selkäydinneste näkyy kuvissa tummana eli signaalittomana siinä tapahtuvan runsaan diffuusion vuoksi. Terve aivokudos on diffuusiokuvissa harmaata, ja siihen verrattuna iskeemisen vaurion kärsinyt aivokudos erottuu vaaleana eli runsassignaalisena. ADC-kartoissa intensiteetit ovat päinvastaiset, koska kuva-alkion harmaasävy on suoraan verrannollinen diffuusiokertoimen arvoon kuvaalkiossa. Kuvassa 1 on esimerkki rotalla suoritetusta diffuusiopainotteisesta kuvauksesta. Kahden tunnin kuluttua iskemian alusta diffuusiokuvissa näkyvän iskeemisen vaurioalueen todettiin vastaavan hyvin histologista löydöstä. Nykyaikaisilla laitteilla koko aivoston diffuusiokuvaus voidaan suorittaa alle puolessa minuutissa. Diffuusiovakion on todettu ensin pienenevän ja aivoinfarktin jälkeisten ensimmäisten päivien aikana alkavan uudelleen kasvaa ja ohittavan lopulta normaalin arvon (valenormaalistuminen) (Chien ym. 1992). Lisäksi diffuusiokuvaus osoittaa iskemian herkemmin kuin T2- painotteinen kuvaus. Warach ym. (1995) kuva- 418 T. Tatlisumak ym.
Kuva 1. Rotan aivojen diffuusiopainotteisessa magneettikuvassa erottuu heti iskemian jälkeen laaja iskemia-alue helposti vahvasignaalisena (vaaleampana) alueena. sivat 36 akuuttia aivoinfarktipotilasta ja havaitsivat muutoksia diffuusiokuvissa tunnin kuluttua iskemian alusta, mutta T2-kuvissa muutokset näkyivät vasta kuuden tunnin kuluttua. He totesivat diffuusiovakion pienenevän nopeasti ja alkavan 5 10 vuorokauden kuluttua jälleen hitaasti suurentua. Aivoinfarktin ydintä voi akuutissa vaiheessa ympäröidä ns. iskeeminen puolivarjo (penumbra), jolla tarkoitetaan määritelmän mukaan»toiminnallisesti hiljaista, mutta anatomisesti tervettä» kudosta (Hossmann 1994). Aivoinfarktin akuutissa vaiheessa hoitotoimenpiteet tulee kohdistaa tähän mahdollisesti pelastettavissa olevaan alueeseen. Eläinkokeissa on todettu, että diffuusiokuvauksessa iskeeminen alue saattaa sisältää paitsi infarktiydintä myös osan puolivarjoa (Kohno ym. 1994), ja diffuusiovakion määrityksellä saattaa siten olla mahdollista erottaa infarkti ja puolivarjo toisistaan. Kokeellisen iskemian aikana yli 30 %:n pienenemä diffuusiovakiossa johti reperfuusiosta huolimatta pysyvään infarktoitumiseen (Hasegawa ym. 1994). Alueet, joilla diffuusiovakion pieneneminen oli vähäistä, toipuivat iskemiasta, ja keskivahvojen vaurioalueiden jääminen eläviksi vaihteli. On huomattava, että muutokset alkavat ilmestyä diffuusiokuviin vasta aivokudoksen verenkierron heikennyttyä määrään 15 20 ml/ 100 g/min (Busza ym. 1992). Lievemminkin häiriintynyt perfuusio voi aiheuttaa häiriöitä hermosolun toimintaan ja siten potilaille oireita. Aivoinfarktin ensi tuntien aikana infarktin ytimestä lähtee monta kertaa hitaasti koko samaan aivopuoliskoon leviäviä, aivosähkötoiminnan lamaavia aaltoja. Niitä nimitetään Leãon leviäviksi lamaantumisaalloiksi (spreading depression) (Leão 1944), ja niiden oletetaan vaikuttavan haitallisesti aivoinfarktissa. Diffuusiokuvauksella on havaittu diffuusiovakion pienenevän huomattavasti aaltojen aikana ja palautuvan suunnilleen entiselleen aallon hävittyä, mutta infarktin koko on aallon jälkeen suurempi (Latour ym. 1994, Takano ym. 1996). Kokeellisissa aivoiskemiamalleissa leviävien lamaantumisaaltojen lukumäärän väheneminen ja infarktin lopullisen koon pieneneminen ovat yhteydessä toisiinsa (Tatlisumak ym. 1998a), mutta vielä ei tiedetä varmasti, ovatko aallot pelkkä rinnakkaisilmiö. DWI:tä voidaan pitää aivoverenkierron akuuttiin häiriöön sairastuneilla rutiinitutkimuksena yksiköissä, joissa on siihen mahdollisuudet (kuvat 2 ja 3). Diffuusiokuvaus saattaa olla hyödyllinen fokaalisen iskemian lisäksi myös globaalisessa iskemiassa mm. elvytettyjen potilaiden aivovaurion laajuuden ja ennusteen arvioinnissa. Eläinkokeissa DWI:n avulla on voitu seurata lääkkeiden vaikutusta iskeemisen aivovaurioalueen kokoon (Tatlisumak ym. 1996b, Takano ym. 1997 ja 1998, Tatlisumak ym. 1998b). Vastaavaa menetelmää ollaan soveltamassa myös ihmisillä tehtäviin lääketutkimuksiin. Perfuusiokuvaus. Perfuusiolla tarkoitetaan kudoksen mikroverenkiertoa, jonka mittayksikkö on ml/100 g kudosta/min. Perfuusiokuvaus mittaa nimenomaan kapillaaritason verenkiertoa eikä suurissa suonissa tapahtuvaa virtausta. Se voidaan periaatteessa tehdä ilman varjoainetta täysin noninvasiivisesti. Tähän liittyvien ongelmien takia useimmiten käytetään kuitenkin varjoaineita, paramagneettisia gadoliniumpohjaisia kelaatteja. Perfuusion seuraamiseen Aivoverenkierron häiriöiden toiminnallinen kuvantaminen 419
Kuva 2. Halvausoireisen 71-vuotiaan naispotilaan tietokonetomografiakuvassa (A) iskemiaa ei juuri erotu. Kuusi tuntia myöhemmin otetussa T2-painotteisessa magneettikuvassa (B) iskemia kyllä näkyy, mutta sitä voi olla vaikea tunnistaa tuoreeksi iskemiaksi. Samassa yhteydessä otettu diffuusiokuva (C) näyttää tuoreen iskemian selvästi kirkkaana leesiona. Seuraavana päivänä infarkti näkyy jo tarkkarajaisempana T2-painotteisessa kuvassa (D). A B C D varjoaineen ruiskutuksen aikana käytetään nopeita T2- tai T2*-painotteisia EPI-sekvenssejä. Varjoaineen ensikierron aivoissa rekisteröivä kuvaus kestää noin minuutin. Laskimoon annettava, veri-aivoestettä läpäisemätön varjoaine vääristää kapillaarisuonten tasolla paikallista magneettikenttää aiheuttaen suonta ympäröivien protonien epävaiheistumisen. Tämä gadoliniumin ns. suskeptibiliteettivaikutus voi ulottua aina noin 5 µm:n päähän varjoainetta sisältävästä tilasta (Aronen 1997) ja aiheuttaa signaalin heikkenemisen, joka näkyy kuvissa harmaasävyn muuttumisena tummemmaksi. Gadoliniumin poistuttua aivoista kudoksen signaalitaso korjaantuu (kuva 4). Iskemia-alueen valtimotukos estää gadoliniumin pääsyn kapillaaritasolle ehkäisten signaalitason laskun, ja näin iskeeminen alue jää vahvasti erottuvaksi normaalisti perfusoituneen aivokudoksen rinnalla. Jos taas iskemia-alueen valtimo on rekanalisoitunut, se ei enää erotu perfuusiokuvassa, koska gadolinium pääsee vaikuttamaan kuten normaaliinkin kudokseen (kuva 5). Perfuusiokuvauksen avulla voidaan laskea suhteellinen veritilavuus, keskimääräinen läpikulkuaika ja aivojen verenvirtausta kuvaava indeksi kuva-alkiokohtaisesti 420 T. Tatlisumak ym.
A B C Kuva 3. Vasemmanpuoleisesta halvauksesta kärsivän 77-vuotiaan miespotilaan tietokonetomografia ei osoittanut tuoretta iskemiaa. Kahdeksan tuntia oireiden alkamisen jälkeen tehty diffuusiokuva (A) näyttää lisääntyneen signaalin aivorungossa oikealla (nuoli). Seuranneessa T2-painotteisessa magneettikuvauksessa (B) löydös jäi hyvin epävarmaksi. Seuraavana päivänä diffuusiokuvaus (C) vahvisti aivorunkoinfarktilöydöksen. Kuva 4. Rotan aivoista otettu perfuusiokuva. Vasemmalla ylhäällä T2*-painotteinen koronaalileike ilman gadoliniumvarjoainetta. Oikealla ylhäällä gadolinium on saapunut aivostoon ja normaali vasen aivopuolisko alkaa muuttua kuvassa tummaksi. Vasemmassa alakuvassa gadoliniumin vaikutus on maksimissaan: normaali aivokudos on muuttunut mustaksi iskeemisen pysyessä kirkkaana. Oikeassa alakuvassa gadolinium on poistumassa aivostosta ja oikea aivopuolisko (kuvassa vasemmalla) vaalenee. (Hamberg ym. 1993, Østergaard ym. 1998a, b). Østergaard ym. (1998a, b) osoittivat magneettiperfuusiotutkimuksella määritettyjen aivojen verenvirtausarvojen vastaavan hyvin positroniemissiotomografialla (PET) määritettyjä arvoja. Puolentoista sekunnin aikana voidaan kuvata seitsemän 5 mm:n paksuista leikettä aivoista, mikä antaa mahdollisuuden myös perfuusiodefektin tilavuuden arviointiin (Carano ym. 1998). Magneettiperfuusiokuvauksella todettava hypoperfuusioalue korreloi yksifotoniemissiotomografialla (SPECT) todettavaan hypoperfuusioalueeseen (Karonen ym. 1999). Perfuusiokuvauksen avulla voidaan osoittaa akuuttiin aivoinfarktiin liittyvä perfuusiovajaus heti iskemian alkuvaiheessa, verisuonen tukkeumaa vastaava distaalinen perfuusiohäiriö samoin kuin itsestään rekanalisoituneiden suonien reperfuusio sekä subakuutteihin infarkteihin usein liittyvä hyperperfuusio. Kuvaus sopii myös puolivarjovyöhykkeen määrittämiseen. Akuutin aivohalvauksen trombolyysihoidon hyötyä ja haittoja kartoittavissa tutkimuksissa on käytetty tietokonetomografiaa, eikä juuri missään niistä ole tutkittu kudosperfuusiota. Koska taudin luonnollinen kulku johtaa osalla potilaista tuk- Aivoverenkierron häiriöiden toiminnallinen kuvantaminen 421
A B Kuva 5. Rotan perfuusiokuvat, joista vasen (A) näyttää onnistuneen mekaanisen reperfuusion täysin korjanneen perfuusiovajauksen. Oikealla (B) perfuusiovajaus näyttää säilyvän reperfuusion puuttuessa. CBFi = verenvirtauksen intensiteetti. keutuneen suonen spontaaniin rekanalisoitumiseen, on ilmeistä, että liuotushoidon antaminen ilman tietoa iskeemisen leesion perfuusiotilanteesta altistaa osan potilaista turhaan liuotushoidon riskeille. Diffuusio- ja perfuusiokuvaus yhdessä pystyvät todennäköisesti erottamaan puolivarjoalueen ja infarktiytimen toisistaan ja auttamaan siten hoitolinjojen valitsemisessa (Warach ym. 1996). Perfuusiokuvauksessa voidaan hyödyntää useita eri perfuusioon liittyviä suureita, vaikkei löydösten tulkinta ole aina helppoa. Helposti tulkittava diffuusiokuva erottaa pienenkin vaurioalueen, mihin perfuusiokuvauksen paikkaerotuskyky ei riitä. Toisaalta perfuusiokuvauksella pystytään havaitsemaan muutoksia, jotka eivät ole johtaneet infarktiin. Näin ollen molemmat tekniikat ovat tarpeellisia ja löydökset on tulkittava huolella tapauskohtaisesti. KYS:ssa käynnissä olevassa tutkimuksessa on todettu, että akuuttia aivoinfarktia sairastaville 24 tunnin kuluessa oireiden alusta tehty yhdistetty diffuusio- ja perfuusiokuvaus kykenee osoittamaan huomattavalla osalla potilaista puolivarjon. Sen koon todettiin korreloivan infarktin kasvuun, jota tapahtuikin diffuusiokuvien perusteella suurella osalla potilaista ensimmäisen ja toisen sairauspäivän välillä (kuva 6) (Karonen ym. 1999). Kortikaaliaktivaatio. Aivojen toiminnalle on ominaista pääasiassa aerobinen energiankulutus. Neuroniaktivaatio johtaa muutaman sadan millisekunnin kuluessa paikalliseen verenkiertovasteeseen, jossa aivojen veritilavuus ja verenvirtaus kasvavat osin samanaikaisesti. Tämän seurauksena aktivaatioalueella on enemmän happipitoista verta kuin muualla. Hemodynaaminen vaste neuroniaktivaatioon on ylikompensoitunut, koska kaikkia aktivaatioalueelle tulevaa yli- 422 T. Tatlisumak ym.
A B C D E F Kuva 6. Vasemmanpuoleisista halvausoireista kärsivän naispotilaan T1- ja T2-painotteisissa magneettikuvissa (A, B) ei näy selkeitä iskemiamuutoksia. Diffuusiopainotteinen»trace»-kuva (C) osoittaa oikealla periventrikulaarisen iskemia-alueen. Perfuusiokuvauksen tuloksena saatava veren virtauskartta (D) osoittaa diffuusiokuvassa näkyvää vaurioaluetta suuremman hypoperfuusioalueen, joka vastaa hyvin SPECTillä saatua verenvirtauskarttaa (E). Seuraavana päivänä otettu diffuusiokuva (F) osoittaa infarktin kasvaneen muttaa jääneen kuitenkin pienemmäksi kuin hypoperfuusioalue ensimmäisenä päivänä. määräistä happea ei käytetä hyväksi. Belliveau ym. (1991) mittasivat pioneerityössään veritilavuuden muutoksen primaarisella näköaivokuorella näköärsykkeen jälkeen varjoaineita käyttäen ja totesivat näköaivokuoren verenkierron kiihtyvän. Aktivoitumattomalla alueella deoksihemoglobiinin suhteellinen määrä on suurempi kuin aktivaatioalueella. Koska oksihemoglobiinilla ja deoksihemoglobiinilla on erilaiset magneettiset ominaisuudet (Kwong ym. 1992), aktivoitumattoman alueen deoksihemoglobiini aiheuttaa voimakkaamman suskeptibiliteettivaikutuksen ja heikentää signaalia verrattuna aktivaatioalueeseen, jolla on suhteellisesti enemmän happipitoista verta ja voimakkaampi signaali. Antamalla tutkittavalle erilaisia ärsykkeitä (näkö-, kuulo-, haju- tai tuntoärsyke, motorinen tehtävä tai älyllinen suoritus) voidaan tutkia, mitkä aivojen alueet aktivoituvat. Kortikaaliaktivaatiotutkimuksia voidaan tehdä sekä varjoainetta käyttäen että ilman. Toistaiseksi aivojen aktivaatiotutkimukset ovat hyödyttäneet eniten perustutkimusta. Ilmeisimmät kliiniset sovellukset ovat neurokirurgian alueella. Vitaalien aivoalueiden säästäminen leikkauksen yhteydessä on helpompaa, jos ennen leikkausta on aktivaatiotutkimuksen avulla kartoitettu motorinen aivokuori ja puhekeskukset sekä maamerkkeinä toimivat aivojen pinnan suuret laskimot. Aivoinfarktipotilailla voidaan tutkia vitaalisten keskusten toimintaa ja seurata vaurioalueiden toipumista. Aktivaatiotutkimuksin saadaan mielenkiintoinen näkökulma aivojen plastisuuteen: miten toiminnan palautuminen näkyy aivoalueiden aktivoitumisessa kuntoutumisvaiheen aikana? Aktivaatiotutkimukset saattavat olla uusi keino kuntoutumisen yksilöllisten edellytysten ja eri kuntoutusmuotojen arviointiin. Aivoverenkierron häiriöiden toiminnallinen kuvantaminen 423
Aivoinfarktin ydintä voi akuutissa vaiheessa ympäröidä ns. iskeeminen puolivarjo (penumbra), jolla tarkoitetaan määritelmän mukaan»toiminnallisesti hiljaista, mutta anatomisesti tervettä» kudosta. Magneettispektroskopiassa (MRS) sovelletaan samaa ydinmagneettisen resonanssin periaatetta kuin magneettikuvauksessa mutta laajemmin. Sen avulla saadaan tietoa iskeemisen aivokudoksen biokemiallisista muutoksista, joita voidaan verrata diffuusio- ja perfuusiokuvauksessa todettuihin poikkeavuuksiin. Tavallisimmat MRS-tekniikoiden kohdeatomiytimet ovat vety ( 1 H) ja fosfori ( 31 P), mutta myös hiiltä, fluoria ja natriumia voidaan tutkia (Chang ym. 1991). Metabolisesti merkittävien fosforiyhdisteiden kuten ATP:n, fosfokreatiinien ja epäorgaanisen fosfaatin suhteellisia pitoisuuksia kudoksissa voidaan tutkia 31 P-magneettispektroskopialla, ja 1 H-spektroskopian tyypillisiä kohteita ovat laktaatti, N-asetyyliaspartaatti (NAA), jota pidetään yleisesti hermosolumerkkiaineena, sekä kreatiini ja koliini. MRS:ää voidaan käyttää yhdessä diffuusiokuvauksen kanssa antamaan informaatiota iskeemisen alueen sisäpuolelta. Myös hermosoluaktivaatioon liittyvät toiminnalliset tutkimukset MRS:llä ovat mahdollisia, ja niiden avulla voidaan saada tietoa verenvirtauksesta, happiekstraktiosta tai glukoosin kulutuksesta. Käytännössä magneettispektroskopian suorittaminen vie huomattavasti enemmän aikaa kuin diffuusio- ja perfuusiokuvaus. Iskemia-alueen 1 H- ja 31 P-tutkimuksia on tehty sekä koe-eläimillä että ihmisillä. Eläintutkimuksissa akuuttivaiheen 31 P-MRS:llä on osoitettu runsasenergiaisten fosfaattien nopea väheneminen ja samanaikainen epäorgaanisen fosfaatin määrän kasvu (Bolas ym. 1988). 1 H- MRS:n avulla on todettu laktaattipitoisuuksien akuutti suureneminen, jota seuraa pidempikestoinen NAA-pitoisuuksien pieneneminen (Chang ym. 1991). Viimeksi mainittu muutos on selitetty jatkuvan iskeemisen neuronivaurion aiheuttamaksi, mutta syytä ei tiedetä varmasti (Saunders ym. 1995), ja NAA-pitoisuuksien vaihtelu on ollut suurta. Epäorgaanisen fosfaatin akuutin lisääntymisen yhteydessä todetaan myös ph:n pienentyneen ja vapaan magnesiumin lisääntyneen, mikä on sopusoinnussa ATP-arvojen pienenemisen kanssa. Vastaavia tutkimustuloksia on saatu ihmisillä tuntien kuluessa iskemian alusta (Welch ym. 1992). Aivohalvauspotilailla tehdyssä tutkimuksessa Wardlaw ym. (1998) totesivat pienenevien NAA-pitoisuuksien ja laktaatin lisääntymisen korreloivan infarktin laajuuteen ensi päivinä. Seurantatutkimuksin on vastaavasti todettu käänteinen suhde akuuttivaiheen NAA-pitoisuuden pienenemisen ja laktaatin esiintymisen sekä toipumista kuvaavien muuttujien välillä (Federico ym. 1998). Kroonisessa vaiheessa ihmisillä tehty 31 P-MRS on osoittanut signaalikadosta huolimatta normaaleja metaboliittien välisiä suhteita, mikä sopii infarktoituneen kudoksen korvautumiseen interstitiaalinesteellä (Bottomley ym. 1986). Kokonaisuutena magneettispektroskopia on merkittävä väline pyrittäessä ymmärtämään aivohalvauksen patofysiologiaa ja lääkeaineiden vaikutusta iskeemisessä kudoksessa, ja sen tuloksilla saattaa akuutissa vaiheessa olla ennusteellista merkitystä. Sen käyttöarvoa rajoittaa vielä ratkaisevasti useiden kymmenien minuuttien kuvausaika (Wardlaw ym. 1998). Aivoverenkierron häiriöiden muut toiminnalliset tutkimukset Positroniemissiotomografia (PET) oli ennen magneettikuvaustekniikoiden nykykehitystä ihmisen aivoverenkierron häiriöiden patofysiologian keskeinen tutkimusmenetelmä. Se perustuu positroneja lähettävien radioisotooppien kuten 18 fluorin, 11 hiilen ja 15 hapen käyttöön. Melkeinpä mikä hyvänsä yhdiste voidaan tehdä näiden elollisessa luonnossa yleisten alkuaineiden isotoopeilla radioaktiiviseksi merkkiaineeksi, jonka käyttäytymistä elimistössä pystytään seuraamaan PET-kameralla. Positroniemitterit ovat yleensä hyvin lyhytikäisiä, mikä mahdollistaa useiden eri merkkiaineiden antamisen nopeasti peräkkäin. Näin voidaan tutkia esimerkiksi po- 424 T. Tatlisumak ym.
tilaan aivojen verenkiertoa ja sokeriaineenvaihduntaa miltei samanaikaisesti. Positronisäteilyn ainutlaatuinen ominaisuus on, että antimateriahiukkasena positroni positiivisesti varautunut elektroni voi matkata kudoksessa enintään parin millimetrin matkan törmäämättä elektroniin. Positronin ja elektronin törmäyksessä materia ja antimateria muuttuvat puhtaaksi energiaksi ja tapahtumapaikalta sinkoutuu lähes täsmälleen vastakkaisiin suuntiin kaksi energialtaan 511 kev:n suuruista annihilaatiokvanttia. Näin syntynyt gammasäteily voidaan havaita gammakameratekniikalla. PET-kamerassa ilmaisimet on sijoitettu vastakkain, ja vain samanaikaisesti molemmissa ilmaisimissa havaitut gammasäteet tallennetaan. Tämä PETkameran erityinen ominaisuus tekee mahdolliseksi kohteen radioaktiivisuuden määrän tarkan mittaamisen, joka puolestaan mahdollistaa biologisten tapahtumien tarkan mittaamisen, kunhan merkkiaineen käyttäytyminen elimistössä tunnetaan riittävän hyvin. PET-kameran paikanerotuskyky on parhaimmillaan noin 3 mm. PET on ollut keskeisessä asemassa aivoverenkierron häiriöiden tutkimisessa, ja se on osoittanut, että vaikka aivojen verenkierron häiriintyessä kudoksen energiankulutus vähenee, hapen ekstraktio verestä lisääntyy. Kyseinen muutos pyrkii kompensoimaan iskeemisen kudoksen hapentarvetta. Merkittävän suonitukoksen yhteydessä tämä reservi ei kuitenkaan riitä vaan seuraa kudosvaurio. Aivojen verenkierron normaalisti vakiona pitävä itsesäätely toimii aivoverenkierron häiriöissä puutteellisesti. Sen sammumisen seurauksena saattaa olla verenkierron tarkoituksettoman runsas ohjautuminen vaurioalueelle, ns. luksusperfuusio. Paikallinen hyperperfuusio saattaa joissakin tilanteissa»varastaa» viereisten, osittain iskeemisten alueiden verenkiertoa huonontaen toipumisennustetta. Toisaalta luksusperfuusio voi olla merkki pian tukoksen jälkeisestä rekanalisaatiosta ja saattaa tällöin viitata keskimääräistä parempaan ennusteeseen. Paikallisten vaikutusten lisäksi iskeeminen vaurio voi aiheuttaa perfuusio- ja metaboliamuutoksia myös muualla aivoissa. Esimerkiksi isoaivopuoliskojen vaurioissa vastakkaisen pikkuaivopuoliskon verenkierto ja sokeriaineenvaihdunta heikkenevät. Tämä nimellä»crossed cerebellar diaschisis» tunnettu ilmiö johtuu vaurioalueelta lähtevien kortikoserebellaaristen ratojen toiminnan heikentymisestä. Kun pikkuaivopuolisko ei saa isoaivopuoliskosta aktivaatiota, sen aineenvaihduntatarve pienenee ja itsesäätely vähentää veren virtausta. Vastaavanlaisia diaskiisi-ilmiöitä esiintyy myös isoaivopuoliskojen sekä talamuksen ja isoaivopuoliskon kesken. PET:n kliiniset sovellukset aivoverenkierron häiriöiden selvittelyssä ovat yhä harvinaisia. Näköpiirissä kuitenkin on useita tällaisia sovelluksia, esimerkiksi verisuonikirurgisten toimenpiteiden suunnittelussa. Yksifotoniemissiotomografia (SPECT) on laajalti kliinisessä käytössä verenkierron jakauman tutkimisessa. Se on kliiniseen käyttöön erinomaisesti soveltuva itsenäinen tutkimusmenetelmä, jolla on selvitelty paljon myös aivoverenkierron häiriöiden patofysiologiaa. SPECT perustuu gammasäteilyä lähettävien radioisotooppien käyttöön merkkiaineina. Käytetyimmät isotoopit ovat 99 teknetium ja 123 jodi. Toisin kuin positronikuvauksessa nämä isotoopit säteilevät suoraan gammasäteilyä, jonka lähtösuunta kohteesta on sattumanvarainen. Näin ollen gammakamera on varustettava kollimaattorilla, jolla valikoidaan kohtisuoraan kameraan tulevat säteet. Kuvauskohteen sisällä tapahtuu säteilyn vaimentumista ja sirontaa, jotka heikentävät paikanerotuskykyä ja estävät säteilymäärän tarkan mittaamisen. SPECT ei siis tuota kvantitatiivista tietoa vaan ainoastaan kartan annetun merkkiaineen jakautumisesta. Käytännössä tämä ei kuitenkaan estä käyttökelpoisten kliinisten tulosten saamista. Parhaiden SPECT-kameroiden paikanerotuskyky on 6 7 mm. Aivoverenkierron häiriöissä SPECT-tutkimuksen kohteena on melkein aina verenkierron jakauma aivoissa (kuva 6). Yleisimmät merkkiaineet ovat teknetiumilla merkittävät heksametyylipropyleeniamiinioksiimi (HMPAO) ja etinyyli- Perfuusiokuvauksen avulla voidaan osoittaa akuuttiin aivoinfarktiin liittyvä perfuusiovajaus heti iskemian alkuvaiheessa. Aivoverenkierron häiriöiden toiminnallinen kuvantaminen 425
kysteiinidimeeri (ECD) sekä jodilla merkitty jodoamfetamiini (IMP). Nämä ovat lipofiilisia merkkiaineita, joiden toiminta perustuu niiden kykyyn kulkea nopeasti ruiskutuksen jälkeen (30 s 10 min) veri-aivoesteen läpi. Esteen läpäistyään aineet menettävät lipofiilisuutensa ja jäävät kudokseen»vangiksi». Näin ruiskutushetken kudosperfuusio määrää aivoihin sitoutuvan merkkiaineen määrän. Tulokseksi saadaan»valokuva» sen hetkisestä perfuusiosta. Itse kuvaus voidaan suorittaa kuusikin tuntia ruiskutuksen jälkeen luotettavuuden oleellisesti kärsimättä. Merkkiaineiden lineaarisuudessa on eroja: esimerkiksi IMP:llä havaitaan vilkastunut perfuusio tarkasti, mutta HMPAO:ta käytettäessä joudutaan jo käyttämään korjauskertoimia, ja ECD on sopimaton hyperperfuusion havaitsemiseen. Heikentyneen perfuusion toteamiseen kaikki merkkiaineet soveltuvat hyvin. Esimerkkinä SPECT-tutkimuksen käyttöalueista aivoverenkierron häiriöissä on heti suonitukoksen jälkeen hyvin tehtävissä oleva perfuusiohäiriön paikannus. Se antaa hyödyllistä tietoa, jos on tärkeää todeta infarktin laajuus heti oireiden alettua ja mahdollinen spontaani rekanalisaatio esimerkiksi liuotushoitoa suunniteltaessa. Yhdistämällä diffuusiokuvaus ja SPECT voidaan havaita iskeeminen puolivarjo, jonka suuruus akuuttivaiheessa korreloi infarktin kasvuun (Karonen ym. 2000). Jos oireiden alkua seuraavien parin päivän aikana todetaan luksusperfuusio tai perfuusiodefektiä ei näy, ennuste on yleensä hyvä. Ennuste on astetta huonompi, jos vaurioalueen perfuusio on heikentynyt mutta ei puutu, ja selvästi huonompi, jos perfuusio puuttuu kokonaan. Kauttaaltaan hidastunut aivoperfuusio ja infarktialueen täysin puuttuva perfuusio viittaavat synkkään ennusteeseen. Ennusteen arviointi on mahdollista myös aivojensisäisessä vuodossa: mikäli aivoperfuusio on heikentynyt vain vuodon puoleisessa aivopuoliskossa, henkiin jäämisen mahdollisuudet ovat huomattavasti suuremmat kuin todettaessa kauttaaltaan heikentynyt aivoperfuusio. Joskus pienet infarktit jäävät havaitsematta tietokonetomografiassa ja jopa magneettikuvauksessa. Näissäkin tapauksissa perfuusiokartoitus SPECTillä saattaa paljastaa perfuusiovajauksen. Tämä on mahdollista, vaikka SPECTin paikanerotuskyky on huomattavasti huonompi kuin tietokonetomografian ja magneettikuvauksen, koska pieneenkin vaurioon usein liittyy ympäröivien alueiden toiminnan häiriöitä; vähentyneen metabolisen tarpeen takia itsesäätely pienentää alueelle virtaavan veren määrää. Magnetoenkefalografia. Elektroenkefalografia (EEG) ja magnetoenkefalografia (MEG) ovat noninvasiivisia menetelmiä, jotka mittaavat hermosolujoukkojen synkronista sähköistä toimintaa. Niiden ajanerotuskyky on noin millisekunti. EEG:ssä rekisteröidään hermosolujen aktivaation aiheuttama sähkökenttämuutos, kun taas MEG:ssä havaitaan vastaava magneettikentän muutos myös kallon ulkopuolelta. Aivoinfarktissa elektrofysiologisten mittareiden etuna muihin menetelmiin nähden voidaan pitää sitä, että löydökset muuttuvat poikkeaviksi heti vaurion tapahduttua. EEG:n kliiniset käyttöaiheet aivoverenkiertohäiriöissä ovat viime vuosina tarkentuneet: EEG:n avulla voidaan havaita infarktiin liittyvä epileptinen pesäke, ja niissä tapauksissa, joissa neuroradiologinen löydös on normaali, voidaan saada objektiivista näyttöä elimellisen vaurion olemassaolosta (Faught 1993). Lisäksi EEG-monitorointia voidaan käyttää aivoiskemian havaitsemiseksi kaulavaltimoleikkauksen yhteydessä. Suhteellisia käyttöaiheita ovat myös ennusteen arviointi tai vaurion laajenemisen seuranta, subkortikaalisen infarktin erottaminen kortikaalisesta ja vanhan vaurion erottaminen uudesta. MEG:ssä mitattavan magneettikenttämuutoksen havaitsemiseksi tarvitaan herkkiä suprajohtavia mitta-antureita ja magneettisesti suojattu huone. Suomessa kehitetty 122-kanavainen laite (Neuromag Oy, Helsinki) on ollut toiminnassa sairaalaympäristössä HYKS:n BioMag-laboratoriossa vuodesta 1994 lähtien; 306 mitta-anturia sisältävä neuromagnetometri on tutkimuskäytössä, ja kaupallinen valmistus on alkamassa. Tarkasteltavan tapahtuman ja mitta-anturin väliin jäävät kudokset muuttavat MEG-signaalia huomattavasti vähemmän kuin EEG-signaalia. Lisäksi MEG rekisteröi selektiivisesti vain pään pinnan suuntaisesti kulkevia sähkövirtoja, kun taas EEG:ssä näkyvät kaikkiin suuntiin kul- 426 T. Tatlisumak ym.
Kuva 7. Hidasaaltohäiriön paikannus infarktipotilaalla MEG:n avulla. Infarkti sijaitsee vasemman sulcus lateraliksen alueella (nuoli). Kuvan yläosassa näkyvät poikkeavan hidasaallon muoto yhdellä kanavalla lähellä infarktia (vasemmalla) ja vastaava topografinen kenttäkuvio (oikealla) hidasaallon huipun kohdalla (pystyviiva vasemmalla). Kenttäkuvio on dipolaarinen, ja vastaava virtadipoli paikantuu magneettikuvassa infarktialueen reunalle (musta ympyrä). Virtadipolin sijainti edustaa tarkasteltavana olevan patologisen hidasaallon syntyaluetta aivoissa. V = vasen, O = oikea. Kuva 8. Tuntoaivokuoren herätevasteiden elpyminen aivoinfarktissa. Infarkti sijaitsee oikealla ohimolohkossa ja ulottuu subkortikaalialueella myös capsula internaan (nuoli magneettikuvassa). Ylhäällä näkyy oikean primaarin tuntoaivokuoren herätevaste vasemman medianushermon stimulaatioon infarktin akuutissa vaiheessa (paksu viiva) ja kolme kuukautta sairastumisen jälkeen (ohut viiva). Potilaalla esiintyi akuutissa vaiheessa selvä kosketustunnon häiriö, joka hävisi seurannassa. Tuntoaivokuoren ns. primaarivasteessa (vasen nuoli, alaspäin suuntautuva heilahdus) ei ole tapahtunut muutosta, mutta myöhempi ns. sekundaarivaste (oikea nuoli) on selvästi kasvanut seurannassa. Alhaalla oikealla ovat magneettikentän jakaumaa sekundaarivasteen aikana kuvaavat topografiset kartat oikean hemisfäärin puolelta. Myös topografikartoissa näkyy selvästi vasteen kasvu akuuttivaiheen (ylempi kartta) ja seurantavaiheen (alempi kartta) välillä. Mustat ympyrät magneettikuvissa osoittavat topografikarttoihin sovitettujen ekvivalenttien virtadipolien paikat, jotka edustavat hermosoluaktivaation sijaintia potilaan primaarilla tuntoaivokuorella. Paikoissa ei ole merkitsevää eroa akuuttivaiheen ja seurantavaiheen välillä. V = vasen, O = oikea. kevat virrat. Näiden tekijöiden ansiosta voidaan MEG:llä suotuisassa tilanteessa paikantaa tarkasteltavan aktiivisuuden syntypaikka aivoissa paljon tarkemmin kuin EEG:n avulla (Hari 1986). MEG:llä voidaan esimerkiksi valikoidusti tarkastella primaarin näkö-, kuulo- ja tuntoaivokuoren aktivaatiota paremmin kuin EEG:n avulla. Ekvivalentin virtadipolin käsite on keskeinen aktivaation paikannuksessa. Aivokuoren paikallinen aktivaatio aiheuttaa magneettikentän topografisessa jakaumassa pään pinnalla dipolaarisen kenttäkuvion (kuva 7), jossa aktivaatio sijaitsee karkeasti dipolaarisen kentän positiivisen ja negatiivisen maksimin puolivälissä. Kun jonkin tapahtuman aikana havaitaan dipolaarinen kenttäkuvio, siihen sovelletaan automaattista paikannusalgoritmia, joka määrittää tarkasti kenttäkuviota vastaavan optimaalisen virtadipolin paikan, suunnan ja suuruuden. Virtadipolin paikka edustaa tällöin hermosoluaktivaation sijaintia aivoissa. Sopivien koordinaatistomuunnosten avulla virtadipoli voidaan sijoittaa potilaan magneettikuviin (kuvat 7 ja 8). MEG on toistaiseksi ensisijaisesti aivojen fysiologisen ja patofysiologisen perustutkimuksen Aivoverenkierron häiriöiden toiminnallinen kuvantaminen 427
työkalu. Kuitenkin sillä voidaan paikantaa esimerkiksi epilepsiapesäke ja keskusuurre (sulcus centralis) ennen neurokirurgisen potilaan leikkausta. Aivoinfarktissa on tutkittu primaaristen projektioalueiden herätevasteita eli aivojen sähköisen toiminnan reaktioita aistiärsykkeisiin ja aivojen spontaania toimintaa. Mäkelä ym. (1991) ovat osoittaneet, että kuuloaivokuoren herätevasteet ovat odotetusti vaimentuneet ohimolohkon infarktissa. HYKS:n BioMag-laboratoriossa olemme rekisteröineet tuntoaivokuoren herätevasteita ja todenneet vasteiden poikkeavuuden korreloivan hyvin kliiniseen tuntohäiriöön, erityisesti kahden pisteen erotuskykyyn (Wikström ym. 1999). Olemme lisäksi osoittaneet, että tuntoherätevasteissa ilmenee tyypillisiä muutoksia potilaan kliinisen oireen korjautuessa (kuva 7): primaari eksitatorinen kortikaalinen vaste ei muutu, mutta sitä seuraava heilahdus, joka todennäköisesti heijastaa postsynaptista lateraali-inhibitiota, kasvaa (Wikström ym. 2000). Lateraali-inhibitio on ensiarvoisen tärkeä aistimaailmassa esiintyvien kontrastien tunnistamisessa; havaitsemamme muutokset mahdollisesti heijastavat nimenomaan lateraali-inhibition voimistumista tuntohäiriön korjautuessa. Tähänastiset tutkimukset ovat osoittaneet, että herätevastemittauksin voidaan saada arvokasta tietoa sensoristen projektioalueiden toiminnasta aivoinfarktissa ja lisätä tietämystä iskeemisten vaurioiden patofysiologiasta. Lisäksi leesiotutkimuksista saadaan tärkeää tietoa herätevasteiden syntymekanismeista. Aivojen spontaanitoiminnassa aivokuoren vaurioon liittyy poikkeavien hidasaaltojen muodostuminen lähelle vaurioitunutta aluetta. EEG:ssä hidasaaltoaktiivisuus voidaan usein paikantaa karkeasti esimerkiksi jomman kumman hemisfäärin alueelle. MEG:ssä tultaneen pääsemään hidasaaltoaktiivisuuden tarkempaan paikannukseen. Hiljattain esitettiin, että hidasaallot syntyvät infarktia ympäröivässä kudoksessa, todennäköisesti iskeemisen puolivarjon alueella (Kamada ym. 1997). Alustavissa tutkimuksissa olemme saaneet samansuuntaisia tuloksia (kuva 8). Nämä havainnot viittaavat siihen, että hidasaaltohäiriö heijastaa sähköistä aktiivisuutta iskeemisessä harmaassa aineessa, missä hermosolut vielä toimivat mutta poikkeavasti. Tätä tukee se, että hidasaaltotoimintaa ei näytä esiintyvän pienten subkortikaalisten infarktien yhteydessä (Huttunen ym., julkaisematon havainto 1998), toisin sanoen afferenttien ratojen vaurioituminen ei riitä synnyttämään hidasaaltotoimintaa, vaan siihen tarvitaan aivokuoren neuronien (afferentaatiosta riippumaton) toiminnan poikkeavuus. On mahdollista, että MEG:n avulla voidaan tulevaisuudessa seurata valikoidusti iskeemisen alueen spontaanitoimintaa ja erilaisten hoitotoimenpiteiden vaikutusta siihen. Lopuksi Alkaneella vuosituhannella painopiste on neurotieteissä siirtymässä selvästi rakenteellisista tutkimuksista toiminnan kuvantamiseen, joka heijastaa paremmin aivojen dynaamista luonnetta. Osa toiminnallisista menetelmistä on jo tulossa kliiniseen rutiiniin ja on lunastanut niihin asetetut toiveet. Diffuusiokuvauksella voidaan jo nyt määrittää iskeemisen vaurion laajuus ja sijainti heti, kun potilas on saatu sairaalaan. Perfuusiokuvauksella taas voidaan todeta vajaus verenvirtauksessa mikrovaskulaaritasolla ja osoittaa suoni joko tukkeutuneeksi tai reperfusoituneeksi. Menetelmillä on mahdollista erottaa vielä elossa oleva iskeeminen aivokudos infarktiytimestä sekä arvioida potilaan ennustetta. Tulevaisuuden visio hoidosta voisi sisältää neuroprotektiivisen lääkityksen annon aivoverenkierron häiriötä potevalle ensihoidossa jo sairaankuljetusvaiheessa, jonka jälkeen ensiapupoliklinikassa tehdyt rakenteellinen ja toiminnallinen kuvaus ratkaisisivat, saako potilas tukkeutuneen suonen avaamiseksi ensin trombolyysihoidon neuroprotektion lisäksi vai reperfuusion tapahduttua itsestään heti reperfuusiovaurion estoon sopivan hoidon ja sitten esimerkiksi toipumista edistävän kasvutekijähoidon. Magneettikuvauslaitteet kehittyvät nopeasti, ja laitteistojen riittävän tason ylläpitäminen erikoissairaanhoidon eri portaissa vaatii taloudellisia resursseja. Yliopistosairaaloissa 3 T:n laitteet lienevät arkipäivää lähivuosina; aluksi niitä 428 T. Tatlisumak ym.
tarvitaan tutkimuksen, myöhemmin myös kliinisen kuvantamisen tarpeisiin. Keskussairaaloissa käynnissä oleva vahvakenttälaitteiden (kenttävoimakkuus yli 1 T) yleistyminen varmastikin jatkuu ja vahvistaa magneettikuvauksen asemaa neuroradiologisessa diagnostiikassa. Vaikka laitteistojen hinnat laskevat, on syytä muistaa, että magneettikuvaus vaatii henkilöstöltä paljon. Laitemarkkinoilla etsivät asemaansa myös ainoastaan neuroradiologiseen kuvantamiseen suunnitellut laitteet. Magneettikuvaus on erikoistutkimus, joka vaatii suorittajaltaan ja tulkitsijaltaan huomattavan kokemuksen. On siis tärkeää, että magneettikuvaukset tehdään vastakin radiologin valvonnassa ja kehitetään yhteistyötä neurologien ja neurokirurgien kanssa. Kirjallisuutta American Heart Association. Heart and stroke. Dallas: AHA, 1991. Aronen H, Hamberg L, Niemi P. Huippunopeat kuvaustekniikat laajentavat magneettikuvauksen kayttöalueita. Suom Lääkäril 1993;48:2783 91. Aronen H. Aivojen funktionaalinen magneettikuvaus. Duodecim 1997; 113:830 9. Belliveau JW, Kennedy DN, McKinstry RC, ym. Functional mapping of the human visual cortex using magnetic resonance imaging. Science 1991;254:716 9. Bolas NM, Rajagopalan B, Mitsumori F, Radda GK. Metabolic changes during experimental cerebral ischemia in hyperglycemic rats observed by 31 P and 1 H magnetic resonance spectroscopy. Stroke 1988;19:608 14. Bottomley PA, Drayer BP, Smith LS. Chronic adult cerebral infarction studied by phosphorus NMR spectroscopy. Radiology 1986;160: 763 6. Busza AL, Allen KL, King MD, ym. Diffusionweighted studies of cerebral ischemia in gerbils: potential relevance to energy failure. Stroke 1992;23:1602 12. Carano RAD, Takano K, Helmer KG, ym. Determination of focal ischemic lesion volume in the rat brain using multispectral analysis. J Magn Reson Imaging 1998;8:1266 78. Chang LH, Cohen Y, Weinstein PR, ym. Interleaved 1H and 31P spectroscopic imaging for studying regional brain ischemia. Magn Reson Imaging 1991;9:223 7. Chien D, Kwong KK, Gress DR, ym. MR diffusion imaging of cerebral infarction in humans. AJNR 1992;13:1097 102. Faught E. Current role of electroencephalography in cerebral ischemia. Stroke 1993;24:609 13. Federico F, Simone IL, Lucivero V, ym. Prognostic value of proton magnetic resonance spectroscopy in ischemic stroke. Arch Neurol 1998;55:489 94. Hamberg L, Macfarlane R, Tasdemiroglu E, ym. Measurement of cerebrovascular changes in cats after transient ischemia using dynamic magnetic resonance imaging. Stroke 1993;24:444 51. Hari R. Magnetoenkefalografia. Duodecim 1986;102:1499 504. Hasegawa Y, Fisher M, Latour LL, ym. MR diffusion mapping of reversible and irreversible ischemic injury in focal brain ischemia. Neurology 1994;44:1484 90. Hossmann K-A. Viability thresholds and the penumbra of focal ischemia. Ann Neurol 1994;36:557 65. Kamada K, Saguer M, Möller M, ym. Functional and metabolic analysis of cerebral ischemia using magnetoencephalography and proton magnetic resonance spectroscopy. Ann Neurol 1997;42:664 563. Karonen JO, Nuutinen J, Kuikka JT, ym. Combined SPECT and diffusion weighted MRI as a predictor of development in acute ischemic stroke. J Nucl Med 2000 (painossa). Karonen JO, Vanninen RL, Liu Y, ym. Combined diffusion and perfusion MRI with correlation to single-photon emission CT in acute stroke: ischemic penumbra predicts infarct growth. Stroke 1999;30:1583 90. Kohno K, Hoehn-Berlage M, Mies G, ym. Relationship between diffusion-weighted MR images, cerebral blood flow, and energy state in experimental brain infarction. Magnetic Resonance Imaging 1994;13:73 80. Kwong KK, Belliveau JW, Chesler DA, ym. Dynamic magnetic resonance imaging of human brain activity during primary sensory stimulation. Proc Natl Acad Sci 1992;89:5675 9. Latour LL, Hasegawa Y, Formato JE, ym. Spreading waves of decreased diffusion coefficient after cortical stimulation in the rat brain. Magn Reson Med 1994;32:189 98. Leão AAP. Spreading depression of activity in the cerebral cortex. J Neurophysiol 1944;7:359 90. Le Bihan D, Breton E, Lallemand D, ym. MR imaging of intravoxel incoherent motions: application to diffusion and perfusion in neurologic disorders. Radiology 1986;161:401 7. Li F, Han S, Tatlisumak T, ym. A new method to improve in-bore middle cerebral artery occlusion in rats: demonstration with diffusionand perfusion-weighted imaging. Stroke 1998;29:1715 20. Mäkelä JP, Hari R, Valanne L, Ahonen A. Auditory evoked magnetic fields after ischemic brain lesions. Ann Neurol 1991;30:76 82. Palo J, Jokelainen M, Kaste M, Teräväinen H, Waltimo O. Neurologia. 5. painos. Porvoo: WSOY, 1996. Saunders DE, Howe FA, van den Boogaart A, McLean MA, Griffiths JR, Brown MM. Continuing ischemic damage after middle cerebral artery infarction in humans demonstrated by short-echo proton spectroscopy. Stroke 1995;26:1007 13. Stehling MK, Turner R, Mansfield P. Echo-planar imaging: magnetic resonance imaging in a fraction of a second. Science 1991;254:43 50. Takano K, Carano RAD, Tatlisumak T, ym. Efficacy of intra-arterial and intravenous prourokinase in an embolic stroke model evaluated by diffusion-perfusion magnetic resonance imaging. Neurology 1998;50:870 5. Takano K, Latour LL, Formato JE, ym. The role of spreading depression in focal ischemia evaluated by diffusion mapping. Ann Neurol 1996;39:308 18. Takano K, Tatlisumak T, Formato JE, ym. Glycine site antagonist attenuates infarct size in experimental focal ischemia: Postmortem and diffusion mapping studies. Stroke 1997;28:1255 63. Tatlisumak T, Carano RAD, Takano K, Opgenorth TJ, Sotak CH, Fisher M. A novel endothelin antagonist, A-127722, attenuates ischemic lesion size in rats with temporary middle cerebral artery occlusion:a diffusion and perfusion MRI study. Stroke 1998(b);29:850 7. Tatlisumak T, Lahti K, Valanne L, Kaste M. Magneettikuvauksen uudet menetelmät parantavat aivoinfarktin varhaisdiagnostiikkaa. Duodecim 1996(a);112:1333 7. Tatlisumak T, Takano K, Carano RAD, Fisher M. Effect of basic fibroblast growth factor on experimental focal ischemia studied by diffusion-weighted and perfusion imaging. Stroke 1996(b);27:2292 7. Tatlisumak T, Takano K, Meiler MR, Fisher M. A glycine site antagonist, ZD9379, reduces number of spreading depressions and infarct size in rats with permanent middle cerebral artery occlusion. Stroke 1998(a);29:190 5. Warach S, Gaa J, Siewert B, ym. Acute human stroke studied by whole brain echo planar diffusion-weighted magnetic resonance imaging. Ann Neurol 1995;37:231 41. Warach S, Dashe JF, Edelman RR. Clinical outcome in ischemic stroke predicted by early diffusion-weighted and perfusion magnetic resonance imaging: a preliminary analysis. J Cereb Blood Flow Metab 1996;16:53 9. Wardlaw JM, Marshall I, Wild J, Dennis MS, Cannon J, Lewis SC. Studies of acute ischemic stroke with proton magnetic resonance spectroscopy. Relation between time of onset, neurological deficit, metabolic abnormalities on the infarct, blood flow, and clinical outcome. Stroke 1998;29:1618 24. Welch KMA, Levine SR, Martin G, Ordidge R, Vande Linde AMQ, Helpern JA. Magnetic resonance spectroscopy in cerebral ischemia. Neur Clin 1992;10:1 30. Wikström H, Roine RO, Salonen O, ym. Somatosensory evoked magnetic fields from the primary somatosensory cortex (SI) in acute stroke. Clin Neurophysiol 1999;110:916 23. Wikström H, Roine RO, Aronen HJ, ym. Specific changes in somatosensory evoked magnetic fields during recovery from sensorimotor stroke. Ann Neurol 2000 (painossa). Aivoverenkierron häiriöiden toiminnallinen kuvantaminen 429
Østergaard L, Smith DF, Vestergaard-Poulsen P, ym. Absolute cerebral blood flow and blood volume measured by magnetic resonance imaging bolus tracking:comparison with positron emission tomography values. J Cereb Blod Flow Metab 1998(a);18:425 32. Østergaard L, Johannsen P, Høst-Poulsen, ym. Cerebral blood flow measurements by magnetic resonance imaging bolus tracking: comparison with [ 15 O]H 2 O positron emission tomography in humans. J Cereb Blood Flow Metab 1998(b);18:935 40. TURGUT TATLISUMAK, LT, erikoislääkäri turgut.tatlisumak@huch.fi LAURI SOINNE, LL, erikoistuva lääkäri JYRKI LAUNES, dosentti, apulaisopettaja JUHA HERNESNIEMI, professori, ylilääkäri MARKKU KASTE, professori, ylilääkäri, tulosyksikön johtaja HUS:n neuroklinikka PL 300, HYKS JUHA HUTTUNEN, dosentti, erikoislääkäri HUS, BioMag-laboratorio JARI KARONEN, LL, erikoistuva lääkäri KYS:n kliinisen radiologian osasto PL 1777, 70211 Kuopio HANNU J. ARONEN, LKT, DI, professori KYS:n kliinisen radiologian osasto PL 1777, 70211 Kuopio ja HY:n kliinisen lääketieteen laitos, radiologian osasto PL 380, 00029 HYKS JUHANI SIVENIUS, professori KYS:n neurologian ja neurotieteiden klinikka Suomen aivotutkimus- ja kuntoutuskeskus Neuron, Kortejoki 71130 Kuopio 430