Funktionelle Magnetresonanztomographie zur Darstellung zerebraler Aktivierungen bei thermischen Schmerzreizen ohne Medikation sowie nach Gabe von Remifentanil und Metamizol

Ziel. Thema der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung der
zerebralen Schmerzverarbeitung. Mit der Methode der funktionellen
Magnetresonanztomographie sollten Kortexareale lokalisiert werden,
die bei thermischer Schmerzreizung am linken Vorfuß eine
Aktivitätszunahme zeigen. Ziel war es, diese unter standardisierten
Bedingungen reproduzierbar nachzuweisen und damit die Voraussetzung
zu schaffen, Veränderungen dieser Aktivierungen bei Sauerstoff- und
Analgetikagabe zu erfassen. Methodik. Zunächst wurden die
physikalischen Grundlagen der Bilderzeugung mittels
Magnetresonanztomographie vorgestellt. Dabei wurde insbesondere auf
die funktionelle Bildgebung und die zugrunde liegende Physiologie
eingegangen. Im speziellen Methodikteil wurden das untersuchte
Kollektiv (6 gesunde Probanden) und der Versuchsablauf beschrieben.
An einem 1,5 Tesla Magnetresonanztomographen wurden mit Hilfe von
T2*-gewichteten Sequenzen funktionelle Bilddaten der
Probandengehirne bei schmerzhafter und neutraler thermischer
Stimulation am linken Fußrücken aufgezeichnet. An vier der
Probanden wurden diese Messungen jeweils viermal wiederholt, um
schmerzspezifische zerebrale Aktivierungen zu erfassen und deren
intra- und interindividuelle Variabilität zu überprüfen. Im
Anschluss wurden diese funktionellen Messungen an allen Probanden
ohne und mit Gabe von Sauerstoff durchgeführt, um einen denkbaren
negativen Effekt der bei Analgetikagabe erforderlichen
Sauerstoffapplikation auf die Darstellung der zerebralen
Aktivierungen auszuschließen. Damit waren die Voraussetzungen
geschaffen, die Auswirkungen von Schmerzmedikamenten auf die
zerebrale Aktivität bei Schmerzreizen zu untersuchen. In einem
Pilotversuch wurde die beschriebene Messmethodik bei drei Probanden
unter Gabe von Remifentanil, Metamizol und Kochsalzlösung in
randomisierter Abfolge eingesetzt. Die Auswertung der funktionellen
Bilddaten erfolgte anhand des General Linear Model (Softwarepaket
FSL). Hiermit konnten sowohl individuelle zerebrale Aktivierungen
erfasst, als auch Gruppenanalysen durchgeführt werden. Ergebnisse.
Bei den Experimenten zur Lokalisation der zerebralen Aktivierungen
konnten bei schmerzhafter Stimulation aktivierte Areale am
häufigsten im frontalen Operculum und benachbarten Inselkortex, im
dorsolateralen präfrontalen Kortex, im Gyrus frontalis medius, im
anterioren Cingulum und im parietalen Operculum/SII Kortex
nachgewiesen werden. Weniger häufig konnten Aktivierungen im
primären somatosensorischen Kortex, im Thalamus, im Temporallappen,
in den Basalganglien und im Hirnstamm nachgewiesen werden. Diese
waren meist beidseits vorhanden, zeigten jedoch eine Betonung der
kontralateral zur stimulierten Körperhälfte gelegenen
Hirnhemisphäre. Im Vergleich mit der Neutralmessung stellten sich
die aktivierten Areale im frontalen Operculum und der vorderen
Inselregion, im anterioren Cingulum und in den Basalganglien als
schmerzspezifisch dar. Die Aktivierungen im parietalen
Operculum/SII Kortex konnten erst bei niedrigerem Signifikanzniveau
nachgewiesen werden. Der interindividuelle Vergleich zeigte bei
zwei der Probanden eine gute Übereinstimmung mit den zerebralen
Aktivierungen der Gesamtgruppe. Zwei weitere Probanden wiesen
jedoch ein deutlich unterschiedliches Aktivierungsmuster auf. Bei
der intraindividuellen Analyse zeigte sich eine gute
Reproduzierbarkeit der aktivierten Areale. Bei den Experimenten mit
Sauerstoffgabe konnte ein negativer Effekt auf die Darstellung der
zerebralen Aktivierungen ausgeschlossen werden. Bei Gabe von
Remifentanil konnte der aus der klinischen Erfahrung bekannte
ausgeprägte analgetische Effekt der Substanz beobachtet werden. In
der funktionellen MRT ließen sich nach Gabe von Remifentanil keine
zerebralen schmerzspezifischen Aktivierungen darstellen. Allerdings
ergaben Kontrollmessungen bei visueller Stimulation ebenfalls eine
Abnahme der zerebralen Aktivierungen. Bei Gabe von Metamizol konnte
unter den gewählten Versuchsbedingungen kein analgetischer Effekt
registriert werden. Als Erklärung kommt einerseits die niedrig
gewählte Dosierung, andererseits die Pharmakokinetik der Substanz
in Betracht. Eine Änderung des zerebralen Aktivierungsmusters
konnte bei den drei untersuchten Probanden nicht objektiviert
werden. Schlussfolgerung. Mit der funktionellen
Magnetresonanztomographie war es möglich, durch Schmerzreize
ausgelöste zerebrale Aktivierungen darzustellen. Diese Daten können
als Grundlage für weitere Experimente mit schmerzmodulierenden
Medikamenten dienen. Die gewählten Rahmenbedingungen der
fMRT-Messungen gewährleisten die notwendige Sicherheit der
Probanden während der Applikation von Schmerzmedikamenten, ohne die
Darstellbarkeit der zerebralen Aktivierungen zu beeinträchtigen.
Aussagen über die Wirkung von opioidartigen und nichtopioidartigen
Analgetika müssen jedoch noch an einer größeren Gruppe von
Probanden evaluiert werden.