Messung von Veränderungen der zerebralen Oxygenierung bei AD mit Hilfe der NIRS

Projektdetails:

Thematik: Diagnostik
Förderstatus: abgeschlossen
Art der Förderung: Standard Projekt
Institution: Universität Würzburg, Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie
Projektleiter: Prof. Dr. Andreas J. Fallgatter
Laufzeit: 01. November 2005 - 31. Oktober 2007
Fördersumme: 58.000 Euro
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Projektbeschreibung

Die Veränderung der zerebralen Oxygenierung wurde kürzlich als einer der Vorgänge beschrieben, die bedeutsam für die Entstehung der Alzheimer-Demenz (AD) sind. Die Nah-Infrarot Spektroskopie (NIRS) ist eine neue, nicht invasive, optische Methode, durch welche Veränderungen der Konzentration von Oxy- (O2HB) und Desoxyhämoglobin (HHB) in vivo im Hirngewebe gemessen werden können; hierdurch kann die Hirnoxygenierung bestimmt werden.

Im Vergleich zu anderen Verfahren zur Darstellung der Gehirnfunktion (z. B. Positronen-Emissions-Tomographie (PET), funktionelle Kernspintomographie (fMRI)), bietet die NIRS mehrere Vorteile: Als flexibel anwendbare Technik wird sie auch von ängstlichen Patienten und Pa­tienten mit kognitiven Störungen gut angenommen, und sie ist unempfindlich gegenüber Artefakten. Aufgrund dieser Merkmale können nicht selektierte Gruppen von „Durchschnitts“-Alzheimer-Patienten untersucht werden. Außerdem spart die NIRS Zeit und Geld und ist daher als Screening-Instrument für eine große Anzahl von Patienten geeignet. In einer vorläufigen Studie wurde bei Alzheimer-Patienten bei der Spracherzeugung ein verändertes Hirnaktivierungsmuster ermittelt.

Die Haupthypothese des Forschungsprojekts von Professor Dr. Andreas Fallgatter lautet: diese Veränderung der Hirnoxygenierung hängt vom jeweiligen Stadium der AD ab. Zur Überprüfung dieser Hypothese werden bei 50 Patienten mit leichter bis mittelgradiger AD bei Aufnahme in die Stu­die und ein Jahr später eine NIRS-untersuchung und verschiedene neuropsychologische Tests zur Beurtei­lung der Schwere der Erkrankung vorgenommen. 50 gesunde Versuchspersonen desselben Alters und Geschlechts dienen als Kontrollgruppe. Eine statistische Analyse der Korrelation zwischen der mit Hilfe der NIRS ermittelten Hirnoxygenierung und der neuropsychologischen Leistung wird zeigen, ob die NIRS bei AD zuverlässig Veränderungen der zerebralen Oxygenierung darstellt.

Langfristiges Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung eines sicheren und kosten­günstigen NIRS-Screening-Verfahrens, das sowohl einen Beitrag zur Diagnose als auch zur Messung der Schwere der AD leistet.

Abschlussbericht

Während der Förderperiode wurde die Aktivierung im Frontalhirn von 72 Patienten mit Alzheimer-Erkrankung (AD) und 68 gesunden gleichaltrigen Kontrollen während einer Wortflüssigkeitsaufgabe mit Nah-Infrarot Spektroskopie gemessen.

Diese Messmethode misst die Konzentrationsänderungen von sauerstoffreichem und sauerstoffarmem Blut in der obersten Gehirnschicht (Kortex). 14 Patienten und 49 Kontrollen konnten nach einem Jahr erneut gemessen werden. Hypothesengemäß fiel die Aktivierung im frontalen Kortex der Patienten mit AD zum ersten Messzeitpunkt geringer aus, als die der Kontrollen. Für dieses Defizit zeigte sich auch ein Zusammenhang mit gängigen Demenztests (MMST, DemTect). Wie erwartet nahm die Aktivierung im frontalen Kortex über das 1-Jahres Intervall bei den Patienten mit AD weiter ab, während sie bei den Kontrollen gleich blieb. Der Punktwert im Mini Mental Status Test (MMST) veränderte sich nicht bedeutsam in beiden Gruppen.

Dies kann als Anhaltspunkt dafür betrachtet werden, dass NIRS eine geeignete Methode darstellt, um in Zukunft Unterschiede zwischen altersgemäßer Leistungsabnahme und Veränderungen bei AD zu messen und damit zu einer früheren Diagnose einer AD beizutragen.

Wissenschaftliche Publikationen auf Basis des geförderten Projekts

Zeller, J.B.M., Herrman, M.J., Ehlis, A.C., Polak, T. & Fallgatter, A.J. (2010). Altered parietal brain oxygenation in Alzheimer’s disease as assessed with Near-Infrared Spectroscopy. American Journal of Geriatric Psychiatry, 18(5):433-41.

Herrmann, M.J., Langer, J.B.M., Jacob, C., Ehlis, A.-C. & Fallgatter, A.J. (2008). Reduced prefrontal oxygenation in Alzheimer’s disease during verbal fluency tasks. American Journal of Geriatric Psychiatry, 16(2):125-135.

Richter M.M., Hermann, H.J., Ehlis, A.-C., Plichta, M.M. & Fallgatter, A.J. (2007). Brain activation in elderly people with and without dementia: influences of gender and medication. The World Journal of Biological Psychiatry, 8(1):23-29.



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