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Neue Technologien in der Neonatologie

von Gabriele Hellwig nach einem Interview mit Prof. Dr. Hans-Joachim Mentzel, Leiter der Sektion Kinderradiologie am Institut für Diagnostische und Interventionelle Radiologie des Universitätsklinikum Jena

Bundesweit werden jährlich 60 000 bis 63 000 Babys zu früh geboren. Das sind rund 9 Prozent aller Neugeborenen. Problematisch sind vor allem die Hochrisiko-Frühgeburten. Darunter versteht man Babys, die mit einem Gewicht von weniger als 1250 Gramm und mehr als 10 Wochen vor dem eigentlichen Geburtstermin auf die Welt kommen. Normalerweise beträgt das Geburtsgewicht im Durchschnitt etwa 3500 Gramm und die Schwangerschaft dauert 40 Wochen. Um die medizinische Versorgung der Frühchen zu verbessern, wurden unter anderem auch neue Technologien in der Bildgebung entwickelt.

1. Ein einzigartiger Inkubator für die MRT

Da die Magnetresonanz-Tomographie (MRT) strahlungsfrei ist und sehr detaillierte Bilder des Gehirns liefert, ist sie insbesondere bei Kinderärzten sehr beliebt. Alle Strukturen des Hirns können mittels MRT erfasst werden – Hirnparenchym und Gefäße können exakt beurteilt werden. Aussagen zum Stoffwechsel und zur Hirnreifung sind unter Einsatz neuer MR-Techniken möglich.

Häufig treten bei Frühgeborenen Krampfanfälle auf. Ursachen können sowohl angeborene Fehlbildungen als auch Hirnblutungen oder ein ischämischer Schlaganfall sein. Das Gehirn kann in dieser Zeit nachhaltig geschädigt werden und es kann zu lebenslangen geistigen und körperlichen Behinderungen kommen.

Früher war es nahezu unmöglich, Frühgeborene im MRT zu untersuchen. Denn in der Regel sind diese auf den besonderen Schutz eines Inkubators angewiesen und sollten diesen nicht verlassen. Mit dem MR Diagnostik Inkubator System nomag® IC (LMT Medical Systems GmbH) konnte diese Lücke in der Kinderradiologie geschlossen werden.

Mit dem MR-tauglichen Inkubator können Früh- und Neugeborene direkt in das MRT-Gerät geschoben werden. Für eine sehr gute Bildqualität sorgen die integrierten MR-Spulen wie zum Beispiel die Mehrkanal-Kopfspule und die Körperspule.

Das Kind kann bereits auf der neonatologischen Intensivstation mit der entsprechenden Spule im MR-Inkubator platziert werden – aufwändige und das Früh- bzw. Neugeborene stark belastende Umlagerungen in der MR-Abteilung entfallen dadurch. Während der gesamten Untersuchung liegen die Kleinen geschützt in dem MR-Inkubator und können durch den Neonatologen während der Untersuchung sehr gut betreut werden. Vorteil des MR-Inkubators ist, dass unter Verwendung aller Spulenkombinationen nahezu der gesamte Körper gescannt werden kann. Im Anschluss an die Messung wertet der Radiologe gemeinsam mit dem Kinderarzt die MRT-Bilder aus und eine erforderliche Behandlung kann sofort begonnen werden.

2. Hochauflösende Sonden für den Ultraschall

Ein wesentlicher Vorteil der Sonografie ist, dass sie direkt am Patienten eingesetzt werden kann, in der Neonatologie kommt sie im Inkubator auf der Intensivstation zum Einsatz. Das räumliche Auflösungsvermögen der modernen Ultraschallsysteme schreitet stetig voran. Hochauflösende Sonden von 14 – 20 MHz liefern heute exzellente Bilder von oberflächlich liegenden Organen und Körperteilen. Somit können Bilder erzeugt werden, die histologischen Schnitten vergleichbar sind. Bei Früh- und Neugeborenen kann zum Beispiel das Gehirn mit dem Rückenmark, aber auch die parenchymatösen Organe des Bauchraums wie Nieren und Leber besser dargestellt werden. Auch Notfallsituationen in der Neonatologie wie beispielsweise der Nachweis von freier Luft bei einer Darmperforation oder von Luft in der Darmwand bei einer Nekrotisierenden Enterocolitis sind hervorragend zu detektieren. Die Durchblutung von geschwollenen Hoden bei Neugeborenen zum Ausschluss bzw. Nachweis einer Verdrehung (Torsion) der Hoden ist gut zu beurteilen.

3. Kontrastmittel für den Ultraschall

Seit einigen Jahren werden Kontrastmittel nicht nur im Röntgen, CT oder MRT, sondern auch im Ultraschall verwendet. Im Gegensatz zu den nebenwirkungsreicheren Röntgenkontrastmitteln sind die Kontrastmittel beim Ultraschall nahezu unschädlich für den Organismus und wären somit auch gut für die Untersuchung von Frühchen geeignet. Bislang gibt es aber keine Zulassung für den Einsatz von Ultraschallkontrastmitteln im Kindesalter – sie sind daher nur mit großer Vorsicht und nach entsprechender Aufklärung der Sorgeberechtigten einzusetzen. Mitunter können durch den Kontrastmittelultraschall aber aufwändigere Verfahren wie die CT oder MRT den Kindern erspart werden. Insbesondere die Möglichkeit, das Kontrastmittel direkt am Bett des Kindes einzusetzen, ist von großem Vorteil.

Bei den Ultraschall-Kontrastmitteln handelt es sich um Lösungen, die als „Wirkstoff“ Gasbläschen enthalten, die von einem Hüllmaterial (z. B. Phospholipiden) umgeben sind. Nachdem die etwa drei Mikrometer großen Bläschen in das Venensystem eingespritzt wurden, lösen sie sich nach wenigen Minuten von selbst auf­. Die Gase sind für den Körper ungefährlich und werden unbemerkt über die Lunge ausgeatmet.

Mit Hilfe dieses Kontrastmittel-Ultraschalls kann das typische Durchblutungsverhalten von Organen oder von Tumoren bzw. Entzündungen in Organen untersucht werden.

Eingesetzt werden Ultraschall-Kontrastmittel bei Kindern und Jugendlichen hauptsächlich für die Charakterisierung bestimmter Raumforderungen in der Leber. Hierfür ist es wichtig, die verschiedenen Phasen der Organdurchblutung zu untersuchen. Bei unklaren Leberherden lässt sich so viel genauer zwischen gutartigen und bösartigen Veränderungen unterscheiden. Erkrankungen der Niere und Bauchspeicheldrüse können sich ebenfalls besser mithilfe der Kontrastmittelsonografie (CEUS = Contrast enhanced ultrasound) darstellen lassen. Ein weiteres Einsatzgebiet von Ultraschallkontrastmitteln ist die Diagnostik des vesikoureterorenalen Refluxes (Rückfluss von Urin aus der Harnblase in den Harnleiter und das Nierenbeckenkelchsystem).

4. Elastographie

Die Elastographie ist eine weitere neue Entwicklung in der Ultraschalldiagnostik. Dieses moderne Verfahren bildet die elastischen Eigenschaften von Geweben ab: Die Elastographie berechnet kleine Verschiebungen in aufeinander folgenden Ultraschallaufnahmen, die unter verschiedenen Gewebekompressionen aufgenommen werden. Harte Gewebebereiche verformen sich unter Kompression nicht so stark wie weiche. Am „Elastogramm“ lassen sich diese Unterschiede aufzeigen und Veränderungen, wie die gewöhnlich steifer imponierenden Tumore, frühzeitig erkennen.

Die Elastographie hat sich im Kindesalter vor allem bei Patienten mit chronischen Lebererkrankungen etabliert. Diese entwickeln sich als Folge von angeborenen Stoffwechselerkrankungen wie dem Morbus Wilson oder chronischen Erkrankungen wie der Mukoviszidose sowie angeborener Veränderungen der Gallenwege. Auch spät entdeckte, chronische Entzündungen der Leber kommen als Ursache für eine Leberfibrose in Betracht, die mit einer erhöhten Steifigkeit einhergeht.

Die Sonde misst bei der Elastographie, wie schnell sich die Schallwelle in der Leber ausbreitet bzw. wie schnell sich sogenannte Scherwellen, die durch den Ultraschallimpuls im Gewebe entstehen, bewegen. Je fester und unelastischer (steifer) das Lebergewebe ist, desto schneller laufen die Wellen hindurch. Je höher die Ausbreitungsgeschwindigkeit desto höher ist die Steifigkeit der Leber. In der Neonatologie wird die Elastographie bislang kaum eingesetzt; denkbar ist die Beurteilung der Elastizität von Tumoren oder bei Entzündungen.

5. Moderne Scanner für die Computertomographie

Moderne CT-Scanner haben jetzt eine Rotationszeit von Röhre und Detektoren von weniger als einer halben Sekunde. Das bedeutet, dass viel schneller Bilder aufgenommen werden können und so auch größere Körperregionen sehr rasch untersucht werden können. Eventuelle Bewegungen von Kindern spielen damit nur noch eine untergeordnete Rolle. Diese Vorteile helfen beispielsweise bei der Herzgefäßdarstellung und ermöglichen scharfe Bilder, auch wenn das Kind nur kurz oder überhaupt nicht die Luft anhalten kann oder sich bewegt.

6. Dosis-Sparprogramm für die CT

Gute Bildqualität bei niedrigst möglicher Strahlenbelastung für den Patienten ist eine wesentliche Forderung in der Kinderradiologie und somit auch an die CT. Reduziert man einfach die Strahlendosis, führt das zu erhöhtem Bildrauschen und damit zu einem Verlust an Bildqualität. Um bei geringerer Dosis dennoch Aufnahmen hoher Qualität zu erzeugen, wurden spezielle Rekonstruktionsalgorithmen wie die iterativen Techniken für die CT entwickelt.

Genutzt werden hierfür Rechenmodelle aus der Mathematik, die zwar schon länger bekannt sind, aber erst mit den jetzt zur Verfügung stehenden leistungsfähigeren Rechnern im Klinikalltag angekommen sind.

Mit dem neuen Algorithmus lässt sich also die Dosis ohne Qualitätseinbußen deutlich reduzieren. Dies ist besonders für die Untersuchung von Neugeborenen wichtig, die besonders sensibel für die schädigenden Auswirkungen ionisierender Strahlung sind.

7. Mobile Detektoren und geringere Strahlendosis beim Röntgen

Prinzipiell kann jede Röntgen-Untersuchung gesunde Körperzellen schädigen; Kinder sind aufgrund der schnellen Zellteilungsrate und des allgemein aktiveren Stoffwechsels besonders empfänglich für diese möglichen negativen Auswirkungen von ionisierender Strahlung. Aus diesem Grund darf die Röntgendiagnostik bei Kindern nur nach strenger Prüfung der rechtfertigenden Indikation eingesetzt werden.

Vor allem zur Feststellung von Knochenbrüchen oder zur Beurteilung von Herz- und  Lungenerkrankungen ist das Röntgen geeignet. In der Neonatologie werden Röntgenuntersuchungen wegen der Strahlenbelastung sehr zurückhaltend eingesetzt; sie sind allerdings bei sehr unreifen Frühgeborenen häufig erforderlich, um die noch unreife Lunge zu beurteilen.

Um die Strahlendosisbelastung durch das konventionelle Röntgen (Radiografie) in der Pädiatrie zu verringern, wurden Detektoren entwickelt, bei deren Verwendung eine geringere Strahlenbelastung erforderlich ist. Für Neonatologen interessant sind auch die mobilen Detektoren, mit denen bei gleicher bzw. sogar besserer Bildqualität die Frühgeborenen im Inkubator mit reduzierter Dosis geröntgt werden können. 

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