The Deep Blue im MRT – Eine komparative 3D pCASL und IVIM-MRT Studie zur Adaptation der cerebralen Perfusion bei Apnoetauchern

Zielsetzung:

Apnoetauchen ist Trendsport. Das Gehirn scheint dabei schadlos Apnoephasen von teils mehr als 10 Min. zu tolerieren. Über die physiologischen Anpassungsprozesse zur Versorgung des Gehirns ist nur wenig bekannt. Diese Studie evaluiert 1. die Anpassung der Hirnperfusion bei Apnoe mittels 3D pseudokontinuierlichem Arterial Spinlabeling (3D pCASL; cerebraler Blutfluss, rCBF) und der intravoxel-incoherent motion (IVIM) Perfusionsfraktion (PF) und 2. Unterschiede zwischen den beiden innovativen Methoden zur Perfusionsmessung.

Material und Methodik:

14 männl. Taucher (20 – 64J., 76 Mon. Erfahrung gemittelt) führten 2 Apnoephasen à 5 oder 7,5 Minuten unter kontinuierlicher Pulsoxymetrie und EKG im 3T MRT durch. Es wurden je 5 Sequenzen à 2,5 Min. mit beiden Methoden akquiriert (1 Ausgangswert, 2 bei Apnoe, 2 nach Apnoe. 3D pCASL: 1,8 Sek. label duration, 2 Sek. post-label delay, voxel 3,75 × 4x6 mm; IVIM: 32 b-Werte bis 2000 s/mm2, voxel 4 × 4x6 mm; je 16 Schichten). rCBF und bi-exponentielle PF Karten wurden erstellt. rCBF (ml/100 g/Min.) und PF (in %) wurden ROI-basiert (Kortex/Basalganglien/Centrum semiovale bds.) miteinander und gegen die Zeit sowie mit Herzfrequenz und Blutsauerstoff korreliert.

Ergebnisse:

Unter Apnoe kam es zu einer Zunahme des rCBF bis auf max. 320% des Ausgangswertes; rCBF korrelierte signifikant mit dem Abfall des Sauerstoffsättigung (r = 0,74 – 0,99; P < 0,001; n = 14), und fiel in der Erholungsphase auf 50 – 100% des Ausgangswertes. Eine Korrelation von rCBF mit der Herzfrequenz und PF war schwach (r< 0,25; P > 0,05). Die PF stieg nach initialem Abfall während der ersten 2,5 Min. auf bis zu 146% des Ausgangswerts, um bei Erholung auf den Ausgangswert abzufallen. PF korrelierte schwächer mit dem Sauerstoffabfall (r = 0,13 – 0,73).

Schlussfolgerungen:

3D pCASL ermöglicht den Nachweis eines mit SpO2 korrelierenden rCBF Anstiegs unter Apnoe. Die divergente Dynamik von PF u. rCBF unter Apnoe impliziert eine eingeschränkte Vergleichbarkeit und möglicherweise unterschiedliche physiologische Hintergründe der Signale.