Kan man se minnet på röntgen?

Kan man se minnet på röntgen? Katrine Åhlström Riklund Professor i diagnostisk radiologi Kan man se minnet på röntgen? Ja, på sätt och vis åtminstone. Med minnet menar jag då den process som sker i hjärnan och som jag nu ska försöka visualisera på lite olika sätt. Jag kommer att prata om olika radiologiska och nuklearmedicinska metoder, illustrerat av en mängd bilder. Det finns många olika röntgenmetoder, t.ex. vanlig röntgen, skiktröntgen eller datortomografi (DT), magnetkamera (MR) och ultraljud. Vanlig röntgen har inte någon plats i utredningen av en misstänkt demenssjukdom. Med magnetkameran kan man se vatteninnehållet i olika vävnader och ultraljudet fungerar på ungefär samma sätt som när ett ekolod används för att se om det finns fiskar i vattnet, dvs. att ljudvågor som reflekteras i vävnaderna. Alla dessa metoder är morfologiska, vilket innebär att de avbildar strukturer och visar hur de ser ut. Inom nuklearmedicinen finns metoderna SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography) och PET (Positron Emission tomography). De är funktionella, vilket innebär de avbildar ett fysiologiskt skeende. Jag ska bara tala om hjärnan, men man kan i andra sammanhang också göra funktionella undersökningar med magnetkamera. Jag vill gärna nämna att amerikanen Paul C. Lautebur och engelsmannen Peter Mansfield får 2003 års Nobelpris i fysiologi/medicin för sin utveckling av MR-tekniken. Med SPECT, och framför allt PET, kan man visa många olika funktioner, t.ex. blodflöde, innehåll av äggviteämnen, ev. förekomst och utbredning av specifika ämnen eller rent av ämnesomsättningen eller funktionen hos olika receptorer. Utvecklingen inom radiologin har gått från möjligheten att enbart se strukturer t.ex. röntga armarna och se benen i skelettet till att idag kunna visualisera funktioner ur olika aspekter, t.ex. väldigt små proteiner nästan på gennivå, med hjälp av bildgivande tekniker. 22

Utseende eller funktion? Skillnaden mellan morfologisk och funktionell diagnostik kanske inte är alldeles uppenbar och jag tänkte därför illustrera den med hjälp av två undersökningar av en katt. Figur 1 är en morfologisk bild av en katt. Vi ser alltså att det här är en katt. Vi ser ögonen, vi ser svansen och vi ser t.o.m. enstaka hårstrån hos katten. Men vi vet inte hur den fungerar. Om vi i stället med figur 2 tittar på katten med en funktionell metod ser vi att bilden blir lite suddigare, men vi ser att den här katten fungerar ganska bra, om än lite udda. Det här är den stora skillnaden: Den ena bilden visar hur det ser ut och den andra hur det fungerar. Figur 1. En morfologisk bild av en katt. Figur 2. En funktionell bild av en katt (stillbild ur en film). 23

Figur 3. Datortomografer i 70-talsmodell och i nutida upplaga. Figur 4. Datortomografbilder i 70-talsmodell och i nutida upplaga. Allan MacLeod Cormack och Godfrey Hounsfield fick nobelpriset i medicin/fysiologi 1979 för sitt utvecklingsarbete med datortomografin. I princip ser apparaterna likadana ut idag som på 70-talet, se figur 3: En stor maskin med en tunnel i vilken patienten ligger vid undersökningen, men tekniken har ändå utvecklats väldigt mycket, till stor del beroende av utvecklingen på datorsidan. Vänstra bilden på Figur 4 visar en gammal undersökning från 70- talet med ett tunt snitt genom en hjärna. Det vita är skallbenet och innanför ser man hjärnan hos en levande människa. Det vita området till vänster 24

på bilden är en stor hjärnblödning och det var ju fantastiskt att man plötsligt kunde studera mjukdelar inne i kroppen. Som ni ser på den högra bilden har kvaliteten på undersökningen utvecklats och dagens bilder är betydligt mer detaljerade. Nere till vänster ser vi en liten blödning och man kan med hög upplösning se exakt hur hjärnan ser ut. På den nyare bilden ser man också vätskefyllda håligheter och vindlingar på hjärnans yta, liksom hjärnbarken och den djupa, grå substansen i hjärnan. Möjligheterna att bearbeta DTundersökningarna är enorma och ett bra stöd i diagnostiken. Med en magnetkamera använder man inte röntgenstrålar utan tittar i stället, lite förenklat beskrivet, på vatteninnehållet i olika vävnader. Detaljnivån i MR-bilder är ännu högre än vid datortomografi och ett MR-snitt genom hjärnan visas t.h. på figur 5. Bilden visar ett millimeter-tunt skikt av hjärnan där man med mycket hög detaljupplösning kan se hjärnbarken med de djupa strukturer och alla vindlingar som finns på en hjärna. Jämför man med den anatomiska bilden t.v. ser man att det är exakt likadant. Figur 5. Magnetkameran avbildar hjärnan (t.h.) exakt som i verkligheten (t.v.) 25

Vi hörde tidigare Gösta Bucht berätta om hippocampus och magnetkamerabilden på figur 6 visar just denna fingertoppsstora struktur mitt i hjärnan. Genom att titta på storleken på hippocampus kan man få en uppfattning i frågan om minnet är bevarat. Om minnet är nedsatt av stress eller demens syns en förminskning av den här strukturen. Figur 6. Magnetkamerabild där hippocampus syns tydligt. Gammakamera, en funktionell metod En annan metod är undersökning med gammakamera, som är en nuklearmedicinsk metod. Man injicerar ett svagt radioaktivt ämne i patienten och det fördelar sig sedan i relation till blodflöde, proteininnehåll eller något annat som man vill följa. Vid misstanke om demenssjukdom är det vanligast att studera blodflödet. Med hjälp av en gammakamera kan man då se hur blodet fördelar sig i hjärnan. Undersökningar med gammakamera är alltid funktionella. Man ser hur det fungerar, inte exakt hur det ser ut. Det vi ser på figur 7 är återigen snitt genom en hjärna och i fokus står blodet. Blodflödet i hjärnan fördelar sig i direkt relation till hur den fungerar: Där det finns blod fungerar hjärnan bra. Centralt i hjärnan finns normalt håligheter, ventriklar, och där finns det förstås inget blod och därmed ingen aktivitet. Det här är således ett normalt blodflöde. De maskiner och tekniker vi tittat på hittills finns tillgängliga här i Umeå medan nästa metod för funktionell undersökning PET (Positron Emission 26

Figur 7. Nuklearmedicinskundersökning av blodflödet i hjärnan, något som avspeglar hjärnans funktion. (Originalundersökningarna av hjärnflöde med gammakamera bedöms med en speciell färgskala som inte kan göras rättvisa med gråskalebilder.) Tomography) ännu inte finns här. PET, som är den känsligaste av alla de här metoder, är också en nuklearmedicinsk teknik där man injicerar en substans i patienten, vanligtvis ett radioaktivt socker. Det fördelas sedan i relation till ämnesomsättningen, metabolismen, och vi får en detaljerad bild av dess fördelning. Vid t.ex. tumör eller demens förändras ämnesomsättningen, vilket då kan ses med PET och ofta innan vi kan se några förändringar med andra metoder. Att utreda demens Den radiologiska/nuklearmedicinska utredningen av minnesstörningar eller misstänkt demens sker i samarbete med remitterande läkare. De radiologiska och nuklearmedicinska metoderna är ett stöd för att sätta diagnos. Datortomografi och magnetkamera används framför allt för att utesluta andra orsaker, t.ex. blödningar och tumörer, medan gammakameran används för att titta på hur hjärnan fungerar. Man vet att när hjärnan går ner i funktion och 27

minnesstörningar börjar bli påtagliga, sker det innan man kan se några skillnader i hur hjärnan ser ut. Ska vi tidigt kunna ställa diagnos måste vi alltså se på hur hjärnan fungerar, inte på hur den ser ut. Vi jämför då resultat från olika metoder med andra. Vi kan till exempel jämföra en MR-undersökning, där vi ser exakt hur hjärnan ser ut, med en blodflödesundersökning där vi ser hur hjärnan fungerar. I figur 8 ser vi två undersökningsresultat med olika metoder från en hjärnfrisk patient. Figur 9 visar en skiktröntgenbild av en patient som drabbats av en elakartad hjärntumör med tydliga förändringar jämfört med den friska sidan. Tumören bildar en knöl som fylls med kontrast och trycker undan frisk hjärnvävnad. Slaganfall eller stroke är ett tillstånd som kanske inte ger minnesstörningar men ofta leder till förlamningstillstånd. Det kan vi också se. Vid en infarkt, blodpropp, dör cellerna i en hjärnregion och på skiktröntgen syns det som ett mörkare område vid infarkten, se figur 10. De mörkare områdena är hjärnvävnad som har dött på grund av att blodförsörjningen plötsligt stoppades till den delen av hjärnan. Figur 8. Här visar SPECT/PET-undersökningen t.h. att patientens hjärna fungerar helt normalt. MR-undersökningen t.v. säger däremot ingenting om hjärnans funktion. 28

Figur 9. Skiktröntgen som vid markeringen påvisar en elakartad hjärntumör, ett s.k. glioblastom. Figur 10. Förändringar i hjärnan vid förlorad blodförsörjning som orsakats av en blodpropp/infarkt. Figur 11. Förändringar (mörkare områden) i den substansen närmast hjärnans vätskefyllda håligheter, ventriklarna, s.k. vit substans-förändringar. Ett vanligt undersökningsfynd hos äldre syns på figur 11. Det är en datortomografibild av en hjärna, där det svarta i miten är ventriklarna. I anslutning dessa hålrum är vävnaden väldigt mörk i relation till omgivningen. Det är s.k. vit substans-förändringar, som kan bero på att kärlen är lite skadade med 29

störd cirkulation som följd. Förändringarna finns hos var och varannan äldre individ men behöver inte ge några symtom. Olika typer av blödningar kan vi också se med datortomografi. Just den här patienten har drabbats av en blödning som ligger ytligt mellan hjärnan och skallbenet. Om man tittar på den högra bildens vänstra sida kan man se fina hjärnvindlingar på hjärnans yta. Tittar man i stället på höger sida ser det annorlunda ut. Där syns i stället ett mörkt skikt. Det är en lite äldre blödning som patienten har haft för en tid sedan och som kan ge symtom om det blir för trångt för hjärnan. Naturligtvis kan också magnetkameran visa hur tumörer ser ut och på så sätt hjälpa läkaren att planera behandlingen. Vi kan också med magnetkameran se om patienten har en hjärninfarkt, vilket kan vara ganska viktigt. Med hjälp av s.k. funktionell MR, fmri kan man visa t. ex. vilka områden som aktiveras t. ex. vid minnesinlärning. Figur 12 studerar hur en hjärna fungerar med hjälp av den funktionella datortomografimetoden SPECT. På ena sidan syns ett område som helt saknar blodförsörjning och därmed också funktion. Orsaken är en infarkt. På andra sidan fungerar däremot hjärnan helt normalt. Även på en skiktröntgen, t.h. i figuren, kan man se infarkten. Här följs strukturen och funktionen åt. Figur 12. SPECT-bild, t.v. av patient med infarkt i vänster hjärnhalva. Också en skiktröntgen, t.h. kan påvisa infarkten. 30

Figur 13 visar hjärnan hos en person som haft stora minnessvårigheter under tre år. Normalt sett ska det finnas ett blodflöde hela vägen längs hjärnbarken, men här syns en stor blodflödesreduktion baktill i hjässgloberna. Det är en mycket typisk plats för minskad funktion vid Alzheimer-demens. Om man tittar på hjärnan i tvärsnitt kan man se att funktionen baktill i hjärnan är minskad medan flödet i synbarken, längst bak, är bevarad. När sjukdomen fortskrider kommer blodflödet att försämras ytterligare. Med datortomo grafi (nere till vänster) ser hjärnan normal ut. Vi ser alltså inte den störda funktionen med vanlig skiktröntgen. Blodflöde och alzheimer Man har i stora studier visat att minskat blodflöde baktill i hjässloberna, speciellt på vänster sida, innebär risk för att en Alzheimer-demens är under utveckling. Förändringar som enbart finns i tinningloben kan däremot bero på något annat. Med PET- och gamma kamera kan man se dessa blodflödesförändringar. Vid andra former av demens, t.ex. frontallobsdemens, ser man att blodflödet och därmed funktionen minskar framtill i hjärnan. Det finns även Figur 13. SPECT-bilder och datortomografi (nere t.v.) av hjärna med Alzheimers sjukdom (Sin = sinister = vänster; Dx = dexter = höger). 31

möjlighet att med PET påvisa s.k. Alzheimer-plack, och även om denna verksamhet än så länge befinner sig på forskningsnivå kan det bli en metod som ytterligare förbättrar diagnostiken. Om man studerar en grupp patienter som har sämre minne och jämför dem med friska ser man blodflödesskillnader. Med den metod för mätning av blodflöde som vi använder här i Umeå, r CBF-SPECT med gamma kamera ser man att bilden stämmer väldigt väl med den vetenskapliga litteraturen. Minskat blodflöde i tinningloben och uppe i hjässloben finns samtidigt som patienten har dåligt minne. Så för att svara på frågan i rubriken kan man säga: Ja, man kan se minnet på röntgen med våra olika metoder, framför allt de funktionella. SVERKER OLOFSSON: Jag tror att precis alla som sitter här har precis samma tanke som jag: Kan man få komma till dig och bli fotad? KATRINE ÅHLSTRÖM RIKLUND: Man kan inte få komma direkt till mig och bli undersökt. Först måste man träffa en kliniker, Gösta, Yngve eller någon av deras kolleger. SVERKER OLOFSSON: Men allvarligt talat, om man känner någon form av oro för sig själv eller för en anhörig, är det en önskan man bör rikta till sin läkare att få komma och genomgå den här typen av undersökningar? KATRINE ÅHLSTRÖM RIKLUND: Som jag sa kan de radiologiska metoderna vara ett komplement till den undersökning som en kliniker gör, men om den doktor man går till bedömer att det inte finns någon anledning att göra det här ska man inte heller göra det. SVERKER OLOFSSON: Men de bilder du visar ger ganska klara besked? KATRINE ÅHLSTRÖM RIKLUND: De kan ge ganska klara besked om huruvida du har en demenssjukdom, men de bör bara användas när det finns en skälig misstanke. 32