C. H. Nolte

Changes in cytochrome-oxidase oxidation in the occipital cortex during visual simulation: improvement in sensitivity by the determination of the wavelength dependence of the differential pathlength

In this study we assess changes in the hemoglobin oxygenation (oxy-Hb, deoxy-Hb) and the Cytochrome-C-Oxidase redox state (Cyt-ox) in the occipital cortex during visual stimulation by near infrared spectroscopy. For the calculation of changes in oxy-Hb, deoxy-Hb and Cyt-ox from attenuation data via a modified Beer-Lambert equation, the wavelength dependence of the differential pathlength factor (DPF), i.e. the ratio of the mean optical pathlength and the physical light-source-detector separation, has to be taken into account. The wavelength dependence of the DPF determines the crosstalk between the different concentrations and is therefore essential for a high sensitivity. Here a simple method is suggested to estimate the wavelength dependence of the DPF((lambda) ) from pulse induced attenuation changes measured on the head of adult humans. The essence is that the DPF is the ratio of the attenuation changes over absorption coefficient changes and the spectral form of the pulse correlated absorption coefficient change is proportional to the extinction coefficient of blood. Indicators for the validity of the DPF((lambda) ) derived for wavelengths between 700 and 970 nm are the stability of the calculated oxy-Hb, deoxy-Hb and Cyt-ox signals with variations of the wavelength range included for their calculation and its overall agreement with the data available from the literature. The DPF derived from pulse measurements was used for the analysis of attenuation data from cortical stimulations. We show that Cyt-ox in the occipital cortex of human subjects is transiently oxidized during visual stimulation.

Ultrasound Perfusion Imaging of Small Stroke Involving the Thalamus

PURPOSE Ultrasound (US) perfusion imaging of ischemic stroke has mainly been applied to large middle cerebral artery infarction. We investigated whether small stroke involving the thalamus can also be detected. MATERIALS AND METHODS Phase inversion harmonic imaging (PIHI) was applied to patients with small infarctions involving the thalamus (maximal longitudinal infarct diameter less than 3 cm). PIHI was performed from both the left and right side in axial diencephalic planes. Infarct size and location as well as perfusion properties (MTT maps) were known from MRI. US perfusion parameters were derived from the signal enhancement time course (bolus kinetics, SonoVue for peak-signal increase and time-to-peak. RESULTS Seventeen patients (52 +/- 11 years, 24% female) with 18 strokes (16 unilateral, 1 bilateral) were included. Six US examinations (18%) were inadequate for analysis due to an insufficient transtemporal bone window. US perfusion depicted 90 % of infarcts with a longitudinal diameter of more than 2 cm. Infarcts with a longitudinal diameter of less than 2 cm were hardly identified. CONCLUSION PIHI allows identification of a small infarction involving the thalamus subject to infarct size.

Troponin elevation in ischemic stroke patients

Cerebrovascular and cardiovascular diseases are major causes of death and disability worldwide. Ischemic stroke is a frequent complication in cardiac diseases and, vice versa, cardiac complications commonly cause early clinical worsening and death after stroke. In the emergency setting, cardiac biomarkers (preferably troponin, cTn) are measured frequently in patients presenting with acute ischemic stroke. The measurement of cTn is recommended by the guidelines for early management of patients with acute ischemic stroke from the American Heart Association. In case of pathologic cTn elevation, physicians are confronted with diagnostic and therapeutic uncertainties. Up-to-date recommendations on interpretation and consecutive actions remain ambiguous because cTn elevations may originate from causes other than acute coronary disease and because clinical signs and symptoms of acute coronary disease may be obscured by neurological deficits of the stroke. The application of modern, high-sensitive cTn assays that detect even minor cTn elevations has rather aggravated the dilemma of how to interpret this finding in patients with ischemic stroke.This article gives an overview on possible mechanisms of the frequently observed cTn elevation in ischemic stroke patients and offers help on interpretation and meaningful actions.ZusammenfassungKardio- und zerebrovaskuläre Erkrankungen sind die Hauptursachen für Tod und Behinderung im Erwachsenenalter weltweit. Zum einen ist der ischämische Schlaganfall eine häufige Komplikation bei Herzerkrankungen. Zum anderen führen kardiale Komplikationen nach akutem Schlaganfall häufig zu klinischen Verschlechterungen bis hin zum Tod. In der Notfallsituation werden bei Schlaganfallpatienten häufig auch kardiale Biomarker (vorzugsweise Troponin, cTn) bestimmt. Die Bestimmung von cTn wird in den Leitlinien zur Behandlung von Patienten mit akutem ischämischem Schlaganfall der American Heart Association (AHA) empfohlen. Pathologisch erhöhte Troponinwerte konfrontieren den klinisch tätigen Arzt dann mit der Frage nach den unmittelbaren diagnostischen und therapeutischen Konsequenzen. Bei Patienten mit akutem ischämischem Schlaganfall ist eine konkrete Handlungsempfehlung jedoch schwierig: Zum einen könnten neben einem akuten Koronarsyndrom auch andere Erkrankungen für die cTn-Erhöhung ursächlich sein. Zum anderen könnten klinische Zeichen eines akuten Koronarsyndroms durch die neurologischen Symptome des akuten Schlaganfalls verdeckt sein. Die Verbreitung der modernen hochempfindlichen cTn-Assays, die bereits den Nachweis von sehr geringen Mengen an zirkulierendem cTn ermöglichen, hat die Unsicherheit hinsichtlich der Bedeutung einer Troponinerhöhung bei Patienten mit ischämischem Schlaganfall noch verstärkt.In diesem Übersichtsartikel werden mögliche Pathomechanismen beschrieben, die die häufige cTn-Erhöhung beim ischämischen Schlaganfall bedingen. Ferner werden Klinikern Interpretationshilfen und Handlungsempfehlungen vermittelt.AbstractCerebrovascular and cardiovascular diseases are major causes of death and disability worldwide. Ischemic stroke is a frequent complication in cardiac diseases and, vice versa, cardiac complications commonly cause early clinical worsening and death after stroke. In the emergency setting, cardiac biomarkers (preferably troponin, cTn) are measured frequently in patients presenting with acute ischemic stroke. The measurement of cTn is recommended by the guidelines for early management of patients with acute ischemic stroke from the American Heart Association. In case of pathologic cTn elevation, physicians are confronted with diagnostic and therapeutic uncertainties. Up-to-date recommendations on interpretation and consecutive actions remain ambiguous because cTn elevations may originate from causes other than acute coronary disease and because clinical signs and symptoms of acute coronary disease may be obscured by neurological deficits of the stroke. The application of modern, high-sensitive cTn assays that detect even minor cTn elevations has rather aggravated the dilemma of how to interpret this finding in patients with ischemic stroke.This article gives an overview on possible mechanisms of the frequently observed cTn elevation in ischemic stroke patients and offers help on interpretation and meaningful actions.

Does routine transcranial duplex ultrasound heat up the patient brain

PURPOSE The effect of transcranial duplex ultrasound (US) on the intraventricular temperature in patients was analyzed. Temperature increases during examination have been identified as a potential risk factor but only data from model studies is currently available. MATERIALS AND METHODS Patients who had an intracranial pressure/temperature transducer implanted and underwent US assessment were included. In an examination series (B-mode, combined B- and color mode, combined B- and color mode plus Doppler, 3 min for each mode), the intracranial thermodilution thermistor was focused while intraventricular temperature and body temperature (bladder catheter or rectal probe) were recorded continuously and temperature changes were analyzed. RESULTS Thirty-one US examinations were performed in 14 patients. Twenty-six examinations in 9 patients in which the intracranial temperature probe was depicted were included. Initial patient temperatures ranged from 35.1dgC to 38.7dgC. No significant increase or decrease in intracranial temperature was seen after the first (B-mode), second (B- and color mode) and third (B- and color mode plus Doppler) duplex US examination. T-test for paired samples showed a constant temperature throughout US examination (two-sided significance: 1.000, 1.000, 0.731). CONCLUSION Routine transcranial duplex ultrasound does not increase the intracranial temperature in patients.

The German competence network stroke: researching - promoting - networking

ZusammenfassungHintergrund:Der Schlaganfall ist die häufigste neurologische Erkrankung, eine der häufigsten Ursachen für Behinderung und die dritthäufigste Todesursache in Deutschland. Nur durch die Koordination von Prävention, Akutbehandlung und Rehabilitation können die sozialmedizinischen und gesundheitsökonomischen Folgen des Schlaganfalls verbessert werden.Umsetzung und Ergebnisse:Das Kompetenznetz Schlaganfall (www.schlaganfallnetz.de) leistet hierzu mit seiner Vernetzung von führenden Forschungsgruppen, mit der verbesserten Kommunikation zwischen Wissenschaftlern, Ärzten und auch Betroffenen sowie der Versorgungsforschung und Qualitätssicherung einen wesentlichen Beitrag. Seit der Gründung und Förderung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Jahr 1999 haben im Kompetenznetz Schlaganfall Wissenschaftler und Kliniker gemeinsame Datenbanken für bildgebende Verfahren, epidemiologische und genetische Fragestellungen aufgebaut und erweitert. Grundvoraussetzung dazu war die Entwicklung von einheitlichen Standards an mehreren Forschungsorten. Durch den multizentrischen Ansatz des Kompetenznetzes gelang es beispielsweise, anhand der Magnetresonanztomographie (MRT) Kriterien zu entwickeln, nach denen mehr Patienten von der Thrombolysetherapie mit rTPA profitieren können als zuvor. Durch die Untersuchung im Magnetresonanztomographen können jene Patienten erkannt werden, die nicht nur innerhalb von 3 h nach Symptombeginn, sondern über dieses Zeitfenster hinaus einen Nutzen von der Thrombolysetherapie haben. Außerdem gelang dem Kompetenznetz der Nachweis, dass neben Ischämien auch Blutungen einwandfrei mit der MRT identifizierbar sind. Dynamik und Perspektiven:Seit 2005 und der dritten Förderphase ist das Kompetenznetz in neun Subnetzen organisiert. Die dezentrale Struktur erlaubt dem Kompetenznetz, flexibel auf neue Erkenntnisse in Forschung und Therapie zu reagieren und neue, vielversprechende Schwerpunkte auszubauen sowie erfolglose Projekte zu beenden. Durch das Einwerben von Drittmitteln (Sonderforschungsbereiche, sechstes europäisches Rahmenprogramm, Partner aus der Industrie, Krankenkassen) wird der Fortbestand des Kompetenznetzes unterstützt.AbstractBackground:Stroke is the most frequent neurologic disease, one of the most frequent reasons for disability and the third most frequent cause of death in Germany. Only the coordination of prevention, therapy in the acute setting and rehabilitation will improve the socioeconomic burden of stroke.Implementation and Results:The Competence Net Stroke (www.schlaganfallnetz.de) substantially contributes to these efforts by linking leading research groups together, improving communication, exchanging knowledge between clinicians, researchers and patients, as well as advancing public health science and quality assurance. Since the initiation of the Competence Net Stroke by the German Ministry of Education and Research in 1999, researchers and clinicians have implemented and expanded corporate databanks that jointly answer pressing questions in stroke imaging, epidemiology, and genetics. The progress that has been made is largely due to the formation of joint standard protocols at several independent institutions. The multicenter approach enabled the competence net to build up specialized criteria in magnetic resonance imaging (MRI). These criteria guide the clinician to those patients, who profit from thrombolysis beyond the 3-h time window. In addition, the Competence Net Stroke succeeded in reliably detecting cerebral hemorrhage with MRI.Progression and Perspectives:Since 2005, and the beginning of the third funding period, the Competence Net Stroke consists of nine subnets. The integrative, rather than dominating, structure eases flexible reactions to new developments and findings in research. The Competence Net Stroke can more straightforwardly adopt new, promising research areas and end funding of those which are unsuccessful. The future and continuity of the Competence Net Stroke are secured by the acquisition of alternative funding such as “Sonderforschungsbereiche”, the sixth European framework program, industrial partners, and health insurances.

Assessment of thrombus length in acute ischemic stroke by post-contrast magnetic resonance angiography

Objectives Post-contrast magnetic resonance angiography (PC-MRA) enables visualization of vessel segments distal to an intra-arterial thrombus in acute ischemic stroke. We hypothesized that PC-MRA also allows clot length measurement in different intracranial vessels. Methods Patients with MRI-confirmed ischemic stroke and intracranial artery occlusion within 24 hours of symptom onset were prospectively evaluated. PC-MRA was added to a standard stroke MRI protocol. Thrombus length was measured on thick slab maximum intensity projection images. Clinical outcome at hospital discharge was assessed by modified Rankin Scale (mRS). Results Thirty-four patients (median age 72 years) presenting with a median National Institutes of Health Stroke Scale score of 11 and a median onset to imaging time of 116 min were included. PC-MRA enabled precise depiction of proximal and distal terminus of the thrombus in 31 patients (91%), whereas in three patients (9%) PC-MRA presented a partial occlusion. Median thrombus length in patients with complete occlusion was 9.9 mm. In patients with poor outcome (mRS ≥3) median thrombus length was significantly longer than in those with good outcome (mRS ≤2;P=0.011). Conclusions PC-MRA demonstrates intra-arterial thrombus length at different vessel occlusion sites. Longer thrombus length is associated with poor clinical outcome. Clinical trial registration NCT02077582; Results.

Early New Ischemic Lesions Located Outside the Initially Affected Vascular Territory Appear More Often in Stroke Patients with Elevated Glycated Hemoglobin (HbA1c)

Background Early new ischemic lesions are common in patients with an acute ischemic stroke. These new ischemic lesions may represent the natural course of the initial stroke or de novo events. Objective We hypothesized that early new ischemic lesions located outside the initially affected vascular territory would point at de novo events. Therefore, we differentiated new ischemic lesions located outside the initially affected vascular territory from those occurring only inside the initially affected vascular territory to identify risk factors that are associated with de novo events. Methods Stroke patients underwent three magnetic resonance imaging examinations (at 3-T): on admission, on the next day and 4–7 days after symptom onset (clinicaltrials.gov: NCT00715533). Diffusion-weighted imaging (DWI) lesions were delineated, coregistered, and then analyzed for new hyperintensities on follow-up examinations by raters blinded to clinical details. Patients were classified as having “new distant lesions” if new DWI lesions appeared outside or both outside and inside the initially affected vascular territory or “new local lesions” if they were only inside. Results 115 patients with early new DWI lesions constitute the study population. Sixteen patients (14%) had new distant lesions and 99 patients (86%) had new local lesions. In comparison between patients with new distant and new local lesions, patients with new distant lesions had significantly more often elevated glycated hemoglobin (HbA1c ≥ 6.5%; p = 0.022). Conclusion Our data indicate that patients with elevated HbA1c have an increased risk for new, de novo ischemic lesions in the acute phase after an ischemic stroke.

Interpretation von erhöhtem Troponin bei Patienten mit ischämischem Schlaganfall

Kardiales Troponin (cTn) ist aufgrund der hohen Sensitivitat und Spezifitat fur Myokardschadigungen obligater Bestandteil bei der Diagnosestellung eines akuten Myokardinfarktes. Allerdings zeigt ein erhohtes cTn nicht die Entstehungsmechanismen der Myokardschadigung an. Bereits seit vielen Jahrzehnten ist bekannt, dass es im Rahmen akuter zerebrovaskularer Ereignisse haufig zu kardialen Komplikationen wie Arrhythmien, kardialer Dysfunktion, autonomer Imbalance, EKG-Veranderungen und zum Anstieg kardialer Biomarker kommen kann. Dies kann im Einzelfall grose differenzialdiagnostische Probleme bereiten. Die weite Verbreitung hochsensitiver cTn-Assays, die sehr geringe Mengen cTn nachweisen konnen, hat diese Situation weiter verscharft. Ziel dieses Ubersichtsartikels ist es, die Literatur hinsichtlich Haufigkeit und prognostischer Bedeutung von cTn-Erhohungen nach Schlaganfall zusammenzufassen, Entstehungsmechanismen von cTn-Erhohungen nach Schlaganfall zu erlautern und dem Kliniker Hinweise fur die Interpretation und den Umgang mit pathologischen cTn-Werten zu geben.

Akutversorgung des ischämischen Schlaganfalls

ZusammenfassungDie Akutversorgung des ischämischen Schlaganfalls hat zum Ziel, die Diagnose zu sichern, Basismaßnahmen einzuleiten und die Indikation für spezifische Therapien zu stellen. Das Nutzen-Risiko-Verhältnis ist für viele Therapieoptionen zeitabhängig. Deshalb sind Zeitverzögerungen in der Versorgungskette von Nachteil. Das geschulte, multidisziplinäre Personal der spezialisierten Schlaganfallstation (Stroke-Unit) bildet das Rückgrat der stationären Akutversorgung. Auch technische Möglichkeiten beeinflussen die Therapieoptionen. Eine zentrale Rolle kommt der zerebralen Bildgebung zu. Evidenzbasiert sind folgende Therapien: Behandlung in der Stroke-Unit, Thrombolyse, frühe Gabe von Acetylsalicylsäure sowie die Hemikraniektomie bei unter 60-jährigen Patienten mit malignen Infarkten. In diesem Beitrag werden die notwendige Akutdiagnostik sowie die allgemeinen und spezifischen Therapieoptionen dargestellt, die die Versorgung innerhalb der ersten 48 Stunden bestimmen.

Diagnostische Ultraschall-Perfusionsbildgebung bei 2,5Hz führt nicht zu in der MRT nachweisbaren Störungen der Blut-Hirn-Schranke

Hintergrund: Die Moglichkeit, mit Ultraschall (US) Veranderungen der Blut-Hirn-Schranke (BHS) zu induzieren, ist bekannt. In letzter Zeit wurden im Rahmen von Studien zur Sonothrombolyse und zu US-induzierten Veranderungen der zerebralen Hamodynamik Blutungskomplikationen und Storungen der BHS berichtet. Ziel: Im Rahmen einer Fall-Kontrollstudie sollte untersucht werden, ob klassische US-Perfusionsbildgebung mittels kontrastmittelverstarkter TCCS (transkranielle farb-codierte Sonograpie) bei Patienten mit zerebraler Mikroangiopathie zu in der MRT nachweisbaren Storungen der BHS fuhrt. Methodik: Initial wurde ein screening-MRT (1.5T, Vision, Siemens, Erlangen) zum Ausschluss vorbestehender BHS-Storungen durchgefuhrt. Das MR-Protokoll bestand aus T1-, T2-, T2*-, FLAIR- und diffusionsgewichteten Sequenzen, einer Perfusionsmessung und einer MP-RAGE. Eine Woche spater erfolgte bei axialer Darstellung der Thalamusebene im B-Bild nach intravenoser Bolusapplikation von 2,5ml Sonovue® ein unilaterales Phase Inversion Harmonic Imaging (PIHI; Framerate 1/s) mittels TCCS (2,5MHz; Sonoline Elegra®, Siemens, Erlangen). Unmittelbar nach der Ultraschall- erfolgte eine zweite MR-Untersuchung nach oben genanntem Protokoll. Ergebnisse: An funf Patienten (54 (30–68) Jahre) mit chronischen Thalamusinfarkten (mittlere Zeit nach Infarkt: 35 (10–101) Monate) und zerebraler Mikroangiopathie wurden PIHI-Untersuchungen durchgefuhrt. PIHI erfolgte uber einen Zeitraum von 2½ Minuten (mittlerer Mechanical Index 0,7±0,1). Die MRT-Untersuchungen begannen mit einer mittleren Verzogerung von 12±2 Minuten nach Applikation des US-KM. Vier geblindete Untersucher fanden weder vor noch nach US Zeichen von Mikroblutungen (T2*), anderen Hamorrhagien, MR-Kontrastmittel im Liquor oder Hirnparenchym, Diffusions- oder Perfusionsveranderungen. Diskussion: Die hier gezeigten Ergebnisse im Rahmen einer kleinen Fall-Kontrollstudie geben Hinweise darauf, dass konstrastmittelverstarkte US-Perfusionsbildgebung auch bei Patienten mit zerebraler Mikroangiopathie ein unbedenkliches diagnostisches Verfahren ist. Storungen der BHS waren in der MRT nicht nachweisbar. Weitere Untersuchungen zur Frage moglicher transienter oder persistierender Bioeffekte sowohl nach diagnostischem wie auch therapeutischem Ultraschall sind notwendig. Zukunftige Studien am Menschen erfordern grosere Fallzahlen und hoher auflosende MR-Feldstarken.