Inleiding: Verschillende soorten scans

Er zijn verschillende soorten scans. Scans met structurele techniek en scans met functionele techniek. Zoals het woord al zegt toont de eerstgenoemde techniek vooral de structuur en afwijkingen aan structuur (anatomie) aan en de laatstgenoemde techniek vooral de afwijkingen in functie aan (fysiologie).
Als er geen structurele afwijkingen zijn, kunnen er wel afwijkingen zijn in het functioneren, zie alinea niet afwijkende scan.

Mensen kunnen klachten en hersenletsel hebben zonder dat een traditionele scan als MRI en CT/CAT dat kunnen vastleggen.

De structurele en functionele technieken zijn aanvullend aan elkaar.
Structureel = MRI-scan en CT of CAT-scan
Functioneel = PET-scan, SPECT-scan,  fMRI en MRE
Er zijn ook combinatiescans zoals de FDG-PET/CT, PET-MR-scan en de PET-CT scan.

We leggen ook de DTI-scan uit en aanvullende onderzoeken als MEG, cobi DTI-MRE en Clarity. Op deze pagina zullen we naast scantechnieken het EEG (hersenfilmpje) uitleggen, evenals het Quantum EEG( qEEG).

Niet afwijkende scan?

Een niet afwijkende scan wil niet altijd zeggen dat er geen letsel is, en omgekeerd. Aanvullend onderzoek zoals bijvoorbeeld een neuropsychologisch onderzoek van een ervaren neuropsycholoog met klinische ervaring met mensen met hersenletsel en eventueel een qEEG (quantum-EEG) én het uitpluizen van de medische voorgeschiedenis kan bij twijfelgevallen verstandig zijn.

De neuroloog kan ook doorverwijzen naar een academisch ziekenhuis waar een doorbloedingsscan of een combinatiescan gemaakt kan worden. Dat zijn dure technieken en er moet gegronde reden voor zijn om door te verwijzen.
Een doorbloedingsscan geeft meer straling af en is gemiddeld 4x zo duur als een MRI scan en 10x zo duur als een CT-scan.

We de mythe moeten doorbreken dat alle letsels zichtbaar zijn op een scan.

Structurele technieken

Er zijn scans die de de hersenstructuren (anatomie) in beeld brengen zoals de CT-scan en de MRI-scan. Zij tonen bijvoorbeeld de grootte van de hersenen, de ligging, een ruimte innemend proces en of er afwijkingen of (focale) littekens zichtbaar zijn. Diffuse axonale letsels kunnen niet of moeilijk in beeld gebracht worden.

• MRI scan (Magnetic Resonance Imaging) is een magnetische resonantie scan. Bij de MRI scan wordt gebruik gemaakt van een magnetisch veld dat onschadelijk is, behalve als er ijzeren voorwerpen in het lichaam of op het lichaam zijn.  Een MRI-scan bestaat uit een tafel waar de patiënt op ligt en een holle cilindrische magneet. De cilinder is voor veel mensen nog te eng of mensen met ernstig overgewicht passen er niet in. Daarom worden er ook MRI's gemaakt met twee losse platen.
  

Door Fastfission on en.wikipedia (or de.wikipedia) - Eigen werk, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=229995

Met een MRI-scan kan men zien hoeveel waterstofkernen op één gebied zitten. Elk soort weefsel heeft verschillende waterstofdichtheden en zodoende kunnen dan details van de anatomie worden waargenomen. Er wordt van de metingen een driedimensionaal beeld gevormd.

Een MRI-scan kan de hersenstructuur, ligging, grootte, ruimte innemende processen, (hersentumoren en ontstekingen) afwijkingen van gezond weefsel en littekens (focaal letsel) waarnemen. Een MRI-scan kan geen axonaal letsel of diffuus axonaal letsel in beeld brengen, of dat laatste zeer moeizaam als wittestofafwijking.

• Een CT-scan (Computer Tomografie) of ook wel CAT-scan (Computergestuurde Axiale Tomografie) genaamd, meet de absorptie van röntgenstraling en geeft ioniserende straling af. Dat is hetzelfde als de röntgenstralen bij een röntgenapparaat.
  Met een CT-scan worden afbeeldingen gemaakt van doorsneden van het lichaam; het oogt alsof het orgaan in plakjes gefotografeerd wordt. Het fotografeert uit verschillende hoeken en voegt alle afbeeldingen samen tot een driedimensionaal beeld.
  Het kan de hersenstructuur, ligging, grootte en littekens (focaal letsel) en afwijkingen in structuur waarnemen. Het kan geen diffuus axonaal letsel in beeld brengen. Het kan wel afgestorven hersenweefsel bij een hersenbloeding of herseninfarct in beeld brengen (niet altijd) of een tumor, waterhoofd of zelfs vormen van dementie.
  Er is een speciale CT scan voor hersenslagaders; CTA-scan, waarmee tijdig een herseninfarct opgespoord kan worden zodat er een betere prognose (kans) is op herstel. Dan moet het wel om een stolsel /propje gaan die in een van de grote slagaders zit. Dat is 10% van de herseninfarcten.

Functionele technieken

Een doorbloedingsscan, Pet-scan (Positron Emission Tomography)

of SPECT scan (Single Photon Emission Computed Tomography) toont het functioneren aan, of er bijvoorbeeld een doorbloedingsstoornis of verhoogde activiteit is. Het spoort dus veranderingen in bloedstroom en metabolisme in hersenen. Hiermee is diffuus letsel vaker wel zichtbaar te maken maar ook niet altijd.
Het is daarnaast een extreem dure techniek.
Er zijn zeer specifieke urgente medische redenen nodig om deze dure technieken in te zetten, die bovendien niet in alle ziekenhuizen aanwezig zijn. De neuroloog zal elke keer een afweging moeten maken in welke zeldzame situaties iemand dor te verwijzen om deze technieken in te zetten.

• De Pet scan maakt gebruik van kleine hoeveelheden radioactieve materialen, radiotracers genaamd, een speciale camera en een computer om de orgaan- en weefselfuncties te beoordelen. Door lichaamsveranderingen op cellulair (neuraal) niveau te identificeren, kan de PET-scan afwijkingen of een ziekte detecteren voordat het duidelijk wordt in andere beeldvormingstests. Het meet niet alleen doorbloeding, maar ook de suikerhuishouding (glucosemetabolisme) en zuurstofopname. De ingespoten radioactieve stof verdwijnt snel uit het lichaam en is niet schadelijk. Diffuus letsel is soms beter in beeld te brengen dan bij een MRI-scan. Als er twijfels zijn over een diagnose, zou deze scan soms het antwoord kunnen geven. Echter het inzetten van deze techniek vereist een urgente medische situatie. Niet om bewijslast te leveren over langer geleden opgelopen letsels.

• de SPECT scan, maakt ook gebruik van kleine hoeveelheden radioactieve materialen die in bepaalde weefsels of organen ophoopt zodat er een afbeelding van kan worden gemaakt.  De radioactieve stoffen verdwijnen snel uit het lichaam en zijn niet schadelijk.

• de Functionele MRI-scan (fMRI-scan, functionele kernspintomografie) meet de veranderingen in de doorbloeding in het onderzochte gebied (op neuraal vlak) en onderzoekt complexe taakverrichtingen, maar staat ter discussie of het diagnoses kan stellen, zoals waarneming en motoriek maar ook hogere cognitieve functies als het geheugen, de taal of het bewustzijn.
  
  Wetenschappers zijn er nog niet uit waar welke functie zit omdat er toch verschillen in mensen zijn en controlegroepen niet altijd uitsluitsel gaven. De onderzoekers van Duke University’s Laboratory of NeuroGenetics analyseerden data van 56 studies die zich baseren op fMRI-scans. Ze zagen dat het brein van een bepaalde persoon elke keer anders reageert op eenzelfde taak of bij het zien van een afbeelding.
  ‘Het verband tussen de eerste scan en de tweede (vier maanden later) is heel zwak’, zegt onderzoeker Ahmad Hariri van Duke University. Voor diagnoses is de fMRI nog niet geschikt. Alleen voor taaltaakjes is er een ‘redelijke’ gelijkenis tussen hoe het brein van de proefpersoon de ene en de andere keer reageert.
  
  Hoogleraar toegepaste cognitieve neurowetenschappen Alexander Sack van Maastricht University zegt dat de betrouwbaarheid van fMRI-scans in kleine kring al langer ter discussie staat als het gaat om uitspraken over het individu. De theorie is dat als iemand een bepaald hersengebied gebruikt, dat gebied beter doorbloed wordt en er meer zuurstof verbruikt wordt uit de hemoglobine, wat gelijk door de fMRI detectoren wordt vastgesteld. Met de fMRI kan wel onderzocht worden welke hersengebieden samenwerken (functionele connectiviteit).

• MRE (Magnetic Resonance Elastography) is een technologie die MRI-beeldvorming combineert met laagfrequente trillingen om een ​​visuele kaart (elastogram) te creëren die de elasticiteit of stijfheid van lichaamsweefsels laat zien. Het kan helpen een vroege diagnose te versnellen.

Combinatie techniek

• Een FDG-PET/CT-scan is een combinatie van de Petscan (positron emissie tomografie) die de doorbloeding meet en een CT scan die de structuren bekijkt. Door middel van een toediening van een niet schadelijk radioactief suiker, 18F-FDG of fluor-18-FDG, kan de plaatselijke glucosestofwisseling en celdeling in beeld gebracht worden.
  Deze scan wordt meestal gebruikt om infecties en tumoren op te sporen omdat bij deze ziektebeelden de suikerstofwisseling verhoogd is. Het onschadelijke middel FDG wordt gewoon uitgeplast binnen enkele uren.

• Een PET-MR scan is een combinatie van een PET scan (positron emissie tomografie) die de doorbloeding of activiteit meet en een MR (Magnetic Resonance). Het tijdseffect van medicatie kan ook met deze techniek nauwkeurig gemeten worden. Bij deze scan wordt ook gebruik gemaakt van onschadelijk radioactief gemerkt suiker.
  
  Er is een mindere stralingsbelasting dan bij een PET/CT scan. De beelden van de PET scan worden boven op de MRI beelden gelegd om tot een nauwkeurige diagnose te komen.
  Er zijn helaas te weinig ziekenhuizen die een PET/MR scan aanbieden. Het inzetten van deze techniek vereist een urgente medische situatie. Niet om bewijslast te leveren over langer geleden opgelopen letsels.

• Een PET/CT-scan is een combinatie van een PET-scan en een CT-scan in één apparaat. De CT-scanner geeft via röntgenstraling informatie over de structuur van weefsels. Een PET-scan (positron emissie tomografie) brengt juist de stofwisseling van weefsels in beeld. Er wordt gebruik gemaakt van een tracer, een radioactieve stof die wordt opgenomen door het lichaam en later weer uitgeplast wordt. Een PET-CT scan wordt niet alleen gebruikt om tumoren op te sporen. Ook een verminderde doorbloeding of een ontsteking kan gezien worden.
  
  Mensen met geheugenstoornissen waarbij de oorzaak niet vastgesteld kan worden, kunnen een Alzheimer-test ondergaan met deze scanner. Zo kan een inschatting gedaan worden of iemand mogelijk binnen een periode van 10 jaar jaar de ziekte van Alzheimer ontwikkelt.
  Lees hier meer over de voor en nadelen van een PET/CT scan.
  

Vooruitgang in techniek

• DTI scan (Diffusion Tensor Imaging scan. De DTI scan is op MRI gebaseerd. Het kan neurale verbindingen van de hersenen in beeld brengen.

• De vooruitgang in MRI techniek volgt elkaar snel op, en sommige MRI centra zijn nu al in staat om het bewijs aan te tonen op een MRI van diffuse axonale letsels. (Bewijs van correlatieve petechiale bloedinkjes) met een relatief nieuwe MRI-techniek: Diffusion Tensor Imaging (DTI). Deze MRI kijkt naar de kwaliteit van de witte stof, die de verbinding vormt tussen de verschillende hersengebieden, diffuus axonaal letsel en kijkt daarmee naar schade aan de microstructuur.
  In België werken ze al meer met DTI's. Lees meer.
  
  Als de software verbetert om deze digitale gegevens  te interpreteren van de nieuwere, krachtigere MRI magneten, dan zal een groot percentage van bijvoorbeeld hersenschuddingen die nu moeilijk vast te stellen zijn (objectiveerbaar), aantoonbare MRI afwijkingen laten zien.

Aanvullend onderzoek

• Magneto-Electro-Encefalografie (MEG) werd eerder al gebruikt om een hersenschudding in beeld te krijgen. MEG wordt dan tegelijk ingezet met een machine die op basis van algoritmes analyses doet. De MEG is geen scan maar een hersenfilmpje dat de elektrische activiteit van de hersenen meet. Bij hersenschuddingen was een verminderde netwerk"connectiviteit" te zien van bepaalde hersengolven. De connectiviteit is een verbinding of integratie. Met name waren er veranderingen in het delta- en gammafrequentiebereik (> 30 Hz), samen met verhoogde connectiviteit in de langzamere alfaband (8-12 Hz). Lees hier de Engelse originele tekst van www.journals.plos.org
  Lees hier de info over de mogelijkheden van het volgen van de oogbewegingen om een hersenschudding te diagnosticeren.
  
  

• DTI-MRE is een combinatie van diffusion tensor imaging (DTI) en 3D-vector field magnetic resonance elastography (MRE) data.
  
  

• Clarity Met de Clarity techniek kan door middel van chemische veranderingen hersenweefsel transparant in beeld gebracht worden. Op dit moment kan dat alleen nog met dood hersenweefsel, omdat de chemische veranderingen de levende hersenen kunnen beschadigen. Via Clarity kunnen zenuwbanen in beeld gebracht worden. Met de combinatie van optische en moleculaire technieken kunnen hersenen vervolgens verder onderzocht worden. In onderstaande animatie (*geen échte hersenen) hebben onderzoekers informatie over de hersenen van een zevenjarige jonge met autisme in een video geplaatst.
  

  Zie het Engelstalig filmpje over het gebruik van Clarity.
  

• EEG of hersenfilmpje

Bij een EEG, of hersenfilmpje, wordt naar de elektrische activiteit van hersenen gekeken. Hersencellen (neuronen) zenden namelijk zwakke elektrische signalen uit. De hersenen zijn constant actief. Zelfs als iemand slaapt, verzenden de hersencellen signalen naar andere hersencellen.
Een betrouwbare en voor de patiënt niet pijnlijke methode om deze elektrische activiteit te registreren is een hersenfilmpje, ofwel een elektro-encefalografie (EEG).

Hoe wordt een EEG uitgevoerd?
Middels plakkers met een geleidende contactpasta, worden elektroden op de hoofdhuid geplakt. Meestal wordt dan een elektrodecap gebruikt. Dat is een soort badmuts met gaatjes. Het onderzoek doet geen pijn en duurt meestal een uur tot anderhalf uur. Een 24-uurs EEG wordt toegepast om gedurende een langere tijd de hersenactiviteit te controleren. In acute situaties kan een bed-side EEG worden uitgevoerd met een enkele elektrode.

De mogelijkheid bestaat ook om via het oor een EEG af te nemen (Oor-EEG), waarbij de elektrische signalen van de hersenen, via een plug in het oor worden gemeten.

Tijdens een EEG onderzoek worden de verschillen bekeken wat er gebeurt in hersenactiviteit, als iemand de ogen open heeft of dicht, als iemand een aantal minuten diep zucht, of als er lichtflitsen getoond worden terwijl de ogen dicht zijn.

Diagnose

Een hersenfilmpje is een methode om de hersenfunctie in de verschillende hersengebieden, te onderzoeken en zo achter de oorzaak van de klachten te komen.
Een EEG kan daarmee van waarde zijn om functionele stoornissen aan te tonen, wanneer er duidelijk sprake is van een verminderde hersenfunctie, maar waarbij structurele beeldvorming normaal is.

Een EEG wordt het vaakst ingezet om epilepsie, slaapstoornissen, of vormen van een encefalopathie, delirium of een degeneratieve stoornis, zoals dementie te diagnosticeren. Een EEG kan allerlei ziektebeelden in beeld brengen, zoals een hersentumor of andere ruimte innemende processen, een hersenontsteking, de ziekte van Creutzfeldt-Jakob (CJD), koortsaanvallen, tremoren, een levercoma (coma dat wordt veroorzaakt door een falende lever) en hormonale veranderingen zoals de ziekte van Hashimoto. Het kan een overdosis of de ernst van een coma in beeld brengen, evenals de hersendood vaststellen. Na een reanimatie na een hartstilstand, kan een EEG informatie geven over de prognose. 
Omdat een te laag bloedsuikergehalte het EEG beïnvloedt, mag een patiënt niet nuchter zijn tijdens het onderzoek.

Snelheid van golven: Frequentie in Hz
Een EEG wordt in een grafiek weergegeven, waarbij langzame en snelle golven of  aantal trillingen per seconde zichtbaar zijn. De snelheid (frequentie) van de golven wordt internationaal aangeduid in Hertz (Hz). 1 Hz komt overeen met een trilling per 1 seconde.
De namen van de golven hangen samen met de snelheid: alfa (8 tot 12 Hz), bèta (13 tot 30 Hz), theta (4 tot 7 Hz), delta (minder dan 4 Hz) en gamma (38 tot 80 Hz).
Er zijn nog meer golven zoals de Mu (7-11 Hz). Die golven worden specifiek in de motorische hersenschors (boven de rechter centrale regio) gemeten, tijdens lichamelijke rust, bijvoorbeeld bij de gedachte aan beweging, bereidheid om te bewegen of tactiele stimulatie.


Pieken of platte golven: Amplitude in microvolt
De golf (amplitude of oscillatie) kan een hoge piek laten zien of juist afgeplat zijn, en wordt gemeten in microvolt (µV). Een microvolt is het miljoenste deel van een volt.  De amplitudes variëren tussen de 20 en 100 microvolt (μV), met pieken tot 125 microvolt (μV). Als er minder dan 10 microvolt wordt gemeten en langer dan de helft van de tijd, is er een onderdrukkingspatroon (burst-suppression).

Voorbeeld
Kijk in onderstaande afbeelding naar de hogere (in microvolt) en langer durende (in milliseconde) golfjes bij RF (rechtsfrontaal) en RT (rechtstemporaal) in de grafiek rechts.

Uitleg over de hersengolven

Een veranderd EEG

Veranderingen op het EEG kunnen grofweg ingedeeld worden in epileptiforme en niet-epileptiforme activiteit, dus gerelateerd aan epilepsie of niet. Het kan ook worden ingedeeld in focaal of diffuus. Focaal betekent plaatselijk in een hersengebied en diffuus betekent verspreid over de hersenen.

Een vertraagd EEG
Bij een langzame activiteit op het EEG, worden frequenties bedoeld die lager zijn dan het alfaritme d.w.z. theta- en delta-golven. Theta- en delta-golven worden niet waargenomen als iemand wakker is, tenzij er een verminderd functioneren van de hersenen is, of tijdens een meditatie.

Een vertraagd EEG wordt onder andere gezien bij een Lewy Body dementie (veelal een ernstige diffuse (overal verspreide) vertraging) en bij de ziekte van Alzheimer (minder ernstige vertraging). In het vroege stadium, met milde cognitieve stoornissen, is het EEG dan meestal normaal. Naarmate de ziekte voortschrijdt, vertraagt ​​het alfa-ritme en verdwijnt dan, en bij een matig of ernstig demente patiënt toont het EEG een langzame activiteit. 

Bij baby’s is een traag EEG normaal.

Als diffuus verspreid over de hersenen een algemene vertraging (gegeneraliseerde vertraging) gezien wordt, duidt dat veelal op diffuse encefalopathieën, door welke oorzaak dan ook. Hoe ernstiger het ziektebeeld; hoe ernstiger de vertraging.

Vertragingen in specifieke gebieden
Bij ADHD en vaak ook bij PTSS kunnen zeer langzame golven gezien worden in de (pré) frontale hersengebieden. Golven in de frontale kwabben die langzamer zijn dan normaal, kunnen duiden op impulsiviteit, waarbij het rationele brein weinig controle heeft over het emotionele brein.

Hoewel, en lang niet bij iedereen, bij PTSS juist een verhóógde activiteit in de (met name rechter) temporale kwab gezien kan worden.

Een verhoogd deltaritme
Een verhoogd deltaritme tijdens wakkere toestand kan duiden op hersentumoren. 

Epilepsie spikes
Tijdens een epileptische aanval worden er op het EEG abnormale elektrische ontladingen (epilepsiegolven en epileptiforme afwijkingen) gezien. De scherpe golven(neuraal vuren), zijn de zogenaamde spikes. De neurale remminggolven zijn scherpe golven. De spikes duren kort: 20 tot minder dan 70 milliseconde (ms). De amplitude varieert maar is kleiner dan 50 microvolt (μV).

Spike and waves

• qEEG / Quantum EEG

QEEG of qEEG staat voor kwantitatieve EEG (quantum EEG). Het is een techniek om middels een gecomputeriseerde EEG analyse, afwijkende hersengolven snel te herkennen, en die te vergelijken met een grote groep mensen. Een qEEG wordt ook wel 'brain mapping' genoemd of kwantitatief electroencephalogram.
Het meet alleen de elektrische activiteit in de hersenschors (cortex) en niet die van de diepere (subcorticale) hersengebieden. (Zie het artikel hierboven over EEG)

Het kan een snelle manier zijn om een corticaal (hersenschors) disfunctioneren te tonen, maar dat hoeft niet specifiek te zijn voor letsel. Veel gedragsproblemen en andere mentale problemen kunnen al afwijkingen laten zien op een qEEG. Het wordt daarvoor ook wel ingezet bij neurofeedback therapievormen zoals bijvoorbeeld bij impulsiviteit, depressiviteit en angststoornissen.


Een qEEG is wettelijk gezien geen methode om een diagnose te stellen, als een ander dan een gespecialiseerd arts de analyses maakt. Anderen, denk aan neuropsychologen of neurowetenschappers, zijn wettelijk niet bevoegd zijn om medische diagnoses te stellen.
Een qEEG is ook niet geschikt om een psychiatrisch beeld te diagnosticeren, voor een formele DSM diagnose. Dan is een aanvullend psychologisch/ psychiatrisch onderzoek vereist.

Voordelen van MRI ten opzichte van CT met betrekking tot neuro-imaging

• MRI geeft meer detail in zachte weefsels
• MRI kan contrast veranderen (kleine verandering in radiogolven)
• MRI kan draaien -> dus zonder patiënt te verplaatsen kan je beelden maken in elk vlak
• CT is echter sneller en goedkoper.

Welke beeldvormingstechnieken worden gebruikt om hersenen en ruggenmerg te visualiseren?

• CT, MRI, PET-scan, fMRI
• fMRI legt activiteitsgraad vast (maar je ziet ook anatomie). MRI legt gewoon de anatomie vast.
• fMRI is goed voor regio's met veel bloed wat iets zegt over de mate voor activiteit, maar lijkt nog niet geschikt voor individuele diagnoses (juni 2020).