Fortschritte im Bereich der Magnetresonanz(MR)-Neurographie und technische Weiterentwicklungen im Bereich der peripheren hochauflösenden ultraschallbasierten Neurosonographie (HRUS) ermöglichen eine morphologisch-diagnostische Beurteilung der komplexen Anatomie des Plexus lumbosacralis. Die klinisch sinnvolle Kombination beider Methoden kann die klinische Abklärung peripherer Neuropathien der unteren Extremität erheblich unterstützen.

Hintergrund

Aufgrund seiner Vielzahl an Nerven und seiner komplexen Anatomie umfasst der lumbrosakrale Plexus ein breites Spektrum von Pathologien. Die sogenannte „lumbrosakrale Plexopathie“ ist ein klinisches Syndrom, das sowohl mit motorischen als auch sensorischen Störungen oder einer Kombination aus beiden auftreten kann.

Die traditionelle Diagnostik einer lumbrosakralen Plexopathie beruhte bislang auf einer klassischen Abfolge aus Anamnese, klinischem Bild und, entsprechend der Symptomatik, einer gezielten elektrodiagnostischen Prüfung mittels Elektroneuro- (NLG) und -myographie (EMG). Bildgebende Verfahren wie die Computertomographie (CT) und konventionelle Magnetresonanztomographie (MRT) wurden ursprünglich vorrangig zur Bewertung von Raumforderungen und zur Biopsieplanung verwendet. Durch technische Fortschritte im Bereich der MRT-basierten Neurographie (höhere Feldstärke von 3 T, verbesserte Spulen, fortschrittliche MRT-Sequenzen) und der Neurographie peripherer Nerven mithilfe der HRUS sind der Plexus lumbosacralis und seine peripheren Äste heute der detaillierten radiologischen Abklärung zugänglich [6, 7].

Normale Anatomie

Der Plexus lumbosacralis geht als Nervengeflecht aus den vorderen Ästen (Rami anteriores) der lumbalen und sakralen Spinalnerven hervor [29]. Häufig wird als weitere Unterteilung ein lumbaler (L1–L3, mit einzelnen Fasern aus Th12 und L4) von einem sakralen (L5–S3, mit einzelnen Fasern aus L4 und S4) Plexus unterschieden, die über den Truncus lumbosacralis miteinander verbunden sind. Der Plexus lumbosacralis vereinigt sich zu größeren terminalen Nerven und versorgt das Becken und die untere Extremität sensibel und motorisch (Tab. 1). Aus der Verflechtung der Nervenfasern ergibt sich dabei u. a., dass individuelle Muskeln nicht exklusiv von einzelnen Spinalnerven versorgt werden, sondern eine überlappende Innervation von Fasern aus mehreren Rückenmarkssegmenten erhalten. Die Verflechtung der Nervenfasern unterliegt einer hohen interindividuellen Variabilität [25]. Aus dem lumbalen Anteil des Plexus lumbosacralis entspringt als prominentester Nerv der N. femoralis und aus dem sakralen Anteil mit dem N. ischiadicus der kaliberstärkste Nerv des Menschen.

Tab. 1 Versorgungsschema des Plexus lumbosacralis
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Die normalen Plexusverhältnisse in der Magnetresonanztomographie zeigt Abb. 1.

Abb. 1
figure 1

Normale Plexusanatomie in der Magnetresonanztomographie. a Maximale Intensitätsprojektion (MIP) einer Volume-isotropic-turbo-spin-echo-acquisition(VISTA)-Sequenz, b Diffusion-tensor-imaging(DTI)-basierte Traktographie mit den markierten Segmenten L2–L5

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Pathologien

Das klinische Bild der lumbrosakralen Plexopathie ist variabel. Die Unterscheidung zwischen sensiblen und motorischen Ausfällen und die klinisch-neurologische Erfassung der betroffenen Regionen und Muskulatur helfen dabei, die lädierten Nerven aufzusuchen und die Pathologie zu finden [12]. Das klinische Bild kann komplex sein durch eine Kombination von Muskelgruppenausfällen, sensorischen Veränderungen und (selten) Darm- und Blaseninkontinenz sowie sexueller Dysfunktion [9, 24]. Eine lumbosakrale Plexopathie kann durch primäre Veränderungen der neuralen Strukturen selbst oder Kompression oder Infiltration von außen verursacht werden [27].

Piriformissyndrom

Ein Fall von Piriformissyndrom, einem häufigen Kompressionssyndrom, ist beispielhaft in Abb. 2 dargestellt. Es zeigt sich sowohl in den MR-Aufnahmen als auch sonographisch ein (beidseits) bereits geteilt verlaufender N. ischiadicus. In den Ultraschallaufnahmen ist der Nerv in seinem räumlichen Bezug zum M. piriformis dargestellt. Der junge Patient litt jahrelang unter Schmerzen beim Sitzen. Nach Diagnosestellung erfolgte eine chirurgische Spaltung des M. piriformis. Der Patient war nach einer Erholungsphase vollständig beschwerdefrei.

Abb. 2
figure 2

Fettunterdrückte 3‑D-Protonendichte-gewichtete Magnetresonanzaufnahmen (a–d) und Ultraschalldarstellung vor (e–f) und nach der Aufteilung (g–h) des N. ischiadicus bei einem Patient mit Piriformissyndrom

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Systemische Erkrankungen und Raumforderungen

Systemische Erkrankungen wie ischämische, autoimmune, entzündliche oder metabolische Störungen können als Ursache infrage kommen [24]. Raumforderungen als lokale Ursachen sind häufig gutartige oder maligne Nerventumoren, Lymphome, intestinale Tumoren, mesenchymale Tumoren sowie Gebärmutter(hals)krebs und insbesondere Metastasen [1, 2, 4, 14–16, 19, 26, 28].

Tumoren

Ein Tumor als Ursache einer lumbosakralen Plexopathie ist beispielhaft in Abb. 3 wiedergegeben. Anhand konventioneller Sequenzen (T2, T1 und „short tau inversion recovery“ [STIR]) ist das Verhältnis zwischen den aus dem Plexus hervorgehenden Nerven und dem Tumor nicht fassbar. Die Diffusion-tensor-imaging(DTI)-basierte Traktographie ist in solchen Fällen besonders hilfreich.

Abb. 3
figure 3

Magnetresonanztomographische Darstellung eines Teratomrezidivs, welches vom linken M. psoas nicht abgrenzbar ist (a). Der Tumor kommt auf Short-tau-inversion-recovery(STIR)-Sequenzen hyperintens (c) und auf T1 gewichteten Sequenzen hypointens (b) zur Darstellung. In der Diffusions-tensor basierten Traktographie (d) kommen die dem Tumor dorsal anliegenden Nervenwurzeln des Plexus durchgängig zur Darstellung

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Als weiteres Beispiel lumbosakraler Nerventumoren sind in Abb. 4 multiple Neurofibrome im Bereich der lumbalen und sakralen Nervenwurzeln und in einzelnen Hautnervenästen zu sehen. Die plexiformen Neurofibrome wachsen durch die sakralen Neuroforamina und deformieren hier lokal den Knochen. Die Tumoren wachsen in das kleine Becken vor und sind hier fast ausschließlich oberhalb des M. levator ani gelegen.

Abb. 4
figure 4

Magnetresonanzdarstellung multipler Neurofibrome im Bereich des lumbosakralen Plexus. Einzelne Neurofibrome finden sich im Alcock-Kanal entlang des N. pudendus (Pfeile in b–d) beidseits. Sequenzen: „short tau inversion recovery“ (STIR) axial (a), T2 koronar (b), T2 sagittal (c), T2 Turbospinecho (TSE) sagittal (d)

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Abszesse, Hämatome, Phlegmonen, (Pseudo‑)Aneurysmata und die Endometriose können ebenfalls zu Kompressionen des Plexus führen [3, 30].

Zu den entzündlichen bzw. systemischen Ursachen zählen Neuritiden, Diabetes mellitus (diabetische Amyotrophie), verschiedene Neuropathien (z. B. Charcot-Marie-Tooth-Krankheit, Guillain-Barré-Syndrom) strahlungsinduzierte Neuropathien, chronisch entzündliche Demyelinisierung und idiopathische Plexopathien.

Traumatische und iatrogene Läsionen

Da der Plexus lumbosacralis durch das Knochenskelett des Beckens vergleichsweise gut geschützt wird, sind direkte traumatische Läsionen selten. Grundsätzlich kommen aber auch indirekte lumbale Wirbelsäulenverletzungen, Frakturen im Becken- und Hüftbereich sowie Luxationen oder penetrierende Traumata (z. B. Kriegsverletzungen) als Ursache einer Plexopathie in Frage [8, 16, 21].

Ferner können iatrogene Verletzungen im Rahmen chirurgischer, gynäkologischer oder anästhetischer Eingriffe und eingriffs- oder lagerungsbedingte Kompression, Traktion und Gefäßbeleidigungen in Plexopathien resultieren [17]. Für die Diagnostik ist eine unilaterale Lokalisation der Symptome in der Regel ein Indikator für eine lokale Beteiligung, während eine bilaterale Symptomatik auf einen systemischen Prozess hinweist [24].

Bei traumatischen Läsionen stellt sich die Frage der Indikation für eine nervenchirurgische Versorgung. Aufnahmen eines Patienten mit vor Jahren zurückliegendem Durchschuss des N. ischiadicus und konsekutiver hochgradiger Atrophie der linken unteren Extremität zeigt Abb. 5. In Zukunft verspricht v. a. die periphere Nerventraktographie eine optimierte Planung nervenchirurgischer Eingriffe, soweit diese indiziert bzw. noch möglich sind [5, 14].

Abb. 5
figure 5

Patient mit Durchschuss des N. ischiadicus und konsekutiver hochgradiger Atrophie der linken unteren Extremität (a). In der sonographischen Untersuchung (b) stellte sich ein verdickter N. ischiadicus mit Verlust der faszikulären Textur dar (Pfeil). In T2-gewichteten (c) und sagittalen Short-tau-inversion-recovery(STIR)-MRT-Aufnahmen (d) zeigte sich der verdickte Nerv (Pfeile) hypointens mit Zeichen einer Fibrose und Weichteilbegleitverletzung sowie knöcherner Beteiligung. Mithilfe der MR-Traktographie (e) stellte sich eine vollständige Kontinuitätsunterbrechung des Nervs proximal der maximalen Verdickung dar

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Klinische Indikationen für MR-Neurographie und periphere hochauflösende Ultraschallneurographie (HRUS)

Die wichtigsten Indikationen sind:

  • Ausschluss einer Läsion bei Patienten mit uni- oder bilateral abnormer Elektromyographie (EMG) oder unauffälliger EMG und anhaltender Symptomatik.

  • Bestätigung von Plexopathien bei klinisch nicht eindeutigem Befund.

  • Bestätigung der Beteiligung des Plexus und Einschätzung des Ausmaßes bei Tumoren und anderen raumfordernden Erkrankungen.

  • Bewertung peripherer Beteiligung und assoziierter Läsionen, beispielsweise iatrogener Nervenverletzungen (eingriffs- oder lagerungsbedingt, Piriformissyndrom und andere periphere Kompressionssyndrome, Pudendusneuralgie, fokale Neuritiden [10, 11, 23]).

  • Planung und Durchführung HRUS- oder MR-gestützter diagnostischer Blockade, Schmerztherapie oder Punktion.

Technik der MR-Neurographie

Die MR-Neurographie ist ein gewebespezifisches Bildgebungsverfahren, optimiert für die Beurteilung peripherer Nerven und deren assoziierter Pathologien [20].

Im Allgemeinen erfolgt die MR-Neurographie T2- oder diffusionsbasiert. Dabei ermöglicht die diffusionsbasierte MR-Neurographie und hier insbesondere die Diffusionstensorbildgebung (DTI) auch funktionelle Aspekte von Nervenläsionen zu erfassen [13, 22].

Die MR-Neurographie mit einer Feldstärke von 3 T ist einem 1,5-T-Gerät aufgrund eines höheren Signal-Rausch-Verhältnisses („signal to noise ratio“, SNR) überlegen. Daraus ergeben sich eine höhere räumliche Auflösung und kleinere Schichtdicken mit einer Verbesserung der Flüssigkeitsdarstellung und des Kontrast-Rausch-Verhältnisses („contrast to noise ratio“, CNR), was von Vorteil für die anatomische Charakterisierung und die Suche nach Läsionen ist.

Protokoll der MR-Neurographie des Plexus lumbosacralis

Die Gestaltung des Untersuchungsprotokolls (Tab. 2) ist abhängig von den lokalen technischen Gegebenheiten. Grundsätzlich sollte eine Abklärung mit einer 3‑T-MRT mit Körperspule angestrebt werden. Die Untersuchung erfolgt in Rückenlage der Patienten.

Tab. 2 MR-Neurographie-Protokoll
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Da klinisch eine Plexopathie von einer Spinalkanalstenose bzw. multisegmentalen neuroforaminellen Stenosen oft nicht zu unterscheiden ist, sollte auch bei dedizierten Plexus-MRT-Protokollen eine Darstellung im Überblick der Lendenwirbelsäule bzw. des lumbosakralen Übergangs erfolgen. Dazu eignet sich beispielsweise eine sagittale T2-Turbospinechosequenz (T2-TSE, Repetitionszeit [TR] 2487 ms, Echozeit [TE] 120 ms, rekonstruierte Voxelgröße 0,49 mm/0,49 mm/3,5 mm), die den Bereich von LWK1 bis nach kokzygeal abdeckt.

Um Muskeldenervationsödeme als Hinweis für eine periphere Neuropathie zu detektieren, sollte eine STIR-Sequenz (TR 4718 ms, TE 60 ms, rekonstruierte Voxelgröße 0,58 mm/0,58 mm/4,0 mm) bevorzugt in axialer Orientierung akquiriert werden. Bei Verdacht auf Läsionen des lumbalen Plexus wird diese auf den M. iliacus, bei Verdacht auf Läsionen des sakralen Plexus auf den Trochanter zentriert. Das Muster der Denervationszeichen ist ein erster Hinweis für eine spezifische periphere Nervenläsion. Darüber hinaus können anhand des Verteilungsmusters des Muskelbefalles auch zentrale Denervationsmuster, Myositis oder Muskeldystrophien von neurogenen Läsionen richtungsweisend differenziert werden.

Die parakoronale fettgesättigte, T2-gewichtete 3‑D-Fast-spin-echo-Sequenz („volume isotropic turbo spin echo acquisition“ [VISTA], „sampling perfection with application optimized contrasts using different flip angle evolution“ [SPACE], CUBE) erlaubt die hochaufgelöste Darstellung auch sehr kleiner Plexusnerven. Diese sollte gezielt im Bereich der Läsion eingesetzt werden.

T1-gewichtete Sequenzen vor und nach Kontrastmittel(KM)-Applikation sollten in Abhängigkeit von der klinischen Indikation durchgeführt werden. Eine KM-Gabe ist insbesondere bei onkologischen Fragestellungen sowie bei Neuritiden, Polyneuropathien oder postoperativen Komplikationen diagnostisch hilfreich [20]. Für eine größere Abdeckung des Untersuchungsbereichs (LWK1 bis kokzygeal) ist insbesondere eine axiale ultraschnelle Gradientenechosequenz („T1-weighted high resolution isotropic volume examination“ [THRIVE], „volumetric interpolated breath-hold examination“ [VIBE], „liver acquisition with volume acceleration“ [LAVA] mit Fettsättigung, TR 8,2 ms, TE 3,7 ms, rekonstruierte Voxelgröße 0,35 mm/0,35 mm/1 mm) nach KM-Applikation zu empfehlen.

Die DTI-basierte Traktographie misst die quer zur Verlaufsrichtung eingeschränkte und in Verlaufsrichtung der Plexus erleichterte Diffusion von Wassermolekülen im Gewebe und kann dadurch die lokale Gewebearchitektur nichtinvasiv dreidimensional darstellen. Die Methode kann auch lokale Nervenläsionen erfassen, die mit konventionellen Neurographiesequenzen nicht darstellbar sind [13], und ist klinisch insbesondere zur prognostischen Einschätzung sowie Therapieplanung sinnvoll.

Hochaufgelöste Ultraschallneurographie (HRUS)

Bei der Ultraschalldiagnostik sollte die Verwendung von Sonden mit Frequenzen von 12–18 MHz oder höher (22 MHz für oberflächliche, kleinste kutane Nerven) angestrebt werden.

Die Auswertung beginnt in der Regel mit der Beurteilung der großen Nervenstrukturen im Überblick. Dann werden die klinisch betroffenen Nerven im Detail in ihrem sichtbaren Verlauf untersucht und schließlich die entsprechenden Muskeln hinsichtlich Atrophie und Seitenunterschied im Durchmesser in Kombination mit erhöhter Echogenität geprüft. Die Befunde werden in Quer- und Längsansichten auf Standbildern und mit Videoaufnahmen über die veränderten Nervenabschnitte hinweg dokumentiert. Ferner werden die Querschnittdurchmesser („cross-sectional diameter“, CSD) der betroffenen Nervensegmente oder Faszikel beurteilt. Bei den größeren Nerven werden auch die Querschnittflächen („cross-sectional area“, CSA) gemessen [11].

Zu den sonographisch häufig dargestellten Nerven gehören die Nn. femoralis, ischiadicus ab dem proximalen Oberschenkel, peronaeus und tibialis [10, 18]. Schwieriger darzustellen sind die Nn. femoralis cutaneus lateralis und femoralis cutaneus posterior. Zu den sehr schwer darstellbaren Nerven gehören die proximalen Abschnitte des N. ischiadicus und der N. ilioinguinalis [23].

In Abb. 6 stellt sich im Vergleich zum Normalbefund der rechten unteren Extremität linksseitig eine deutliche neuritisbedingte Atrophie der Quadrizepsmuskulatur dar.

Abb. 6
figure 6

Hochaufgelöste Ultraschalldarstellung der unteren Extremität bei Neuritis. Im Vergleich zum Normalbefund der rechten unteren Extremität (a, c) stellt sich linksseitig eine deutliche neuritisbedingte Atrophie der Quadrizepsmuskulatur (b) dar. Der N. femoralis (Pfeil) zeigt sich in der Inguinalregion massiv aufgetrieben (d), verbunden mit einer vermehrten Durchblutung im Farbdoppler (keine Abbildung)

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Fazit für die Praxis

  • Lumbosakrale Plexopathien haben viele mögliche Ursachen (traumatisch, iatrogen, tumorös, entzündlich, metabolisch).

  • Mit klinischer Untersuchung und elektrodiagnostischen Verfahren allein können Plexopathien und etwaige periphere Beteiligungen nicht hinreichend erfasst und beschrieben werden.

  • Die Kombination von hochaufgelöster MR-Neurographie und HRUS erlaubt eine differenzierte Darstellung oberflächlicher und tiefer gelegener Plexusanteile und etwaiger Pathologien.

  • Fortschrittliche Techniken wie die DTI-basierte Nerventraktographie erlauben, auch funktionelle Aspekte peripherer Nervenläsionen zu erfassen und werden in Zukunft die Therapieplanung verbessern.