Zusammenfassung
Hintergrund
Durch technische Fortschritte im Bereich der magnetresonanz- (MR-) und ultraschallbasierten Neurographie ist der Plexus lumbosacralis heute der radiologischen Abklärung zugänglich.
Fragestellung
Anatomie und Bildgebung des Plexus lumbosacralis, Abklärung der häufigsten Pathologien.
Material und Methode
Erläuterung der klinisch sinnvollen Kombination von MR- und Ultraschalldiagnostik, Darstellung der Untersuchungstechniken und der jeweiligen Vorteile von MRT und Ultraschall anhand fallbasierter Präsentation unterschiedlicher Pathologien im Bereich des Plexus lumbosacralis und seiner peripheren Nervenäste.
Ergebnisse
Die hochauflösende Ultraschallneurographie (HRUS) erlaubt insbesondere die Beurteilung oberflächlich gelegener Strukturen des Plexus lumbosacralis. In Abhängigkeit von der Erfahrung des Untersuchers können anatomische Verlaufsvarianten des N. ischiadicus (z. B. beim Piriformissyndrom) als auch subtilere Veränderungen wie Neuritiden sonographisch dargestellt und erfasst werden. Mit der MRT sind v. a. tiefer gelegene Nervenstrukturen wie z. B. die Nn. pudendus und femoralis diagnostisch zugänglich. Moderne MRT-Methoden wie die periphere Nerventraktographie ermöglichen darüber hinaus auch eine dreidimensionale Darstellung der räumlichen Beziehung zwischen Nerven und lokalen tumorösen oder traumatischen Veränderungen. Dies kann für die Therapieplanung hilfreich sein.
Schlussfolgerungen
Die Anatomie und Pathologie des Plexus lumbosacralis kann durch die sinnvolle Kombination von hochaufgelöster MRT- und Ultraschallneurographie zuverlässig dargestellt werden.
Abstract
Background
Technical advances in magnetic resonance (MR) and ultrasound-based neurography nowadays facilitate the radiological assessment of the lumbosacral plexus.
Objective
Anatomy and imaging of the lumbosacral plexus and diagnostics of the most common pathologies.
Material and methods
Description of the clinically feasible combination of magnetic resonance imaging (MRI) and ultrasound diagnostics, case-based illustration of imaging techniques and individual advantages of MRI and ultrasound-based diagnostics for various pathologies of the lumbosacral plexus and its peripheral nerves.
Results
High-resolution ultrasound-based neurography (HRUS) is particularly valuable for the assessment of superficial structures of the lumbosacral plexus. Depending on the examiner’s experience, anatomical variations of the sciatic nerve (e. g. relevant in piriformis syndrome) as well as more subtle variations, for example as seen in neuritis, can be sonographically depicted and assessed. The use of MRI enables the diagnostic evaluation of more deeply located nerve structures, such as the pudendal and the femoral nerves. Modern MRI techniques, such as peripheral nerve tractography allow three-dimensional depiction of the spatial relationship between nerves and local tumors or traumatic alterations. This can be beneficial for further therapy planning.
Conclusion
The anatomy and pathology of the lumbosacral plexus can be reliably imaged by the meaningful combination of MRI and ultrasound-based high resolution neurography.
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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.
Die normalen Plexusverhältnisse in der Magnetresonanztomographie zeigt Abb. 1.
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.
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.
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.
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].
Klinische Indikationen für MR-Neurographie und periphere hochauflösende Ultraschallneurographie (HRUS)
Die wichtigsten Indikationen sind:
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Ausschluss einer Läsion bei Patienten mit uni- oder bilateral abnormer Elektromyographie (EMG) oder unauffälliger EMG und anhaltender Symptomatik.
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Bestätigung von Plexopathien bei klinisch nicht eindeutigem Befund.
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Bestätigung der Beteiligung des Plexus und Einschätzung des Ausmaßes bei Tumoren und anderen raumfordernden Erkrankungen.
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Bewertung peripherer Beteiligung und assoziierter Läsionen, beispielsweise iatrogener Nervenverletzungen (eingriffs- oder lagerungsbedingt, Piriformissyndrom und andere periphere Kompressionssyndrome, Pudendusneuralgie, fokale Neuritiden [10, 11, 23]).
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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.
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.
Fazit für die Praxis
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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.
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Die Kombination von hochaufgelöster MR-Neurographie und HRUS erlaubt eine differenzierte Darstellung oberflächlicher und tiefer gelegener Plexusanteile und etwaiger Pathologien.
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Fortschrittliche Techniken wie die DTI-basierte Nerventraktographie erlauben, auch funktionelle Aspekte peripherer Nervenläsionen zu erfassen und werden in Zukunft die Therapieplanung verbessern.
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Jengojan, S., Schellen, C., Bodner, G. et al. Bildgebung des Plexus lumbosacralis. Radiologe 57, 195–203 (2017). https://doi.org/10.1007/s00117-017-0222-2
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DOI: https://doi.org/10.1007/s00117-017-0222-2
Schlüsselwörter
- Magnetresonanztomographie
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- Piriformissyndrom
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