Verletzungen des ZNS - Humanoids and Intelligence Systems Lab
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Verletzungen des ZNS - Humanoids and Intelligence Systems Lab
Fakultät für Informatik – Humanoids and Intelligence Systems Lab – Institut für Anthropomatik Mittwochs von 12:15-13:45 Uhr Verletzungen des ZNS Schädelhirntraumen, Querschnittsyndrome, Sportverletzungen Uwe Spetzger Neurochirurgische Klinik, Klinikum Karlsruhe Computer vs. Gehirn Obwohl in der reinen Rechenleistungen durchaus vergleichbar, ist die kognitive Leistung eines Spatzenhirns der eines jeden Supercomputers weit überlegen Das betrifft insbesondere für die Fähigkeiten: Mustererkennung und Musterverarbeitung Lernfähigkeit von zielgerichteter Steuerung der Bewegungen Überlebensfähigkeit in einer komplexen Umgebung die ständig neue Anpassungsleistungen erfordert Wichtige Charakteristika die das Hirn vom Computer unterscheiden und die zumindest teilweise den trotz der außerordentlich geringen Geschwindigkeit der neuronalen Schaltkreise erheblichen Performanzvorteil des Gehirn erklären sind: Hochgradige Parallelverarbeitung Integration von Spezialhardware in Form funktionsspezischer Neuromodule Keine Trennung von Hard- und Software Die Funktion des Gehirns folgt aus seiner Architektur und wird hauptsächlich in der Auseinandersetzung mit der Umwelt erworben (adaptives & situatives Lernen) Der Unterschied zwischen Hirn und Computer kommt aber insbesondere auch in der Robustheit des Hirns gegenüber Störungen aller Art zum Ausdruck Hirnfunktion und Boxen Dtsch Arztebl Int 2010; 107(47): 835-9 Boxen – akute Komplikationen und Spätfolgen: Von der Gehirnerschütterung bis zur Demenz Boxen hat in den letzten Jahren gesellschaftliche Akzeptanz und große Medienaufmerksamkeit erfahren. Dieser Aufstieg wurde nicht von einer entsprechenden medizinischen Diskussion über mögliche Komplikationen und Spätfolgen begleitet. Die relevanteste akute Folge des Boxens ist der regelkonforme Knock-out, der einer Gehirnerschütterung entspricht. Es ist nachgewiesen, dass neuropsychologische Defizite länger anhalten als subjektive Beschwerden. Molekulare Veränderungen belegen eine neuronale und astrogliale Schädigung, die mit Zahl und Härte der Schläge korreliert (Veränderungen von Gesamt-Tau, beta-Amyloid, „neurofilament light protein“ (NFLP), „glial fibrillary acidic protein“ (GFAP) und neuronenspezifischer Enolase). Das Risiko einer Boxerdemenz als Spätfolge chronischer Hirntraumata hängt mit der Karrieredauer und den s. g. Nehmerqualitäten eines Boxers zusammen. Es gibt Gemeinsamkeiten zur Alzheimer-Demenz, wie zum Beispiel eine Risikosteigerung durch ApoE4-Polymorphismus oder die beta-Amyloid-Plaquepathologie. Hirnfunktion und Boxen Boxwettkämpfe wurden 688 vor Christus zu einer olympischen Disziplin. Die Athleten kämpften ohne Pause, bis der Gegner nicht mehr imstande war, sich zu verteidigen. Während griechische Kämpfer die Fäuste nur mit Lederriemen umwickelten, wurden im römischen Reich seit etwa 150 v. Chr. Handschuhe mit Eisen und Blei verstärkt. Der britische Boxer Jack Broughton führte für Trainings- und Schaukämpfe den Gebrauch von gedämpften Boxhandschuhen ein, nachdem er einen Gegner totgeschlagen hatte. Seit 1742 gelten die von Broughton benannten Regeln: Kampfpause nach einem Niederschlag - keine Schläge unter die Gürtellinie. Die 1867 vereinbarten Queensberry-Regeln umfassten: das Tragen von Boxhandschuhen - eine dreiminütige Rundenzeit mit einminütiger Pause - das Anzählen bis zehn nach einem Niederschlag. Die Aufprallgeschwindigkeit der Faust zum Kopf kann 10 m/s und mehr betragen. Die Kraft steigt mit der Gewichtsklasse bis auf mehr als 5 000 Newton an, so dass eine Translationsbeschleunigung des gegnerischen Kopfes von mehr als 50 g erreichbar ist. Kampfentscheidend wirken sich vor allem Rotationsbeschleunigungen des Schädels aus. Dadurch führen Scherkräfte zu einer Stauchung, Zerrung und funktionellen Läsion zentraler Bahnen im oberen Hirnstamm. Hirnfunktion und Boxen Durch Beschleunigung und Aufprall der Hemisphären an der Schädelkalotte können Coup- und Contre-Coup-Läsionen beim Faustschlag auf den Kopf oder beim Aufprall des Kopfes auf dem Ringboden entstehen. Diese Verletzungen treten vor allem bei Profi-Boxern ohne Kopfschutz auf. Eine Befragung von 632 japanischen Profiboxern ergab, dass fast die Hälfte der Athleten am Tag nach einem K. o. unter fortbestehenden Symptomen litt: Kopfschmerzen – Tinnitus – Vergesslichkeit – Hörstörungen – Schwindel – Übelkeit – Gangstörungen. Etwa 10 % dieser aktiven Boxer gaben an, ständig unter Vergesslichkeit, Kopfschmerzen und anderen Beschwerden zu leiden. Innerhalb von 24 h nach einem Schädel-Hirn-Trauma wird bereits deutlich mehr betaAmyloid gebildet (Grundbaustein der Alzheimer-Plaques). 14 schwedische Amateurboxer waren bereit, sich eine Woche sowie drei Monate nach einem Boxkampf lumbal punktieren zu lassen. Die 1-Wochen-Werte des Gesamt-Tau-Proteins, des „neurofilament light protein“ NFLP und des „glial fibrillary acidic protein“ GFAP waren gegenüber den 3-Monats-Werten signifikant erhöht, und dies umso deutlicher, je mehr und je härtere Schläge ein Boxer erlitt. Im Serum war die neuronenspezifische Enolase noch nach zweimonatiger Kampfpause erhöht. Diese Ergebnisse weisen auf eine akute neuronale und astrogliale Zellläsion hin. Hirnfunktion und Boxen 10 - 20 % der Profiboxer leiden unter anhaltenden neuropsychiatrischen Folgeerkrankungen. Die schwerwiegendsten Konsequenzen eines chronisch rezidivierenden Schädel-Hirn-Traumas bei professionellen Boxern mit langer Karriere sind: bezüglich Motorik: Tremor, Dysarthrie, Parkinson-Symptomatik, Ataxie, Spastik bezüglich Kognition: Verlangsamung, Gedächtnisstörung, Demenz bezüglich Verhalten: Depression, Reizbarkeit, Aggressivität, Kriminalität, Sucht Fast die Hälfte der Boxer weist nach Beendigung ihrer Karriere einen Mangel an Wachstumshormon auf und hatten alle ein vermindertes Hypophysenvolumen, zudem werden gehäuft Riech- und Geschmackstörungen gefunden Neurochirurgische Aspekte des Schwindels Neurochirurgische Aspekte Schwindel Objektiver Vertigo: tatsächliche Bewegung im Raum Schwerelosigkeit, Fahrgeschäfte Rummelplatz, etc. Subjektiver Vertigo: realitätsnahes Bewegungsempfinden Krankheiten des ZNS (Innenohrs, Visuellen Systems) Umwelteinflüsse („Sonnenstich“, Höhenkrankheit, etc.) Intoxikationen (Alkohol, Medikamente, etc.) Neurochirurgische Aspekte Anatomische Grundlagen ZNS Hirnstamm, Hirnnerven, HN-Kerngebiete, kortikale Projektionsfelder Kranio-zervikaler Übergang Wirbelsäule Gefäßsystem neuromuskulär Aa. vertebrales, A. basilaris, etc. Adäquates Zusammenspiel der einzelnen Komponenten Neurochirurgische Aspekte „neurochirurgisch therapierbarer“ Schwindel Zerebrale Raumforderungen Vaskuläre Läsionen Kranielle und spinale Traumen Neurochirurgische Aspekte Schwindel bei kranio-zervikalen Läsionen Traumen Tumoren Angeborenen Fehl- und Mißbildungen segmentale Instabilität, Halsmarkschädigung medulläre Kompression basilläre Impression, dysraphische Störungen Sportverletzungen - Verletzungsmuster - Frauen Statistik der Sportunfälle in Deutschland. Die Reihenfolge spiegelt die Häufigkeit, mit der die einzelne Sportart betrieben wird, und ihre Gefährlichkeit wider. Männer Polytrauma (Mehrfachverletzung) Schädelhirntrauma Wirbelsäulenverletzung (HWS – BWS – LWS) Daniel Albrecht (26 Jahre) stürzte am 22.1.2009 beim Weltcup-Training in Kitzbühl (Streif) mit 138 km/h und zog sich ein schweres Schädel-Hirn-Trauma zu und lag drei Wochen lang im künstlichen Koma. Querschnittslähmung - Fahrradunfall Operative Strategie und Therapie Narkose Gardner-Wells Klemme Reposition Dekompression Stabilisierung (ventrale Plattenosteosynthese) (Relaxierung) (Traktion) (durch Zug und offene Reposition) Strategische Überlegungen Ursache - Läsion - Mechanismus Pathologie (strukturelle Begleiterkrankungen) Welches Segment? Neurologischer Befund! Muskulärer & ligamentärer Status Operationsmethode (HWS / BWS / LWS) (Niveau der Schädigung) (Integrität der WS) (Stabilität) Strategische Überlegungen Alter Knochenqualität (Osteodensitometrie?) Mobilitätsgrad (physiologische Belastung) Einheilung (Biokompatibilität des Materials & Osseointegration) Begleiterkrankungen (BMI, Rauchen!) Rigide vs. dynamische Implantate Individuelle Behandlungsstrategie Tetraplegie nach Mountainbikeunfall Primärversorgung (SHT, instabile BWS Fraktur) 4 Cervikale „Herde“ im MRT Äthiologie und Differentialdiagnosen? Welche Differentialdiagnosen kommen in Betracht? 1. Encephalitis disseminata 2. Spinals anterior-Syndrom 3. Hämangioblastom 4. Intramedulläres Cavernom 5. Contusionsherd 6. Neurinom Traumatischer BSV Trauma bei degenerativer Vorschädigung Ersatzteile!? Wirbelsäule - Bandscheiben Lumbale Luxationsfraktur durch Beckengurtverletzung HWS Hyperflexionsverletzung 3 monatige „konservative Therapie“ Kein neurologisches Defizit! (Schmerz & Lhermitte Z.) Fakultät für Informatik – Humanoids and Intelligence Systems Lab – Institut für Anthropomatik Mittwochs von 12:15-13:45 Gehirn und Zentrales Nervensystem Diskussion & Fragen Struktur, Informationstransfer, Reizverarbeitung, Neurophysiologie und Therapie Uwe Spetzger Neurochirurgische Klinik, Klinikum Karlsruhe