Eine anoxische Hirnschädigung (Anoxic Brain Injury; ABI) ist ein Zustand, bei dem eine verminderte Sauerstoffversorgung des Hirngewebes zu Schäden und Beeinträchtigungen der Hirnfunktion führt. Sie kann dauerhafte Schäden am visuellen System (Sehnerv, Chiasma opticum, Tractus opticus, Sehstrahlung, visueller Kortex) verursachen, sodass ophthalmologische Folgeerscheinungen problematisch sind.
Die Hauptursachen bei Erwachsenen sind Herzstillstand, Atemstillstand, Traumata (Strangulation, Schädel-Hirn-Trauma), akute Gefäßerkrankungen und Vergiftungen (Kohlenmonoxidvergiftung, Überdosierung von Medikamenten). Bei Kindern treten Ursachen wie pränatale, perinatale und postnatale Komplikationen, kardiovaskuläre und respiratorische Probleme, angeborene Infektionen, genetische Faktoren sowie Dehydratation und Schädel-Hirn-Trauma durch Misshandlung auf. Die Prävalenz steigt mit der verbesserten Überlebensrate von Frühgeborenen.
Epidemiologisch wird berichtet, dass ein außerklinischer Herzstillstand jährlich bei etwa 80 pro 100.000 Personen auftritt, die Überlebensrate bis zur Krankenhausentlassung bei etwa 10 % liegt und eine vollständige neurologische Erholung bei etwa 5 % eintritt 1). Eine schwere hypoxisch-ischämische Enzephalopathie (HIE) wird bei 61 % der Gehirnobduktionen von Patienten nach Herzstillstand festgestellt 1). 50–83 % der Überlebenden eines Herzstillstands erleben klinisch signifikante kognitive Symptome, wobei als Sehstörungen eine kortikale Sehstörung bei bis zu 50–70 % und Augenbewegungsstörungen bei 60–85 % auftreten.
Bei Kindern ist CVI (Cerebral/Cortical Visual Impairment; kortikale/zerebrale Sehbeeinträchtigung) die häufigste Ursache für Sehbehinderungen in Industrieländern, wobei die häufigste zugrunde liegende Ätiologie die hypoxisch-ischämische Enzephalopathie ist. Weitere Ursachen sind Epilepsie, Hydrozephalus, Trauma und Infektionen.
QWie häufig treten Sehstörungen bei anoxischer Hirnschädigung auf?
A
Bei Überlebenden eines Herzstillstands treten kortikale Sehstörungen mit bis zu 50–70 % und Augenbewegungsstörungen mit 60–85 % auf. Bei Kindern ist die hypoxisch-ischämische Enzephalopathie die häufigste Ursache für kortikale/zerebrale Sehbeeinträchtigung (CVI) und macht den größten Anteil der pädiatrischen Sehbehinderungen in Industrieländern aus.
Einige Wochen bis Monate nach der Schädigung kann sich das Sehvermögen teilweise erholen. Bei Kindern mit CVI ist die Variabilität der Sehfunktion (vorübergehende Verschlechterung durch Epilepsie oder Krankheit, erhöhte Schwierigkeiten in komplexen visuellen Umgebungen) charakteristisch.
Homonyme Hemianopsie: mit/ohne Makulasparing. Schädigung des oberen Okzipitallappens → untere Quadrantenanopsie, Schädigung des unteren Okzipitallappens → obere Quadrantenanopsie.
Kongruente homonyme Hemianopsie: Einige Monate nach der ersten Schädigung kann eine beidseitige kongruente homonyme Hemianopsie auftreten, die obere und untere Quadranten umfasst. Ähnlich einer horizontalen Hemianopsie oder einem schachbrettartigen Gesichtsfeldausfall.
Rindenblindheit: Tritt bei ausgedehnter bilateraler Schädigung des Okzipitallappens auf. Der Pupillenlichtreflex bleibt erhalten. Kann mit Anton-Syndrom (Leugnen der Blindheit und Verhalten, als ob man sehen würde) einhergehen.
Riddoch-Syndrom / Blindsight: Unfähigkeit, stationäre Objekte zu erkennen, aber Bewegungswahrnehmung möglich. Dies deutet auf eine Beteiligung anderer Sehbahnen als des LGB-V1 hin.
Augenbewegungsstörungen und andere Störungen
Okuläres Dipping: Langsame Abwärtsbewegung gefolgt von schneller Rückkehr nach oben. Assoziiert mit hypoxisch-ischämischer Hirnschädigung, was auf eine Unterdrückung der kortikalen Funktion bei relativ erhaltener Hirnstammreflexaktivität hindeutet.
Okuläres Bobbing: schnelle Abwärtszuckung → langsame Aufwärtsdrift. Verbunden mit strukturellen Läsionen der Brücke. Inverses okuläres Bobbing ist mit metabolischer Enzephalopathie assoziiert.
Blickdeviation: Schädigung des frontalen Augenfeldes (Brodmann-Areal 8) → Blickdeviation zur Seite der Läsion.
Optikusatrophie: Folge einer anoxisch-ischämischen Optikusneuropathie nach ABI.
Zu den höheren kognitiven Funktionsstörungen gehören:
Störung des dorsalen Pfads: räumliche Wahrnehmungsstörung.
Balint-Syndrom: bilaterale parieto-okzipitale Läsion. Trias aus psychischer Blicklähmung, optischer Ataxie und visueller Aufmerksamkeitsstörung.
Bei pädiatrischer CVI finden sich charakteristische Befunde wie Crowding-Effekt/Simultanagnosie, Präferenz für Nahsicht, relative Erhaltung des Farbsehens (aufgrund bilateraler Repräsentation), verminderte Kontrastempfindlichkeit, Photophobie, paradoxer Blick usw.
Bei schwerer ABI wird ein Verlust der Hirnstammreflexe beobachtet. Es wurden Fälle mit fixierten und erweiterten Pupillen, fehlendem Kornealreflex, fehlendem okulozephalem Reflex sowie fehlendem Husten- und Würgereflex berichtet 2). Bei Basalganglienläsionen treten Hypertonie und Rigor auf, die durch Stress und Angst verstärkt werden 1).
QBleibt der Pupillenlichtreflex bei kortikaler Blindheit erhalten?
A
Die kortikale Blindheit wird durch eine beidseitige Schädigung des Okzipitallappens verursacht, sodass der Pupillenreflexweg (Hypothalamus/Mittelhirn) intakt bleibt. Daher bleibt der Lichtreflex normal erhalten. Dies ist ein wichtiger Befund zur Unterscheidung von psychogener Sehstörung. Beim Anton-Syndrom bemerkt der Patient den Sehverlust möglicherweise nicht.
Eine spezielle Ursache bei Erwachsenen ist das BRASH-Syndrom (Bradykardie, Nierenversagen, AV-Blocker-Medikamente, Schock, Hyperkaliämie-Teufelskreis). Es wurde ein Fall berichtet, bei dem dieses Syndrom während einer Hyperkaliämie (7,9 mmol/L) und Einnahme von Metoprolol auftrat und zu einem PEA-Herzstillstand führte, der zu ABI führte 3).
Darüber hinaus ist die kortikale Blindheit durch Kohlenmonoxidvergiftung eine der am häufigsten berichteten Ursachen. Auch Chemotherapeutika wie Cisplatin können ein reversibles posteriores Leukoenzephalopathie-Syndrom (PRES) auslösen und zu kortikaler Blindheit führen.
Zur Diagnose von Sehstörungen durch ABI werden eine neuroophthalmologische Untersuchung und mehrere bildgebende sowie elektrophysiologische Tests kombiniert. Bei Patienten mit Hirnschädigung können Sehsymptome aufgrund von Demenz oder verminderter Aufmerksamkeit unbemerkt bleiben. Es ist wichtig, spezifische Tests durchzuführen, die auf die aufgrund der Läsionslokalisation vorhergesagten Symptome abzielen.
Ophthalmologische und neuroophthalmologische Untersuchungen
Gesichtsfelduntersuchung: Mit dem Humphrey-Gesichtsfeldgerät werden homonyme Hemianopsie, Makulasparing und kongruente homonyme Hemianopsie beurteilt. Da zerebrale Farbsehstörungen halbfeldweise auftreten, ist eine halbfeldweise Farbsehprüfung erforderlich.
Beurteilung der Hirnstammreflexe: Systematische Prüfung von Lichtreflex, Kornealreflex, vestibulookulärem Reflex, Husten- und Würgereflex. Diese Befunde sind wichtig für die Prognosebeurteilung2).
Differenzialdiagnose: Die durch beidseitige Hinterhauptlappenschädigung verursachte Rindenblindheit zeigt normale Lichtreflexe und keine Auffälligkeiten der Augenbewegungen, daher ist eine Abgrenzung zur psychogenen Sehstörung erforderlich.
Ischämische Veränderungen der kortikalen und tiefen grauen Substanz (innerhalb von 6 Tagen nach Schädigung), abnorme T2/FLAIR-Signalgebung in den Basalganglien, Diffusionsrestriktion im DWI
Im zeitlichen Verlauf treten Enzephalomalazie und Atrophie auf1)
CT
Verlust der Grenze zwischen grauer und weißer Substanz, Umkehrzeichen, weißes Kleinhirnzeichen
Bei diffusem ABI vollständiges Verschwinden der Sulci und Zisternen3)
PET
Kann Hypoperfusion und Hypometabolismus auch bei normaler Strukturbildgebung nachweisen
ABI kann nicht ausgeschlossen werden, selbst wenn initiales CT/MRT normal ist
CT-Perfusionsbildgebung ermöglicht die Beurteilung von postischämischer Hyperperfusion (erhöhter CBF und CBV, verkürzte MTT und TTP) sowie ischämischer Penumbra (verminderter CBF, erhöhtes CBV, verlängerte MTT und TTP)5).
Bei der verzögerten hypoxischen Leukenzephalopathie (DPHL/DTHL) zeigen sich in der MRT diffuse hyperintense Signale der weißen Substanz (U-Fasern, Balken, Hirnstamm und Kleinhirn sind ausgespart) sowie verstreute Diffusionsrestriktionen 4).
α-θ-Muster, Burst-Suppression, generalisierte periodische Komplexe, niedrige Amplitude: Hinweise auf ABI.
Suppression-Burst-Muster: Hinweis auf schwere ABI 2).
Diffuse polymorphe Delta-Aktivität: Hinweis auf ausgedehnte Demyelinisierung/Axonschädigung (z. B. DPHL) 4).
Als ergänzende Untersuchung zur Hirntodfeststellung werden die drei von der AAN empfohlenen Methoden (konventionelle Angiographie, transkranieller Doppler-Ultraschall, 99mTc-Szintigraphie) eingesetzt 2).
QKann eine anoxische Hirnschädigung ausgeschlossen werden, wenn frühe CT/MRT normal sind?
A
Kann nicht ausgeschlossen werden. Frühe strukturelle Bilder können normal bis nahezu normal sein. Die PET kann einen Hypometabolismus nachweisen. Da bei DPHL nach einer hypoxischen Episode eine klare Phase von 2–5 Wochen gefolgt von einer akuten Verschlechterung auftritt, ist die Bewertung mittels serieller MRT im Zeitverlauf wichtig 4).
Es gibt keine nachgewiesen wirksame Behandlung für den Sehverlust nach ABI. Ziel der Behandlung ist die Verhinderung sekundärer Hirnschäden in der akuten Phase sowie die funktionelle Kompensation und Unterstützung des täglichen Lebens in der Erholungsphase.
Akutmanagement
Aufrechterhaltung der Hirnperfusion und Oxygenierung: Höchste Priorität zur Vermeidung sekundärer Hirnschäden.
Gezieltes Temperaturmanagement (TTM): Bei perinataler HIE ist eine systemische oder selektive Kopfkühlung Standard. Nach Herzstillstand wird der Körper für 24 Stunden auf 33 °C gekühlt, gefolgt von einer schrittweisen Wiedererwärmung 3).
Krampfprophylaxe und -management: Epileptische Anfälle werden aktiv behandelt, da sie sekundäre Hirnschäden verschlimmern.
Bei begleitendem Hirninfarkt: In der frühen Akutphase wird eine t-PA-Thrombolyse oder endovaskuläre Therapie erwogen. Zur Rezidivprophylaxe werden Thrombozytenaggregationshemmer wie Aspirin 75–150 mg/Tag, Clopidogrel 75 mg/Tag (Grad A) oder Cilostazol 200 mg/Tag (Grad B) sowie Antikoagulanzien eingesetzt. Bei hochgradiger Karotisstenose wird eine Karotisendarteriektomie oder Stentimplantation geprüft.
Rehabilitation
Ergotherapie (OT) und Physiotherapie (PT): Ziel ist die Wiederherstellung der Funktion und das Erlernen von Kompensationstechniken.
Low-Vision-Versorgung: Maximale Nutzung des verbleibenden Sehvermögens und Einführung von Hilfsmitteln.
Sehtherapie (VT): Durch das Erlernen alternativer Methoden wird eine funktionelle Verbesserung erwartet.
Optimierung der visuellen Umgebung: Bei pädiatrischer CVI werden die Anpassung visueller Reize und eine multidisziplinäre Betreuung (Augenheilkunde und systemische Komorbiditäten) empfohlen.
Prognose der homonymen Hemianopsie: Die Erholung von Gesichtsfeldausfällen nach einem Schlaganfall ist bei älteren Patienten schlecht, bei jüngeren Patienten kann sie möglich sein.
Bei Patienten, die nach einer ABI Agitationssymptome zeigen, ist bei der Anwendung von Antipsychotika (wie Haloperidol) Vorsicht geboten, da die Dopaminblockade das Risiko eines malignen Syndroms (NMS) erhöht 6). Als Alternativen werden folgende empfohlen.
Amantadin: Fördert indirekt die Dopaminfreisetzung und hemmt die Wiederaufnahme. Level-1a-Evidenz bei Patienten mit Schädel-Hirn-Trauma. Bei Dosen über 200 mg Risiko von Rigor, Depression und Krampfanfällen.
Betablocker: Pindolol reduziert die Anzahl der Erregungsepisoden, Propranolol reduziert den Schweregrad (Klasse-1b-Empfehlung) 6).
Behandlung der verzögerten hypoxischen Leukenzephalopathie (DPHL)
Es wurde über eine Besserung bei einem Fall berichtet, der mit Methylprednisolon 1000 mg i.v. 1-mal täglich über 5 Tage in Kombination mit Amantadin 100 mg 2-mal täglich behandelt wurde 4). Die Evidenz ist jedoch begrenzt, und bei angemessener unterstützender Therapie ist eine vollständige oder nahezu vollständige Erholung üblich.
6. Pathophysiologie und detaillierter Pathomechanismus
Nach Unterbrechung der Hirndurchblutung kommt es innerhalb von Sekunden zum Verbrauch der Sauerstoffspeicher und zum Bewusstseinsverlust. Nach 5 Minuten sind Glukose und Sauerstoff erschöpft, die ATP-Produktion ist gestört, und es kommt zur Funktionsstörung der ATP-abhängigen Membranpumpen.
Übergang zum anaeroben Stoffwechsel → Laktatanhäufung → Membranpotentialverlust → intrazelluläre Akkumulation von Na⁺/Ca²⁺ → K⁺-Verlust 5). Weiterhin führt der Verlust der Membranintegrität → Ca²⁺-Einstrom → Glutamatfreisetzung → NMDA-Rezeptorbindung → erhöhtes intrazelluläres Ca²⁺ → Störung der Elektronentransportkette → Bildung freier Radikale → Nekrose und Apoptose5).
Nach Wiederherstellung des Blutflusses strömen reaktive Sauerstoffspezies (ROS) und Immunzellen in das empfindliche Hirngewebe und verursachen einen Reperfusionsschaden. Eine übermäßige Hyperperfusion birgt das Risiko hämorrhagischer Veränderungen5).
Die selektive Vulnerabilität des primären visuellen Kortex beruht auf zwei Faktoren: (1) Blutversorgung über die Endäste der hinteren Hirnarterie → bei Hypotonie leicht Minderdurchblutung. (2) Die Körnerzellen des primären visuellen Kortex haben eine geringe Toleranz gegenüber Hypoxie.
Die selektive Vulnerabilität der Basalganglien ist auf den hohen Stoffwechselbedarf, die dichte glutamaterge Innervation und die begrenzte Kollateralperfusion zurückzuführen1). Eine Schädigung der Basalganglien führt zu Bewegungsstörungen wie Hypertonie und Rigor. Bei 75% der Patienten mit bilateraler Hypodensität der Basalganglien wird eine schlechte Prognose (Barthel-Index unter 50) berichtet.
Nach Ischämie kommt es im Striatum zunächst zu einem Anstieg des Dopaminsignals, das nach 72 Stunden mit dem Fortschreiten der Basalganglienläsion abklingt. Der Tod dopaminproduzierender Neuronen führt zu einem dauerhaften Abfall des Dopaminspiegels. D2-Rezeptoren sind äußerst empfindlich gegenüber hypoxisch-ischämischen Zuständen 6). Dieser Mechanismus erklärt das erhöhte Risiko für ein NMS durch Antipsychotika nach ABI.
Mechanismus der verzögerten hypoxischen Leukenzephalopathie (DPHL)
Nach einem hypoxischen Ereignis tritt nach einem luciden Intervall von 2–5 Wochen eine akute ausgedehnte Weißsubstanzerkrankung auf. Charakteristisch ist die Übereinstimmung der Halbwertszeit (19–22 Tage) der schnellen Komponente des Myelin-Basischen-Protein-Pools mit der Länge des luciden Intervalls.
Es wird ein Mechanismus vorgeschlagen, bei dem das initiale toxisch-hypoxische Ereignis die Myelinproteinsynthese der Oligodendrozyten beeinträchtigt → während der Latenzphase wird die Funktion durch vorhandenes Myelin aufrechterhalten → bei unzureichendem Myelinaustausch kommt es zum akuten Funktionsverlust 4). Die tiefe weiße Substanz wird von weit auseinanderliegenden Arteriolen durchblutet und hat wenige Anastomosen, was sie anfällig für hypoxisch-ischämische Schäden macht.
Der ventrale Pfad („Was“-Pfad) ist im Bereich V4 an der Form- und Farbwahrnehmung beteiligt; eine Schädigung führt zu visueller Agnosie, Prosopagnosie, zerebraler Farbenblindheit und topografischer Agnosie. Der dorsale Pfad („Wo“-Pfad) ist im Bereich V5/MT an der räumlichen Orientierung und Bewegungswahrnehmung beteiligt; eine Schädigung führt zu räumlichen Wahrnehmungsstörungen. Die höheren visuellen Kortizes werden in 10 Regionen unterteilt: V1 bis V8, V3A, V3B, V7, MT+ und LO.
Als Auswirkung auf den Sehnerv wurde ein Weg beschrieben, bei dem Hypoxie zu einem Anstieg des ER-Stressmarkers CHOP führt → erhöhte GFAP-Expression in Netzhaut und Sehnerv → Tod von Oligodendrozyten → Optikusatrophie.
QWarum ist der visuelle Kortex besonders anfällig für Hypoxie?
A
Es gibt zwei Faktoren. Erstens wird der primäre visuelle Kortex von den Endästen der hinteren Hirnarterie mit Blut versorgt, sodass er bei systemischer Hypotonie leicht unter Perfusionsmangel leidet. Zweitens sind die Körnerzellen des primären visuellen Kortex im Vergleich zu anderen Regionen weniger widerstandsfähig gegen Hypoxie.
7. Aktuelle Forschung und zukünftige Perspektiven (Forschungsstadium)
Die American Heart Association (AHA) empfiehlt, dass die neurologische Prognose bei Patienten im Koma nach Herzstillstand frühestens 72 Stunden nach ROSC (Wiederkehr des Spontankreislaufs) durchgeführt werden sollte5). Bei Patienten, die TTM/Sedierung erhalten haben, wird eine Beobachtung von mindestens einer Woche nach Abschluss der TTM/Beendigung der Sedierung empfohlen. Die prognostische Unsicherheit kann Tage bis Wochen bis Monate anhalten, und es ist auch auf eine verzögerte Erholung zu achten.
Diagnostische Bedeutung der postischämischen Hyperperfusion
Die postischämische Hyperperfusion (Luxury Perfusion) ist mittels CT-Perfusionsbildgebung nachweisbar und kann als Kompensationsmechanismus vorteilhaft sein. Andererseits kann sie bei Übermaß ein Vorbote von Reperfusionsschäden oder hämorrhagischen Veränderungen sein 5). Besonders die verzögerte Hyperperfusion erfordert Aufmerksamkeit. Die systematische Bewertung von CT-Perfusionsparametern (CBF, CBV, MTT, TTP) könnte zur Akutversorgung beitragen.
Visuelle Stimulationsprogramme und Stammzelltherapien werden vorgeschlagen, jedoch gibt es derzeit keine ausreichende Evidenz. Fortschritte in der Frühgeborenenversorgung und im HIE-Management könnten zukünftig die Inzidenz von CVI senken.
Bei DTHL ist unter geeigneter supportiver Therapie in der Regel eine vollständige bis nahezu vollständige Erholung zu erwarten, jedoch stellt die Verwechslung mit anderen Leukopathien ein Problem dar. Multiple Sklerose, osmotische Demyelinisierung und progressive multifokale Leukenzephalopathie unterscheiden sich in klinischen, bildgebenden und pathologischen Merkmalen; der klinische Verlauf (Vorhandensein eines luciden Intervalls) und die Anamnese eines hypoxischen Ereignisses sind der Schlüssel zur Differenzierung4).
Chachkhiani et al. (2021) berichteten über einen 46-jährigen Mann, der nach einer Opioid-Überdosis eine DTHL entwickelte4). Entlassung 8 Tage nach dem hypoxischen Ereignis → 19-tägiges lucides Intervall → Wiederaufnahme an Tag 27 mit Mutismus und psychomotorischer Verlangsamung → MRT: diffuse weiße Substanz Hyperintensität (U-Fasern, Balken, Hirnstamm, Kleinhirn ausgespart) → Methylprednisolon 1000 mg i.v. × 5 Tage + Amantadin 100 mg × 2/Tag → Entlassung an Tag 48 → nahezu normale Rückkehr an Tag 62 → MRT-Hyperintensität der weißen Substanz an Tag 138 nahezu verschwunden.
Forschung zur Behandlung von Agitation nach erworbener Hirnschädigung
Weitere Forschung zur Dosierung und Indikation von Amantadin (Level-1a-Evidenz bei TBI-Patienten) und Betablockern (Klasse-1b-Empfehlung) bei ABI-Patienten ist erforderlich. Der vorsichtige Einsatz von Antipsychotika bei Hirnverletzungspatienten wird gefordert, und die Etablierung eines Protokolls für Alternativmedikamente bleibt eine Herausforderung6).
Gumaa I, Mohamed M, Kadies M. Hypoxic Brain Injury Mimicking a Spinal Cord Disease: An Unusual Neurological Consequence of Cardiac Arrest. Cureus. 2025;17(10):e94265.
Abdelrehim A, Landau D, Gaukler C, Brundavanam H. Interdisciplinary approach in post-cardiac arrest anoxic brain injury with unconfirmed brain death. BMC Palliat Care. 2025;24:251.
Ghumman GM, Kumar A. BRASH Syndrome Leading to Cardiac Arrest and Diffuse Anoxic Brain Injury: An Underdiagnosed Entity. Cureus. 2021;13(10):e18628.
Chachkhiani D, Chimakurthy AK, Verdecie O, Goyne CT, Mader EC Jr. Delayed Toxic-Hypoxic Leukoencephalopathy As Sequela of Opioid Overdose and Cerebral Hypoxia-Ischemia. Cureus. 2021;13(12):e20271.
Castellanos L, Roa Forster V, Khatib M, Uddin MS, Perez G. Cerebral Hyperperfusion After Hypoxic Brain Injury Secondary to Aspiration. Cureus. 2025;17(8):e91141.
Cocuzzo B, Fisher KA, Alvarez Villalba CL. Neuroleptic Malignant Syndrome Status Post Anoxic Brain Injury: A Case Presentation of Heightened Susceptibility in the Brain Injury Population. Cureus. 2023;15(3):e35740.
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