Angiographische und hämodynamische Merkmale epilepsieassoziierter zerebraler arteriovenöser Malformationen und der Effekt der mikrochirurgischen Resektion // Angiographic and hemodynamic features of epilepsy-associated cerebral arteriovenous malformations

Journal für Neurologie, Neurochirurgie und Psychiatrie 2026; 27 (2): 28-34

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Keywords: Angiographie,  Arteriovenöse Malformation,  BOLD-MRT,  Epilepsie,  Hämodynamik,  zerebrovaskuläre Reaktivität,  angiography,  Arteriovenous malformation,  BOLD MRI,  cerebrovascular reactivity,  epilepsy,  hemodynamics

Background: The role of altered cerebrovascular hemodynamics and angiographic features in epilepsy-associated brain arteriovenous malformations (bAVMs) remains insufficiently understood. Blood oxygenation-level dependent cerebrovascular reactivity (BOLD-CVR) MRI enables quantitative assessment of vascular reserve capacity and may provide insights into seizure pathophysiology in patients with bAVM. This paper aims to provide an overview of the hemodynamic and angiographic characteristics of epilepsy-associated bAVM as well as the impact of microneurosurgical resection on these alterations.
Methods: Patients with bAVMs treated at the Clinical Neuroscience Centre, University Hospital Zurich, are prospectively evaluated regarding seizure presentation, hemodynamic impairment, and angiographic characteristics. All patients undergo standardized BOLD-CVR assessment using a controlled hypercapnic stimulus, as well as angiographic and conventional clinical MRI evaluation. BOLD-CVR values and angiographic features assessed by six-vessel digital subtraction angiography (DSA) are analyzed and compared between seizure and non-seizure bAVM patients. Postoperative BOLD-CVR assessment is performed three months after microsurgical resection, and follow-up DSA is obtained before discharge.
Results: Patients with epilepsy-associated bAVMs demonstrate significantly impaired whole-brain BOLD-CVR preoperatively, together with more pronounced venous congestion, compared to patients without seizures. Illustrative cases show that impaired BOLD-CVR alone does not necessarily lead to epileptic seizures; however, patients presenting with epilepsy demonstrate reduced whole-brain and peri-nidal CVR. Following complete microsurgical resection, postoperative BOLD-CVR improved in both peri-nidal and global brain regions, particularly in cases with resolution of venous congestion.
Conclusions: Epilepsy-associated bAVMs demonstrate distinct hemodynamic impairment characterized by reduced cerebrovascular reserve and venous congestion. Quantitative BOLD-CVR may serve as a valuable noninvasive imaging biomarker in patients with epilepsy-associated bAVMs.

Kurzfassung: Hintergrund: Die Rolle der eingeschränkten zerebrovaskulären Hämodynamik und angiographischen Merkmale bei epilepsieassoziierten zerebralen arteriovenösen Malformationen (AVMs) ist bislang unzureichend verstanden. Die mittels Blood-Oxygenation-Level-Dependent-Cerebrovascular-Reactivity- (BOLD-CVR-) Magnetresonanztomographie (MRT) durchgeführte quantitative Erfassung der vaskulären Reservekapazität ermöglicht Einblicke in die Pathophysiologie epileptischer Anfälle bei Patienten mit zerebralen AVMs. Ziel dieser Arbeit ist es, einen Überblick über die hämodynamischen und angiographischen Charakteristika epilepsieassoziierter zerebraler AVMs sowie den Effekt der mikrochirurgischen Resektion auf diese Veränderungen zu geben.
Methoden: Patienten mit zerebralen AVMs, die am Klinischen Neurozentrum des Universitäts­spitals Zürich behandelt werden, werden prospektiv hinsichtlich epileptischer Manifestation, hämodynamischer Beeinträchtigung und angiographischer Charakteristika untersucht. Alle Patienten erhalten eine standardisierte BOLD-CVR-Untersuchung unter kontrolliertem hyperkapnischem Stimulus sowie eine angiographische und konventionelle klinische MRT-Diagnostik. Die BOLD-CVR-Werte und angiographischen Merkmale, erhoben mittels Sechs-­Gefäß-Digitaler-Subtraktionsangiographie (DSA), werden zwischen Patienten mit und ohne Epilepsie verglichen. Die postoperative BOLD-CVR-Untersuchung erfolgt drei Monate nach mikrochirurgischer Resektion, während die Kontroll-DSA vor Spitalsentlassung nach der mikrochirurgischen Resektion durchgeführt wird.
Ergebnisse: Patienten mit epilepsieassoziierten zerebralen AVMs zeigen präoperativ eine signifikant eingeschränkte globale BOLD-CVR sowie eine ausgeprägtere venöse Kongestion im Vergleich zu Patienten ohne epileptische Anfälle. Illustrative Fallbeispiele zeigen, dass eine eingeschränkte BOLD-CVR allein nicht zwangsläufig zu epileptischen Anfällen führt; Patienten mit epileptischer Präsentation weisen jedoch konsistent eine reduzierte globale und perinidale CVR auf. Nach vollständiger mikrochirurgischer Resektion zeigt sich postoperativ eine Verbesserung der perinidalen und globalen zerebrovaskulären Reaktivität, insbesondere im Zusammenhang mit Rückbildung der venösen Kongestion.
Schlussfolgerung: Epilepsieassoziierte zerebrale AVMs weisen charakteristische hämodynamische Veränderungen mit reduzierter zerebrovaskulärer Reservekapazität und venöser Kongestion auf. Die quantitative BOLD-CVR könnte als wertvoller nichtinvasiver Bildgebungsmarker bei Patienten mit epilepsieassoziierten zerebralen AVMs dienen.