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Fetale MRT<br />
Was kommt zuerst, was kann<br />
man sparen?<br />
Daniela Prayer<br />
Abteilung für Neuroradiologie<br />
und Muskuloskeletale<br />
Radiologie<br />
Medizinische Universität<br />
Wien
Fetale MRT<br />
Sicherheit, Aussagekraft<br />
80er<br />
• Auswirkung des<br />
Magnetfeldes auf reifendes<br />
Gewebe unbekannt<br />
• * SAR nicht beachtet<br />
• Laute Sequenzen<br />
• Fetale Immobilisation<br />
(Curare)<br />
• T2 und T1<br />
3. Jahrtausend<br />
• In vitro und In vivo Studien:<br />
keine Schädigung reifender<br />
Gewebe bis 5T*<br />
• * SAR < 3<br />
• “silent“ sequences<br />
• Ultraschnelle Sequenzen<br />
• T2, T2*, T1, FLAIR, Angio<br />
„3D“, Diffusion, dynamische<br />
Sequenzen<br />
* Spezifische Absorptionsrate<br />
*P Gowland, ECR 2005
T2<br />
T1<br />
T2*<br />
Angiographie<br />
FLAIR<br />
Diffusion-<br />
“3D“<br />
Dynamische<br />
Metabolische<br />
Perfusions-<br />
information
Indikationen<br />
50%<br />
5%<br />
• Hirn<br />
• Gesicht<br />
• Haut<br />
• Hals<br />
• Thorax<br />
45%<br />
• Gastrointestinalsystem<br />
• Urogenitalsystem<br />
• Skelett<br />
• Plazenta
Gesicht<br />
SSW 29+2 SSW 40<br />
Wolf –Hirschhorn Syndrom = komplexes Syndrom<br />
(Mikrognathie, deformierter Nase, Hirn, Heart, Niernbeteiligung<br />
Deletion am Chromosom 4)
Gesicht<br />
Wolf –Hirschhorn Syndrom<br />
GW 29+2<br />
SSW 40
Hals: Tumore<br />
Thyroidea: ca ab SSW 20<br />
SSW 21+4
Hals: Tumore<br />
SSW 29+2<br />
SSW 38
Thorax: Herz<br />
SSW 23+6<br />
SSW 21 +5<br />
Aneurysma/<br />
Divertikel
Thorax: Lunge<br />
Wachstum<br />
Reifung<br />
Volumetrie<br />
Signalintensitäten<br />
Normale fetale Lungenentwicklung
Thorax: Lunge<br />
Lung volumes (ml)<br />
n=242<br />
r 2 =0.74<br />
gestational age in weeks<br />
Gregor Kasprian EJR 2006
Thorax: Lunge<br />
160<br />
140<br />
Lung volumes (cm 3 )<br />
120<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
140<br />
160<br />
180<br />
200<br />
220<br />
240<br />
260<br />
280<br />
Gestational age (days)<br />
Moeglin et al. US<br />
Lee et al. US<br />
Langston et al. Path<br />
Kasprian et al. MRI
Thorax: Lunge<br />
Signalintensitäten<br />
Sequenzen<br />
Alter<br />
Balassy C. European Radiology 2007
Perinatal outcome in PROM<br />
Class 1 Class 2 Class 3<br />
• good<br />
pulmonary<br />
outcome<br />
• adverse<br />
pulmonary<br />
outcome<br />
• non-survivor<br />
• no support<br />
• oxygen therapy<br />
• CPAP therapy<br />
• severe RDS<br />
• mechanical<br />
ventilation
Thorax: Lunge<br />
Oligohydramnion<br />
Signal intensities!<br />
55% of expected lung volume<br />
At least 9ml !
Predictive model: lung volume,<br />
gestational age at fetal MRI<br />
Predicted group membership<br />
Class 1 Class 2 Class 3<br />
Actual group<br />
membership<br />
Class 1 90% 5% 5%<br />
Class 2 33% 38% 29%<br />
Class 3 7% 20% 73%
Thorax/ Abdomen: Lunge/ Leber<br />
Kongenitale Zwerchfellhernie<br />
SSW 19+0
Thorax: Lunge<br />
Pulmonary hypoplasia - CDH<br />
120<br />
100<br />
80<br />
60<br />
Lung volumes cm³<br />
40<br />
20<br />
0<br />
18<br />
20<br />
22<br />
24<br />
26<br />
28<br />
30<br />
32<br />
34<br />
9ml 6ml<br />
36<br />
38<br />
TOP<br />
Normal<br />
CDH survivor<br />
CDH non-survivor<br />
CDH ?<br />
Age in gestational weeks
Pathological fetal lung development –<br />
Pulmonary hypoplasia - CDH<br />
60<br />
CDH course of lung growth<br />
50<br />
40<br />
30<br />
37<br />
Lung Volume (ml)<br />
20<br />
10<br />
0<br />
18<br />
13<br />
20<br />
22<br />
17<br />
24<br />
38<br />
26<br />
28<br />
30<br />
32<br />
34<br />
36<br />
St p FETO<br />
Survivors<br />
Non-survivors<br />
38<br />
40<br />
n = 18<br />
Age in gestational weeks
Thorax: Lunge<br />
SSW 24+3<br />
CHAOS: Congenital High Airway Obstruction Syndrome
Thorax: Lunge<br />
Lungensequester<br />
Axial DWI<br />
SSW 26+2
Gastrointestinales System: Ösophagus<br />
US: Polyhydramnion<br />
Magen?<br />
SSW 28+0<br />
Ösophagus<br />
Magen
Abdomen: Leber<br />
Low-output cardiac<br />
Failure + Leberzirrhose<br />
Normal<br />
SSW 31+3
Abdomen: Leber<br />
GW 24+1<br />
FFTS<br />
• BOLD MRI reflects changes in the maternal and<br />
fetal oxygen saturation<br />
• There is a stronger signal decrease in liver and<br />
heart than in the brain<br />
Wedegartner U et al. Radiology. 2006
Abdomen: Gallenblase<br />
Sludge<br />
SSW 36+4<br />
• ab SSW 28<br />
• 1.2 – 1.5%<br />
• Buben häufiger<br />
• löst sich postnatal auf<br />
• excludes US suspicion<br />
of calcifications in liver<br />
peritoneum or bowel
Abdomen: Milz<br />
SSW 22+4<br />
Heterotaxiesyndrom mit Polysplenie<br />
GW 34+2<br />
Keine Lateralisation im Embryonakstadium<br />
Hemiazygos<br />
Leber mittig<br />
3 Milzen<br />
Applegate et al,<br />
Radiographics 1999
Gastrointestinaltrakt: Dickdarm<br />
SSW 19+6 21+2 23+0 27+4 28+6
Gastrointestinaltrakt: Dickdarm<br />
SSW 29+3 30+5 32+1 35+2 39+2
Gastrointestinaltrakt: Dickdarm<br />
US: hyperechogene Darmschlingen<br />
GW 27+5<br />
GW 27+0<br />
Kaudales<br />
Regressionssyndrom
Gastrointestinaltrakt: Dünndarm<br />
Ileal atresia + apple peel<br />
SSW 34+2<br />
Apple peel: remainder<br />
of small bowel coiled<br />
around ileocolic artery<br />
Excellent long-term outcome for survivors<br />
of apple peel atresia. J Pediatr Surg. 2002
Ohne Difusionsgewichtete Sequenzen<br />
False diagnosis of renal agenesis on fetal MRI<br />
SSW 18<br />
Sgro et al (2004)
Urogenitalsystem: Nieren<br />
Rechts multizystische dysplastische Niere,<br />
SSW 25+3 Posteriore Urethralklappe Prognose?
SSW 36+4<br />
Urogenitalsystem:<br />
T2W SSFP T1W DWI b0 DWI i FLAIR
Urogenitalsystem:<br />
SSW 28+6<br />
Hypospadie<br />
SSW 21+3
Musculoskeletales System
Osteogenesis imperfecta<br />
Musculoskeletales System<br />
SSW 17+4
Musculoskeletales System<br />
Osteogenesis<br />
imperfecta
Hirnentwicklung<br />
von dünn<br />
zu dick<br />
von glatt<br />
zu wellig<br />
von schichtweisem Aufbau<br />
und fehlender Organisation<br />
zu Regionalisierung und<br />
Konnektivität
Operkularisierung
Hirnoberfläche: Marksteine<br />
Sulcus temporalis superior<br />
Hirnasymmetrie<br />
n=22<br />
Tiefe STS<br />
STS rechts<br />
n=9<br />
STS links<br />
Gestationsalter (Tage)
Laminierung des Hirnparenchyms<br />
Histologie<br />
K<br />
IZ<br />
Ventrikularzone<br />
+ Ganglienhügel<br />
Periventricular Zone<br />
Subventrikularzone<br />
Intermediäre Zone<br />
Sekundäre Rindenplatte<br />
Kortikalplatte<br />
Marginale Zone<br />
SP<br />
SSW 20+4 T2<br />
Vz<br />
Gh<br />
Gh<br />
Sz
Diagnose von MCDs vor GW 24<br />
L<br />
C<br />
right<br />
20 GW<br />
left<br />
22 GW<br />
LIS I
GW 25+6<br />
Prämyelinisierende Anisotropie<br />
Corpus callosum<br />
GW 21+3
Motorische und sensible Bahnen<br />
18 GW<br />
Kasprian et al Neuroimage 2008
Normale Konnektivität in SSW 23<br />
23 GW<br />
Kasprian et al Neuroimage 2008
Asymmetrische ventrikelerweiterung<br />
SSW 34+4
Asymmetrische Ventrikelerweiterung<br />
SSW 34+4
GW 21+3 GW 24+3
Dünne Ventrikular/<br />
Subventrikularzone<br />
SSW 21+3
?<br />
Fehlende<br />
Abgrenzbarkeit<br />
der sekundären<br />
Rindenplatte<br />
?<br />
GW 21+3<br />
Best of 8
Muscle-<br />
Eye- Brain<br />
Disease
35 SSW, Ventrikulomegalie<br />
Germinolytische Zysten<br />
35+0
35 SSW, Ventrikulomegalie<br />
Frontale Polymikrogyrie<br />
35+0
Nierenzysten<br />
35+0
In+opposed phase<br />
Lebersignale<br />
patholog
Weisse Substanz ?
Traktographie!
Mi<br />
Zerebrale Protonen<br />
Spektroskopie<br />
Peaks in Lipid/<br />
Laktat/ Makromolekül<br />
region<br />
Cho<br />
Crea<br />
Naa
Bilaterale frontale Polymikrogyrie<br />
Abnorme weisse Substanz<br />
Germinolytische Zysten<br />
Makromoleküle<br />
Nierenzysten<br />
Pathologische Leber<br />
Zellweger Syndrom
Take home:<br />
Fetale MRT ist mehr als nur T2-<br />
Wichtung<br />
DWI kann in verschiedenen Regionen helfen<br />
Es sollte immer der ganze Fetus<br />
beurteilt werden<br />
….sonst kann man sich die ganze<br />
Untersuchung sparen
Die fetale MRT<br />
1. Wird zusätzlich zum pränatalen USCH<br />
routinemäßig durchgeführt<br />
2. Ersetzt den pränatalen USCH<br />
3. Kann erst im 3. Trimenon angewendet<br />
werden<br />
4. Erfolgt meist dann, wenn der USCH<br />
unklar ist
Die fetale MRT<br />
1. Wird zusätzlich zum pränatalen USCH<br />
routinemäßig durchgeführt<br />
2. Ersetzt den pränatalen USCH<br />
3. Kann erst im 3. Trimenon angewendet<br />
werden<br />
4. Erfolgt meist dann, wenn der USCH<br />
unklar ist
Folgendes ist keine Indikation zur<br />
Durchführung einer fetalen MRT<br />
1. Prämaturer Blasensprung (PROM)<br />
2. Verdacht auf Trisomie 21<br />
3. X-chromosomale Lissenzephalie in der<br />
Familie<br />
4. Verdacht auf renale Agenesie
Folgendes ist keine Indikation zur<br />
Durchführung einer fetalen MRT<br />
1. Prämaturer Blasensprung (PROM)<br />
2. Verdacht auf Trisomie 21<br />
3. X-chromosomale Lissenzephalie in der<br />
Familie<br />
4. Verdacht auf renale Agenesie
MR-Sequenzen, die bei der fetalen MRT zur<br />
Anwendung gelangen, umfassen<br />
1. Multiechosequenzen<br />
2. Ultraschnelle T2-gewichtete Sequenzen<br />
3. Diffusionsgewichtete Sequenzen<br />
4. Echoplanare Sequenzen
T1-gewichtete Information bei pränataler<br />
MRT ist nowendig zur Darstellung von<br />
1. Multiechosequenzen<br />
2. Ultraschnelle T2-gewichtete Sequenzen<br />
3. Diffusionsgewichtete Sequenzen<br />
4. Echoplanare Sequenzen
T1-gewichtete Information bei pränataler<br />
MRT ist notwendig zur Darstellung von<br />
1. Fett<br />
2. Mekonium<br />
3. Methämoglobin<br />
4. Endokrinen Drüsen
T1-gewichtete Information bei pränataler<br />
MRT ist notwendig zur Darstellung von<br />
1. Fett<br />
2. Mekonium<br />
3. Methämoglobin<br />
4. Endokrinen Drüsen
1 st Announcement<br />
4 th Fetal MRI Course<br />
3 rd Fetal MRI Congress<br />
4 th Fetal MRI-course, May 13 th<br />
*hands-on workshop, May 14 th<br />
Topics<br />
What sequence for which purpose?<br />
Artifacts on fetal MRI: problems and solutions<br />
Brain: structure and connectivity<br />
When ultrasound-when MRI?<br />
The fetal musculoskeletal system<br />
The fetal heart<br />
3 rd International Congress on Fetal<br />
MRI, May 14 th -15th<br />
Topics<br />
Malformation/disruption/acquired<br />
pathology<br />
The right and the left brain<br />
Prenatal diagnosis/ postnatal<br />
outcome<br />
Free communications<br />
VIENNA<br />
May, 13 th -15 th 2010<br />
Invited Speakers<br />
Eugen Boltshauser/ Zuerich<br />
Rabih Chaoui/ Berlin<br />
Daniel Geschwind /<br />
Los Angeles, London<br />
Ivica Kostovic, Milos Judas/<br />
Zagreb<br />
Gustavo Malinger/ Holon<br />
Ritsuko Pooh/ Osaka<br />
Andrea Superti- Furga/ Freiburg<br />
Ilan Timor-Tritsch/ New York<br />
Local Faculty<br />
Peter C. Brugger, Christian<br />
Czerny, Gregor Kasprian, Agnes<br />
Messerschmidt, Lukas Pezawas,<br />
Daniela Prayer, Max Schmid<br />
Richard Wasicky<br />
Medical University Vienna<br />
*New:beginners and advanced<br />
hands-on workshop
St p FETO<br />
SSW 28 SSW 34
Haut<br />
Development of Subcutaneous<br />
Fat<br />
Kulemann<br />
et al<br />
ECR 2009
Haut<br />
SSW 30
Haut<br />
SSW 23<br />
• Fetthyperintensität<br />
erst nach SSW 27/28<br />
SSW 29
Haut<br />
Maternale Hypothyreose<br />
Maternale Euthyreose<br />
SSW 28
Hals: Thyroidea<br />
Maternale Hypothyreose<br />
SSW 28<br />
Maternale Euthyreose<br />
SSW 29
Ultraschnelle Sequenzen<br />
SSW 20+4
Feldstärke<br />
1.5T<br />
SAR niedriger<br />
Temperatur niedriger<br />
Fruchtwasser ok<br />
Suszeptibilität geringer<br />
3T<br />
SAR höher<br />
Hitze<br />
Fruchtwasser - Artefakte<br />
Suszeptibilität höher<br />
PROM<br />
Knochen/ Blut<br />
Angiog
Fetales HirnMR: ab wann sinnvoll?<br />
3T<br />
1.5T<br />
postmortem<br />
in vivo<br />
in vivo<br />
SSW 16+0<br />
SSW 22+0<br />
SSW 11+5<br />
SSW18+0
1.5T<br />
Feldstärke<br />
3T<br />
SSW 21+3
Thorax: Herz<br />
GW 36
SSW 32+1<br />
Gastrointestinales System: Magen/Darm<br />
US: Polyhydramnion,<br />
double bubble<br />
SSW 25+3
Syndrome with Ösophagus/ Duodenalatresia<br />
Multiple intestinale Atresia<br />
VACTERL<br />
Feingold: Microcephaly-oculo-digito-esophageal<br />
duodenal-syndrome<br />
Miller-Dieker<br />
syndrom<br />
GW 23+2 GW 27+1 GW 26+3
Gastrointestinales System: Gallenblase<br />
Morphometrie: Length, width<br />
Signalintensität:<br />
T2 and T1<br />
Brugger PC, ECR 2006
Abdomen: Gallenblase<br />
Länge<br />
Breite<br />
40<br />
14<br />
35<br />
12<br />
30<br />
10<br />
Length of gallbladder (mm)<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
18<br />
20<br />
22<br />
24<br />
26 28 30 32 34<br />
Gestational weeks<br />
36<br />
38<br />
40<br />
42<br />
Max gallbladder width (mm)<br />
8<br />
6<br />
4<br />
2<br />
15<br />
20<br />
25 30 35<br />
Gestational weeks<br />
40<br />
45<br />
Brugger PC, ECR 2006
Abdomen: Gallenblase<br />
Signal intensities T1<br />
3,0<br />
2,5<br />
2,0<br />
♂<br />
1,5<br />
1,0<br />
♀<br />
Bile/Liver ratio<br />
,5<br />
0,0<br />
18<br />
20<br />
22<br />
24<br />
26<br />
28<br />
30<br />
32<br />
34<br />
36<br />
38<br />
40<br />
42<br />
Gestational weeks<br />
Brugger PC, ECR 2006
Abdomen: Gallenblase<br />
MR signals of fetal bile described the first time<br />
Fetal bile changes its signal intensity<br />
Sex differences in MR signal of biological fluid<br />
Sludge: iso- or hyperintense to liver<br />
Fetal gallstones: isointense to meconium<br />
Phenomenon of the late third trimester<br />
Brugger PC, ECR 2006
Abdomen: Leber<br />
T1<br />
T2<br />
Echoplanar
Gastrointestinaltrakt: Dickdarm<br />
SSW 34+2<br />
Malrotation bei Heterotaxie
Gastrointestinales System<br />
• Schlucken: ab SSW<br />
11, Saugbewegungen<br />
ab SSW 18/20<br />
Ösophagus<br />
• Magenwachstum:<br />
linear von SSW 13 -<br />
39, charakteristische<br />
• Anatomie ab SSW 14<br />
Magen
Gastrointestinaltrakt: Dünn-und Dickdarm<br />
SSW 29+1<br />
Beckwith-Wiedemann
Plazenta<br />
Struktur: ändert sich mit Schwangerschftsalter<br />
grade 0<br />
grade I<br />
(< 27 GW)<br />
grade II<br />
(27-< 32 GW)<br />
grade III<br />
(around 38 GW)<br />
Grannum 1967
Plazenta<br />
26 SSW<br />
26 SSW<br />
27 SSW<br />
Normal<br />
IUGR<br />
Preeclampsia
Linduska Placenta 2009<br />
Plazenta<br />
Infarkt<br />
SSW 27+6<br />
SSW 28+4
Plazenta<br />
Non-invasive placental<br />
perfusion<br />
SSW 28, normal<br />
T2-w
Plazenta<br />
Non-invasive placental<br />
perfusion<br />
SSW 28 IUGR<br />
T2-w
Autosomal dominante polyzystische Niernerkrankung<br />
Urogenitalsystem: Nieren<br />
SSW 31+5
SSW 22+6<br />
Hypophosphatasie<br />
Musculoskeletales System
Muskeldystrophie<br />
Musculoskeletales System<br />
GW 32+0
Sulcusbildung, Gyrierung axial<br />
SSW 18 SSW 22 SSW 24 SSW 27<br />
SSW 29 SSW 32 SSW 34 SSW 37
Sulcusbildung, Gyrierung sagittal<br />
SSW 18 SSW 22 SSW 24 SSW 27<br />
SSW 29 SSW 32 SSW 34 SSW 37
Sulcusbildung, Gyrierung koronal<br />
SSW 18 SSW 22 SSW 24 SSW 27<br />
SSW 29 SSW 32 SSW 34 SSW 37
Laminierung diffusionsgewichtet<br />
Histologie<br />
Ventrikularzone<br />
+ Ganglienhügel<br />
Periventricular Zone<br />
Subventrikularzone<br />
Intermediäre Zone<br />
Sekundäre Rindenplatte<br />
Kortikalplatte<br />
Marginale Zone<br />
K<br />
SP<br />
Vz+Sz<br />
IZ<br />
SSW 21+6<br />
DWI<br />
ADC
Sekundäre Rindenplatte<br />
• transiente Struktur<br />
o<br />
• nimmt von SSW 22- 30 zu,<br />
•<br />
dann ab<br />
• transiente Synapsen<br />
afferenter Fasern<br />
SSW 21 SSW 18<br />
Integrity of the subplate is crucial for normal<br />
cortical development<br />
Kostovic I: The Anatomical Record 267<br />
1-6 (2002)
Berechnung der Differenzen<br />
Der temporalen Sulcusbildung<br />
rechts<br />
links<br />
Georg Langs,<br />
Center of Computerized<br />
Imaging
Lissenzephalie I<br />
normal<br />
Wiederholungsrisiko ?<br />
SSW 21+6
Motorische und sensible Bahnen<br />
18 GW<br />
Kostovic et al. Cereb. Cortex 2002<br />
Rindenplatte<br />
Sekundäre Rindenplatte<br />
Intermediäre Zone<br />
VZ<br />
C<br />
S<br />
IZ<br />
VZ<br />
S<br />
IZ<br />
C<br />
Ventrikularzone<br />
Motorisch<br />
Sensibel<br />
In vivo 2D-projection<br />
In vitro T1w
General movements: (Heinz Prechtl)<br />
• from GW 9<br />
GW 23+4<br />
• Breathing, cardiac<br />
frequency<br />
tongue, head turning,<br />
shoulder elevation<br />
body movements<br />
swallowing
SSW 28
SSW 28
112<br />
SSW 28
SSW 28<br />
Fraktionale Anisotropie<br />
• Splenium: .287<br />
• Genu: .336<br />
• PLIC right: .210<br />
• PLIC left (lesional):<br />
.218<br />
Kasprian Neuroimage 2008
Prognose (so genau wie möglich)<br />
Lactate
Megacystis Microcolon Intestinal Hypoperistalis<br />
Syndrom<br />
Gastrointestinaltrakt: Dickdarm<br />
SSW 23+5<br />
Große Blae, Hydronephrose<br />
• Spleen
Hydrometrocolpos<br />
SSW 32+3<br />
Urogenitalsystem:
Musculoskeletales System<br />
Magnetic resonance imaging is a very powerful tool<br />
but is virtually blind to bones (Brunelle, 2001)<br />
The Blind Minotaur
Fetale Neurologie<br />
Morphological, clinical and metabolic<br />
examination of the fetus *<br />
* Legido A, Valencia I, Smith JD.<br />
Rev Neurol. 2004 Sep 1-15;39(5):454-64.
Thorax: Herz<br />
T2 T1 SSFP<br />
T1 flow<br />
sensitive
Gastrointestinaltrakt: Dünn-und Dickdarm<br />
SSW 27+3<br />
Chloriddiarrhöe<br />
Peristaltik!
Morphometrie<br />
mode 1 mode 2 mode 3<br />
STS<br />
aspect ratio asymmetry asymmetry<br />
r<br />
l<br />
black: mean shape<br />
red and green: mean standard variations
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