Fetale MRTWas kommt zuerst, was kannman sparen?
Daniela Prayer
Abteilung für Neuroradiologie und Muskuloskeletale Radiologie
Medizinische UniversitätWien
Fetale MRT
80er• Auswirkung des
Magnetfeldes auf reifendes Gewebe unbekannt
• * SAR nicht beachtet• Laute Sequenzen• Fetale Immobilisation
(Curare)• T2 und T1
3. Jahrtausend• In vitro und In vivo Studien: keine Schädigung reifender Gewebe bis 5T*
*P Gowland, ECR 2005
• * SAR < 3• “silent“ sequences• Ultraschnelle Sequenzen
• T2, T2*, T1, FLAIR, Angio„3D“, Diffusion, dynamischeSequenzen
* Spezifische Absorptionsrate
Sicherheit, Aussagekraft
T2
information
T1T2*AngiographieFLAIRDiffusion-“3D“DynamischeMetabolischePerfusions-
50%
45%
• Thorax• Gastrointestinal-
system
• Skelett
• Hals
• Urogenital-system
• Hirn
• Plazenta
5%
Indikationen• Gesicht• Haut
Gesicht
SSW 29+2 SSW 40
Wolf –Hirschhorn Syndrom = komplexes Syndrom (Mikrognathie, deformierter Nase, Hirn, Heart, Niernbeteiligung Deletion am Chromosom 4)
GW 29+2
SSW 40
Wolf –Hirschhorn SyndromGesicht
Thyroidea: ca ab SSW 20
SSW 21+4
Hals: Tumore
SSW 29+2
SSW 38
Hals: Tumore
Thorax: Herz
SSW 23+6
Aneurysma/ Divertikel
SSW 21 +5
Wachstum
Volumetrie
Reifung
Signalintensitäten
Normale fetale Lungenentwicklung
Thorax: Lunge
gestational age in weeks
Lung
vol
umes
(ml)
Gregor Kasprian EJR 2006
n=242
r2=0.74
Thorax: Lunge
280260240220200180160140
160
140
120
100
80
60
40
20
0
Moeglin et al. US
Lee et al. US
Langston et al. Path
Kasprian et al. MRI
280260240220200180160140
160
140
120
100
80
60
40
20
0
Moeglin et al. US
Lee et al. US
Langston et al. Path
Kasprian et al. MRI
280260240220200180160140
160
140
120
100
80
60
40
20
0
Moeglin et al. US
Lee et al. US
Langston et al. Path
Kasprian et al. MRI
Gestational age (days)
Lung
vol
umes
(cm
3 )
Thorax: Lunge
Alter
Sequenzen
Balassy C. European Radiology 2007
Thorax: LungeSignalintensitäten
Perinatal outcome in PROM
• good pulmonary outcome
• no support• oxygen therapy• CPAP therapy
• adverse pulmonary outcome
• severe RDS• mechanical
ventilation <48h
• non-survivor
• intrauterin fetal death• death under
ventilation < 6 daysof life
Class 2Class 1 Class 3
Oligohydramnion
55% of expected lung volume
Signal intensities!
Thorax: Lunge
At least 9ml !
Predicted group membership
Class 1 Class 2 Class 3
Actual group membership
Class 1 90% 5% 5%
Class 2 33% 38% 29%
Class 3 7% 20% 73%
Predictive model: lung volume, gestational age at fetal MRI
Kongenitale Zwerchfellhernie
SSW 19+0
Thorax/ Abdomen: Lunge/ Leber
Age in gestational weeks
3836343230282624222018
Lung
vol
umes
cm
³120
100
80
60
40
20
0
TOP
Normal
CDH survivor
CDH non-survivor
CDH ?
Pulmonary hypoplasia - CDH
9ml6ml
Thorax: Lunge
Age in gestational weeks
403836343230282624222018
Lung
Vol
ume
(ml)
60
50
40
30
20
10
0
38
37
1713
n = 18
CDH course of lung growth
SurvivorsNon-survivors
Pathological fetal lung development –Pulmonary hypoplasia - CDH
St p FETO
SSW 24+3
CHAOS: Congenital High Airway Obstruction Syndrome
Thorax: Lunge
Lungensequester
SSW 26+2
Axial DWI
Thorax: Lunge
SSW 28+0
Ösophagus
Magen
US: PolyhydramnionMagen?
Gastrointestinales System: Ösophagus
SSW 31+3
Normal
Low-output cardiacFailure + Leberzirrhose
Abdomen: Leber
• BOLD MRI reflects changes in the maternal and fetal oxygen saturation
• There is a stronger signal decrease in liver and heart than in the brain
Wedegartner U et al. Radiology. 2006
GW 24+1 FFTS
Abdomen: Leber
SSW 36+4
• ab SSW 28• 1.2 – 1.5%
• Buben häufiger
• löst sich postnatal auf
• excludes US suspicionof calcifications in liver peritoneum or bowel
Sludge
Abdomen: Gallenblase
Applegate et al, Radiographics 1999
Heterotaxiesyndrom mit Polysplenie GW 34+2
Leber mittig
Keine Lateralisation im Embryonakstadium
3 Milzen
Hemiazygos
SSW 22+4Abdomen: Milz
Gastrointestinaltrakt: Dickdarm
SSW 19+6 23+0 27+4 28+621+2
SSW 29+3 32+130+5 35+2 39+2
Gastrointestinaltrakt: Dickdarm
GW 27+0GW 27+5
KaudalesRegressionssyndrom
US: hyperechogene Darmschlingen
Gastrointestinaltrakt: Dickdarm
SSW 34+2
Apple peel: remainderof small bowel coiledaround ileocolic artery
Excellent long-term outcome for survivors of apple peel atresia. J Pediatr Surg. 2002
Ileal atresia + apple peel
Gastrointestinaltrakt: Dünndarm
Sgro et al (2004)
False diagnosis of renal agenesis on fetal MRI
SSW 18
Ohne Difusionsgewichtete Sequenzen
Rechts multizystische dysplastische Niere,Posteriore Urethralklappe Prognose?SSW 25+3
Urogenitalsystem: Nieren
SSW 36+4
T2W SSFP T1W DWI b0 DWI i FLAIR
Urogenitalsystem:
Hypospadie
SSW 28+6
SSW 21+3
Urogenitalsystem:
Musculoskeletales System
SSW 17+4
Osteogenesis imperfecta
Musculoskeletales System
Musculoskeletales SystemOsteogenesisimperfecta
Hirnentwicklung
von glatt zu wellig
von dünnzu dick
von schichtweisem Aufbau und fehlender Organisation
zu Regionalisierung undKonnektivität
Operkularisierung
n=22
n=9
STS rechts
STS links
Gestationsalter (Tage)
Tief
e S
TS
Hirnasymmetrie
Hirnoberfläche: Marksteine Sulcus temporalis superior
K
Vz
IZ
Ventrikularzone+ GanglienhügelPeriventricular ZoneSubventrikularzoneIntermediäre ZoneSekundäre RindenplatteKortikalplatteMarginale Zone
Sz
Histologie
SSW 20+4 T2SP
Gh
Gh
Laminierung des Hirnparenchyms
leftright20 GW
L C
22 GW LIS I
Diagnose von MCDs vor GW 24
Corpus callosumPrämyelinisierende Anisotropie
GW 25+6
GW 21+3
18 GW
Motorische und sensible Bahnen
Kasprian et al Neuroimage 2008
23 GW
Normale Konnektivität in SSW 23
Kasprian et al Neuroimage 2008
SSW 34+4Asymmetrische ventrikelerweiterung
SSW 34+4
Asymmetrische Ventrikelerweiterung
GW 21+3 GW 24+3
SSW 21+3Dünne Ventrikular/Subventrikularzone
GW 21+3
?
?
Best of 8
Fehlende Abgrenzbarkeitder sekundärenRindenplatte
Muscle-Eye- BrainDisease
35 SSW, Ventrikulomegalie
Germinolytische Zysten
35+0
35+0
Frontale Polymikrogyrie
35 SSW, Ventrikulomegalie
35+0
Nierenzysten
In+opposed phase
Lebersignalepatholog
Weisse Substanz ?
Traktographie!
Peaks in Lipid/ Laktat/ Makromolekülregion
Mi
Cho
NaaCrea
Zerebrale ProtonenSpektroskopie
Bilaterale frontale Polymikrogyrie
Germinolytische Zysten
Abnorme weisse Substanz
Makromoleküle
Nierenzysten
Pathologische Leber
Zellweger Syndrom
Take home:
Fetale MRT ist mehr als nur T2-Wichtung
Es sollte immer der ganze Fetus beurteilt werden
DWI kann in verschiedenen Regionen helfen
….sonst kann man sich die ganze Untersuchung sparen
Die fetale MRT
1. Wird zusätzlich zum pränatalen USCH routinemäßig durchgeführt
2. Ersetzt den pränatalen USCH3. Kann erst im 3. Trimenon angewendet
werden4. Erfolgt meist dann, wenn der USCH
unklar ist
Die fetale MRT
1. Wird zusätzlich zum pränatalen USCH routinemäßig durchgeführt
2. Ersetzt den pränatalen USCH3. Kann erst im 3. Trimenon angewendet
werden4. Erfolgt meist dann, wenn der USCH
unklar ist
Folgendes ist keine Indikation zur Durchführung einer fetalen MRT
1. Prämaturer Blasensprung (PROM)2. Verdacht auf Trisomie 213. X-chromosomale Lissenzephalie in der
Familie4. Verdacht auf renale Agenesie
Folgendes ist keine Indikation zur Durchführung einer fetalen MRT
1. Prämaturer Blasensprung (PROM)2. Verdacht auf Trisomie 213. X-chromosomale Lissenzephalie in der
Familie4. Verdacht auf renale Agenesie
MR-Sequenzen, die bei der fetalen MRT zur Anwendung gelangen, umfassen
1. Multiechosequenzen2. Ultraschnelle T2-gewichtete Sequenzen3. Diffusionsgewichtete Sequenzen4. Echoplanare Sequenzen
T1-gewichtete Information bei pränataler MRT ist nowendig zur Darstellung von
1. Multiechosequenzen2. Ultraschnelle T2-gewichtete Sequenzen3. Diffusionsgewichtete Sequenzen4. Echoplanare Sequenzen
T1-gewichtete Information bei pränataler MRT ist notwendig zur Darstellung von
1. Fett2. Mekonium3. Methämoglobin4. Endokrinen Drüsen
T1-gewichtete Information bei pränataler MRT ist notwendig zur Darstellung von
1. Fett2. Mekonium3. Methämoglobin4. Endokrinen Drüsen
1st Announcement4th Fetal MRI Course3rd Fetal MRI Congress
May, 13th-15th 2010VIENNA
4th Fetal MRI-course, May 13th
*hands-on workshop, May 14th3rd International Congress on Fetal MRI, May 14th-15th
TopicsWhat sequence for which purpose?Artifacts on fetal MRI: problems and solutionsBrain: structure and connectivityWhen ultrasound-when MRI?The fetal musculoskeletal systemThe fetal heart
TopicsMalformation/disruption/acquiredpathologyThe right and the left brainPrenatal diagnosis/ postnatal outcomeFree communications
Invited SpeakersEugen Boltshauser/ ZuerichRabih Chaoui/ BerlinDaniel Geschwind / Los Angeles, LondonIvica Kostovic, Milos Judas/ ZagrebGustavo Malinger/ HolonRitsuko Pooh/ Osaka Andrea Superti- Furga/ FreiburgIlan Timor-Tritsch/ New York
Local FacultyPeter C. Brugger, Christian Czerny, Gregor Kasprian, Agnes Messerschmidt, Lukas Pezawas, Daniela Prayer, Max Schmid Richard WasickyMedical University Vienna *New:beginners and advanced hands-on workshop
SSW 28 SSW 34
St p FETO
Development of Subcutaneous Fat
Haut
Kulemann et alECR 2009
SSW 30
Haut
• Fetthyperintensitäterst nach SSW 27/28
SSW 23
SSW 29
Haut
Maternale Hypothyreose Maternale Euthyreose
SSW 28
Haut
SSW 29SSW 28
Hals: Thyroidea
Maternale Hypothyreose Maternale Euthyreose
SSW 20+4
Ultraschnelle Sequenzen
Feldstärke
1.5TSAR niedriger
3TSAR höher
Temperatur niedriger Hitze
Fruchtwasser ok Fruchtwasser - Artefakte
Suszeptibilität geringer Suszeptibilität höher
PROMKnochen/ BlutAngiog
SSW 11+5 SSW18+0SSW 16+0
3T
SSW 22+0
postmortem in vivo
1.5T
in vivo
Fetales HirnMR: ab wann sinnvoll?
SSW 21+3
3T
1.5T
Feldstärke
Thorax: Herz
GW 36
SSW 25+3
US: Polyhydramnion, double bubble
SSW 32+1
Gastrointestinales System: Magen/Darm
GW 23+2 GW 26+3GW 27+1
Syndrome with Ösophagus/ Duodenalatresia
Feingold: Microcephaly-oculo-digito-esophagealduodenal-syndrome
Multiple intestinale Atresia
VACTERL
Miller-Dieker syndrom
Morphometrie: Length, width
Signalintensität: T2 and T1
Brugger PC, ECR 2006
Gastrointestinales System: Gallenblase
Gestational weeks
42403836343230282624222018
Leng
th o
f gal
lbla
dder
(mm
)
40
35
30
25
20
15
10
5
Länge BreiteAbdomen: Gallenblase
Brugger PC, ECR 2006
Gestational weeks
45403530252015
Max
gal
lbla
dder
wid
th (m
m)
14
12
10
8
6
4
2
Gestational weeks
42403836343230282624222018
Bile
/Liv
er ra
tio
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
,5
0,0
Signal intensities T1
♂♀
Brugger PC, ECR 2006
Abdomen: Gallenblase
MR signals of fetal bile described the first time Fetal bile changes its signal intensity
Sex differences in MR signal of biological fluid
Sludge: iso- or hyperintense to liverFetal gallstones: isointense to meconium
Phenomenon of the late third trimester
Brugger PC, ECR 2006
Abdomen: Gallenblase
Abdomen: Leber
T1 T2 Echoplanar
SSW 34+2 Malrotation bei Heterotaxie
Gastrointestinaltrakt: Dickdarm
• Schlucken: ab SSW 11, Saugbewegungen ab SSW 18/20
• Magenwachstum: linear von SSW 13 -39, charakteristische
• Anatomie ab SSW 14
Gastrointestinales System
Ösophagus
Magen
SSW 29+1 Beckwith-Wiedemann
Gastrointestinaltrakt: Dünn-und Dickdarm
grade 0
grade I
(< 27 GW)
grade II
(27-< 32 GW)
grade III
(around 38 GW)
Struktur: ändert sich mit Schwangerschftsalter
Grannum 1967
Plazenta
Normal
26 SSW
IUGR
26 SSW
Preeclampsia
27 SSW
Plazenta
InfarktSSW 27+6
SSW 28+4
Linduska Placenta 2009
Plazenta
Non-invasive placentalperfusionSSW 28, normal
T2-w
Plazenta
Non-invasive placentalperfusion
SSW 28 IUGR
T2-w
Plazenta
Autosomal dominante polyzystische Niernerkrankung
SSW 31+5
Urogenitalsystem: Nieren
SSW 22+6 Hypophosphatasie
Musculoskeletales System
Muskeldystrophie
GW 32+0
Musculoskeletales System
SSW 22 SSW 24SSW 18 SSW 27
SSW 29 SSW 32 SSW 34 SSW 37
Sulcusbildung, Gyrierung axial
SSW 22 SSW 24SSW 18 SSW 27
SSW 29 SSW 32 SSW 34 SSW 37
Sulcusbildung, Gyrierung sagittal
SSW 22 SSW 24SSW 18 SSW 27
SSW 29 SSW 32 SSW 34 SSW 37
Sulcusbildung, Gyrierung koronal
KVz+Sz
Ventrikularzone+ GanglienhügelPeriventricular ZoneSubventrikularzoneIntermediäre ZoneSekundäre RindenplatteKortikalplatteMarginale Zone
Histologie
SSW 21+6 DWI
SP
ADC
IZ
Laminierung diffusionsgewichtet
Sekundäre Rindenplatte
•
• transiente Struktur • nimmt von SSW 22- 30 zu, dann ab
• transiente Synapsen afferenter Fasern
o
Kostovic I: The Anatomical Record 2671-6 (2002)
Integrity of the subplate is crucial for normal cortical development
SSW 21 SSW 18
Berechnung der DifferenzenDer temporalen Sulcusbildung
rechts
links
Georg Langs,Center of ComputerizedImaging
SSW 21+6Wiederholungsrisiko ?
normalLissenzephalie I
In vivo 2D-projection
18 GW
MotorischSensibel
RindenplatteC
C
Sekundäre RindenplatteS
S
IZIntermediäre ZoneIZ
VZ
Ventrikularzone
VZ
In vitro T1w
Kostovic et al. Cereb. Cortex 2002
Motorische und sensible Bahnen
• from GW 9
GW 23+4General movements: (Heinz Prechtl)
• Breathing, cardiacfrequencytongue, head turning,shoulder elevation body movements swallowing
SSW 28
SSW 28
112
SSW 28
Fraktionale Anisotropie
• Splenium: .287• Genu: .336• PLIC right: .210• PLIC left (lesional):
.218
Kasprian Neuroimage 2008
SSW 28
Lactate
Prognose (so genau wie möglich)
SSW 23+5 Große Blae, Hydronephrose
Megacystis Microcolon Intestinal HypoperistalisSyndrom
• Spleen
Gastrointestinaltrakt: Dickdarm
SSW 32+3Hydrometrocolpos
Urogenitalsystem:
Magnetic resonance imaging is a very powerful tool but is virtually blind to bones (Brunelle, 2001)
The Blind Minotaur
Musculoskeletales System
Fetale Neurologie
Morphological, clinical and metabolicexamination of the fetus *
* Legido A, Valencia I, Smith JD. Rev Neurol. 2004 Sep 1-15;39(5):454-64.
Thorax: Herz
T2 T1 SSFPT1 flowsensitive
SSW 27+3 Peristaltik!Chloriddiarrhöe
Gastrointestinaltrakt: Dünn-und Dickdarm
Morphometrie
black: mean shapered and green: mean standard variations
mode 1 mode 2 mode 3
aspect ratio asymmetry asymmetry
STS
r l