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