Fetale MRT Was kommt zuerst, was kann man sparen?

Fetale MRT Was kommt zuerst, was kann man sparen? Daniela Prayer Abteilung für Neuroradiologie und Muskuloskeletale Radiologie Medizinische Universität Wien

Fetale MRT Sicherheit, Aussagekraft 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* * SAR < 3 silent sequences Ultraschnelle Sequenzen T2, T2*, T1, FLAIR, Angio 3D, Diffusion, dynamische Sequenzen * Spezifische Absorptionsrate *P Gowland, ECR 2005

T2 T1 T2* Angiographie FLAIR Diffusion- 3D Dynamische Metabolische Perfusions- information

Indikationen 50% 5% Hirn Gesicht Haut Hals Thorax 45% Gastrointestinalsystem Urogenitalsystem Skelett Plazenta

Gesicht SSW 29+2 SSW 40 Wolf Hirschhorn Syndrom = komplexes Syndrom (Mikrognathie, deformierter Nase, Hirn, Heart, Niernbeteiligung Deletion am Chromosom 4)

Gesicht Wolf Hirschhorn Syndrom GW 29+2 SSW 40

Hals: Tumore Thyroidea: ca ab SSW 20 SSW 21+4

Hals: Tumore SSW 29+2 SSW 38

Thorax: Herz SSW 23+6 SSW 21 +5 Aneurysma/ Divertikel

Thorax: Lunge Wachstum Reifung Volumetrie Signalintensitäten Normale fetale Lungenentwicklung

Thorax: Lunge Lung volumes (ml) n=242 r 2 =0.74 gestational age in weeks Gregor Kasprian EJR 2006

Thorax: Lunge 160 140 Lung volumes (cm 3 ) 120 100 80 60 40 20 0 140 160 180 200 220 240 260 280 Gestational age (days) Moeglin et al. US Lee et al. US Langston et al. Path Kasprian et al. MRI

Thorax: Lunge Signalintensitäten Sequenzen Alter Balassy C. European Radiology 2007

Perinatal outcome in PROM Class 1 Class 2 Class 3 good pulmonary outcome adverse pulmonary outcome non-survivor no support oxygen therapy CPAP therapy severe RDS mechanical ventilation <48h intrauterin fetal death death under ventilation < 6 days of life

Thorax: Lunge Oligohydramnion Signal intensities! 55% of expected lung volume At least 9ml!

Predictive model: lung volume, gestational age at fetal MRI 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%

Thorax/ Abdomen: Lunge/ Leber Kongenitale Zwerchfellhernie SSW 19+0

Thorax: Lunge Pulmonary hypoplasia - CDH 120 100 80 60 Lung volumes cm³ 40 20 0 18 20 22 24 26 28 30 32 34 9ml 6ml 36 38 TOP Normal CDH survivor CDH non-survivor CDH? Age in gestational weeks

Pathological fetal lung development Pulmonary hypoplasia - CDH 60 CDH course of lung growth 50 40 30 37 Lung Volume (ml) 20 10 0 18 13 20 22 17 24 38 26 28 30 32 34 36 St p FETO Survivors Non-survivors 38 40 n = 18 Age in gestational weeks

Thorax: Lunge SSW 24+3 CHAOS: Congenital High Airway Obstruction Syndrome

Thorax: Lunge Lungensequester Axial DWI SSW 26+2

Gastrointestinales System: Ösophagus US: Polyhydramnion Magen? SSW 28+0 Ösophagus Magen

Abdomen: Leber Low-output cardiac Failure + Leberzirrhose Normal SSW 31+3

Abdomen: Leber GW 24+1 FFTS 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

Abdomen: Gallenblase Sludge SSW 36+4 ab SSW 28 1.2 1.5% Buben häufiger löst sich postnatal auf excludes US suspicion of calcifications in liver peritoneum or bowel

Abdomen: Milz SSW 22+4 Heterotaxiesyndrom mit Polysplenie GW 34+2 Keine Lateralisation im Embryonakstadium Hemiazygos Leber mittig 3 Milzen Applegate et al, Radiographics 1999

Gastrointestinaltrakt: Dickdarm SSW 19+6 21+2 23+0 27+4 28+6

Gastrointestinaltrakt: Dickdarm SSW 29+3 30+5 32+1 35+2 39+2

Gastrointestinaltrakt: Dickdarm US: hyperechogene Darmschlingen GW 27+5 GW 27+0 Kaudales Regressionssyndrom

Gastrointestinaltrakt: Dünndarm Ileal atresia + apple peel SSW 34+2 Apple peel: remainder of small bowel coiled around ileocolic artery Excellent long-term outcome for survivors of apple peel atresia. J Pediatr Surg. 2002

Ohne Difusionsgewichtete Sequenzen False diagnosis of renal agenesis on fetal MRI SSW 18 Sgro et al (2004)

Urogenitalsystem: Nieren Rechts multizystische dysplastische Niere, SSW 25+3 Posteriore Urethralklappe Prognose?

SSW 36+4 Urogenitalsystem: T2W SSFP T1W DWI b0 DWI i FLAIR

Urogenitalsystem: SSW 28+6 Hypospadie SSW 21+3

Musculoskeletales System

Osteogenesis imperfecta Musculoskeletales System SSW 17+4

Musculoskeletales System Osteogenesis imperfecta

Hirnentwicklung von dünn zu dick von glatt zu wellig von schichtweisem Aufbau und fehlender Organisation zu Regionalisierung und Konnektivität

Operkularisierung

Hirnoberfläche: Marksteine Sulcus temporalis superior Hirnasymmetrie n=22 Tiefe STS STS rechts n=9 STS links Gestationsalter (Tage)

Laminierung des Hirnparenchyms Histologie K IZ Ventrikularzone + Ganglienhügel Periventricular Zone Subventrikularzone Intermediäre Zone Sekundäre Rindenplatte Kortikalplatte Marginale Zone SP SSW 20+4 T2 Vz Gh Gh Sz

Diagnose von MCDs vor GW 24 L C right 20 GW left 22 GW LIS I

GW 25+6 Prämyelinisierende Anisotropie Corpus callosum GW 21+3

Motorische und sensible Bahnen 18 GW Kasprian et al Neuroimage 2008

Normale Konnektivität in SSW 23 23 GW Kasprian et al Neuroimage 2008

Asymmetrische ventrikelerweiterung SSW 34+4

Asymmetrische Ventrikelerweiterung SSW 34+4

GW 21+3 GW 24+3

Dünne Ventrikular/ Subventrikularzone SSW 21+3

? Fehlende Abgrenzbarkeit der sekundären Rindenplatte? GW 21+3 Best of 8

Muscle- Eye- Brain Disease

35 SSW, Ventrikulomegalie Germinolytische Zysten 35+0

35 SSW, Ventrikulomegalie Frontale Polymikrogyrie 35+0

Nierenzysten 35+0

In+opposed phase Lebersignale patholog

Weisse Substanz?

Traktographie!

Mi Zerebrale Protonen Spektroskopie Peaks in Lipid/ Laktat/ Makromolekül region Cho Crea Naa

Bilaterale frontale Polymikrogyrie Abnorme weisse Substanz Germinolytische Zysten Makromoleküle Nierenzysten Pathologische Leber Zellweger Syndrom

Take home: Fetale MRT ist mehr als nur T2- Wichtung DWI kann in verschiedenen Regionen helfen Es sollte immer der ganze Fetus beurteilt werden.sonst kann man sich die ganze Untersuchung sparen

Die fetale MRT 1. Wird zusätzlich zum pränatalen USCH routinemäßig durchgeführt 2. Ersetzt den pränatalen USCH 3. Kann erst im 3. Trimenon angewendet werden 4. 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 21 3. X-chromosomale Lissenzephalie in der Familie 4. Verdacht auf renale Agenesie

MR-Sequenzen, die bei der fetalen MRT zur Anwendung gelangen, umfassen 1. Multiechosequenzen 2. Ultraschnelle T2-gewichtete Sequenzen 3. Diffusionsgewichtete Sequenzen 4. Echoplanare Sequenzen

T1-gewichtete Information bei pränataler MRT ist nowendig zur Darstellung von 1. Multiechosequenzen 2. Ultraschnelle T2-gewichtete Sequenzen 3. Diffusionsgewichtete Sequenzen 4. Echoplanare Sequenzen

T1-gewichtete Information bei pränataler MRT ist notwendig zur Darstellung von 1. Fett 2. Mekonium 3. Methämoglobin 4. Endokrinen Drüsen

1 st Announcement 4 th Fetal MRI Course 3 rd Fetal MRI Congress 4 th Fetal MRI-course, May 13 th *hands-on workshop, May 14 th Topics What sequence for which purpose? Artifacts on fetal MRI: problems and solutions Brain: structure and connectivity When ultrasound-when MRI? The fetal musculoskeletal system The fetal heart 3 rd International Congress on Fetal MRI, May 14 th -15th Topics Malformation/disruption/acquired pathology The right and the left brain Prenatal diagnosis/ postnatal outcome Free communications VIENNA May, 13 th -15 th 2010 Invited Speakers Eugen Boltshauser/ Zuerich Rabih Chaoui/ Berlin Daniel Geschwind / Los Angeles, London Ivica Kostovic, Milos Judas/ Zagreb Gustavo Malinger/ Holon Ritsuko Pooh/ Osaka Andrea Superti- Furga/ Freiburg Ilan Timor-Tritsch/ New York Local Faculty Peter C. Brugger, Christian Czerny, Gregor Kasprian, Agnes Messerschmidt, Lukas Pezawas, Daniela Prayer, Max Schmid Richard Wasicky Medical University Vienna *New:beginners and advanced hands-on workshop

St p FETO SSW 28 SSW 34

Haut Development of Subcutaneous Fat Kulemann et al ECR 2009

Haut SSW 30

Haut SSW 23 Fetthyperintensität erst nach SSW 27/28 SSW 29

Haut Maternale Hypothyreose Maternale Euthyreose SSW 28

Hals: Thyroidea Maternale Hypothyreose SSW 28 Maternale Euthyreose SSW 29

Ultraschnelle Sequenzen SSW 20+4

Feldstärke 1.5T SAR niedriger Temperatur niedriger Fruchtwasser ok Suszeptibilität geringer 3T SAR höher Hitze Fruchtwasser - Artefakte Suszeptibilität höher PROM Knochen/ Blut Angiog

Fetales HirnMR: ab wann sinnvoll? 3T 1.5T postmortem in vivo in vivo SSW 16+0 SSW 22+0 SSW 11+5 SSW18+0

1.5T Feldstärke 3T SSW 21+3

Thorax: Herz GW 36

SSW 32+1 Gastrointestinales System: Magen/Darm US: Polyhydramnion, double bubble SSW 25+3

Syndrome with Ösophagus/ Duodenalatresia Multiple intestinale Atresia VACTERL Feingold: Microcephaly-oculo-digito-esophageal duodenal-syndrome Miller-Dieker syndrom GW 23+2 GW 27+1 GW 26+3

Gastrointestinales System: Gallenblase Morphometrie: Length, width Signalintensität: T2 and T1 Brugger PC, ECR 2006

Abdomen: Gallenblase Länge Breite 40 14 35 12 30 10 Length of gallbladder (mm) 25 20 15 10 5 18 20 22 24 26 28 30 32 34 Gestational weeks 36 38 40 42 Max gallbladder width (mm) 8 6 4 2 15 20 25 30 35 Gestational weeks 40 45 Brugger PC, ECR 2006

Abdomen: Gallenblase Signal intensities T1 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 Bile/Liver ratio,5 0,0 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 Gestational weeks 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 liver Fetal gallstones: isointense to meconium Phenomenon of the late third trimester Brugger PC, ECR 2006

Abdomen: Leber T1 T2 Echoplanar

Gastrointestinaltrakt: Dickdarm SSW 34+2 Malrotation bei Heterotaxie

Gastrointestinales System Schlucken: ab SSW 11, Saugbewegungen ab SSW 18/20 Ösophagus Magenwachstum: linear von SSW 13-39, charakteristische Anatomie ab SSW 14 Magen

Gastrointestinaltrakt: Dünn-und Dickdarm SSW 29+1 Beckwith-Wiedemann

Plazenta Struktur: ändert sich mit Schwangerschftsalter grade 0 grade I (< 27 GW) grade II (27-< 32 GW) grade III (around 38 GW) Grannum 1967

Plazenta 26 SSW 26 SSW 27 SSW Normal IUGR Preeclampsia

Linduska Placenta 2009 Plazenta Infarkt SSW 27+6 SSW 28+4

Plazenta Non-invasive placental perfusion SSW 28, normal T2-w

Plazenta Non-invasive placental perfusion SSW 28 IUGR T2-w

Autosomal dominante polyzystische Niernerkrankung Urogenitalsystem: Nieren SSW 31+5

SSW 22+6 Hypophosphatasie Musculoskeletales System

Muskeldystrophie Musculoskeletales System GW 32+0

Sulcusbildung, Gyrierung axial SSW 18 SSW 22 SSW 24 SSW 27 SSW 29 SSW 32 SSW 34 SSW 37

Sulcusbildung, Gyrierung sagittal SSW 18 SSW 22 SSW 24 SSW 27 SSW 29 SSW 32 SSW 34 SSW 37

Sulcusbildung, Gyrierung koronal SSW 18 SSW 22 SSW 24 SSW 27 SSW 29 SSW 32 SSW 34 SSW 37

Laminierung diffusionsgewichtet Histologie Ventrikularzone + Ganglienhügel Periventricular Zone Subventrikularzone Intermediäre Zone Sekundäre Rindenplatte Kortikalplatte Marginale Zone K SP Vz+Sz IZ SSW 21+6 DWI ADC

Sekundäre Rindenplatte transiente Struktur o nimmt von SSW 22-30 zu, dann ab transiente Synapsen afferenter Fasern SSW 21 SSW 18 Integrity of the subplate is crucial for normal cortical development Kostovic I: The Anatomical Record 267 1-6 (2002)

Berechnung der Differenzen Der temporalen Sulcusbildung rechts links Georg Langs, Center of Computerized Imaging

Lissenzephalie I normal Wiederholungsrisiko? SSW 21+6

Motorische und sensible Bahnen 18 GW Kostovic et al. Cereb. Cortex 2002 Rindenplatte Sekundäre Rindenplatte Intermediäre Zone VZ C S IZ VZ S IZ C Ventrikularzone Motorisch Sensibel In vivo 2D-projection In vitro T1w

General movements: (Heinz Prechtl) from GW 9 GW 23+4 Breathing, cardiac frequency tongue, head turning, shoulder elevation body movements swallowing

SSW 28

112 SSW 28

SSW 28 Fraktionale Anisotropie Splenium:.287 Genu:.336 PLIC right:.210 PLIC left (lesional):.218 Kasprian Neuroimage 2008

Prognose (so genau wie möglich) Lactate

Megacystis Microcolon Intestinal Hypoperistalis Syndrom Gastrointestinaltrakt: Dickdarm SSW 23+5 Große Blae, Hydronephrose Spleen

Hydrometrocolpos SSW 32+3 Urogenitalsystem:

Musculoskeletales System Magnetic resonance imaging is a very powerful tool but is virtually blind to bones (Brunelle, 2001) The Blind Minotaur

Fetale Neurologie Morphological, clinical and metabolic examination of the fetus * * Legido A, Valencia I, Smith JD. Rev Neurol. 2004 Sep 1-15;39(5):454-64.

Thorax: Herz T2 T1 SSFP T1 flow sensitive

Gastrointestinaltrakt: Dünn-und Dickdarm SSW 27+3 Chloriddiarrhöe Peristaltik!

Morphometrie mode 1 mode 2 mode 3 STS aspect ratio asymmetry asymmetry r l black: mean shape red and green: mean standard variations