Moderne Bildgebungstechniken in der pädiatrischen

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Moderne Bildgebungstechniken
in der pädiatrischen Radiologie
G. Staatz, M. Stenzel, H.-J. Mentzel
Übersicht
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Neue Sequenztechniken in der
pädiatrischen Schädel-MRT
Einführung
In den letzten Jahren haben einige neue Bildgebungstechniken in die pädiatrische Radiologie Einzug gehal-
3D-Sequenzen
ten. Für die Magnetresonanztomografie (MRT) des
Neurokraniums sind strukturelle Methoden auf Basis
Insbesondere in der Onkologie spielen 3D-Sequenzen
von 3D-Sequenzen dazu gekommen. Es können mikro-
eine große Rolle. Sie gestatten bei der Verwendung von
strukturelle Veränderungen mit Diffusionstechniken
sogenannten Isovoxeln, die durch gleiche Kantenlängen
beurteilt werden, Gewebecharakterisierungen sind mit
in allen 3 Raumdimensionen charakterisiert sind, eine
der Suszeptibilitätskartierung und neurokognitive
Rekonstruktion bzw. Reformatierung in beliebigen
Leistungen mit der funktionellen MRT
Raumebenen.
möglich.
Neben den klassischen multiplanaren Darstellungen in
Die MR-Diagnostik beginnt aber schon vor der Geburt
axialer, sagittaler und koronaler Orientierung sind
des Kindes. Mittels fetaler MRT lassen sich nicht nur
auch oblique Darstellungen möglich, die zu einer besse-
Fehlbildungen und Erkrankungen des ZNS, sondern
ren Beschreibung der anatomischen Beziehungen zwi-
auch des Thorax, des Abdomens und des Skelettsystems abbilden. Dieser ganzheitliche Ansatz spiegelt
sich auch in der Ganzkörper-MRT von Kindern und
Analyse von Hirnvolumenveränderungen
Jugendlichen wieder, welche insbesondere für die
Die Analyse von Hirnvolumenveränderungen wird mit
onkologische und muskuloskelettale Diagnostik nicht
Hilfe von T1-gewichteten 3D-Sequenzen durchge-
mehr wegzudenken ist.
führt.
Die Volumetrie kann zur Beurteilung von Veränderungen über die Zeit eingesetzt werden (Abb. 1). Dabei
sind anspruchsvolle Analysetechniken im Einsatz, mit
denen kortikale und Marklagerstrukturen differenziert werden können [2].
Semiquantitative Verfahren wie beispielsweise ILAB 4
(Abb. 2) können eingesetzt werden, um das Hypophysenvolumen zu beurteilen [3, 4].
Pädiatrie up2date 1
ê 2014 ê DOI http://dx.doi.org/10.1055/s-0034-1364913 ê VNR 2760512014144210803
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Einführung
Neue Sequenztechniken
in der pädiatrischen Schädel-MRT
Fetale MRT
Ganzkörper-MRT
Fazit
Moderne Bildgebungstechniken in der pädiatrischen Radiologie
Abb. 1 Vektorkarte eines 3-jährigen männlichen Kleinkinds, das im Intervall von 1 Jahr mit einem 3D-Datensatz im MRT untersucht wurde. Die Vektorpfeile
zeigen alle in Richtung des CSF-Raumes, was einer allgemeinen Größenzunahme des Hirnvolumens innerhalb dieses Jahres entspricht. Dabei gibt es bezüglich des
Ausmaßes deutliche regionale Unterschiede.
schen Tumor und Hirngewebe, aber auch zur Beurtei-
Diffusionsgewichtete MRT
lung des Verlaufs von anatomischen Strukturen (z. B.
von Hirnnerven) genutzt werden können.
Das Diffusion Weighted Imaging (DWI) ist Standard in
der Akutdiagnostik. Es basiert auf einer Charakterisie-
Stark T2-gewichtete Serien sind für die Beurteilung von
rung der Diffusionseigenschaften von Wasserstoffpro-
Arachnoidalzysten, zur Differenzierung von Cochlea
tonen in Abhängigkeit von ihrer Umgebung.
und Bogengängen, sowie im Hirnstamm und Kleinhirnbrückenwinkel zur Abgrenzung der einzelnen
Hirnnerven am besten geeignet [1].
Definition
Diffusivität ist die Eigenschaft eines Materials, die
des knöchernen Schädels möglich, sodass perspekti-
Ausbreitung von gelösten Stoffen zu ermöglichen. Ein
Maß für die Diffusivität ist der Apparent Diffusion
visch auf kranielle Computertomografien verzichtet
Coefficient (ADC).
Mittels Oberflächendarstellung ist eine Rekonstruktion
werden kann, die bislang den Goldstandard vor rekonstruktiven Eingriffen in der Neurochirurgie bzw. HNO-
Das DWI gestattet die Differenzierung von vasogenem
und MKG-Chirurgie darstellen. Eingesetzt werden
und zytotoxischem Ödem. So kann prinzipiell unter-
hierfür Sequenzen mit ultrakurzer Echozeit (UTE,
schieden werden zwischen einer Entzündung, bei der
Ultrashort Echo-Time) (Abb. 3).
die Diffusivität erhöht ist (ADC hoch), und einer Ischämie mit verminderter Diffusivität (ADC niedrig).
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Abb. 2 Bestimmung des Hypophysenvolumens mittels ILAB-4: 1 zeigt eine sagittale Ansicht der Hypophyse, 2 – 4 die Platzierung der Marker (include = grün; exclude = rot) in den 3 Raumebenen sagittal, koronal und transversal, mit denen die Gewebezugehörigkeit zugewiesen wird; 5 – 7 stellen die Position des Volume of
Interest in den 3 Raumebenen dar.
Mit einer kurzen Untersuchungszeit ist diese Technik
heute Standard in der Akutdiagnostik, insbesondere bei
Fraktionelle Anisotropie und Fiber Tracking
Kindern mit unklarer Neurologie oder beim Schädel-
Die Fraktionelle Anisotropie (FA)
den Links-rechts-Verbindungen,
Hirn-Trauma, wo sich die MRT bei entsprechender Ver-
charakterisiert das Verhältnis der
Blau den Kranial-kaudal-Verbindun-
fügbarkeit als Alternative zur Computertomografie (CT)
Diffusion entlang dieser Haupt-
gen und Grün den Anterior-poste-
eignet. Beim nichtakzidentellen („Schüttel-“)Trauma
achse in Bezug zu den anderen
rior-Verbindungen (Abb. 5 und 6).
können mittels DWI frühzeitig axonale Schäden nach-
Raumrichtungen. Die FA als
dimensionslose Größe kann Werte
Schlanke „Zigarrenformen“ des
Ellipsoiden sprechen für eine sehr
zwischen „0“ (rein isotrope Diffu-
hohe Gerichtetheit.
sion; z. B. im Wasser, Liquor) und
Zusammengefügt ergeben sich
„1“ (gerichtete Diffusion; z. B.
unter Einsatz verschiedener Ana-
Faserbündel) annehmen.
lyseverfahren Faserbilder, die es
Im Marklager kommt es im Kindes-
ermöglichen, in vivo und nicht-
alter mit zunehmender Hirnreifung
invasiv verschiedene Faserbündel
und Vernetzung der funktionellen
Strukturen über Faserbündel zu
darzustellen und auf ihre Unversehrtheit zu überprüfen.
gewiesen und somit auch Aussagen zur Prognose
getroffen werden (Abb. 4).
DWI wird zudem für die Tumorcharakterisierung verwendet. So zeichnen sich Tumore mit hoher Zelldichte
durch eine reduzierte Diffusivität aus. Die üblicherweise bei der Differenzierung von Medulloblastomen eingesetzte CT kann so perspektivisch eingespart werden.
Inwiefern das DWI genutzt werden kann, um die
einem Anstieg der FA. Sie ist Aus-
Tumorperipherie bei malignen Hirntumoren besser zu
Im klinischen Alltag wird das „Fiber
druck der Integrität der Mikro-
Tracking“ beispielsweise für das
charakterisieren, ist Gegenstand aktueller Forschung.
struktur, der Richtungskohärenz
prächirurgische Mapping einge-
und des Ausmaßes der Myelinisie-
setzt, um die Beziehung zwischen
rung.
Tumoren und größeren Faserver-
Diffusionstensorbildgebung
Zur grafischen Darstellung werden
bindungen aufzuzeigen und so
Mit einer mäßig längeren Messzeit geht das Diffusion
die bevorzugten Orientierungen
farbig dargestellt: Rot entspricht
die Operation besser zu planen
(Abb. 7, Abb. 8).
Tensor Imaging (DTI) einher. Hier wird voxelweise das
räumliche Diffusionsprofil analysiert. Unter Verwen-
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Abb. 3 Verschiedene Ansichten eines 3D-Volumendatensatzes (3D-UTE-Sequenz): a Die gekrümmte Reformation zeigt die Sutura sagittalis superior sowie die
Sutura coronalis und lambdoidea; b sagittale Ansicht des gesamten Schädels mit den 3 Conchae nasales (1), der Rhinobasis (2) und den Nähten (3); c transversale
Darstellung der Nasenhöhle; d die gekrümmte Reformation zeigt die zahntragenden Kiefer ähnlich einem OPG; e Verlauf des N. mandibularis.
Abb. 4 Nichtakzidentelles („Schüttel-“)Trauma: a Diffusionswichtung mit hyperintenser
(hell) Darstellung der kortikalen und subkortikalen Läsionen; b die T1w-Verlaufskontrolle
nach Wochen zeigt den ausgeprägten, teils zystischen Umbau des Marklagers, die konsekutive Erweiterung der inneren und äußeren Liquorräume sowie hyperintens (hell) die
älteren Blutabbauprodukte subdural beidseitig.
Abb. 5 Farbige Darstellung der bevorzugten Diffusionsrichtungen. Rot entspricht den Links-rechts-Verbindungen (z. B. Balken),
Blau den Kranial-kaudal-Verbindungen (z. B. Pyramidenbahn), Grün
den Anterior-posterior-Verbindungen (z. B. Assoziationsfasern).
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Abb. 6 Fiber
Tracking der Faserrichtungen. Blau:
klare Darstellung
der Pyramidenbahn. Nahezu fehlende kommissurale
Links-rechts-Verbindungen (Balkenagenesie; Pfeil).
dung von mindestens 6 Richtungsgradienten gelingt es,
die bevorzugte Diffusionsrichtung in einem Voxel als
Tensor in Form eines Ellipsoids zu charakterisieren. Die
Diffusion wird dabei quantitativ durch Richtung und
Länge der Hauptachse des Ellipsoids beschrieben.
Eingesetzt wird das DTI zur Beurteilung von Fehlbildungen wie kortikalen Dysplasien, Lissenzephalie,
Holoprosenzephalie und anderen Störungen der Architektur [5 – 6]. In der Traumadiagnostik wird gegenwärtig untersucht, ob das DTI prognostisch für das funktionelle Outcome der Patienten verwendet werden
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kann [8].
Abb. 7 4 Jahre und 5 Monate alter Junge mit pontinem Gliom: a T2w-Sequenz koronal mit relativ gut begrenzter Raumforderung des Pons, die linksseitig inhomogen signalreichere Anteile (Nekrosen) enthält; b T2w sagittal glatt begrenzte, inhomogene Tumorentität; c die MR-Spektroskopie (TE 135 ms) zeigt einen sehr
hohen Cholin-Peak im Sinne eines höhergradig malignen Tumors (Ponsgliom); d Fiber Tracking zur Beurteilung der Faserstrukturen. Die Pyramidenbahn ist durch
den Tumor deutlich verdrängt.
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Moderne Bildgebungstechniken in der pädiatrischen Radiologie
DTI kann auch dazu dienen, Unterschiede in der Myelinisierung zwischen einzelnen Kindern aufzuzeigen.
Dies erfolgt bislang in der Regel mit Region-of-InterestAnalysen (ROI), bei denen ROIs in anatomisch definierte
Areale gelegt und die jeweiligen quantitativen Parameter FA und ADC ermittelt werden. Weitere Maße sind
die mittlere oder die radiale Diffusivität. Vergleiche mit
Referenzwertdaten liefern dann Einschätzungen über
Veränderungen der Mikrostruktur des Gehirns bei
Patienten. Einsatz gefunden hat diese Methode beispielsweise bei der Beschreibung von Phakomatosen.
Künftige Studien, insbesondere bei neurokognitiven
und komplexen Fragestellungen, sollten eine Kombination des mikrostrukturellen DTI mit der funktionellen
MRT beinhalten [10, 11].
Suszeptibilitätsgewichtete MRT
Abb. 8 Zwölfjähriges Mädchen mit pilozytischem Astrozytom und armbetonter Hemiparese rechts nach mikrochirurgischer Teilexstirpation. Das Fiber Tracking zeigt einen
asymmetrischen Befund der Dichte der Faserbündel (FA rechts < links) zu Ungunsten der
rechten Seite.
Das Susceptibility-weighted Imaging (SWI) beruht auf
einer T2*-gewichteten Sequenz (GradientenechoSequenz) und nutzt Signalalterationen aus, die durch
Störungen in der Magnetfeldhomogenität verursacht
Ganzhirnanalyse (Whole-Brain-Analyse)
werden.
Die aktuell entwickelte Methodik
oder aber Autismus-Spektrum-
der Ganzhirn-Analyse (whole brain
analysis, WB-Analyse) gestattet
Störungen genannt [9].
Problematisch bei dieser Technik
Analysen des FA-Wertes für Grup-
sind die – abhängig von der
penvergleiche. Hierfür sind
gewünschten Ortsauflösung und
umfangreiche Nachverarbeitungen
damit verbundenen Detailgenau-
zur Normalisierung der Hirne und
igkeit – langen Messzeiten, die
statistische Rechenprozesse erfor-
hohe Sensitivität gegenüber Bewe-
derlich. Vorteil im Vergleich zur
gungen der Patienten, Magnet-
Im Vergleich zu gesundem Hirngewebe können Sub-
ROI-Analyse ist, dass hier das
gesamte Gehirn untersucht wird
feldinhomogenitäten und Pulsationsartefakten.
stanzen mit etwas geringeren Suszeptibilitäten (oxy-
und die Auswertung standardisiert
Niedrige FA-Werte können durch
Suszeptibilitäten (deoxygeniertes Blut, eisenhaltige
ist.
mikrostrukturelle Veränderungen
Gewebe) vorkommen. Größere Suszeptibilitätsunter-
Diese Methode eignet sich insbe-
innerhalb der Faserstruktur oder
schiede bestehen an Gewebegrenzen, z. B. an Luft-
sondere für die Untersuchung von
durch Verletzung der Axonmem-
Gewebe- oder Luft-Knochen-Grenzen.
Entwicklungsstörungen und von
bran oder der Myelinscheide verur-
kinderpsychiatrischen Erkrankun-
sacht sein. Problematisch sind
Suszeptibilitätsunterschiede führen ganz allgemein zu
gen. Häufig wird die FA-WB-Analyse in der Erforschung neuro-
auch kreuzende Faserbündel, da es
hier innerhalb der Voxel zu deut-
Störungen der Magnetfeldhomogenität und bewirken
kognitiver Störungen eingesetzt.
lichen Variationen der FA kommt.
Beispielhaft seien die Legasthenie
Definition
Die Suszeptibilität beschreibt als physikalische Größe
die Magnetisierbarkeit von Materie in einem äußeren
Magnetfeld.
geniertes Blut, Kalzium), aber auch mit leicht höheren
so einen Signalverlust in T2*-gewichteten Sequenzen,
der sich hypointens (dunkel) darstellt. Die Hauptanwendung dieses Phänomens stellt die funktionelle MRT
dar (siehe unten).
Als hochauflösende BOLD-Sequenz (siehe unten) unter
Einbeziehung der MRT-Phaseninformation wird die
SWI zur Darstellung von kleinsten Venen eingesetzt
[12]. Mit ihr sind eine Vielzahl von Gefäßpathologien
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ple Kavernome).
Suszeptibilitätskartierung (QSM,
Quantitative Susceptibility Mapping)
zum Nachweis subtiler Blutungen, beispielsweise im
Eine quantitative Analyse der Phaseninformation wie bei der Suszep-
Die mit Hilfe des QSM bestimmten
magnetischen Gewebeeigenschaf-
Rahmen eines Schütteltraumas, und in der Differen-
tibilitätskartierung oder QSM (Quan-
ten können neben der Beurteilung
zierung von angeborenen venösen Anomalien (DVA,
titative Susceptibility Mapping)
des Eisengehalts bestimmter Kern-
Developmental Venous Anomalies), die sonst eine
ermöglicht eine Differenzierung
gebiete auch Einsatz in der Beur-
von Eisen- und Kalzium-haltigen
teilung von neurodegenerativen
Gewebekompartimenten [13, 14],
Erkrankungen finden, da sich hier
womit cCT-Untersuchungen einge-
im Marklager Veränderungen in
spart werden können (Abb. 9).
der Suszeptibilität des Myelins
ergeben (Abb. 10) [14 – 17].
SWI wird eingesetzt in der forensischen Radiologie
Kontrastmittelapplikation im MRT erfordern würden
(Abb. 8).
Funktionelle MRT
Die funktionelle MRT, abgekürzt fMRT, ist eine vielbe-
Der BOLD-Effekt
forschte Methode der modernen Neurowissenschaften.
Der BOLD-Effekt (BOLD = Blood Oxy-
Da mehr Sauerstoff angeboten
Sie gestattet nichtinvasiv Einblick in die Reaktion des
Gehirns auf interne oder externe Reize. Methodisch
genation Level Dependent) beruht
auf differenten magnetischen
wird, als nötig ist, hat das intravasale Blut in den aktivierten
können für die fMRT als Kontrastmechanismen die
Eigenschaften von oxygeniertem
Regionen einen relativ höheren
Blutvolumen- und Blutflussänderung sowie der BOLD-
und deoxygeniertem Hämoglobin.
Oxy-Hb-Gehalt als in der Umge-
Kontrast eingesetzt werden [18].
Im Falle einer neuronalen Aktivie-
bung. Der relative Desoxy-Hb-
rung kommt es über die Bedarfs-
Gehalt sinkt, und es kommt folg-
Die fMRT ist demzufolge eine indirekte Möglichkeit,
meldung zu einem höheren Ange-
lich zu einem Signalanstieg, der
neuronal aktive Areale darzustellen, die auch im Kin-
bot an oxygeniertem Blut, verbun-
mittels schneller suszeptibilitäts-
desalter schon erfolgreich eingesetzt werden kann [19,
den mit einer regionalen Blutflussund Blutvolumensteigerung.
empfindlicher MR-Sequenzen
erfasst werden kann.
20]. Gebunden ist die fMRT an ein Experiment, das aus
einem Wechsel zwischen Aktivierung und Ruhe
besteht; je nach interessierender Funktion sind diese
Experimente sehr einfach (z. B. Fingertapping, Blitzlicht, Wörternennen) oder aber sehr komplex (z. B.
Lösung von mathematischen Aufgabe) [21, 22].
Klassische und robuste Anwendungen der fMRT stellen
die Lokalisation des motorischen und visuellen Kortex
dar (Abb. 11); praktische Einsatzgebiete ergeben sich in
der Tumorchirurgie bei entsprechend lokalisierten
Raumforderungen. Etabliert ist der Einsatz auch bei
Kindern zur Beurteilung der sprachdominanten
Hemisphäre, beispielsweise vor Epilepsiechirurgie [23].
Inwiefern künftig invasive Verfahren wie der WADATest hierdurch eingespart werden können, bleibt noch
offen. Problematisch sind fMRT-Studien bei Kindern,
die höhere kognitive Anforderungen stellen – nicht
bezüglich der Durchführung (Problem der Compliance), sondern auch hinsichtlich der Auswertung und
Interpretation der fMRT-Daten [24].
Cave: Die funktionelle MRT ist keine evidenzbasierte Methode zur Lokalisation von funktionellen Zentren. Die Anwendung in der klinischen Diagnostik
ist kritisch zu überprüfen.
Abb. 9 Differenzierung einer Developmental Venous Anomaly (DVA) mit SWI: a, b Die
T1w-Sequenz mit Gd-DTPA transversal und koronal zeigt die Spider-artige Kontrastierung
der zarten Gefäße, die in ein größeres venöses Gefäß drainieren; c, d SWI mit Magnitudenbild (c) und Phasenbild (d) demonstriert die Spider-artige Gefäßarchitektur ohne Kontrastmittelgabe.
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differenzierbar (z. B. kapilläre Teleangiektasien, multi-
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Abb. 10 Männlicher Jugendlicher (16 Jahre) mit dysembryoblastisch-neuroepithelialem Tumor (DNET). a FLAIR: hyperintense Veränderung im Marklager mit
Bezug zum Seitenventrikelhinterhorn; b erhöhte Diffusivität in der ADC-Karte; c verminderte fraktionelle Anisotropie; d, e T2*-gewichtete Sequenz (d) und Minimalwertprojektion (MIP; e) zeigen eine hypointense Läsion (Pfeil); f in der Suszeptibilitätskarte zeigt die Läsion geringe Intensität, passend zur Ablagerung von
Kalzium.
Fetale MRT
Technik
Kontraindikationen das fetale MRT
Als Kontraindikationen gelten die üblichen MRT-Kontraindikationen wie Herzschrittmacher, magnetisches
Die fetale MRT hat sich als ergänzendes Untersu-
Metall im Körper oder auch großflächige Tätowierun-
chungsverfahren zum pränatalen Ultraschall für eine
gen (Verbrennungsgefahr).
Reihe von Indikationen im ZNS sowie im thorakalen,
Generell sollte die fetale MRT nicht vor der 20.
Schwangerschaftswoche (SSW) durchgeführt wer-
abdominalen und muskuloskelettalen Bereich (Abb. 12)
etablieren können.
den.
Durch die Entwicklung von ultraschnellen MR-Sequen-
Merke: Zumeist wird eine MR-Diagnostik des Feten
zen lassen sich heutzutage fetale Bewegungsartefakte
ab der 22. – 23. SSW empfohlen [26].
recht gut kompensieren, und mittels Diffusionsbildgebung können nicht nur Ischämien oder Myelinisie-
Für die fetale MRT eignen sich 1,5-Tesla-Geräte besser
rungsstörungen im Gehirn, sondern zum Beispiel auch
als 3-Tesla-Geräte, da bei 1,5 Tesla die spezifische
renale Malformationen schnell erfasst werden [25].
Energieabsorptionsrate (SAR) und störende Suszeptibi-
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Abb. 12 Fetales MRT in der 23. SSW (sagittal): Fetus in Steißlage.
In der True-FISP-Sequenz findet sich im Bereich der rechten unteren
Extremität dorsalseitig ein ausgedehntes Lymphangiom, welches
sich dorsalseitig von gluteal über den gesamten Oberschenkel bis
in die proximale Wade erstreckt.
Cave: Da eine gewisse Menge von Gadolinium-CheAbb. 11 Jugendliche Patientin (17 Jahre) mit einer arteriovenösen
Malformation links okzipital. Funktionelle MRT präinterventionell
zur Beurteilung des visuellen Kortex (fMRT-Karte auf anatomischem MP-RAGE-Scan koregistriert). Die funktionelle t-Map zeigt
unter visueller Stimulation mittels Flicker-Light eine deutliche
Aktivierung im primär visuellen Kortex rechts. Auf derselben Höhe
ist links keine Aktivierung nachweisbar. Etwas höher gelegene
Schichten zeigen eine durch das Angiom nach dorsal verschobene
BOLD-Antwort links.
laten die Plazenta passiert, ist von einer Kontrastmittelgabe in der Schwangerschaft abzuraten [27].
Indikationen
Als Indikationen für die fetale MRT unterscheidet man
mütterliche und kindliche Indikationen. Im Folgenden
wird detaillierter auf die kindlichen Indikationen im
litätsartefakte vergleichsweise geringer sind. Als Spu-
ZNS sowie im Kopf-Hals-, Thorax- und Abdomen-
len werden typischerweise Mehrkanalspulen (Phased
bereich eingegangen.
Array Coils) eingesetzt.
MR-Sequenzen für das fetale MRT
Indikationen für die fetale MRT
Stark T2-gewichtete Sequenzen:
Mütterliche Indikationen:
HASTE (Half-Fourier Acquisition Single-Shot
█
Adipositas
Turbo-Spin Echo)
█
Oligo-/Anhydramnion
█
SSFSE (Single Shot Fast Spin Echo)
█
fetale ZNS-Diagnostik bei tief im Becken stehendem
█
Balanced Steady State Free Precession (bSSFP)/
True-FISP (True Fast Imaging With Steady
█
Precession)
fetalem Kopf
Kindliche Indikationen:
█
zerebrale Anomalien
█
Raumforderungen im Kopf-Hals-Bereich
█
Lungenfehlbildungen
█
kongenitale Zwerchfellhernie
Diffusionsbildgebende Sequenzen:
█
abdominelle Tumore
DWI (Diffusion Weighted Imaging)
DTI (Diffusion Tensor Imaging)
█
Darmobstruktion [27]
T1-gewichtete Gradientenecho-Sequenzen:
█
█
█
2D-FLASH (2 D Fast Low Angle Shot)
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Abb. 13 Fetales
MRT in der 24. SSW
(HASTE, sagittal):
zystische Erweiterung der hinteren
Schädelgrube im
Sinne einer DandyWalker-Malformation und begleitende okzipitale Meningozele.
auch pränatal erworbene Hirnerkrankungen wie Hirnblutungen, Entzündungen und deren Folgen (z. B.
Toxoplasmose) oder ischämische Läsionen frühzeitig
erkennen.
Fehlbildungen der hinteren Schädelgrube wie DandyWalker-Malformationen (Abb. 13) oder auch des
kraniozervikalen Übergangs wie die Chiari-II-Malformation lassen sich im Vergleich zum Ultraschall mittels
fetaler MRT präziser darstellen.
Merke: Für die Erfassung jeglicher Pathologien ist
die Kenntnis der fetalen Entwicklung und der
Normalbefunde einschließlich der biometrischen
Normwerte in der jeweiligen Schwangerschaftswoche essenziell.
Die häufigste Indikation zur weiterführenden MR-
Abb. 14 Fetales
MRT in der 28. SSW
(HASTE, koronal):
Balkenagenesie mit
Stierhorn-Deformität der Seitenventrikel.
Diagnostik stellt die sonografisch detektierte Ventrikulomegalie dar. Ursachen eines Hydrozephalus wie die
Aquäduktstenose sind zumeist bereits intrauterin zu
erkennen, so dass die Abwägung möglicher Therapieoptionen schon frühzeitig erfolgen kann.
Ab einem Diameter des Atriums von 12 mm ist die
Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen von zusätzlichen
Fehlbildungen wie einer Balkenagenesie (Abb. 14),
von Heterotopien, Kleinhirnmalformationen oder der
Schizenzephalie erhöht. Der Balken kann zum einen
direkt in den 3 Raumrichtungen detektiert werden,
zum anderen lässt sich in der Diffusionswichtung eine
Balkenagenesie durch den Nachweis der unmyelinisierten Fasern des Corpus callosum ausschließen [26].
Neue Methoden wie die funktionelle Magnetresonanztomografie (fMRT), die Diffusionstensorbildgebung
(DTI) und die Magnetresonanzspektroskopie (MRS)
█
ZNS
werden zukünftig auch ihren Einsatz in der fetalen
Mögliche Indikationen für eine fetale MRT des ZNS sind
MRT finden [28].
folgende:
█
Beurteilung der Hirnentwicklung, Entwicklungs-
█
Kopf-Hals-Bereich
störungen des Gehirns
Hauptindikationen für die fetale MRT der Kopf-Hals-
█
pränatal erworbene Hirnerkrankungen
Region liegen auf folgenden Gebieten:
█
Fehlbildungen wie Dandy-Walker-Malformation,
█
Chiari-II-Malformation oder Balkenagenesie
█
Gesichtsschädels (z. B. Lippen-Kiefer-GaumenSpalten)
Ventrikulomegalie, Hydrozephalus
█
Hirnentwicklung durch präzise Darstellung der neuronalen Migration, der Myelinisierung und der Gyrierung
Vorteile gegenüber dem Ultraschall [26]. Es lassen sich
Heterotopien, Gyrierungs- und Fusionsstörungen, aber
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Charakterisierung von zervikalen Raumforderungen
(z. B. Lymphangiom, Teratom, Hämangiom)
Aufgrund des hohen Weichteilkontrasts bietet die fetale MRT insbesondere hinsichtlich der Beurteilung der
kongenitale Malformationen des Gesichts bzw. des
█
Erfassung einer Schilddrüsenagenesie [26]
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█
Thorax
Abb. 15 Fetales
MRT in der 31. SSW
(HASTE, koronal).
Nachweis einer
Zwerchfellhernie
links mit intrathorakalen Dünndarmschlingen.
Mittlerweile hat sich die fetale MRT auch bei der
Abklärung thorakaler bzw. pulmonaler Fehlbildungen
etabliert. Zu den häufigsten Erkrankungen zählen
folgende:
█
kongenitale Zwerchfellhernie
█
kongenitale zystisch-adenomatoide Malformation
█
bronchopulmonale Sequestration
█
bronchogene Zysten [29]
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Die Entwicklung bzw. das Wachstum der normalen
Lungen lässt sich einerseits mittels Lungenvolumetrie
evaluieren, andererseits kann die Lungenreifung
anhand der Signalintensität in T2-gewichteten AufnahRolle bei der Beurteilung einer Lungenhypoplasie bei
Feten mit einer kongenitalen Zwerchfellhernie (CDH)
(Abb. 15). Bei diesen Patienten wird zusätzlich auch das
Ausmaß einer möglichen assoziierten Leberhernierung
bestimmt, welches erheblichen Einfluss auf die Prognose der Kinder mit CDH hat [29].
Abgrenzung der hyperintensen Zysten zu den umgeKongenitale zystische adenomatoide Malformationen
benden Strukturen besser beurteilen, sondern es kann
(CCAM) sind die häufigsten pulmonalen Fehbildungen
auch eine bronchiale Obstruktion durch einen entspre-
und können im fetalen MRT als solide oder zystische
chenden raumfordernden Effekt der bronchogenen
Raumforderungen (mikro-/makrozystisch) imponieren
Zyste frühzeitig erkannt werden. Auf der Basis der
(Einteilung nach Stocker I – III). Interessanterweise
MRT-Befunde kann bei diesen Kindern die Entschei-
bilden sich diese hamartösen Malformationen in der
dung zu einer ex utero intra partum Therapie mit
Hälfte der Fälle ab der 28. SSW spontan zurück. Ent-
ECMO und Zystenresektion getroffen werden [29].
scheidend für die Prognose ist die Ausbildung eines
begleitenden Hydrops, eines Polyhydramnions oder
█
Abdomen
eines Mediastinalshifts, welche ebenfalls mittels feta-
Ab der 23. Schwangerschaftswoche lassen sich die
lem MRT evaluiert werden können [27].
intraabdominalen Organe des Feten im MRT suffizient
beurteilen. Kenntnisse zur Größenentwicklung sowie
Nicht selten wird zusätzlich zur CCAM eine Lungen-
der Signalintensitäten der Organe des Abdomens und
sequestration beobachtet, die in bis zu 10 % der Fälle
Retroperitoneums in der Fetalzeit sind dabei für eine
auch infradiaphragmal auftreten kann. Ein Lungen-
Wertung der Befunde enorm wichtig.
sequester bildet sich ähnlich wie die CCAM signalreich
in T2-gewichteten Aufnahmen ab, so dass die Differen-
Mögliche Indikationen für die fetale MRT im Abdomi-
zierung beider pulmonaler Fehlbildungen schwierig
nalbereich sind:
sein kann. Beweisend für den Lungensequester ist die
█
Identifizierung eines pathologischen zuführenden
arteriellen Gefäßes aus der thorakalen oder abdomi-
Lageanomalien oder Fehlbildungen der Oberbauchorgane
█
nellen Aorta, welches als strichförmige signallose Gef-
Darstellung des Schluckaktes, Verdacht auf Ösophagusatresie
äßstruktur zu erkennen ist [27]. Genau wie die CCAM
█
Atresien und Stenosen des Gastrointestinaltrakts
zeigt auch ein Lungensequester eine hohe spontane
█
Lageanomalien oder Fehlbildungen des Urogenital-
Rückbildungsquote noch während der Schwangerschaft.
systems
█
Abschätzung der Nierenfunktion
█
Einschätzung von Harntransportstörungen
Bronchogene Zysten sind in erster Linie durch ihre enge
anatomische Lagebeziehung zum Tracheobronchial-
Mit T2-gewichteten Standardsequenzen sind Lage-
baum zu diagnostizieren. Gegenüber dem Ultraschall
anomalien oder Fehlbildungen der Oberbauchorgane
lässt sich mittels der fetalen MRT nicht nur die
oder des Urogenitalsystems (Abb. 16) gut abzubilden.
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men abgeschätzt werden. Beides spielt eine wichtige
Moderne Bildgebungstechniken in der pädiatrischen Radiologie
Abb. 16 Fetales
MRT des Abdomens, 33. SSW.
Die True-FISPSequenz in koronaler (a) und sagittaler
(b) Schnittführung
zeigt eine flüssigkeitsgefüllte zystische vaginale Dilatation mit longitudinalem Vaginalseptum bei komplexer urogenitaler
Fehlbildung. Intrauteriner Fruchttod
in der 38 + 2. SSW.
fetale Anatomie kann mit fetaler MRT übersichtlich
dargestellt werden und dient zur Planung des peri- und
postnatalen Managements sowie zur Beratung im
perinatologischen Konsil.
Ganzkörper-MRT
Technik
Durch die Entwicklung moderner Gerätetechnik hat
sich die Ganzkörper-MRT in den letzten Jahren bei
einer Vielzahl von Fragestellungen im pädiatrischen
Patientengut etablieren können. Mit Hilfe eines automatisch verschiebbaren Untersuchungstisches und
dedizierter Körperspulen mit multiplen Spulenelementen lassen sich MRT-Aufnahmen von Kopf bis Fuß
in hoher Auflösung akquirieren [31 – 33].
Das Basis-Untersuchungsprotokoll besteht in der Regel
aus STIR-(Short-Tau-Inversion-Recovery)-Sequenzen in
koronaler Schnittführung (Abb. 17 – 20), die je nach
Fragestellung durch T1-gewichtete koronale Sequenzen
und STIR- bzw. T2-gewichtete Sequenzen in transversaler Schnittführung ergänzt werden [31].
Für Fragestellungen im Bereich der Wirbelsäule bzw.
des Spinalkanals sind zusätzlich Akquisitionen in sagittaler Schnittführung anzufertigen.
Insbesondere für das Staging von soliden Tumoren müssen weitere Standardsequenzen im ZNS-, Thorax- und
Abdomenbereich durchgeführt werden, so dass sich die
Untersuchungszeit von durchschnittlich 1 Stunde noch
verlängern kann.
Bei sonografisch nachgewiesenem Polyhydramnion
Merke: Für die Detektion von kleinen Rundherden
und fehlender Flüssigkeitsfüllung des Magens ermög-
unter 6 mm Größe ist nach wie vor ein zusätzliches
lichen dynamische SSFP-Sequenzen die Darstellung des
Thorax-CT erforderlich, da die Sensitivität des MRT
fetalen Schluckakts und den direkten Nachweis einer
für diese Fragestellung im Vergleich zum CT auch
Ösophagusatresie. Auch weiter distal im Gastrointesti-
heutzutage noch nicht ausreicht [33].
naltrakt gelegene Atresien oder Stenosen sind mittels
fetaler MRT zu dokumentieren. Dabei dient das in der
Mit Blick auf die funktionelle Bildgebung bzw. das PET-
T1-Wichtung signalreich zur Darstellung kommende
CT wurden in den letzten Jahren spezielle Ganzkörper-
Mekonium als intrinsisches Kontrastmittel [26].
Applikationen entwickelt, die neben der anatomischen
bzw. morphologischen auch funktionelle Informatio-
Diffusionsgewichtete Aufnahmen können nicht nur für
nen liefern. Hierzu gehört die Ganzkörper-Diffusions-
die Lokalisation der Nieren, sondern auch hinsichtlich
bildgebung, welche mittels spezieller STIR-Sequenzen
der Abschätzung der künftigen Nierenfunktion wert-
(DWIBS, Diffusion Weighted Whole Body Imaging With
volle Zusatzinformationen geben [30] und spielen bei
Background Body Signal Suppression) erste vielver-
den häufigsten Fehlbildungen – den sog. CAKUT (con-
sprechende Ergebnisse erbracht hat [32]. Auch die
genital anomalies of the urinary tract) – eine Rolle; das
Kombination der Positronen-Emissions-Tomografie
Ausmaß einer fetalen Harntransportstörung sowie die
(PET) mit der Ganzkörper-MRT hat bereits Anwendung
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Varia
55
Abb. 18 Ganzkörper-MRT bei
einem 10 Jahre
alten Mädchen mit
fibröser Dysplasie.
Signalreiche Läsionen in der rechten
Tibiadiaphyse und
im rechten proximalen Femur, hier
mit begleitendem
periossärem Ödem
bei Knochenfissur.
Abb. 19 Ganzkörper-MRT bei
einem 14-jährigen
Mädchen mit
CRMO. Signalreiche
Knochenmarkinfiltration mit begleitendem periossärem Ödem in den
distalen Femora
und proximalen
Tibiae.
Abb. 17
Abb. 18
Abb. 19
Abb. 20
bei pädiatrischen Patienten gefunden. Inwieweit diese
Bei der Metastasensuche von soliden Tumoren wird eine
neuen MR-Methoden Einzug in die klinische Routine
ähnliche Sensitivität und Spezifität wie beim PET-CT
erlangen, kann zum gegenwärtigen Zeitpunkt aber
erreicht, wobei die funktionelle Information des PET-
noch nicht abgeschätzt werden [32].
CT im MRT allerdings noch nicht abgebildet werden
kann. Hier ruhen die Hoffnungen auf der GanzkörperDiffusionsbildgebung und der MRT-PET, die jedoch wie
Indikationen
bereits erwähnt noch im Erprobungsstadium sind.
Abb. 20 Ganzkörper-MRT bei
einem 5-jährigen
Jungen. Sowohl im
Bereich der Extremitätenmuskulatur
sowie geringer im
Bereich des Körperstamms zeigt sich
eine diffuse, flächige Entzündungsaktivität mit ödematösen Veränderungen, passend zum
Befund einer
Dermatomyositis.
Die Ganzkörper-MRT findet mittlerweile eine breite
Anwendung für das Staging benigner und maligner
Systemerkrankungen wie z. B. einer Leukämie (Abb. 17).
Häufigste Indikationen der Ganzkörper-MRT [31]
█
% und 99 % für die Erfassung des Lymphknotenbefalls
multifokale Erkrankungen des
muskuloskelettalen Systems wie
█
fibröse Dysplasie (Abb. 18)
die Dermatomyositis (Abb. 20)
█
Langerhanszell-Histiozytose
und die juvenile idiopathische
und 91 % bzw. 99 % für die Erfassung extranodaler
Manifestationen angegeben [32].
█
phomen und soliden Tumoren
Die Sensitivität und Spezifität der Ganzkörper-MRT für
das Staging von Lymphomerkrankungen werden mit 98
Ausbreitungsdiagnostik bei Lym-
█
(LCH)
chronisch rekurrierende multifokale Osteomyelitis (CRMO)
█
Arthritis
Fokussuche bei unklaren Fiebersyndromen
(Abb. 19)
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Abb. 17 Ganzkörper-MRT bei
einem 5-jährigen
Jungen mit leukämischer Infiltration
des Knochens,
betont in beiden
distalen Femora.
Moderne Bildgebungstechniken in der pädiatrischen Radiologie
Bei Knochenmarkprozessen wie der fibrösen Dysplasie
Über die Autoren
(Abb. 18) oder der LCH ist die Ganzkörper-MRT der
Skelettszintigrafie überlegen. Für die Diagnostik bei
Gundula Staatz
CRMO (Abb. 19) stellt die Ganzkörper-MRT heutzutage
das Verfahren der Wahl dar. Dies gilt auch für die Dar-
Jahrgang 1963, Univ.-Prof. Dr. med.,
stellung des muskulären Befalls bei Dermatomyositis,
1983–1990 Medizinstudium an der
für welche mittels Ganzkörper-MRT die günstigste
RWTH Aachen mit mehrmonatigem
Biopsiestelle evaluiert werden kann (Abb. 20).
Auslandsstudium an der University of
Michigan, Ann Arbor, USA, und an der
Merke: Die Ganzkörper-MRT stellt derzeit keine
University of Queensland, Brisbane,
Standardbildgebung bei Kindesmisshandlung dar.
Australien. 1990–1999 Assistenzärz-
Zwar lassen sich kleine intrazerebrale Verletzungen
tin an der Klinik für Radiologische
Diagnostik, Universitätsklinikum der
oder axonale Scherblutungen sensitiv im SchädelMRT zum Beispiel mittels suszeptibilitätsgewichteter Bildgebung (SWI) erfassen, insbesondere bei
der Altersbestimmung von Frakturen bei mehrzeitigen Traumata im Skelettsystem ist die MRT der
konventionellen Röntgendiagnostik jedoch aufgrund der niedrigeren Sensitivität und Spezifität
[34] unterlegen.
RWTH Aachen. 1999–2005 Oberärztin für die Gesamtradiologie und leitende Oberärztin für den Bereich Pädiatrische Radiologie, Klinik für Radiologische Diagnostik,
Universitätsklinikum der RWTH Aachen. 2002 Habilitation und Erlangung der Venia legendi für das Fach Diagnostische Radiologie. 2005–2009 W2-Professorin für
Pädiatrische Radiologie, Institut für Diagnostische Radiologie, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg.
Seit 2009 W2-Professorin und Leiterin der Sektion Kinderradiologie, Klinik und Poliklinik für Diagnostische und
Interventionelle Radiologie, Universitätsmedizin der
Johannes-Gutenberg-Universität Mainz. Spezielle Interes-
Fazit
Die Errungenschaften der moder-
rung von ZNS-Erkrankungen
nen MRT bieten auch für die pädiatrische Neuroradiologie immense
Anwendung gefunden; die Methode wird zukünftig mit der techni-
Möglichkeiten. Sowohl für klinisch
schen Weiterentwicklung des MRT
relevante Fragestellungen als auch
und der Bereitstellung von immer
für die Grundlagenforschung sind
schnelleren hochauflösenden
diese Techniken in ihrem Einsatz
Sequenzen, insbesondere für Fra-
bei Kindern höchst interessant und
gestellungen im Thorax- und
werden künftig zu einem weiteren
Abdomenbereich, profitieren.
Ausbau der Bedeutung der MRT für
die pädiatrische Bildgebung füh-
Die Ganzkörper-MRT bietet für eine
Reihe von pädiatrischen System-
ren, sodass Methoden mit ionisie-
erkrankungen eine hohe Sensitivi-
render Strahlung (cCT) zunehmend
tät und Spezifität und hat sich
seltener benötigt werden.
daher einen festen Platz in der
Die fetale MRT hat mittlerweile
kinderradiolgischen Diagnostik
nicht nur für die pränatale Abklä-
erobern können.
sengebiete: moderne Schnittbildverfahren, Sonografie,
funktionelle Bildgebung.
Hans-Joachim Mentzel
Jahrgang 1966, Univ.-Prof. Dr. med.,
Facharzt für Diagnostische Radiologie, Schwerpunkt Kinderradiologie.
Leiter der Sektion Pädiatrische Radiologie, IDIR I am Zentrum für Radiologie des Universitätsklinikum Jena seit
2008. Promotion 1999, Habilitation
2006, Facharzt 2000, Schwerpunkt
2003, DEGUM Stufe III Pädiatrie 2010.
Rufe an die Julius-Maximilians-Universität zu Würzburg
(2008), Humboldt-Universität und Freie Universität Berlin
(2009) und die Friedrich-Schiller-Universität Jena (2008).
Derzeitige wissenschaftliche Schwerpunkte: pädiatrische
Neuro-MRT (DWI, DTI, SWI), Ganzkörper-MRT, fetale MRT,
Post-mortem-Bildgebung (CT/MRT), Kontrastmittelsonografie (MUS, CEUS), Elastografie, quantitativer Ultraschall.
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Varia
Martin Stenzel
57
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Diagnostische Radiologie, Schwerpunkt Kinderradiologie. Oberarzt der
Sektion Pädiatrische Radiologie, IDIR I
am Zentrum für Radiologie des Universitätsklinikum Jena seit 2009. Promotion 2007, Facharzt 2007, Schwerpunkt 2010, DEGUM Stufe II Radiologie 2009. Wissenschaftliche Schwerpunkte: pädiatrische
Neuro-MRT (DWI, DTI, SWI), Ganzkörper-MRT, muskuloskelettale MRT (UTE), fetale MRT, Post-mortem-Bildgebung (CT/MRT), Kontrastmittelsonografie (MUS, CEUS),
bildgebende Verfahren bei akzidentellem und nichtakzidentellem Trauma.
55 – 59
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Korrespondenzadresse
Univ.-Prof. Dr. Gundula Staatz,
Leiterin der Sektion Kinderradiologie
Klinik und Poliklinik für Diagnostische und
Interventionelle Radiologie
Universitätsmedizin Mainz
Langenbeckstr. 1
55131 Mainz
E-Mail: [email protected]
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Varia
59
CME-Fragen
█
1
Welche MR-Technik wird in der
Akutdiagnostik hauptsächlich
eingesetzt, um zwischen vasogenem und zytotoxischem
Hirnödem zu unterscheiden?
A MR-Angiografie (MRA)
B diffusionsgewichtete MRT (DWI)
C MR-Spektroskopie (MRS)
D MR-Volumetrie
E
Ultrashort Echo-Time Imaging (UTE)
█
2
A zerebrales Blutvolumen
B zerebraler Blutfluss
C Kontrastmittelenhancement
D mittlere Diffusivität
E
BOLD-Effekt
█
3
Wozu dienen Suszeptibilitätskartierungen?
A Differenzierung von eisen- und kalziumhaltigen Gewebekompartimenten
B Volumetrie von Marklager- und Kortexstrukturen
C Darstellung von Oberflächenstrukturen
D Aufzeigen von frischen Hirninfarkten
E
farbige Darstellung von Blutgefäßen
█
4
Was bildet bei der funktionellen
MRT die Grundlage der Darstellung?
A der sogenannte BOLD-Effekt
B das elektrische Signal der Neuronen
C die Faserbündel
D der T1-Kontrast
E
das Kontrastmittel
█
5
Welche moderne MR-Technik wird
beim Schütteltrauma frühzeitig eingesetzt, um möglichst rasch axonale
Schäden aufzuzeigen?
A Dual-Source-CT
B Ganzkörper-MRT (GK-MRT)
C MR-Spektroskopie (MRS)
D funktionelle MRT (fMRT)
E
diffusionsgewichtete MRT (DWI)
█
6
Welches ist keine klassische kindliche Indikation für das fetale MRT?
A Hydrozephalus
B Zwerchfellhernie
C Beckenendlage
D Nierenfehlbildungen
E
Raumforderungen
CME
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Was wird mit Hilfe des Apparent
Diffusion Coefficients (ADC)
beurteilt?
Moderne Bildgebungstechniken in der pädiatrischen Radiologie
CME-Fragen
Moderne Bildgebungstechniken in der pädiatrischen Radiologie
█
7
Eine zystisch-adenomatoide
Malformation ist im fetalen MRT
gekennzeichnet durch …
A solides Aussehen.
B ein pathologisches zuführendes Gefäß.
C fehlende Rückbildungstendenz in der Schwangerschaft.
D assoziierte Leberhernierung.
E
meist signalreiche Darstellung in T2-Wichtung.
█
8
Die Ganzkörper-MRT wird
durchgeführt mittels …
A nicht verschiebbarem Tisch.
B der Kopfspule.
C STIR-Sequenzen in koronarer Schnittführung.
D MR-Spektroskopie.
E
suszeptibilitätsgewichteten Sequenzen (SWI).
█
9
Was ist keine Indikation zum
Ganzkörper-MRT?
A interstitielle Lungenerkrankung
B Staging von Lymphomen
C CRMO
D LCH
E
Dermatomyositis
█
10
Die Ganzkörper-MRT ist …
A eine schnelle Untersuchung.
B optimal zur Erfassung von Lungenrundherden unter 6 mm Größe.
C sehr schlecht geeignet für die Metastasensuche bei soliden Tumoren.
D keine Standardbildgebung bei der Kindesmisshandlung.
E
nicht für Knochenmarkprozesse geeignet.
CME
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