Moderne Bildgebungstechniken in der pädiatrischen Radiologie · Insbesondere in der Onkologie spielen 3D-Sequenzen eine große Rolle. Sie gestatten bei der Verwendung von sogenannten

Einführung

In den letzten Jahren haben einige neue Bildgebungs-techniken in die pädiatrische Radiologie Einzug gehal-ten. Für die Magnetresonanztomografie (MRT) desNeurokraniums sind strukturelle Methoden auf Basisvon 3D-Sequenzen dazu gekommen. Es können mikro-strukturelle Veränderungen mit Diffusionstechnikenbeurteilt werden, Gewebecharakterisierungen sind mitder Suszeptibilitätskartierung und neurokognitiveLeistungen mit der funktionellen MRTmöglich.

Die MR-Diagnostik beginnt aber schon vor der Geburtdes Kindes. Mittels fetaler MRT lassen sich nicht nurFehlbildungen und Erkrankungen des ZNS, sondernauch des Thorax, des Abdomens und des Skelettsys-tems abbilden. Dieser ganzheitliche Ansatz spiegeltsich auch in der Ganzkörper-MRT von Kindern undJugendlichen wieder, welche insbesondere für dieonkologische und muskuloskelettale Diagnostik nichtmehr wegzudenken ist.

Neue Sequenztechniken in derpädiatrischen Schädel-MRT

3D-Sequenzen

Insbesondere in der Onkologie spielen 3D-Sequenzeneine große Rolle. Sie gestatten bei der Verwendung vonsogenannten Isovoxeln, die durch gleiche Kantenlängenin allen 3 Raumdimensionen charakterisiert sind, eineRekonstruktion bzw. Reformatierung in beliebigenRaumebenen.

Neben den klassischen multiplanaren Darstellungen inaxialer, sagittaler und koronaler Orientierung sindauch oblique Darstellungenmöglich, die zu einer besse-ren Beschreibung der anatomischen Beziehungen zwi-

Moderne Bildgebungstechnikenin der pädiatrischen RadiologieG. Staatz, M. Stenzel, H.-J. Mentzel

Übersicht

Einführung 43Neue Sequenztechnikenin der pädiatrischen Schädel-MRT 43Fetale MRT 50Ganzkörper-MRT 54Fazit 56

Pädiatrie up2date 1 ê2014 êDOI http://dx.doi.org/10.1055/s-0034-1364913 êVNR 2760512014144210803

Analyse von Hirnvolumenveränderungen

Die Analyse von Hirnvolumenveränderungen wird mit

Hilfe von T1-gewichteten 3D-Sequenzen durchge-

führt.

Die Volumetrie kann zur Beurteilung von Veränderun-

gen über die Zeit eingesetzt werden (Abb.1). Dabei

sind anspruchsvolle Analysetechniken im Einsatz, mit

denen kortikale und Marklagerstrukturen differen-

ziert werden können [2].

Semiquantitative Verfahren wie beispielsweise ILAB 4

(Abb.2) können eingesetzt werden, um das Hypo-

physenvolumen zu beurteilen [3, 4].

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schen Tumor und Hirngewebe, aber auch zur Beurtei-lung des Verlaufs von anatomischen Strukturen (z.B.von Hirnnerven) genutzt werden können.

Stark T2-gewichtete Serien sind für die Beurteilung vonArachnoidalzysten, zur Differenzierung von Cochleaund Bogengängen, sowie im Hirnstamm und Klein-hirnbrückenwinkel zur Abgrenzung der einzelnenHirnnerven am besten geeignet [1].

Mittels Oberflächendarstellung ist eine Rekonstruktiondes knöchernen Schädels möglich, sodass perspekti-visch auf kranielle Computertomografien verzichtetwerden kann, die bislang den Goldstandard vor rekon-struktiven Eingriffen in der Neurochirurgie bzw. HNO-und MKG-Chirurgie darstellen. Eingesetzt werdenhierfür Sequenzen mit ultrakurzer Echozeit (UTE,Ultrashort Echo-Time) (Abb.3).

Diffusionsgewichtete MRT

Das Diffusion Weighted Imaging (DWI) ist Standard inder Akutdiagnostik. Es basiert auf einer Charakterisie-rung der Diffusionseigenschaften von Wasserstoffpro-tonen in Abhängigkeit von ihrer Umgebung.

Das DWI gestattet die Differenzierung von vasogenemund zytotoxischem Ödem. So kann prinzipiell unter-schieden werden zwischen einer Entzündung, bei derdie Diffusivität erhöht ist (ADC hoch), und einer Ischä-mie mit verminderter Diffusivität (ADC niedrig).

Abb.1 Vektorkarte eines 3-jährigen männlichen Kleinkinds, das im Intervall von 1 Jahr mit einem 3D-Datensatz im MRT untersucht wurde. Die Vektorpfeilezeigen alle in Richtung des CSF-Raumes, was einer allgemeinen Größenzunahme des Hirnvolumens innerhalb dieses Jahres entspricht. Dabei gibt es bezüglich desAusmaßes deutliche regionale Unterschiede.

Definition

Diffusivität ist die Eigenschaft eines Materials, die

Ausbreitung von gelösten Stoffen zu ermöglichen. Ein

Maß für die Diffusivität ist der Apparent Diffusion

Coefficient (ADC).

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Mit einer kurzen Untersuchungszeit ist diese Technikheute Standard in der Akutdiagnostik, insbesondere beiKindern mit unklarer Neurologie oder beim Schädel-

Hirn-Trauma, wo sich die MRT bei entsprechender Ver-fügbarkeit als Alternative zur Computertomografie (CT)eignet. Beim nichtakzidentellen („Schüttel-“)Trauma

können mittels DWI frühzeitig axonale Schäden nach-gewiesen und somit auch Aussagen zur Prognosegetroffen werden (Abb.4).

DWI wird zudem für die Tumorcharakterisierung ver-wendet. So zeichnen sich Tumore mit hoher Zelldichtedurch eine reduzierte Diffusivität aus. Die üblicherwei-se bei der Differenzierung von Medulloblastomen ein-gesetzte CT kann so perspektivisch eingespart werden.Inwiefern das DWI genutzt werden kann, um dieTumorperipherie bei malignen Hirntumoren besser zucharakterisieren, ist Gegenstand aktueller Forschung.

Diffusionstensorbildgebung

Mit einer mäßig längeren Messzeit geht das DiffusionTensor Imaging (DTI) einher. Hier wird voxelweise dasräumliche Diffusionsprofil analysiert. Unter Verwen-

Abb.2 Bestimmung des Hypophysenvolumens mittels ILAB-4: 1 zeigt eine sagittale Ansicht der Hypophyse, 2–4 die Platzierung der Marker (include=grün; ex-clude= rot) in den 3 Raumebenen sagittal, koronal und transversal, mit denen die Gewebezugehörigkeit zugewiesen wird; 5–7 stellen die Position des Volume ofInterest in den 3 Raumebenen dar.

Fraktionelle Anisotropie und Fiber Tracking

Die Fraktionelle Anisotropie (FA)

charakterisiert das Verhältnis der

Diffusion entlang dieser Haupt-

achse in Bezug zu den anderen

Raumrichtungen. Die FA als

dimensionslose Größe kann Werte

zwischen „0“ (rein isotrope Diffu-

sion; z. B. im Wasser, Liquor) und

„1“ (gerichtete Diffusion; z. B.

Faserbündel) annehmen.

Im Marklager kommt es im Kindes-

alter mit zunehmender Hirnreifung

und Vernetzung der funktionellen

Strukturen über Faserbündel zu

einem Anstieg der FA. Sie ist Aus-

druck der Integrität der Mikro-

struktur, der Richtungskohärenz

und des Ausmaßes der Myelinisie-

rung.

Zur grafischen Darstellung werden

die bevorzugten Orientierungen

farbig dargestellt: Rot entspricht

den Links-rechts-Verbindungen,

Blau den Kranial-kaudal-Verbindun-

gen und Grün den Anterior-poste-

rior-Verbindungen (Abb.5 und 6).

Schlanke „Zigarrenformen“ des

Ellipsoiden sprechen für eine sehr

hohe Gerichtetheit.

Zusammengefügt ergeben sich

unter Einsatz verschiedener Ana-

lyseverfahren Faserbilder, die es

ermöglichen, in vivo und nicht-

invasiv verschiedene Faserbündel

darzustellen und auf ihre Unver-

sehrtheit zu überprüfen.

Im klinischen Alltag wird das „Fiber

Tracking“ beispielsweise für das

prächirurgische Mapping einge-

setzt, um die Beziehung zwischen

Tumoren und größeren Faserver-

bindungen aufzuzeigen und so

die Operation besser zu planen

(Abb.7, Abb.8).


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Abb.4 Nichtakzidentelles („Schüttel-“)Trauma: a Diffusionswichtung mit hyperintenser(hell) Darstellung der kortikalen und subkortikalen Läsionen; b die T1w-Verlaufskontrollenach Wochen zeigt den ausgeprägten, teils zystischen Umbau des Marklagers, die konse-kutive Erweiterung der inneren und äußeren Liquorräume sowie hyperintens (hell) dieälteren Blutabbauprodukte subdural beidseitig.

Abb.5 Farbige Darstellung der bevorzugten Diffusionsrichtun-gen. Rot entspricht den Links-rechts-Verbindungen (z. B. Balken),Blau den Kranial-kaudal-Verbindungen (z. B. Pyramidenbahn), Gründen Anterior-posterior-Verbindungen (z. B. Assoziationsfasern).

Abb.3 Verschiedene Ansichten eines 3D-Volumendatensatzes (3D-UTE-Sequenz): a Die gekrümmte Reformation zeigt die Sutura sagittalis superior sowie dieSutura coronalis und lambdoidea; b sagittale Ansicht des gesamten Schädels mit den 3 Conchae nasales (1), der Rhinobasis (2) und den Nähten (3); c transversaleDarstellung der Nasenhöhle; d die gekrümmte Reformation zeigt die zahntragenden Kiefer ähnlich einem OPG; e Verlauf des N. mandibularis.



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dung vonmindestens 6 Richtungsgradienten gelingt es,die bevorzugte Diffusionsrichtung in einem Voxel alsTensor in Form eines Ellipsoids zu charakterisieren. DieDiffusion wird dabei quantitativ durch Richtung undLänge der Hauptachse des Ellipsoids beschrieben.

Eingesetzt wird das DTI zur Beurteilung von Fehlbil-dungen wie kortikalen Dysplasien, Lissenzephalie,Holoprosenzephalie und anderen Störungen der Archi-tektur [5–6]. In der Traumadiagnostik wird gegenwär-tig untersucht, ob das DTI prognostisch für das funk-tionelle Outcome der Patienten verwendet werdenkann [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 inho-mogen signalreichere Anteile (Nekrosen) enthält; b T2w sagittal glatt begrenzte, inhomogene Tumorentität; c die MR-Spektroskopie (TE 135ms) zeigt einen sehrhohen Cholin-Peak im Sinne eines höhergradig malignen Tumors (Ponsgliom); d Fiber Tracking zur Beurteilung der Faserstrukturen. Die Pyramidenbahn ist durchden Tumor deutlich verdrängt.

Abb.6 FiberTracking der Faser-richtungen. Blau:klare Darstellungder Pyramiden-bahn. Nahezu feh-lende kommissuraleLinks-rechts-Verbin-dungen (Balken-agenesie; Pfeil).


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DTI kann auch dazu dienen, Unterschiede in der Myeli-nisierung zwischen einzelnen Kindern aufzuzeigen.Dies erfolgt bislang in der Regel mit Region-of-Interest-Analysen (ROI), bei denen ROIs in anatomisch definierteAreale gelegt und die jeweiligen quantitativen Param-eter FA und ADC ermittelt werden. Weitere Maße sinddiemittlere oder die radiale Diffusivität. Vergleiche mitReferenzwertdaten liefern dann Einschätzungen überVeränderungen der Mikrostruktur des Gehirns beiPatienten. Einsatz gefunden hat diese Methode bei-spielsweise bei der Beschreibung von Phakomatosen.

Künftige Studien, insbesondere bei neurokognitivenund komplexen Fragestellungen, sollten eine Kombina-tion des mikrostrukturellen DTI mit der funktionellenMRT beinhalten [10, 11].

Suszeptibilitätsgewichtete MRT

Das Susceptibility-weighted Imaging (SWI) beruht aufeiner T2*-gewichteten Sequenz (Gradientenecho-Sequenz) und nutzt Signalalterationen aus, die durchStörungen in der Magnetfeldhomogenität verursachtwerden.

Im Vergleich zu gesundem Hirngewebe können Sub-stanzen mit etwas geringeren Suszeptibilitäten (oxy-geniertes Blut, Kalzium), aber auch mit leicht höherenSuszeptibilitäten (deoxygeniertes Blut, eisenhaltigeGewebe) vorkommen. Größere Suszeptibilitätsunter-schiede bestehen an Gewebegrenzen, z.B. an Luft-Gewebe- oder Luft-Knochen-Grenzen.

Suszeptibilitätsunterschiede führen ganz allgemein zuStörungen der Magnetfeldhomogenität und bewirkenso einen Signalverlust in T2*-gewichteten Sequenzen,der sich hypointens (dunkel) darstellt. Die Hauptan-wendung dieses Phänomens stellt die funktionelle MRTdar (siehe unten).

Als hochauflösende BOLD-Sequenz (siehe unten) unterEinbeziehung der MRT-Phaseninformation wird dieSWI zur Darstellung von kleinsten Venen eingesetzt[12]. Mit ihr sind eine Vielzahl von Gefäßpathologien

Ganzhirnanalyse (Whole-Brain-Analyse)

Die aktuell entwickelte Methodik

der Ganzhirn-Analyse (whole brain

analysis, WB-Analyse) gestattet

Analysen des FA-Wertes für Grup-

penvergleiche. Hierfür sind

umfangreiche Nachverarbeitungen

zur Normalisierung der Hirne und

statistische Rechenprozesse erfor-

derlich. Vorteil im Vergleich zur

ROI-Analyse ist, dass hier das

gesamte Gehirn untersucht wird

und die Auswertung standardisiert

ist.

Diese Methode eignet sich insbe-

sondere für die Untersuchung von

Entwicklungsstörungen und von

kinderpsychiatrischen Erkrankun-

gen. Häufig wird die FA-WB-Ana-

lyse in der Erforschung neuro-

kognitiver Störungen eingesetzt.

Beispielhaft seien die Legasthenie

oder aber Autismus-Spektrum-

Störungen genannt [9].

Problematisch bei dieser Technik

sind die– abhängig von der

gewünschten Ortsauflösung und

damit verbundenen Detailgenau-

igkeit– langen Messzeiten, die

hohe Sensitivität gegenüber Bewe-

gungen der Patienten, Magnet-

feldinhomogenitäten und Pulsa-

tionsartefakten.

Niedrige FA-Werte können durch

mikrostrukturelle Veränderungen

innerhalb der Faserstruktur oder

durch Verletzung der Axonmem-

bran oder der Myelinscheide verur-

sacht sein. Problematisch sind

auch kreuzende Faserbündel, da es

hier innerhalb der Voxel zu deut-

lichen Variationen der FA kommt.

Definition

Die Suszeptibilität beschreibt als physikalische Größe

die Magnetisierbarkeit von Materie in einem äußeren

Magnetfeld.

Abb.8 Zwölfjähriges Mädchen mit pilozytischem Astrozytom und armbetonter Hemi-parese rechts nach mikrochirurgischer Teilexstirpation. Das Fiber Tracking zeigt einenasymmetrischen Befund der Dichte der Faserbündel (FA rechts< links) zu Ungunsten derrechten Seite.



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differenzierbar (z.B. kapilläre Teleangiektasien, multi-ple Kavernome).

SWI wird eingesetzt in der forensischen Radiologiezum Nachweis subtiler Blutungen, beispielsweise imRahmen eines Schütteltraumas, und in der Differen-zierung von angeborenen venösen Anomalien (DVA,Developmental Venous Anomalies), die sonst eineKontrastmittelapplikation im MRT erfordern würden(Abb.8).

Funktionelle MRT

Die funktionelle MRT, abgekürzt fMRT, ist eine vielbe-forschte Methode der modernen Neurowissenschaften.Sie gestattet nichtinvasiv Einblick in die Reaktion desGehirns auf interne oder externe Reize. Methodischkönnen für die fMRT als Kontrastmechanismen dieBlutvolumen- und Blutflussänderung sowie der BOLD-Kontrast eingesetzt werden [18].

Die fMRT ist demzufolge eine indirekte Möglichkeit,neuronal aktive Areale darzustellen, die auch im Kin-desalter schon erfolgreich eingesetzt werden kann [19,20]. Gebunden ist die fMRT an ein Experiment, das auseinemWechsel zwischen Aktivierung und Ruhebesteht; je nach interessierender Funktion sind dieseExperimente sehr einfach (z.B. Fingertapping, Blitz-licht, Wörternennen) oder aber sehr komplex (z.B.Lösung von mathematischen Aufgabe) [21,22].

Klassische und robuste Anwendungen der fMRT stellendie Lokalisation des motorischen und visuellen Kortexdar (Abb.11); praktische Einsatzgebiete ergeben sich inder Tumorchirurgie bei entsprechend lokalisiertenRaumforderungen. Etabliert ist der Einsatz auch beiKindern zur Beurteilung der sprachdominantenHemisphäre, beispielsweise vor Epilepsiechirurgie [23].

Inwiefern künftig invasive Verfahren wie der WADA-Test hierdurch eingespart werden können, bleibt nochoffen. Problematisch sind fMRT-Studien bei Kindern,die höhere kognitive Anforderungen stellen–nichtbezüglich der Durchführung (Problem der Complian-ce), sondern auch hinsichtlich der Auswertung undInterpretation der fMRT-Daten [24].

Cave: Die funktionelle MRT ist keine evidenzbasier-

te Methode zur Lokalisation von funktionellen Zen-

tren. Die Anwendung in der klinischen Diagnostik

ist kritisch zu überprüfen.

Suszeptibilitätskartierung (QSM,Quantitative Susceptibility Mapping)

Eine quantitative Analyse der Pha-

seninformation wie bei der Suszep-

tibilitätskartierung oder QSM (Quan-

titative Susceptibility Mapping)

ermöglicht eine Differenzierung

von Eisen- und Kalzium-haltigen

Gewebekompartimenten [13, 14],

womit cCT-Untersuchungen einge-

spart werden können (Abb.9).

Die mit Hilfe des QSM bestimmten

magnetischen Gewebeeigenschaf-

ten können neben der Beurteilung

des Eisengehalts bestimmter Kern-

gebiete auch Einsatz in der Beur-

teilung von neurodegenerativen

Erkrankungen finden, da sich hier

im Marklager Veränderungen in

der Suszeptibilität des Myelins

ergeben (Abb.10) [14–17].

Der BOLD-Effekt

Der BOLD-Effekt (BOLD=Blood Oxy-

genation Level Dependent) beruht

auf differenten magnetischen

Eigenschaften von oxygeniertem

und deoxygeniertem Hämoglobin.

Im Falle einer neuronalen Aktivie-

rung kommt es über die Bedarfs-

meldung zu einem höheren Ange-

bot an oxygeniertem Blut, verbun-

den mit einer regionalen Blutfluss-

und Blutvolumensteigerung.

Da mehr Sauerstoff angeboten

wird, als nötig ist, hat das intra-

vasale Blut in den aktivierten

Regionen einen relativ höheren

Oxy-Hb-Gehalt als in der Umge-

bung. Der relative Desoxy-Hb-

Gehalt sinkt, und es kommt folg-

lich zu einem Signalanstieg, der

mittels schneller suszeptibilitäts-

empfindlicher MR-Sequenzen

erfasst werden kann.

Abb.9 Differenzierung einer Developmental Venous Anomaly (DVA) mit SWI: a, b DieT1w-Sequenz mit Gd-DTPA transversal und koronal zeigt die Spider-artige Kontrastierungder zarten Gefäße, die in ein größeres venöses Gefäß drainieren; c, d SWI mit Magnituden-bild (c) und Phasenbild (d) demonstriert die Spider-artige Gefäßarchitektur ohne Kontrast-mittelgabe.


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Fetale MRT

Technik

Die fetale MRT hat sich als ergänzendes Untersu-chungsverfahren zum pränatalen Ultraschall für eineReihe von Indikationen im ZNS sowie im thorakalen,abdominalen und muskuloskelettalen Bereich (Abb.12)etablieren können.

Durch die Entwicklung von ultraschnellen MR-Sequen-

zen lassen sich heutzutage fetale Bewegungsartefakterecht gut kompensieren, und mittels Diffusionsbild-gebung können nicht nur Ischämien oder Myelinisie-rungsstörungen im Gehirn, sondern zum Beispiel auchrenale Malformationen schnell erfasst werden [25].

Merke: Zumeist wird eine MR-Diagnostik des Feten

ab der 22.–23. SSW empfohlen [26].

Für die fetale MRT eignen sich 1,5-Tesla-Geräte besserals 3-Tesla-Geräte, da bei 1,5 Tesla die spezifischeEnergieabsorptionsrate (SAR) und störende Suszeptibi-

Abb.10 Männlicher Jugendlicher (16 Jahre) mit dysembryoblastisch-neuroepithelialem Tumor (DNET). a FLAIR: hyperintense Veränderung im Marklager mitBezug zum Seitenventrikelhinterhorn; b erhöhte Diffusivität in der ADC-Karte; c verminderte fraktionelle Anisotropie; d, e T2*-gewichtete Sequenz (d) und Mini-malwertprojektion (MIP; e) zeigen eine hypointense Läsion (Pfeil); f in der Suszeptibilitätskarte zeigt die Läsion geringe Intensität, passend zur Ablagerung vonKalzium.

Kontraindikationen das fetale MRT

Als Kontraindikationen gelten die üblichen MRT-Kont-

raindikationen wie Herzschrittmacher, magnetisches

Metall im Körper oder auch großflächige Tätowierun-

gen (Verbrennungsgefahr).

Generell sollte die fetale MRT nicht vor der 20.

Schwangerschaftswoche (SSW) durchgeführt wer-

den.



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litätsartefakte vergleichsweise geringer sind. Als Spu-len werden typischerweiseMehrkanalspulen (Phased

Array Coils) eingesetzt.

Cave: Da eine gewisse Menge von Gadolinium-Che-

laten die Plazenta passiert, ist von einer Kontrast-

mittelgabe in der Schwangerschaft abzuraten [27].

Indikationen

Als Indikationen für die fetale MRTunterscheidet manmütterliche und kindliche Indikationen. Im Folgendenwird detaillierter auf die kindlichen Indikationen imZNS sowie im Kopf-Hals-, Thorax- und Abdomen-bereich eingegangen.

Abb.11 Jugendliche Patientin (17 Jahre) mit einer arteriovenösenMalformation links okzipital. Funktionelle MRT präinterventionellzur Beurteilung des visuellen Kortex (fMRT-Karte auf anatomi-schem MP-RAGE-Scan koregistriert). Die funktionelle t-Map zeigtunter visueller Stimulation mittels Flicker-Light eine deutlicheAktivierung im primär visuellen Kortex rechts. Auf derselben Höheist links keine Aktivierung nachweisbar. Etwas höher gelegeneSchichten zeigen eine durch das Angiom nach dorsal verschobeneBOLD-Antwort links.

Abb.12 Fetales MRT in der 23. SSW (sagittal): Fetus in Steißlage.In der True-FISP-Sequenz findet sich im Bereich der rechten unterenExtremität dorsalseitig ein ausgedehntes Lymphangiom, welchessich dorsalseitig von gluteal über den gesamten Oberschenkel bisin die proximale Wade erstreckt.

MR-Sequenzen für das fetale MRT

Stark T2-gewichtete Sequenzen:█ HASTE (Half-Fourier Acquisition Single-Shot

Turbo-Spin Echo)█ SSFSE (Single Shot Fast Spin Echo)█ Balanced Steady State Free Precession (bSSFP)/

True-FISP (True Fast Imaging With Steady

Precession)

T1-gewichtete Gradientenecho-Sequenzen:█ 2D-FLASH (2D Fast Low Angle Shot)

Diffusionsbildgebende Sequenzen:█ DWI (Diffusion Weighted Imaging)█ DTI (Diffusion Tensor Imaging)

Indikationen für die fetale MRT

Mütterliche Indikationen:█ Adipositas█ Oligo-/Anhydramnion█ fetale ZNS-Diagnostik bei tief im Becken stehendem

fetalem Kopf

Kindliche Indikationen:█ zerebrale Anomalien█ Raumforderungen im Kopf-Hals-Bereich█ Lungenfehlbildungen█ kongenitale Zwerchfellhernie█ abdominelle Tumore█ Darmobstruktion [27]


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█ ZNS

Mögliche Indikationen für eine fetale MRT des ZNS sindfolgende:█ Beurteilung der Hirnentwicklung, Entwicklungs-störungen des Gehirns

█ pränatal erworbene Hirnerkrankungen█ Fehlbildungen wie Dandy-Walker-Malformation,Chiari-II-Malformation oder Balkenagenesie

█ Ventrikulomegalie, Hydrozephalus

Aufgrund des hohen Weichteilkontrasts bietet die feta-le MRT insbesondere hinsichtlich der Beurteilung der

Hirnentwicklung durch präzise Darstellung der neuro-nalen Migration, der Myelinisierung und der GyrierungVorteile gegenüber dem Ultraschall [26]. Es lassen sichHeterotopien, Gyrierungs- und Fusionsstörungen, aber

auch pränatal erworbene Hirnerkrankungenwie Hirn-blutungen, Entzündungen und deren Folgen (z.B.Toxoplasmose) oder ischämische Läsionen frühzeitigerkennen.

Fehlbildungen der hinteren Schädelgrube wie Dandy-

Walker-Malformationen (Abb.13) oder auch deskraniozervikalen Übergangs wie die Chiari-II-Malfor-

mation lassen sich im Vergleich zum Ultraschall mittelsfetaler 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 Schwangerschafts-

woche essenziell.

Die häufigste Indikation zur weiterführenden MR-Diagnostik stellt die sonografisch detektierte Ventriku-

lomegalie dar. Ursachen eines Hydrozephalus wie dieAquäduktstenose sind zumeist bereits intrauterin zuerkennen, so dass die Abwägung möglicher Therapie-optionen schon frühzeitig erfolgen kann.

Ab einem Diameter des Atriums von 12mm ist dieWahrscheinlichkeit für das Vorliegen von zusätzlichenFehlbildungen wie einer Balkenagenesie (Abb.14),von Heterotopien, Kleinhirnmalformationen oder derSchizenzephalie erhöht. Der Balken kann zum einendirekt in den 3 Raumrichtungen detektiert werden,zum anderen lässt sich in der Diffusionswichtung eineBalkenagenesie durch den Nachweis der unmyelini-sierten Fasern des Corpus callosum ausschließen [26].

Neue Methoden wie die funktionelle Magnetresonanz-tomografie (fMRT), die Diffusionstensorbildgebung(DTI) und die Magnetresonanzspektroskopie (MRS)werden zukünftig auch ihren Einsatz in der fetalenMRT finden [28].

█ Kopf-Hals-Bereich

Hauptindikationen für die fetale MRT der Kopf-Hals-Region liegen auf folgenden Gebieten:█ kongenitale Malformationen des Gesichts bzw. desGesichtsschädels (z.B. Lippen-Kiefer-Gaumen-Spalten)

█ Charakterisierung von zervikalen Raumforderungen(z.B. Lymphangiom, Teratom, Hämangiom)

█ Erfassung einer Schilddrüsenagenesie [26]

Abb.14 FetalesMRT in der 28. SSW(HASTE, koronal):Balkenagenesie mitStierhorn-Deformi-tät der Seiten-ventrikel.

Abb.13 FetalesMRT in der 24. SSW(HASTE, sagittal):zystische Erweite-rung der hinterenSchädelgrube imSinne einer Dandy-Walker-Malforma-tion und begleiten-de okzipitale Menin-gozele.



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█ Thorax

Mittlerweile hat sich die fetale MRT auch bei derAbklärung thorakaler bzw. pulmonaler Fehlbildungenetabliert. Zu den häufigsten Erkrankungen zählenfolgende:█ kongenitale Zwerchfellhernie█ kongenitale zystisch-adenomatoide Malformation█ bronchopulmonale Sequestration█ bronchogene Zysten [29]

Die Entwicklung bzw. das Wachstum der normalenLungen lässt sich einerseits mittels Lungenvolumetrieevaluieren, andererseits kann die Lungenreifunganhand der Signalintensität in T2-gewichteten Aufnah-men abgeschätzt werden. Beides spielt eine wichtigeRolle bei der Beurteilung einer Lungenhypoplasie beiFeten mit einer kongenitalen Zwerchfellhernie (CDH)

(Abb.15). Bei diesen Patientenwird zusätzlich auch dasAusmaß einer möglichen assoziierten Leberhernierungbestimmt, welches erheblichen Einfluss auf die Prog-nose der Kinder mit CDH hat [29].

Kongenitale zystische adenomatoide Malformationen

(CCAM) sind die häufigsten pulmonalen Fehbildungenund können im fetalen MRT als solide oder zystischeRaumforderungen (mikro-/makrozystisch) imponieren(Einteilung nach Stocker I– III). Interessanterweisebilden sich diese hamartösen Malformationen in derHälfte der Fälle ab der 28.SSW spontan zurück. Ent-scheidend für die Prognose ist die Ausbildung einesbegleitenden Hydrops, eines Polyhydramnions odereines Mediastinalshifts, welche ebenfalls mittels feta-lem MRT evaluiert werden können [27].

Nicht selten wird zusätzlich zur CCAM eine Lungen-

sequestration beobachtet, die in bis zu 10% der Fälleauch infradiaphragmal auftreten kann. Ein Lungen-sequester bildet sich ähnlich wie die CCAM signalreichin T2-gewichteten Aufnahmen ab, so dass die Differen-zierung beider pulmonaler Fehlbildungen schwierigsein kann. Beweisend für den Lungensequester ist dieIdentifizierung eines pathologischen zuführendenarteriellen Gefäßes aus der thorakalen oder abdomi-nellen Aorta, welches als strichförmige signallose Gef-äßstruktur zu erkennen ist [27]. Genau wie die CCAMzeigt auch ein Lungensequester eine hohe spontaneRückbildungsquote noch während der Schwanger-schaft.

Bronchogene Zysten sind in erster Linie durch ihre engeanatomische Lagebeziehung zum Tracheobronchial-baum zu diagnostizieren. Gegenüber dem Ultraschalllässt sich mittels der fetalen MRT nicht nur die

Abgrenzung der hyperintensen Zysten zu den umge-benden Strukturen besser beurteilen, sondern es kannauch eine bronchiale Obstruktion durch einen entspre-chenden raumfordernden Effekt der bronchogenenZyste frühzeitig erkannt werden. Auf der Basis derMRT-Befunde kann bei diesen Kindern die Entschei-dung zu einer ex utero intra partum Therapie mitECMO und Zystenresektion getroffen werden [29].

█ Abdomen

Ab der 23.Schwangerschaftswoche lassen sich dieintraabdominalen Organe des Feten im MRT suffizientbeurteilen. Kenntnisse zur Größenentwicklung sowieder Signalintensitäten der Organe des Abdomens undRetroperitoneums in der Fetalzeit sind dabei für eineWertung der Befunde enorm wichtig.

Mögliche Indikationen für die fetale MRT im Abdomi-nalbereich sind:█ Lageanomalien oder Fehlbildungen der Oberbauch-organe

█ Darstellung des Schluckaktes, Verdacht auf Ösopha-gusatresie

█ Atresien und Stenosen des Gastrointestinaltrakts█ Lageanomalien oder Fehlbildungen des Urogenital-systems

█ Abschätzung der Nierenfunktion█ Einschätzung von Harntransportstörungen

Mit T2-gewichteten Standardsequenzen sind Lage-anomalien oder Fehlbildungen der Oberbauchorganeoder des Urogenitalsystems (Abb.16) gut abzubilden.

Abb.15 FetalesMRT in der 31. SSW(HASTE, koronal).Nachweis einerZwerchfellhernielinks mit intra-thorakalen Dünn-darmschlingen.


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Bei sonografisch nachgewiesenem Polyhydramnionund fehlender Flüssigkeitsfüllung des Magens ermög-lichen dynamische SSFP-Sequenzen die Darstellung des

fetalen Schluckakts und den direkten Nachweis einerÖsophagusatresie. Auch weiter distal im Gastrointesti-naltrakt gelegene Atresien oder Stenosen sind mittelsfetaler MRT zu dokumentieren. Dabei dient das in derT1-Wichtung signalreich zur Darstellung kommendeMekonium als intrinsisches Kontrastmittel [26].

Diffusionsgewichtete Aufnahmen können nicht nur fürdie Lokalisation der Nieren, sondern auch hinsichtlichder Abschätzung der künftigen Nierenfunktion wert-volle Zusatzinformationen geben [30] und spielen beiden häufigsten Fehlbildungen–den sog. CAKUT (con-

genital anomalies of the urinary tract)–eine Rolle; dasAusmaß einer fetalen Harntransportstörung sowie die

fetale Anatomie kann mit fetaler MRT übersichtlichdargestellt werden und dient zur Planung des peri- undpostnatalen Managements sowie zur Beratung imperinatologischen Konsil.

Ganzkörper-MRT

Technik

Durch die Entwicklung moderner Gerätetechnik hatsich die Ganzkörper-MRT in den letzten Jahren beieiner Vielzahl von Fragestellungen im pädiatrischenPatientengut etablieren können. Mit Hilfe eines auto-matisch verschiebbaren Untersuchungstisches unddedizierter Körperspulen mit multiplen Spulenele-menten lassen sich MRT-Aufnahmen von Kopf bis Fußin hoher Auflösung akquirieren [31–33].

Das Basis-Untersuchungsprotokoll besteht in der Regelaus STIR-(Short-Tau-Inversion-Recovery)-Sequenzen inkoronaler Schnittführung (Abb.17–20), die je nachFragestellung durch T1-gewichtete koronale Sequenzenund STIR- bzw. T2-gewichtete Sequenzen in transver-saler Schnittführung ergänzt werden [31].

Für Fragestellungen im Bereich derWirbelsäule bzw.des Spinalkanals sind zusätzlich Akquisitionen in sagit-taler Schnittführung anzufertigen.

Insbesondere für das Staging von soliden Tumorenmüs-sen weitere Standardsequenzen im ZNS-, Thorax- undAbdomenbereich durchgeführt werden, so dass sich dieUntersuchungszeit von durchschnittlich 1 Stunde nochverlängern kann.

Merke: Für die Detektion von kleinen Rundherden

unter 6mm Größe ist nach wie vor ein zusätzliches

Thorax-CT erforderlich, da die Sensitivität des MRT

für diese Fragestellung im Vergleich zum CT auch

heutzutage noch nicht ausreicht [33].

Mit Blick auf die funktionelle Bildgebung bzw. das PET-CTwurden in den letzten Jahren spezielle Ganzkörper-Applikationen entwickelt, die neben der anatomischenbzw. morphologischen auch funktionelle Informatio-nen liefern. Hierzu gehört die Ganzkörper-Diffusions-

bildgebung, welche mittels spezieller STIR-Sequenzen(DWIBS, DiffusionWeightedWhole Body ImagingWithBackground Body Signal Suppression) erste vielver-sprechende Ergebnisse erbracht hat [32]. Auch dieKombination der Positronen-Emissions-Tomografie

(PET) mit der Ganzkörper-MRT hat bereits Anwendung

Abb.16 FetalesMRT des Abdo-mens, 33. SSW.Die True-FISP-Sequenz in korona-ler (a) und sagittaler(b) Schnittführungzeigt eine flüssig-keitsgefüllte zysti-sche vaginale Dila-tation mit longitu-dinalem Vaginal-septum bei kom-plexer urogenitalerFehlbildung. Intra-uteriner Fruchttodin der 38+2. SSW.



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bei pädiatrischen Patienten gefunden. Inwieweit dieseneuen MR-Methoden Einzug in die klinische Routineerlangen, kann zum gegenwärtigen Zeitpunkt abernoch nicht abgeschätzt werden [32].

Indikationen

Die Ganzkörper-MRT findet mittlerweile eine breiteAnwendung für das Staging benigner und malignerSystemerkrankungenwie z.B. einer Leukämie (Abb.17).

Die Sensitivität und Spezifität der Ganzkörper-MRT fürdas Staging von Lymphomerkrankungenwerden mit 98% und 99% für die Erfassung des Lymphknotenbefallsund 91% bzw. 99% für die Erfassung extranodalerManifestationen angegeben [32].

Bei derMetastasensuche von soliden Tumorenwird eineähnliche Sensitivität und Spezifität wie beim PET-CTerreicht, wobei die funktionelle Information des PET-CT im MRT allerdings noch nicht abgebildet werdenkann. Hier ruhen die Hoffnungen auf der Ganzkörper-Diffusionsbildgebung und der MRT-PET, die jedoch wiebereits erwähnt noch im Erprobungsstadium sind.

Häufigste Indikationen der Ganzkörper-MRT [31]█ Ausbreitungsdiagnostik bei Lym-

phomen und soliden Tumoren█ fibröse Dysplasie (Abb.18)█ Langerhanszell-Histiozytose

(LCH)█ chronisch rekurrierende multi-

fokale Osteomyelitis (CRMO)

(Abb.19)

█ multifokale Erkrankungen des

muskuloskelettalen Systems wie

die Dermatomyositis (Abb.20)

und die juvenile idiopathische

Arthritis█ Fokussuche bei unklaren Fieber-

syndromen

Abb.17 Abb.18 Abb.19 Abb.20

Abb.18 Ganz-körper-MRT beieinem 10 Jahrealten Mädchen mitfibröser Dysplasie.Signalreiche Läsio-nen in der rechtenTibiadiaphyse undim rechten proxi-malen Femur, hiermit begleitendemperiossärem Ödembei Knochenfissur.

Abb.19 Ganz-körper-MRT beieinem 14-jährigenMädchen mitCRMO. SignalreicheKnochenmarkin-filtration mit beglei-tendem periossä-rem Ödem in dendistalen Femoraund proximalenTibiae.

Abb.17 Ganz-körper-MRT beieinem 5-jährigenJungen mit leukämi-scher Infiltrationdes Knochens,betont in beidendistalen Femora.

Abb.20 Ganz-körper-MRT beieinem 5-jährigenJungen. Sowohl imBereich der Extre-mitätenmuskulatursowie geringer imBereich des Körper-stamms zeigt sicheine diffuse, flächi-ge Entzündungsak-tivität mit ödema-tösen Veränderun-gen, passend zumBefund einerDermatomyositis.


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Bei Knochenmarkprozessen wie der fibrösen Dysplasie

(Abb.18) oder der LCH ist die Ganzkörper-MRT derSkelettszintigrafie überlegen. Für die Diagnostik beiCRMO (Abb.19) stellt die Ganzkörper-MRT heutzutagedas Verfahren der Wahl dar. Dies gilt auch für die Dar-stellung des muskulären Befalls bei Dermatomyositis,für welche mittels Ganzkörper-MRT die günstigsteBiopsiestelle evaluiert werden kann (Abb.20).

Merke: Die Ganzkörper-MRT stellt derzeit keine

Standardbildgebung bei Kindesmisshandlung dar.

Zwar lassen sich kleine intrazerebrale Verletzungen

oder axonale Scherblutungen sensitiv im Schädel-

MRT zum Beispiel mittels suszeptibilitätsgewich-

teter Bildgebung (SWI) erfassen, insbesondere bei

der Altersbestimmung von Frakturen bei mehr-

zeitigen Traumata im Skelettsystem ist die MRT der

konventionellen Röntgendiagnostik jedoch auf-

grund der niedrigeren Sensitivität und Spezifität

[34] unterlegen.

Über die Autoren

Gundula Staatz

Jahrgang 1963, Univ.-Prof. Dr. med.,

1983–1990 Medizinstudium an der

RWTH Aachen mit mehrmonatigem

Auslandsstudium an der University of

Michigan, Ann Arbor, USA, und an der

University of Queensland, Brisbane,

Australien. 1990–1999 Assistenzärz-

tin an der Klinik für Radiologische

Diagnostik, Universitätsklinikum der

RWTH Aachen. 1999–2005 Oberärztin für die Gesamt-

radiologie und leitende Oberärztin für den Bereich Pädia-

trische Radiologie, Klinik für Radiologische Diagnostik,

Universitätsklinikum der RWTH Aachen. 2002 Habilita-

tion und Erlangung der Venia legendi für das Fach Diag-

nostische Radiologie. 2005–2009 W2-Professorin für

Pädiatrische Radiologie, Institut für Diagnostische Radio-

logie, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg.

Seit 2009 W2-Professorin und Leiterin der Sektion Kin-

derradiologie, Klinik und Poliklinik für Diagnostische und

Interventionelle Radiologie, Universitätsmedizin der

Johannes-Gutenberg-Universität Mainz. Spezielle Interes-

sengebiete: moderne Schnittbildverfahren, Sonografie,

funktionelle Bildgebung.

Hans-Joachim Mentzel

Jahrgang 1966, Univ.-Prof. Dr. med.,

Facharzt für Diagnostische Radiolo-

gie, Schwerpunkt Kinderradiologie.

Leiter der Sektion Pädiatrische Radio-

logie, IDIR I am Zentrum für Radiolo-

gie 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), Kontrastmittelsono-

grafie (MUS, CEUS), Elastografie, quantitativer Ultra-

schall.

Fazit

Die Errungenschaften der moder-

nen MRT bieten auch für die pädia-

trische Neuroradiologie immense

Möglichkeiten. Sowohl für klinisch

relevante Fragestellungen als auch

für die Grundlagenforschung sind

diese Techniken in ihrem Einsatz

bei Kindern höchst interessant und

werden künftig zu einem weiteren

Ausbau der Bedeutung der MRT für

die pädiatrische Bildgebung füh-

ren, sodass Methoden mit ionisie-

render Strahlung (cCT) zunehmend

seltener benötigt werden.

Die fetale MRT hat mittlerweile

nicht nur für die pränatale Abklä-

rung von ZNS-Erkrankungen

Anwendung gefunden; die Metho-

de wird zukünftig mit der techni-

schen Weiterentwicklung des MRT

und der Bereitstellung von immer

schnelleren hochauflösenden

Sequenzen, insbesondere für Fra-

gestellungen im Thorax- und

Abdomenbereich, profitieren.

Die Ganzkörper-MRT bietet für eine

Reihe von pädiatrischen System-

erkrankungen eine hohe Sensitivi-

tät und Spezifität und hat sich

daher einen festen Platz in der

kinderradiolgischen Diagnostik

erobern können.



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Martin Stenzel

Jahrgang 1971, Dr. med., Facharzt für

Diagnostische Radiologie, Schwer-

punkt Kinderradiologie. Oberarzt der

Sektion Pädiatrische Radiologie, IDIR I

am Zentrum für Radiologie des Uni-

versitätsklinikum Jena seit 2009. Pro-

motion 2007, Facharzt 2007, Schwer-

punkt 2010, DEGUM Stufe II Radiolo-

gie 2009. Wissenschaftliche Schwerpunkte: pädiatrische

Neuro-MRT (DWI, DTI, SWI), Ganzkörper-MRT, muskulos-

kelettale MRT (UTE), fetale MRT, Post-mortem-Bildge-

bung (CT/MRT), Kontrastmittelsonografie (MUS, CEUS),

bildgebende Verfahren bei akzidentellem und nichtakzi-

dentellem Trauma.

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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CME

CME-Fragen

█1Welche MR-Technik wird in derAkutdiagnostik hauptsächlicheingesetzt, um zwischen vaso-genem und zytotoxischemHirnödem zu unterscheiden?

A MR-Angiografie (MRA)

B diffusionsgewichtete MRT (DWI)

C MR-Spektroskopie (MRS)

D MR-Volumetrie

E Ultrashort Echo-Time Imaging (UTE)

█2Was wird mit Hilfe des ApparentDiffusion Coefficients (ADC)beurteilt?

A zerebrales Blutvolumen

B zerebraler Blutfluss

C Kontrastmittelenhancement

D mittlere Diffusivität

E BOLD-Effekt

█3Wozu dienen Suszeptibilitäts-kartierungen?

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

█4Was bildet bei der funktionellenMRT 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

█5Welche moderne MR-Technik wirdbeim Schütteltrauma frühzeitig ein-gesetzt, ummöglichst rasch axonaleSchäden aufzuzeigen?

A Dual-Source-CT

B Ganzkörper-MRT (GK-MRT)

C MR-Spektroskopie (MRS)

D funktionelle MRT (fMRT)

E diffusionsgewichtete MRT (DWI)

█6Welches ist keine klassische kind-liche Indikation für das fetale MRT?

A Hydrozephalus

B Zwerchfellhernie

C Beckenendlage

D Nierenfehlbildungen

E Raumforderungen

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CME-Fragen Moderne Bildgebungstechniken in der pädiatrischen Radiologie

█7Eine zystisch-adenomatoideMalformation ist im fetalen MRTgekennzeichnet 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.

█8Die Ganzkörper-MRTwirddurchgeführt mittels…

A nicht verschiebbarem Tisch.

B der Kopfspule.

C STIR-Sequenzen in koronarer Schnittführung.

D MR-Spektroskopie.

E suszeptibilitätsgewichteten Sequenzen (SWI).

█9Was ist keine Indikation zumGanzkörper-MRT?

A interstitielle Lungenerkrankung

B Staging von Lymphomen

C CRMO

D LCH

E Dermatomyositis

█10Die Ganzkörper-MRT ist … A eine schnelle Untersuchung.

B optimal zur Erfassung von Lungenrundherden unter 6mm Größe.

C sehr schlecht geeignet für die Metastasensuche bei soliden Tumoren.

D keine Standardbildgebung bei der Kindesmisshandlung.

E nicht für Knochenmarkprozesse geeignet.

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Moderne Bildgebungstechniken in der pädiatrischen Radiologie · Insbesondere in der Onkologie spielen 3D-Sequenzen eine große Rolle. Sie gestatten bei der Verwendung von sogenannten