Magnetresonanztomographie des fetalen kardiovaskulären Systems und angeborener Herzfehler

Abstract

An early diagnosis of congenital heart diseases (CHD) has important prognostic impact. Prenatal echocardiography is an indispensable part of prenatal screening in many countries. However, it might provide poor diagnostic quality in some cases. Complementary diagnostic methods for postnatal life are missing prenatally. This work aims to investigate the use of fetal cardiovascular magnetic resonance imaging (MRI) as an adjunct to fetal echocardiography.

This manuscript is divided into the anatomical visualization of CHD and the quantification of the impact of fetal motion on cardiovascular flow-measurements. 101 singleton pregnant women carrying fetus with suspected CHD in fetal echocardiography were prospectively recruited for fetal cardiac MRI. In 85 participants 2D and 3D MRI data could be reconstructed successfully and compared to echocardiographic and postnatal data. Furthermore, 10 pregnant women from the first sub study and 10 adult volunteers were recruited. The impact of simulated fetal motion in the adult volunteers was investigated. The artifacts observed during this study were compared to the artefacts in fetal flow-measurements by a three-point scoring system.

MRI reconstructions of vascular structures showed a good agreement with 2D-echocardiography, while 3D-MRI reconstructions were superior to 2D-MRI data regarding their quality and diagnostic accuracy. Additional anatomic structures were identified in 10 cases with MRI and could be confirmed postnatally. Flow-measurements corrupted by simulated fetal motion within the middle third of an acquisition showed significant errors in contrast to measurements under motion corruption during the first and last third of the acquisition. The velocity of motion did not have a major impact. A three-point scoring system could readily identify the amount and impact of fetal motion on the later acquisition.

3D fetal cardiac MRI is a reliable imaging method with potential complementary use to fetal echocardiography. Additionally, valid fetal cardiovascular flow-measurements under the face of fetal motion can be reliably identified at the point of their acquisition, already.

Die frühe Diagnose angeborener Herzfehler hat eine prognostische Bedeutung. Eine pränatale Echokardiographie ist in vielen Ländern unverzichtbarer Standard pränataler Screening Untersuchungen. Dennoch müssen oft Abstriche bei der Bildqualität gemacht werden. Während postnatal ergänzende Bildgebungstechniken zur Verfügung stehen, fehlen diese Alternativen pränatal. Die vorliegende Arbeit soll die Möglichkeiten der fetalen kardiovaskulären Magnetresonanztomographie (MRT) als ergänzende Diagnostik zur fetalen Echokardiographie untersuchen. Die vorliegende Arbeit ist untergliedert in die anatomische Darstellung angeborener Herzfehler mittels der MRT und die Untersuchung des Einflusses fetaler Bewegung auf kardiovaskuläre Flussmessungen. 101 schwangere Teilnehmerinnen mit Feten mit dem V.a. einen angeborenen Herzfehler in der fetalen Echokardiographie wurden prospektiv für eine fetale Kardio-MRT rekrutiert. 2D und 3D Bilddatenrekonstruktionen von 85 Feten der Teilnehmerinnen konnten mit den echokardiographischen, sowie postnatalen Daten verglichen werden. Weiterhin wurden 10 erwachsene Proband*innen, sowie 10 schwangere Teilnehmerinnen aus der ersten Substudie rekrutiert. Einflüsse simulierter fetaler Bewegung in den erwachsenen Proband*innen wurden untersucht. Beobachtete Artefakte in den gewonnen Flussmessungen wurden mittels eines Bewertungssystems mit denen der fetalen Messungen verglichen. Vaskuläre Strukturen in MRT-Datensätzen zeigten eine gute Übereinstimmung mit Messungen in echokardiographischen 2D-Datensätzen, wobei 3D-MRT Datensätze hinsichtlich Qualität und diagnostischer Genauigkeit den 2D-MRT Daten überlegen waren. In 10 Fällen gelang die Darstellung zusätzlicher anatomischer Gegebenheiten in der MRT, welche postnatal bestätigt werden konnten. Flussmessungen, welche durch simulierte fetale Bewegung im mittleren Drittel einer Aufnahme verzerrt wurden, wiesen signifikante Fehler auf. Dies konnte bei Messungen unter dem Einfluss fetalen Bewegungen im ersten oder letzten Drittel der Aufnahme nicht beobachtet werden. Die Geschwindigkeit der Bewegungen spielte eine untergeordnete Rolle. Das Ausmaß fetaler Bewegung während einer Aufnahme, sowie ihr Einfluss auf die Flussmessungen kann mittels eines Drei-Punkte-Bewertungssystems zuverlässig identifiziert werden. Fetale Kardio-MRT bietet eine zuverlässige Möglichkeit mittels 3D-Darstellung der fetalen Gefäße die pränatale Echokardiographie als bildgebende Methode zu ergänzen. Zudem können valide Flussmessungen trotz Einfluss fetaler Bewegung zuverlässig zum Zeitpunkt der Aufnahme identifiziert werden.