M Weidner

MRI-based ratio of fetal lung volume to fetal body volume as a new prognostic marker in congenital diaphragmatic hernia.

OBJECTIVE The objective of our study was to evaluate the prognostic accuracy of the MRI-based ratio of fetal lung volume (FLV) to fetal body volume (FBV) for predicting survival and the need for extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) therapy in fetuses with congenital diaphragmatic hernia (CDH). MATERIALS AND METHODS MRI was performed in 96 fetuses (34 females and 62 males; mean gestational age, 33 ± 5 [SD] weeks; range, 23-39 weeks) with CDH and 44 healthy control subjects. FLV and FBV were measured for each fetus by one of three investigators, and we calculated the FLV/FBV ratio. Additionally, a subgroup analysis of growth-restricted fetuses was performed. Logistic regression analysis was used to model the dependence of survival and ECMO requirement on the FLV/FBV ratio. Prognostic accuracy was evaluated by applying the area under the curve (AUC). RESULTS Seventy-eight of the 96 (81%) fetuses survived and 35 (36%) neonates needed ECMO therapy. The FLV/FBV ratio was significantly higher in fetuses who survived (p < 0.0001; AUC = 0.829). Neonates who received ECMO therapy showed a significantly lower prenatal FLV/FBV ratio (p = 0.0001; AUC = 0.811) than neonates who did not need ECMO therapy. A subgroup analysis (n = 13) showed a trend toward a higher FLV/FBV ratio of survivors in comparison with nonsurvivors (p = 0.065; AUC = 0.875). CONCLUSION In our study, the MRI-based FLV/FBV ratio was able to predict neonatal survival and ECMO requirement in children with CDH with high accuracy. Unlike other prognostic parameters, FLV/FBV ratio is independent of a reference to a control group and may enhance prognostic accuracy particularly in growth-restricted neonatal patients.

Semi-automatic lung segmentation of DCE-MRI data sets of 2-year old children after congenital diaphragmatic hernia repair: Initial results

In congenital diaphragmatic hernia (CDH), lung hypoplasia and secondary pulmonary hypertension are the major causes of death and severe disability. Based on new therapeutic strategies survival rates could be improved to up to 80%. However, after surgical repair of CDH, long-term follow-up of these pediatric patients is necessary. In this, dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging (DCE-MRI) provides insights into the pulmonary microcirculation and might become a tool within the routine follow-up program of CDH patients. However, whole lung segmentation from DCE-MRI scans is tedious and automated procedures are warranted. Therefore, in this study, an approach to semi-automated lung segmentation is presented. Segmentation of the lung is obtained by calculating the cross correlation and the area under curve between all voxels in the data set and a reference region-of-interest (ROI), here the arterial input function (AIF). By applying an upper and lower threshold to the obtained maps and intersecting these, a final segmentation is reached. This approach was tested on twelve DCE-MRI data sets of 2-year old children after CDH repair. Segmentation accuracy was evaluated by comparing obtained automatic segmentations to manual delineations using the Dice overlap measure. Optimal thresholds for the cross correlation were 0.5/0.95 and 0.1/0.5 for the area under curve, respectively. The ipsilateral (left) lung showed reduced segmentation accuracy compared to the contralateral (right) lung. Average processing time was about 1.4s per data set. Average Dice score was 0.7±0.1 for the whole lung. In conclusion, initial results are promising. By our approach, whole lung segmentation is possible and a rapid evaluation of whole lung perfusion becomes possible. This might allow for a more detailed analysis of lung hypoplasia of children after CDH.

Quantitative zerebrale MRT-Perfusionsbildgebung bei 2-jährigen Kindern mit operierter kongenitaler Zwerchfellhernie und Verschluss der Arteria carotis communis nach ECMO-Therapie: pASL bei 3 Tesla

Zielsetzung: Quantifizierung der zerebralen Perfusion bei 2-jahrigen Kindern mit operativ korrigierter kongenitaler Zwerchfellhernie (CDH) und Verschluss der rechten Arteria carotis communis (rACC) nach neonataler ECMO-Therapie. Material und Methodik: Mittels gepulster Arterial Spin Labeling (pASL)-Technik wurde bei 29 Kindern (2,1 ± 0,2 Jahre) mit operierter CDH die zerebrale Perfusion seitengetrennt quantifiziert. 14 Patienten hatten eine verschlossene rACC nach ECMO-Therapie und 15 Kinder ohne ECMO-Therapie und offener ACC beidseits dienten als Kontrollgruppe. Als anatomische Referenz wurden T2-gewichtete Bilder mit ASL-Bildern der entsprechenden Schicht fusioniert und bei jedem Kind pro Hemisphare eine kortikale (graue Substanz) und eine subkortikale (weise und graue Substanz) ROI in das Mediastromgebiet eingezeichnet. Ergebnisse: Patienten mit verschlossener rACC zeigten im Seitenvergleich eine signifikant niedrigere subkortikale Perfusion der rechten Hemisphare mit einem relativen zerebralen Blutfluss (relCBF) von 68,8 ± 23,6 vs. 79,1 ± 30,5 ml/100 g/min, p = 0,011. Hinsichtlich der kortikalen Perfusion zeigte sich ein Trend zu einer reduzierten Perfusion der rechten Hemisphare mit einem relCBF von 65,9 ± 24,5 vs. 72,2 ± 29,0 ml/100 g/min, p = 0,138. Die Kontrollgruppe mit offener ACC beidseits zeigte in beiden Hemispharen sowohl subkortikal als auch kortikal eine identische Perfusion (p = 0,780 und p = 0,340). Bei 29% der Patienten mit verschlossener rACC war die Perfusion der rechten Hemisphare um mehr als 20% gegenuber der linken Seite vermindert. Schlussfolgerungen: Nach ECMO-Therapie und Dekanulierung kann die rACC entweder ligiert oder gefaschirurgisch rekonstruiert werden. Aufgrund der moglichen Minderperfusion der betroffenen Hemisphare bei verschlossener rACC sollte eine Rekonstruktion der rACC angestrebt werden. E-Mail: Claudia.Hagelstein@umm.de

MRT-Lungenvolumetrie bei Feten mit kongenitaler Zwerchfellhernie: Pränatale Vorhersage der Notwendigkeit eines Patch-Verschlusses des Zwerchfelldefektes

Zielsetzung: In Abhangigkeit von der Defektgrose wird der Zwerchfelldefekt bei Patienten mit kongenitaler Zwerchfellhernie (CDH) entweder durch eine primare Naht oder durch Einnahen eines Kunststoff-Patches verschlossen. Untersucht wurde in der vorliegenden Studie die Moglichkeit, die Notwendigkeit eines Patch-Verschlusses bei Patienten mit CDH, basierend auf dem relativen fetalen Lungenvolumen (observed/expected (o/e) MR-FLV), bereits pranatal vorherzusagen. Material und Methodik: 247 Feten mit CDH erhielten zwischen der 24.-39. Schwangerschaftswoche eine MRT-basierte Lungenvolumetrie zur Ermittlung des o/e MR-FLV. Die prognostische Qualitat des o/e MR-FLV hinsichtlich der Notwendigkeit eines Patch-Verschlusses wurde mittels ROC-Analyse und logistischer Regressionsanalyse beurteilt. Zusatzlich wurde die prognostische Wertigkeit der fetalen Leberposition (herniert/nicht herniert) untersucht. Ergebnisse: 77% Patienten mit CDH (190/247) benotigten einen Patch zum Verschluss des Zwerchfelldefektes und bei 23% (57/247) konnte der Defekt durch eine Naht primar verschlossen werden. Das mittlere o/e MR-FLV der Feten mit Patch-Verschluss war signifikant kleiner (27,7 ± 10,2%) als das der Feten mit Primarverschluss (40,8 ± 13,8%, p < 0,0001, AUC=0,786). Bei einem pranatal ermittelten o/e MR-FLV von 20% benotigen 92% der Patienten einen Patch-Verschluss, verglichen mit nur 24% der Feten bei einem o/e MR-FLV von 60%. Die Position der fetalen Leber wahrend der MR-Untersuchung zeigte ebenfalls einen signifikanten Einfluss auf den postnatalen Patch-Bedarf (p < 0,0001) und konnte zusatzlich zum o/e MR-FLV die prognostische Genauigkeit verbessern (AUC=0,827). Schlussfolgerungen: Bei Patienten mit CDH ermoglicht das pranatal ermittelte o/e MR-FLV eine hochwertige Vorhersage bezuglich der Notwendigkeit eines Patches zum Verschlusses des Zwerchfelldefektes. Die fetale Leberposition zusatzlich zum o/e MR-FLV verbessert die prognostische Genauigkeit der pranatalen Abschatzung der Wahrscheinlichkeit des Patch-Bedarfs. E-Mail: Claudia.Hagelstein@umm.de