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4  DISKUSSION

4.1 Kritische Studienbetrachtung

Vor Diskussion der Bildergebnisse soll zunächst eine kritische Würdigung der vorliegenden Arbeit hinsichtlich Studiendesign, Kollektiv und Methodik erfolgen.

4.1.1 Design

4.1.1.1  Beobachtungsschema

Das Entwicklungschema menschlicher Embryonen zeigt eine hohe Uniformität. Der morphologische Entwicklungsstand ist dabei in erster Linie längenkorreliert, d.h. Embryonen gleicher GL weisen weitgehend den gleichen Entwicklungsstand auf. Dies bedeutet aber auch, dass Embryonen gleichen Gestationsalters bei unterschiedlichen GL durchaus interindividuelle Unterschiede im Niveau ihrer Entwicklung (Parallelverschiebung der Entwicklungskurven) aufweisen können ( Blaas 1999 ).

Das longitudinale Konzept der vorliegenden Untersuchung ermöglichte die Beobachtung der Entwicklung einzelner embryonaler Individuen im zeitlichen Verlauf und vermeidet somit unwägbare Einflüsse potenzieller interindividueller Entwicklungsunterschiede auf die serielle bildliche Darstellung der embryonalen und frühfetalen Entwicklung.

Nachteilig war ein erschwertes Terminmanagement durch enge „Zeitfenster“ für die Untersuchungstermine und eine im Vergleich zu Querschnittsstudien höhere Belastung der Probandinnen durch den seriellen Untersuchungscharakter mit einem vergleichsweise deutlich höheren Risiko für Terminausfälle und Studienabbrüche (→2.2.2.2).

4.1.1.2 Beobachtungszeitraum

Der Beobachtungszeitraum (Ende 4. Woche bis Ende 12. Woche p.m.) wurde nach technischen und entwicklungsmorphologischen Gesichtspunkten festgelegt. Folgende Gründe ließen eine Begrenzung in der vorliegenden Weise sinnvoll bzw. notwendig erscheinen:

4.1.1.2.1 Kriterien zur Definition der Untergrenze

  1. Auf Grund der für das angewandte Ultraschallsystem geltenden Auflösungsgrenze (→4.1.3.3.2) und der Objektgrößen unterhalb [Seite 47↓]der 5. Woche p.m. ist eine sonographische Erfassung vor diesem Zeitpunkt nicht möglich.
  2. Die Entwicklung der embryonalen Körperform ist abhängig vom Beginn der Organogenese in der 5. Woche p.c.. Auch bei besserem sonographischem Auflösungsvermögen ist ein Nachweis äußerer Gestaltmerkmale vor diesem Zeitpunkt daher nicht zu erwarten.

4.1.1.2.2 Kriterien zur Definition der Obergrenze

  1. Die fetale Gestaltänderung vollzieht sich jenseits der 12. Woche p.m. wesentlich langsamer, da nach dem Ende der Embryonalzeit vorrangig Wachstums-, Differenzierungs- und Reifungsprozesse ablaufen.
  2. Das fetale Längenwachstum sowie die transvaginalsonographisch erfassbaren maximalen Objektgrößen setzen jenseits der 12. Woche p.m. technische Grenzen für eine vollständige Darstellung der fetalen Körpergestalt.
  3. Bedingt durch Größenwachstum und Aufrichtung des Uterus entfernt sich die ROI (Embryo bzw. Fetus) zunehmend aus dem optimalen Arbeitsbereich hochfrequenter Transvaginalsonden, sodass die Bildqualität jenseits der 12. Woche p.m. deutlich abnimmt (→2.3.3.1.3).
  4. Die Verhältnisänderung von Fetalvolumen zu Fruchtwassermenge zu Ungunsten des Fruchtwassers bedingt eine zunehmend schlechtere Oberflächendiskriminierung (→2.3.3.6.3.4).
  5. Durch eine zunehmende Bewegungsaktivität der Feten wird die Aufnahme artefaktfreier Datensätze jenseits des 1. Trimenons zunehmend erschwert.

4.1.1.3 Beobachtungsintervalle

Um die individuelle Belastung der Studienteilnehmerinnen im Rahmen des mehrwöchigen longitudinalen Beobachtungprotokolls auf ein vertretbares Maß zu [Seite 48↓]beschränken, wurde die Untersuchungsfrequenz auf einen Termin pro Wochebegrenzt. Die Festlegung der Untersuchungstermine auf das jeweilige Ende einer Entwicklungswoche mit einem Abweichungsintervall von +/-1 Tag gewährleistete dabei eine gute Vergleichbarkeit der Ergebnisse.

Eine lückenlose Erfassung aller embryonalen Entwicklungsstadien nach der Carnegie-Klassifikation war unter den o.g. Bedingungen nicht möglich. Dies war im Hinblick auf das Studienziel im Sinne einer Methodenevaluation jedoch auch nicht notwendig und wurde daher nicht angestrebt.

4.1.1.4 Untersucheranzahl

Durch Beschränkung auf lediglich einen Untersucher konnten interindividuelle Einflüsse auf die sonographische Volumendatenerfassung, die Berechnung der Oberflächendarstellungen sowie die quantitative und qualitative morphologische Auswertung der Bilddaten ausgeschlossen werden, was die Ergebnisqualität im Vergleich zu Studien mit mehreren Untersuchern homogener macht.

4.1.2 Kollektive

4.1.2.1 Studienkollektiv

4.1.2.1.1 Anzahl der Patientinnen

Auf Grund des hohen Aufwandes für die teilnehmenden Schwangeren und der nachvollziehbaren Vorbehalte gegenüber seriellen transvaginalen Untersuchungen ist die Rekrutierung eines größeren Kollektivs für eine Longitudinalstudie problematisch. Zudem muss aus den o.g. Gründen mit hohen Ausfallraten gerechnet werden.

Aus bereits beschriebenen Gründen (→4.1.1.1) sollte dennoch nicht auf ein longitudinales Studienkonzept verzichtet werden. Die vorliegende Untersuchung wurde daher bewusst als Pilotstudie an einem kleinen Kollektiv hochmotivierter Schwangerer durchgeführt. Auf Grund der hieraus resultierenden geringen Fallzahl konnte die Analyse der 3D-sonographisch darstellbaren Entwicklungsschritte lediglich einen quantitativ-beschreibenden Charakter haben. Diese Einschränkung erschien im Rahmen des Studienziels einer präliminären Methodenevaluation jedoch akzeptabel.


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4.1.2.1.2  Auswahl der Patientinnen

Durch Untersuchung datierter Embryonen mit bekanntem Konzeptionstermin nach IVF wurden Unsicherheiten hinsichtlich des Gestationsalters, wie sie bei der konventionellen rechnerischen Ermittlung durch Zyklusschwankungen und anamnestische Unklarheiten oder bei sonographischer Bestimmung durch Einflüsse individueller embryonaler Wachstumseigenschaften (→4.1.1.1) vorkommen können, vermieden. Störende Einflüsse auf die Interpretation der Bildergebnisse durch Fehleinschätzung des Gestationsalters konnten daher ausgeschlossen werden.

4.1.2.1.3 Nachverfolgung der Embryonen

Die Frage erhöhter Fehlbildungsraten nach IVF wird wissenschaftlich bisher kontrovers diskutiert. Während die Mehrzahl der Studien, darunter große multizentrische Untersuchungen basierend auf nationalen IVF-Registern, keine erhöhten Fehlbildungsraten nach IVF nachweisen konnten (Rizk et al. 1991; Friedler et al. 1992; FIVNAT 1995; ASRM/SART 1999), beschreiben einzelne Autoren ein erhöhtes Fehlbildungrisiko nach IVF (Bergh et al. 1999; Hansen et al. 2002). Um Einflüsse primär unerkannter Entwicklungsanomalien auf die Ergebnisse der vorliegenden Untersuchung weitestgehend auszuschließen, wurde eine systematische Nachverfolgung der beobachteten Embryonen mit Erfassung aller pränataldiagnostischen Befunde sowie des neonatalen Status durchgeführt. Da im Rahmen dieser Nachverfolgung in keinem Fall Auffälligkeiten festgestellt wurden, kann mit hoher Wahrscheinlichkeit davon ausgegangen werden, dass es sich bei dem beobachteten Kollektiv in entwicklungsmorphologischer Hinsicht um ein „Normalkollektiv“ handelte.

4.1.2.2  Referenzkollektiv

Beim Vergleich der eigenen Ergebnisse mit den Bild- und Textdaten klassisch-embryologischer Referenzkollektive müssen die Genauigkeit der embryonalen Altersbestimmung, eventuelle postmortale Veränderungen der embryologischen Präparate sowie das unterschiedliche bildliche Auflösungsvermögen der veschiedenen Techniken als Gründe für Diskrepanzen zwischen sonographischen und klassisch-embryologischen Befunden berücksichtigt werden.


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In den frühen Publikationen zur Carnegie-Sammlung (Streeter 1920) beruht die Altersfestlegung der Embryonen auf zyklusanamnestischen Angaben, sodass bei der zeitlichen Einordnung der Präparate die anamnestischen und methodischen Unsicherheiten der Altersermittlung nach letzter Regel zu berücksichtigen sind.Um die Genauigkeit der Altersbestimmung zu erhöhen, wurde in den späteren Arbeiten zur Stadieneinteilung (Streeter 1942, 1945, 1948 u. 1951) ein Vergleich mit datierten Embryonen des Rhesusaffen vorgenommen. Da jedoch die Wachstumskurven von Menschen und Primaten ab der 5. Entwicklungswoche voneinander abweichen, ist dieses Verfahren nach diesem Zeitpunkt zu ungenau für eine exakte Altersfestlegung, sodass für die höheren Stadien weiterhin eineanamnestische Altersermittlung mit den bekannten Unsicherheiten durchgeführt wurde (Streeter 1951). Die Überarbeitung der Carnegie-Klassifikation durch O’Rahilly (1973) geht jedoch bereits von den durch Olivier u. Pineau (1962)sowie Jirásek (1971) nach präzisierten Daten (Einbezug des Ovulationstermins) korrigierten Altersangaben zu den einzelnen Stadien aus. Nach Einführung der Ultraschalltechnik ermöglichte ein Längenvergleich der Carnegie-Embryonen mit Embryonen bekannten postovulatorischen Alters die Bestätigung der modifizierten Altersangaben (Drumm u. O’Rahilly 1977), sodass in der letzten Fassung der Carnegie-Klassifikation (O’Rahilly u. Müller 1987), die der vergleichenden Diskussion dieser Arbeit in erster Linie zu Grunde liegt, eine relativ genaue Altersbestimmung der Embryonen vorliegt.

Dennoch muss berücksichtigt werden, dass eventuelle Wachstumsanomalien der abortierten Embryonen, der Erhaltungsgrad post abortem, fixierte postmortale Haltungsänderungen sowie Fixationsartefakte der embryonalen Präparate den Vergleich der sonographischen Ergebnisse mit Bild- und Messdaten der klassischen Referenzkollektive beeinflussen kann. Drumm u. O’Rahilly (1977) wiesen nach, dass die an embryonalen und fetalen Abortpräparaten gemessenen Längen bis zu 5 mm unter den sonographisch in vivo gemessenen Längen liegen können. Daher ist mit hoher Wahrscheinlichkeit anzunehmen, dass die Längenangaben der klassischen Embryologie trotz präziser, standardisierter Messtechnik nicht exakt den vitalen Längen entsprechen.


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Die Auflösungsgrenze der verwendeten 3D-sonographischen Methode liegt bei 1 mm (→4.1.3.3.2). Somit eignet sich die Methode auch zur Darstellung kleiner Strukturen. Verglichen mit dem Auflösungsvermögen der vergrößerungsoptischen Darstellungsverfahren in der klassischen embryologischen Forschung ist die sonographische Auflösung jedoch um ein Vielfaches geringer. Unter Beachtung der Dimensionen des Gesamtobjekts in den frühen Entwicklungsstadien wie auch kleiner Oberflächenstrukturen in den höheren Stadien muss daher auch dieser Sachverhalt beim Ergebnisvergleich berücksichtigt werden.

4.1.3 Methodik

4.1.3.1 Sicherheit

4.1.3.1.1 Hintergrund der Sicherheitsüberlegungen

Ultraschallwellen sind eine mechanische Energieform, die bei ihrer Ausbreitung im Gewebe physikalisch-chemische Primäreffekte verursachen kann. Diese Primärwirkungen können wiederum biologische Wirkungen wie Zell- und Gewebeschädigung sowie Terato- und Mutagenität zur Folge haben. Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens dieser Effekte sowie deren Ausmaß hängt von den applizierten Schallintensitäten, den strukturellen, molekularen und biologischen Eigenschaften des schallexponierten Gewebes, sowie von den Expositionsbedingungen und von der Expositionszeit ab.

4.1.3.1.2 Risikoabschätzung für Ultraschalluntersuchungen

Die möglichen Primäreffekte des Ultraschalls sind hinsichtlich ihres Risikopotenzials im Rahmen diagnostischer Ultraschallanwendungen auf der Basis des derzeitigen Wissensstandes folgendermaßen zu bewerten:

4.1.3.1.2.1 Thermische Effekte

Durch Absorption von Schallenergie in Geweben hoher Dichte können im Rahmen von Ultraschalluntersuchungen thermische Effekte auftreten, die zu einer Schädigung von Zellen und Geweben (z.B. Veränderungen der Zellphysiologie und der DNA-Synthese bis hin zu Nekrosen) führen können. Als kritische Grenze für potenzielle Schädigungen durch Wärmewirkungen wird von der World Federation for Ultrasound in Medicine (WFUMB) eine Temperatur von mehr als 41º C über mehr als 5 Min. angegeben (WFUMB 1998). Da bildgebende [Seite 52↓]medizinische Ultraschallgeräte eine Begrenzung der Sendeleistung aufweisen →4.1.3.1.3), sind im B-Mode auch bei transvaginaler Schallapplikation keine gefährdenden Temperaturerhöhungen zu erwarten (WFUMB 1998).

4.1.3.1.2.2 Nicht-thermische Effekte

4.1.3.1.2.2.1 Kavitationseffekte

Während der Einwirkung von Ultraschallwellen auf biologische Gewebe können in der Unterdruckphase im Gewebe kleine Gasblasen (Kavitationen) entstehen. Diese können in der folgenden Überdruckphase wieder kollabieren, aber auch stabil bleiben, synchron zum Schallfeld oszillieren oder wachsen. Diese Vorgänge können zu mechanischen Schädigungen von Zellen und Geweben (z.B. Lyse der Zellwand oder Gewebezerstörung) und über Ionisierung und Radikalbildung zu chemischen Reaktionen mit DNS-Schäden führen. Die Angabe exakter Intensitätsgrenzwerte für das Auftreten von Kavitationen in vivo ist bisher nicht möglich (WFUMB 1998). Es ist jedoch anzunehmen, dass diese Grenzen über den akustischen Intensitäten diagnostischer Ultraschallgeräte liegen, sodass keine Kavitationswirkungen zu erwarten sind, sofern nicht Gas-Gewebe-Grenzflächen oder gashaltige Ultraschallkontrastmittel im Schallfeld liegen (WFUMB 1998).

4.1.3.1.2.2.2 Akustische Strahlungskräfte

Bei der Ausbreitung von Ultraschallwellen wirken akustische Strahlungskräfte auf das Ausbreitungsmedium, was zu Mikroströmungen führen kann. Neben Kräften, die in Richtung der Wellenausbreitung wirken, kommt es auch zu Scher- und Drehkräften. Auf Grund ihrer geringen Stärke (Millinewton-Bereich) ist eineSchädigung durch akustische Strahlungskräfte oder induzierte Mikroströmungenim Rahmen diagnostischer Ultraschallanwendungen im medizinischen Bereich jedoch unwahrscheinlich (WFUMB 1998).

4.1.3.1.3  Sicherheitsbewertung der vorliegenden Studie

Diagnostische Ultraschalluntersuchungen werden seit über 40 Jahren durchgeführt. Bisher haben sich dabei auch unter Einbezug der Anwendung in der Schwangerschaft keine gesicherten Hinweise auf Schädigungen durch biologische Effekte ergeben (WFUMB 1998). Diese Datenlage steht in Übereinstimmung mit dem bereits oben beschriebenen bisherigen Wissensstand über Interaktionen von [Seite 53↓]Ultraschallwellen mit biologischen Geweben sowie den Ergebnissen experimenteller und epidemiologischer Untersuchungen (WFUMB 1998).

Im Wissen um die potenziellen Wirkungen von Ultraschallwellen und insbesondere um die Sensitivität proliferierender und sich differenzierender Gewebe in der Embryonal- und Fetalperiode wurde die vorliegende Studie unter Beachtung international anerkannter Sicherheitsempfehlungen (WFUMB 1998) durchgeführt. Unter Berücksichtigung dieser Empfehlungen sind nach allen bisherigen Erkenntnissen auch bei transvaginaler Anwendung im B-Mode keine Schädigungen durch Ultraschalleinwirkungen zu erwarten (WFUMB 1998).

Neben dem hohen Sicherheitspotenzial bei Einhaltung der o.g. Empfehlungen sind folgende sicherheitsrelevante Aspekte zu berücksichtigen, die sich aus den spezifischen Bedingungen der vorliegenden Studie ergeben:

  1. Die molekularen Eigenschaften der embryonalen Körpermasse vermindern die Wahrscheinlichkeit biologischer Effekte. Der embryonale Körper besteht zu etwa 93 % aus Wasser (Jirásek et al. 1966) und die Ossifikation beginnt erst in der 8. Woche p.m. (O’Rahilly u. Müller 1987). Da das Auftreten thermischer Effekte durch Schallenergie von der Präsenz dichter Gewebestrukturen (v.a. Knochen) abhängig ist, kann die Gefahr schädigender Temperaturerhöhungen durch Schallabsorption vor dem Ende des 1. Trimenons als gering angesehen werden (Doody et al. 1999).
  2. Thermische Effekte können nicht nur durch Absorption von Ultraschallwellen, sondern auch durch lokale Fortleitung der Sondenbetriebstemperatur entstehen. Bei regelrechtem Gebrauch der verwendeten Sonde wird jedoch eine Umgebungstemperatur von 41º C nicht überschritten (Kretztechnik 1998). Wegen der Wärmeverteilung in den interponierten und umgebenden Gewebe- und Flüssigkeitskompartimenten ist zudem nicht damit zu rechnen, dass die Sondentemperatur in vollem Umfang auf einen Embryo oder frühen Fetus im Arbeitsbereich der Sonde fortgeleitet wird. Eine kritische Temperaturerhöhung der Embryonen bzw. Feten [Seite 54↓]durch Wärmefortleitung war daher im Rahmen der vorliegenden Studie nicht zu erwarten.
  3. Die Gefahr biologischer Effekte ist durch eine bei allen modernen Ultraschallsystemen übliche Leistungsbegrenzung nach den Statements des American Institute of Ultrasound in Medicine (AIUM) und den Richtlinien der in den USA für die Zulassung von Ultraschallgeräten zuständigen Food and Drug Administration (FDA) auf ein Minimum reduziert. Unter Bezug auf entsprechende experimentelle Befunde über Ultraschallbioeffekte konstatierte das AIUM, dass im Frequenzbereich von wenigen Megahertz unterhalb eines Grenzwerts von 100 mW cm2 ISPTA bei der in-vivo-Anwendung von unfokussiertem Ultraschall an Säugetiergeweben keine unabhängig bestätigten biologischen Effekte gefunden wurden (AIUM 1988). Den Statements des AIUM folgend hat die FDA in ihren Zulassungsrichtlinien die Ausgangsleistung unter Einbezug einer Sicherheitsmarge auf 94 mW cm2 ISPTA festgelegt (FDA 1997). Bei transvaginalen Untersuchungen ist die Distanz der Schallquelle zum Objekt jedoch meist geringer als beim transabdominalen Zugang, weshalb mit Ausgangsleistungen deutlich unterhalb der oben genannten Grenzen gearbeitet werden kann. Die maximale Sendeleistung des VoluSon®530D-Systems beträgt im transvaginalen B-Bild-Modus daher nur 51 mW cm-2 ISPTA und unterschreitet die o.g. Grenzwerte um 40 bis 50 %. Es kann jedoch davon ausgegangen werden, dass auch diese reduzierte Leistung lediglich eine potenziell verfügbare Maximalgröße ist, die bei transvaginalen Untersuchungen im B-Mode nur zu einem Teil ausgeschöpft wird und dass, wie von Hussain et al. (1992) beschrieben, in der Regel mit noch geringeren Ausgangsleistungen gearbeitet werden kann, was zu einer weiteren Risikoverminderung hinsichtlich biologischer Effekte führt.[Seite 55↓]
  4. Die spezifischen Charakteristika und Möglichkeiten der VoluSon®-Methode tragen zu einer Verminderung der Schallexposition bei, wodurch die Wahrscheinlichkeit des Auftretens schädigender biologischer Effekte zusätzlich reduziert wird. Während bei einer konventionellen 2D-Schnittbilduntersuchung jeder Raumpunkt des Untersuchungsgebiets auf Grund der typischen Schallkopfführung mehrfach von Schallimpulsen getroffen wird, wirkt bei einer Volumenerfassung während des kontinuierlichen, motorischen Schwenkvorgangs des Schallelements meist nur ein Impuls auf jeden Raumpunkt der untersuchten Region ein, was die Exposition des Gewebes auf ein Minimum begrenzt.
  5. Da hinsichtlich Ultraschallwirkungen keine Kumulationseffekte bekannt sind (Rott 1985), ist auch die wiederholte Untersuchung der Schwangeren im Rahmen des longitudinalen Studienprotokolls nicht als Risikofaktor zu werten.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass ein Auftreten schädigender biologischer Effekte im Rahmen der vorliegenden Untersuchung als sehr unwahrscheinlich gelten kann.

4.1.3.2 Objektgröße

Das verwendete 3D-Ultraschallsystem ist in der Lage, Objekte in der Größenordnung von 1 bis ca. 100 mm lageunabhängig transvaginalsonographisch zu erfassen und als dreidimensionale Oberflächenrekonstruktion darzustellen. Bei einer maximalen GL von 63 mm war eine Gesamtdarstellung auch der größten Embryonen somit möglich. Embryonen und embryonale Detailstrukturen unterhalb von 1 mm Größe konnten hingegen nicht dargestellt werden (→4.1.3.3.2).

4.1.3.3 Bildqualität

Die Bildqualität der 3D-Oberflächenberechnungen ist einerseits abhängig von Faktoren, die die Qualität der 3D-Rohdaten determinieren und andererseits von Parametern, die die Berechnung des Oberflächenmodells aus diesen Daten [Seite 56↓]beeinflussen können. Die Einflussgrößen der Bildqualität im Rahmen dieser Untersuchung werden nachfolgend genauer beschrieben:

4.1.3.3.1 Schallfenster

Bei kleinen „akustischen Fenstern“, wie sie bedingt durch den eingeschränkten Bewegungsspielraum bei der Anwendung von Endosonden vorliegen, kann es zu Problemen bei der Darstellung des Objekts in den gewünschten Schnittebenen kommen. Bei Anwendung 3D-sonographischer Verfahren spielt das „akustische Fenster“ nur eine untergeordnete Rolle, da das darzustellende Objekt unabhängig von der Einschallrichtung während der Volumendatenerfassung bei der Sichtung des 3D-Datensatzes virtuell in jede gewünschte Position gebracht werden kann.

Mit der angewandten 3D-Technik gelang daher auch bei ungünstiger Position der Embryonen bzw. Feten (bezogen auf die Sonde bei der Volumenerfassung) eine dreidimensionale Oberflächendarstellung in den gewünschten Ansichten. Dank relativ geringer Schallabschwächung bei noch geringer Objektgröße und nur ansatzweiser Verknöcherung wurden auch die schallkopfabgewandten Bereiche des embryonalen bzw. fetalen Körpers in ausreichender Qualität dargestellt.

4.1.3.3.2  Bildauflösung

In der vergleichenden Diskussion der Bildergebnisse ist stets die maximale Punktauflösung der angewandten Darstellungsverfahren zu berücksichtigen. Bei dem hier angewandten Ultraschallverfahren ist diese bei ca. 0,8 mm anzusetzen. Da die Größen der untersuchten Objekte bzw. Strukturen teils im Bereich dieser Auflösungsgrenze oder sogar deutlich darunter lagen, ist im Vergleich zu den vergrößerungsoptisch erzeugten Darstellungen der klassischen Embryologie daher von einer schlechteren Detailgenauigkeit auszugehen.

Die Genauigkeit einer sonographischen Oberflächendarstellung hängt ab vom Punktauflösungsvermögen des Ultraschallgeräts im 3D-Modus, von etwaigen Auflösungsmodifikationen bei der Datenspeicherung sowie von der Auflösung des Oberflächenberechnungsverfahrens. Die Oberfläche eines Objekts stellt sich 3D-sonographisch folglich nur so exakt dar, wie der ungünstigste der genannten Einflussfaktoren es zulässt. Für die verwendete VoluSon®-Methode wurde die Punktauflösung im Oberflächendarstellungsmodus wie folgt ermittelt:


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4.1.3.3.2.1  Auflösung der 3D-Primärdatensätze

Aus einer axialen Sondenauflösung kleiner 0,6 mm, einer lateralen Auflösung sowie einer Schichtdicke kleiner 0,8 mm im Fokus sowie einem minimalen Schichtabstand kleiner 0,3 mm ergibt sich in den bei der Volumenerfassung erzeugten Primärdatensätzen eine theoretische Punktauflösung von mindestens 0,8 mm. Dieser theoretisch ermittelte Grenzbereich konnte vom Hersteller des Ultraschallsystems auch experimentell bestätigt werden. So konnten bei Phantomversuchen zystische Objekte von 1 mm Durchmesser in den erzeugten 3D-Datensätzen dargestellt werden. Auf Grund der oben genannten theoretischen Erwägungen und experimentellen Befunde kann in den 3D-Primärdatensätzen der vorliegenden Untersuchung von einer Punktauflösung von mindestens 1 mm ausgegangen werden.

4.1.3.3.2.2 Auflösung der 3D-Sekundärdatensätze

Die Auflösung der im Rahmen der kartesischen Speicherung (→2.3.3.5) erzeugten 3D-Sekundärdatensätze hängt ab vom Abbildungsmaßstab des Objekts in Bezug auf den 3D-Primärdatensatz sowie von der gewählten Größe der kartesischen Box, d.h. von der Anzahl der für die Speicherung verfügbaren Voxel. Bei maximaler Größe enthält die kartesische Box 2563 Voxel. Bei einer Abbildung des Objekts im Maßstab 1:1 gegenüber dem Primärdatensatz erfasst die Box einen Volumenausschnitt von ca. 82 mm Kantenlänge. Theoretisch wäre demnach eine Auflösung möglich, die mit 0,32 mm pro Voxel über der Mindestauflösung der 3D-Primärdatensätze (→4.1.3.3.2.1) läge.

4.1.3.3.2.3 Auflösung der 3D-Oberflächenberechnungsfunktion

Das gleiche Prinzip gilt für den Oberflächenberechnungsmodus. Hier hängt dieAuflösung vom Abbildungsmaßstab des betreffenden Objekts in Bezug auf den 3D-Primärdatensatz sowie von der gewählten Größe der Renderbox ab, d.h. von der Anzahl der für die Oberflächendarstellung verfügbaren Voxel. Bei maximaler Größe enthält die Renderbox 2003Voxel. Bei einer 1:1-Abbildung des Objekts gegenüber dem Primärdatensatz erfasst die Box einen Volumenausschnitt von 72 mm Kantenlänge. Demnach wäre theoretisch eine Auflösung möglich, die mit 0,36 mm pro Voxel ebenfalls noch eindeutig über der Mindestauflösung in den[Seite 58↓]3D-Primärdatensätzen (→4.1.3.3.2.1) läge.

4.1.3.3.2.4 Folgerungen für die vorliegende Untersuchung

In der vorliegenden Untersuchung wurden zur Speicherung der kartesischen Sekundärdatensätze stets maximal große Datenboxen verwendet. Darüber hinaus wurden weder bei den Speicherungsvorgängen, noch bei der Berechnung der Oberflächenmodelle Verkleinerungen gegenüber den Abbildungsmaßstäben der Primärdatensätze vorgenommen, sodass in keinem der vorgenannten Prozesse ein Auflösungsdefizit gegenüber den Primärdatensätzen eingetreten sein kann. Als Punktauflösung der 3D-Oberflächenberechnungen ist daher die Mindestauflösung der 3D-Primärdatensätze (0,8 mm) anzusetzen.

Die Rotationssequenzen der Oberflächenmodelle bestehen aus einer Abfolge von 360 einzelnen Oberflächenberechnungen mit fortlaufend um 1 Winkelgrad geänderter Perspektive rund um das Objekt. Die Auflösungsqualität dieser Bildsequenzen ist folglich mit der Mindestpunktauflösung der einzelnen Oberflächenberechnungen (0,8 mm) identisch.

4.1.3.3.3 Bildartefakte

4.1.3.3.3.1 Akustische Artefakte

Prinzipiell können im Rahmen der 3D-Sonographie bei der seriellen Erstellung der zweidimensionalen Bildsegmente alle aus der konventionellen B-Bild-Sonographie bekannten akustischen Artefakte auftreten. Ihr Erscheinungsbild im 3D-Datensatz unterscheidet sich jedoch, besonders bei Oberflächenberechungen, von dem im konventionellen B-Bild, was bei der Bildinterpretation berücksichtigt werden muss.

Soweit das Auftreten akustischer Artefakte bereits bei der Datenaufnahme oder der anschließenden Prüfung des Datensatzes offensichtlich war, wurde eine Artefaktreduktion oder -vermeidung im Rahmen einer Wiederholungsaufnahme angestrebt (→2.3.3.2).

Abgesehen von akustischen Artefakten existieren in der 3D-Sonographie folgende methodenspezifische Artefaktquellen:

4.1.3.3.3.2 Sondenartefakte

Bei 3D-Schallköpfen mit einer Rotationsmechanik für das Schallelement können [Seite 59↓]neben „Schnittstellenartefakten“ (mangelnde bildgeometrische Präzision an den Grenzflächen korrespondierender Datensatzsegmente) auch „Zentralartefakte“ (punktuelle Bildausfälle im Bereich der Rotationsachse des Schallelements) auftreten. Liegt das darzustellende Objekt in einem dieser Bereiche, wird die Bildqualität durch Sondenartefakte gemindert.

Durch Verwendung einer Sonde, bei der das Schallelement mittels einer Schwenkmechanik (→2.3.2.2.2) bewegt wird, konnten derartige Artefakte in der vorliegenden Untersuchung vermieden werden.

4.1.3.3.3.3 Bewegungsartefakte

Bewegungsartefakte in den einzelnen Schnittbildern des 3D-Datensatzes und den daraus berechneten Oberflächenmodellen kommen zustande, wenn während der Datenaufnahme Bewegungen von Objekt und/oder Schallkopf auftreten.

Bei ruhiger Schallkopfführung durch den Untersucher und guter Kooperation der Schwangeren waren bei ohnehin kurzen Aufnahmezeiten (teils unter 1 Sek.) im Endergebnis keine Qualitätsminderungen durch kindliche, mütterliche oder untersucherbedingte Bewegungsartefakte zu verzeichnen.

4.1.3.3.3.4 Konturierungsartefakte

Die automatische Oberflächenerkennung mittels eines Ray-Tracing-Algorithmus erlaubt bei hohen Grauwertdifferenzen zwischen Objekt und Umgebung (s.u.) eine standardisierte Berechnung der Oberflächenmodelle.

Im Gegensatz zu primär manuellen Oberflächenmarkierungssverfahren werden daher bei der in dieser Untersuchung angewandten VoluSon®-Methodik Einflüsse des Untersuchers auf die Konturierung der Objektoberfläche weitestgehend vermieden.

4.1.3.3.3.5 Schwellenwertartefakte

Das VoluSon®-System verfügt über eine Funktion zur grauwertabhängigen Grenzflächendiskriminierung zwischen dem darzustellenden Objekt und dessen Umgebung (→2.3.3.6.3.4). Die Empfindlichkeit dieser Schwellenwertfunktion muss vom Untersucher unter genauer Berücksichtigung der vorliegenden Grauwertdifferenzen so eingestellt werden, dass die Umgebung des Objekts möglichst vollständig virtuell eliminiert wird, ohne dass es zu Artefakten an der [Seite 60↓]Objektoberfläche kommt. Bei nur geringen Grauwertdifferenzen zwischen dem Objekt und seiner Umgebung ist die Erkennung des optimalen Schwellenwerts durch den Untersucher erschwert und es können Artefakte entstehen, wenn die Schwelle zu hoch oder zu niedrig eingestellt wird.

Zwischen embryonaler bzw. fetaler Körperoberfläche und dem umgebenden Fruchtwasser bestehen große Unterschiede im Schallreflexionsverhalten. Da Embryonen und frühe Feten weitgehend von Fruchtwasser umgeben sind, ist an deren Körperoberfläche überwiegend eine entsprechend hohe Grauwertdifferenz vorhanden. Die Voraussetzungen für eine exakte grauwertabhängige Erkennungder embryonalen bzw. fetalen Körperoberfläche durch den verwendeten Ray-Tracing-Algorithmus sind somit gut und die Gefahr von Schwellenwertartefakten entsprechend gering.

4.1.3.3.3.6 Überlagerungsartefakte

Auch wenn die Ausgangsbedingungen für eine automatische grauwertabhängige Abgrenzung der embryonalen bzw. fetalen Körperoberfläche durch den Ray-Tracing-Algorithmus im ersten Trimenon gut sind, so befinden sich bei der Berechnung einer 360-Grad-Oberflächenansicht zwangsläufig teils objektnahe überlagernde Strukturen in der Sichtachse. Eine Gesamtdarstellung des Objekts ist daher ohne den Einsatz effektiver Sichtoptimierungsverfahren nicht möglich.

In der vorliegenden Untersuchung wurden Primärdatensätze mit großflächigen objektnahen Sichtbehinderungen bereits bei der Qualitätsprüfung im Rahmen der Datenaufnahme von der Analyse ausgeschlossen und durch Datensätze besserer Sichtqualität ersetzt. Unter diesen Voraussetzungen konnte unter Einsatz des 3D-Cut-Verfahrens eine vollständige Rotationsansicht aller untersuchten Embryonen und Feten berechnet werden.

4.1.3.3.3.7 Bildbearbeitungsartefakte

Die Kontrolle der Schnittführung des „elektronischen Skalpells“ (→2.3.3.6.5.2) bei der hochselektiven Eliminierung von objektnahen Sichteinschränkungen in Oberflächendarstellungen kann je nach Sicherheitsanspruch und Lagebeziehung zwischen Objekt und Umgebungsstrukturen auf zweierlei Weise erfolgen.

Besteht zwischen einer sichtbehindernden Struktur und der embryonalen bzw. [Seite 61↓]fetalen Oberfläche eine Distanz, die eine klare Abgrenzung von Objektoberfläche und dessen Umgebung erlaubt, so kann die virtuelle optische Eliminierung dieser Sichteinschränkung direkt in der 3D-Oberflächendarstellung erfolgen, ohne dass Bildbearbeitungsartefakte zu erwarten sind.

Ist die sichere „Schnittführung“ in der Oberflächendarstellung durch einen geringen Abstand zwischen sichtbehindernder Struktur und embryonaler bzw. fetaler Körperoberfläche oder bei unübersichtlichen topographischen Beziehungen anderweitig erschwert, so kann alternativ zur direkten „Präparation“ in der Oberflächendarstellung in einem multiplanaren Schnittbildmodus (→2.3.3.4) gearbeitet werden, der es ermöglicht, die korrekte „Schnittführung“ des „elektronischen Skalpells“ simultan in drei Ebenen zu kontrollieren. Auf Grund dieser zuverlässigen visuellen Kontrollmöglichkeit sind Bildbearbeitungsartefakte im Rahmen des selektiven Sichtoptimierungsprozesses auch bei objektnahen Überlagerungen nicht zu erwarten.

4.2 Diskussion der Bildergebnisse

Während der Embryonalperiode entwickelt sich der menschliche Keim von einer undifferenzierten Zellmasse zu einem Individuum mit allen Merkmalen der menschlichen Gestalt. Dieser Vorgang soll in einem direkten Bildvergleich mit Referenzpräparaten der klassischen Embryologie sowie einem deskriptiven Ergebnisvergleich mit bereits publizierten sonoembryologischen 3D-Studien diskutiert werden.

International anerkannte Grundlage für die vergleichende Untersuchung der Embryonalentwicklung ist die von Streeter anhand der Carnegie-Sammlung erarbeitete Klassifikation der Embryonalentwicklung (Streeter 1942, 1945, 1948 u. 1951) in den überarbeiteten Fassungen von O’Rahilly (1973) sowie O’Rahilly u. Müller (1987). Neben embryologischen Standardwerken (Hinrichsen 1990; O’Rahilly u. Müller 1992; Moore u. Persaud 1996; Larsen 1997; Moore, Persaud u. Shiota 2000) sind daher in erster Linie die Publikationen von Nishimura et al. (1977) sowie von O’Rahilly u. Müller (1987) Grundlage der vergleichenden Diskussion in klassisch-embryologischer Sicht. Als 3D-sonoembryologische Referenz wurden die Publikationen von Blaas et al. (1998), Bonilla-Musoles et al. (1998a) [Seite 62↓]sowie Kurjak et al. (1999a) herangezogen.

Hinsichtlich Schematik und Umfang der Diskussion sowie eventueller Befunddiskrepanzen im Vergleich der eigenen Ergebnisse zur klassisch-embryologischen Literatur sind folgende Aspekte zu beachten:

  1. Schema und Umfang der Diskussion
    Die Carnegie-Klassifikation weist 23 Stadien auf, deren Einteilung auf biometrischen (GL) und morphologischen Kriterien (äußere Körperform und Stand der Organentwicklung) beruht. Da auf Grund des gewählten Studiendesigns nicht alle Carnegie-Stadien erfasst wurden und die Diskussion strukturell in Analogie zur Darstellung der Ergebnisse erfolgen sollte, wurde auf eine stadienbezogene Diskussion verzichtet. Unter Berücksichtigung der zu den Carnegie-Stadien vorliegenden Zeitangaben wurde die vergleichende Diskussion daher in Wochenintervalle gegliedert. Entsprechend dem sonographischen Untersuchungsraster geben die vergleichsweise beschriebenen klassisch-embryologischen Befunde stets den Stand am Ende der jeweiligen Entwicklungswoche wieder. Die Beschreibung der embryonalen bzw. fetalen Entwicklung erfolgt dabei nur insoweit, als die betreffenden Strukturen für die vorliegende Untersuchung relevant sind.
    Obwohl eine Darstellung embryonaler Strukturen vor der 5. Woche p.m. aus Auflösungsgründen nicht möglich war (→4.1.3.3.2) undeine Abhandlung der ersten vier Zykluswochen somit nicht zum Studienziel im engeren Sinne gehört, werden zur Abrundung derGesamtthematik auch die uterinen und ovariellen Befunde dieses Zeitraumes diskutiert.
  2. Befunddiskrepanzen zur klassischen Embryologie
    Beim Vergleich der 3D-sonographischen Oberflächenmodelle mit den embryologischen Präparateabbildungen sind stets die Grenzen der sonographischen Auflösung im 3D-Oberflächenmodus zu [Seite 63↓]berücksichtigen (→4.1.3.3.2). Soweit keine anderen Gründe angeführt werden, sind daher bei Befunddiskrepanzen zwischen Präparat und Ultraschallbild sonographische Auflösungsprobleme als Ursache für die fehlende oder suboptimale sonographische Darstellbarkeit sehr kleiner Oberflächenstrukturen (unter 1 mm) anzusehen.
    Weiterhin kommen interindividuelle Entwicklungsunterschiede zwischen Embryonen gleichen Gestationsalters (→4.1.1.1) sowie Ungenauigkeiten hinsichtlich der Ermittlung des Gestationsalters der embryologischen Präparate und postmortale Veränderungen präparierter Embryonen als Gründe für Diskrepanzen zwischen sonographischen und klassisch-embryologischen Befunden in Betracht (→4.1.2.2).

Im Literaturvergleich mit den 3D-sonographischen Referenzarbeiten sind zusätzlich folgende Faktoren zu berücksichtigen:

  1. Beobachtungszeitraum
    Die Arbeit von Blaas et al. (1998) lässt wegen des für diese Studie gewählten Beobachtungszeitraums einen Vergleich nur zwischen der 8. und 11. Woche p.m. zu, während die übrigen Untersuchungen (Bonilla-Musoles et al. 1998a, Kurjak et al. 1999a) einen zeitlich vollständigen Ergebnisvergleich erlauben.
  2. Beschreibung der Entwicklungsmerkmale
    In der Arbeit von Blaas et al. (1998) erfolgt die Beschreibung der embryonalen bzw. fetalen Entwicklungsmerkmale nicht in Bezug zum jeweiligen Gestationsalter, sondern zu den gemessenen Gesamtlängen, sodass eine zeitliche Einordnung nur indirekt anhand dieses Parameters erfolgen kann, was im Ergebnisvergleich eine zeitliche Unschärfe in der Größenordnung der GL-bezogenen Altersnormbereiche zur Folge hat.
    [Seite 64↓] Kurjak et al. (1999a) fassen in ihrer Publikation die Ergebnisse der 9. und 10. Woche p.m. sowie die der 11. und 12. Woche p.m. zusammen, sodass hinsichtlich dieser Arbeit die vergleichende Diskussion in den o.g. Zeitabschnitten eine größere Unschärfe aufweist als in den übrigen Beobachtungsabschnitten.
    Blaas et al. (1998) sowie Kurjak et al. (1999a) beschreiben nicht alle sonographisch fassbaren Oberflächenmerkmale systematisch und treffen hinsichtlich der Darstellbarkeit der beschriebenen embryonalen bzw. fetalen Entwicklungsmerkmale überwiegend deskriptive oder semiquantitative Aussagen. Da die Studie von Bonilla-Musoles et al. (1998a) jedoch eine systematische und quantitative Beschreibung der gesamten sonographisch fassbaren embryonalen und frühen fetalen Oberflächenmorphologie enthält, ist eine vergleichende Diskussion aller untersuchten Parameter der vorliegenden Untersuchung zumindest auf Basis der letztgenannten Arbeit für jeden Zeitpunkt des Beobachtungszeitraums möglich.
  3. Sicherung des Gestationsalters
    Beim Ergebnisvergleich mit den Befunden vonBlaas et al. (1998), Bonilla-Musoles et al. (1998a) sowie Kurjak et al. (1999a) muss beachtet werden, dass keine dieser Arbeitsgruppen mit datierten Embryonen (exakt bekannter Konzeptionstermin, z.B. nach IVF) arbeitete und die zeitliche Einordnung der beschriebenen Entwicklungsmerkmale den Grenzen der zyklusanamnestischen oder der sonographischen Altersbestimmung unterworfen war. Weiterhin ist zu berücksichtigen, dass der Untersuchungszeitpunkt innerhalb einer Entwicklungswoche bei den o.g. Autoren nicht exakt definiert war, was zu zeitlichen Unschärfen in eben dieser Größenordnung führt. Unter Berücksichtigung dieser Sachverhalte wurden bei der Analyse der Merkmalsbeschreibungen zeitliche[Seite 65↓]Abweichungen von maximal einer Entwicklungswoche noch als Ergebnisübereinstimmung gewertet.

Ausgehend von den o.g. Prämissen erfolgt nun die in Wochenintervalle gegliederte Diskussion der Bildergebnisse:

4.2.1 Erste Woche p.m.

Im Laufe der 1. Zykluswoche beginnt noch während der Menstruationsphase die Follikelreifung und gegen Ende dieser Woche auch die Proliferationsphase des Endometriums.

Diese Vorgänge waren sonographisch erkennbar durch den Nachweis mehrerer kleiner Tertiärfollikel sowie durch Darstellung eines bei beginnender Proliferation noch niedrigen und bei noch geringem Ödem der Superfizialzellen nur mäßig echogenen Endometriums mit nur partieller Ausbildung eines hyperreflektiven Mittelechos als Ausdruck der Grenzfläche zwischen den Endometriumanteilen der Vorder- und Hinterwand.

4.2.2 Zweite Woche p.m.

In der 2. Woche p.m. findet die Fortsetzung der Proliferationsphase sowie der Follikelreifung mit Selektion des Leitfollikels und Ausbildung des Cumulus oophorus statt. Am Ende dieser Woche kommt es zur Ovulation.

Sonographisch waren diese Vorgänge nachweisbar durch Darstellung eines bei fortgeschrittener Proliferation inzwischen hoch aufgebauten und auf Grund des Superfizialzellödems echoarmen Endometriums mit stark echogenem Randsaum als Ausdruck der zentripetalen sekretorischen Umwandlung und durchgehendem hyperreflektivem Mittelecho sowie durch Nachweis des sprungreifen Follikels mit echoarmer perifollikulärer Zone als Zeichen des Thekazellödems, einer bei verändertem Echoverhalten jetzt echodichten, gekerbten Follikelwand und dem wandständigen Cumulus oophorus.

4.2.3 Dritte Woche p.m.

Nach der Ovulation wird die Oozyte in das Tubenlumen aufgenommen. Kommt es zur Befruchtung (in der Regel innerhalb von 24 Std.) so beginnt mit diesem Zeitpunkt am Anfang der 3. Woche p.m. die Embryonalperiode. In den nächsten acht Entwicklungswochen findet nach den Vorgängen der Präimplantations- und [Seite 66↓]Implantationsphase die Anlage und Gliederung der Organsysteme sowie die Ausbildung der äußeren Körperform statt.

In dieser Woche waren sonographisch ein maximal hoch aufgebautes, durch sekretorische Umwandlung jetzt homogen-echodichtes Endometrium sowie das Corpus luteum mit echoreichem, gefälteltem Randsaum als Ausdruck der Granulosazellausbildung darstellbar.

Die für diesen Zeitraum von der klassischen Embryologie beschriebenen Entwicklungsstadien von der Zygote über 2- bis 16-Zeller, Morula und Blastozyste bis zur bilaminären Keimscheibe laufen in mikroskopischen Größenordnungen weit unter 1 mm ab, sind sonographisch somit nicht erfassbar und daher auch nicht Gegenstand dieser Arbeit.

4.2.4 Vierte Woche p.m.

Am Ende der 4. Woche p.m. findet sich in das Endometrium eingebettet eine sphärische Chorionhöhle von 0,6 bis 4,5 mm mit umgebendem Primärzottensaum als Zeichen der beginnenden Entwicklung des Chorion frondosum (Abb. 4-1a).

Die zuvor genannten Strukturen konnten in der vorliegenden Untersuchung in wenigen Einzelfällen bereits gegen Ende der 4. Woche p.m. nachgewiesen werden (Abb. 4-1b). Diese Beobachtung deckt sich mit Ergebnissen von Bonilla-Musoles et al. (1998a), die den sonographischen Nachweis der Chorionhöhle am Beginn der 5. Woche p.m. beschrieben.

Die Amnionhöhle und der primäre Dottersack sind zu diesem Zeitpunkt bereits ausgebildet. Als erste embryonale Struktur beginnt sich der sekundäre Dottersack zu entwickeln. Eine ovaläre Keimscheibe von 0,2 mm Länge mit beginnender axialer Differenzierung (Auftreten des Primitivstreifens) ist nachweisbar.

Die im letzten Absatz angegebenen Befunde (in Abb. 4-1a nicht sichtbar) liegen deutlich unterhalb der sonographischen Auflösungsgrenze und konnten daher weder in dieser Arbeit noch in den Untersuchungen von Bonilla-Musoles et al. 1998a sowie Kurjak et al. 1999a dargestellt werden.

4.2.5 Fünfte Woche p.m.

Gegen Ende der 5. Woche p.m. hat sich der Durchmesser der Chorionhöhle auf maximal 12 mm vergrößert. Auch der umgebende Zottensaum hat durch die [Seite 67↓]Entwicklung des Chorion frondosum erheblich zugenommen. Der sekundäre Dottersack ist bei weiterer Größenzunahme jetzt deutlich nachweisbar.

Die oben aufgeführten Veränderungen (in Abb. 4-2a nicht dargestellt) konnten in dieser Untersuchung (Abb. 4-2b) wie auch in den Arbeiten von Bonilla-Musoles et al. [] (1998a) sowie Kurjak et al. (1999a) nachvollzogen werden.

Zwischen Dottersack und Amnionhöhle findet sich gegen Ende dieser Entwicklungswoche eine piriforme Embryonalplatte mit dorsal leicht konvexer Oberfläche und leicht eleviertem rostralem und kaudalem Pol. Die ersten drei Somitenpaare, die Neuralrinne sowie eine deutliche Kopffalte sind nachweisbar. Die größte Länge (GL) des Embryos beträgt 1,5 bis 2,5 mm.

Die 3D-oberflächenmorphologische Darstellung derart kleiner embryonaler Strukturen (Abb. 4-2a) gelang in der vorliegenden Arbeit nicht sicher (Abb. 4-2b). Dieses Resultat steht ebenfalls in Übereinstimmung mit den Aussagen der beiden o.g. Autoren, die von der Darstellung einer Embryonalplatte im Schnittbildmodus am Ende der 5. Woche p.m. bei einem Teil der untersuchten Fälle berichten, während auch in diesen Studien eine sichere Oberflächenrekonstruktion zu diesem Zeitpunkt noch nicht möglich war. Neben der Berücksichtigung sonographischer Auflösungsgrenzen muss die Möglichkeit in Betracht gezogen werden, dass sich die Embryonalplatte einer eindeutigen Oberflächendarstellung u.U. lagebedingt entziehen kann, während im Schnittbildmodus eine Visualisierung auch unter schwierigen topographischen Bedingungen oft noch gelingt.

4.2.6 Sechste Woche p.m.

Zum Ende der 6. Woche p.m. hat sich der Embryo durch Faltungsprozesse weitgehend vom Dottersack abgehoben und weist durch Vorwölbung des kranialen Pols auf Grund des Hirnwachstums sowie dorsale Krümmung des Rumpfes eine C-förmige Gestalt auf. Durch einen weiteren Faltungsprozess hat sich die zuvor flache Keimscheibe in einen leicht zylindrischen Embryonalkörper verwandelt. Die GL beläuft sich inzwischen auf 3 bis 5 mm.

Der Vergleich zwischen dem embryologischen Präparat (Abb. 4-3a) und dem zeitlich entsprechenden sonographischen Oberflächenmodell (Abb. 4-3b) zeigt, dass die zuvor dargestellten Entwicklungsschritte in der vorliegenden [Seite 68↓]Untersuchung nachvollzogen werden konnten. Dieses Ergebnis steht in Übereinstimmung mit den Befunden von Bonilla-Musoles et al. (1998a) sowie Kurjak et al. (1999a).

Das Kopfvolumen gleicht zum Ende dieser Entwicklungswoche dem des Herz-Leberwulstes, d.h. die Körperform wird von der Hirnentwicklung dominiert. Die Positionen von Vorderhirn, Mittelhirn und Rautenhirn sind angedeutet erkennbar. Die Linsen- und Nasenplakoden, alle Kiemenbögen sowie der primitive Mund sind zu differenzieren. Die Ohrgruben sind geschlossen und allenfalls noch angedeutet an der Oberfläche nachzuweisen. Der Embryo weist 30 oder mehr Somiten auf. Herzwulst mit linksatrialer und linksventrikulärer Prominenz, mesonephrische Vorwölbung und Cauda sind ansatzweise sichtbar. Ein kurzer Haftstiel (spätere Nabelschnur) hat sich ausgebildet. Das Neuralrohr sowie rostraler und kaudaler Neuroporus sind bereits geschlossen. Die Anlagen der oberen Extremitäten sind erstmals als terminal spitz zulaufende, flossenförmige Strukturen darstellbar, während die Anlagen der unteren Extremitäten lediglich angedeutet als flache, knospenförmige Erhebungen am Körper abzugrenzen sind (in Abb. 4-3a nicht zu erkennen).

In der Gegenüberstellung von Präparat (Abb. 4-3a) und Modell (Abb. 4-3b) wird deutlich, dass die im letzten Absatz genannten Strukturen in dieser Arbeit nicht dargestellt werden konnten. Eine Unterscheidung von kranialem und kaudalem Pol war somit nicht möglich. Diese Beobachtung deckt sich gleichermaßen mit den Aussagen der beiden o.g. Autoren.

4.2.7 Siebte Woche p.m.

Mit Ende der 7. Woche p.m. ist der Embryo vollkommen vom Dottersack abgefaltet. Im Vergleich zur Vorwoche sind die Veränderungen der Körperform in dieser Entwicklungswoche jedoch insgesamt wesentlich geringer. Neben dem Kopf beeinflussen jetzt zunehmend auch andere Strukturen (Kiemenbögen, Herz, Rumpf und Extremitäten) die äußere Gestalt. Die GL ist 7 bis 9 mm.

Der Kopf weist durch die fortschreitende Hirnentwicklung eine deutliche Größenzunahme auf und wirkt rundlich. Kranialer und kaudaler Embryonalpol sind somit jetzt voneinander zu unterscheiden. Wegen der wachstumsbedingten [Seite 69↓]Vorwölbung und starken Beugung liegt der Kopf dem Herzwulst an und die C-förmige Krümmung des Embryos prägt sich noch stärker aus. Die Positionen des Vorderhirns, des Mittelhirns und besonders des Rautenhirns sind besser erkennbar. Der Rumpf zeigt auf Grund des Wachstums von Spinalganglien und Muskelplatten eine deutliche Breitenzunahme. Herzwulst und Cauda sind deutlicher darzustellen. Der Haftstiel hat sich zu einer kurzen, strangartigen Nabelschnur entwickelt.

Die vergleichende Analyse von embryologischem Präparat (Abb. 4-4a) und sonographischem Modell (Abb. 4-4b) belegt, dass die oben angeführten Entwicklungsmerkmale in dieser Untersuchung bestätigtwerden konnten. Dieses Resultat geht konform mit den Angaben von Bonilla-Musoles et al. (1998a) sowie Kurjak et al. (1999a).

Die Augenanlagen sind mit Ende dieser Entwicklungswoche äußerlich nur angedeutet als flache Erhebungen nachweisbar (Linsenbläschen ausgebildet aber von Ektoderm überzogen). Die Innenohranlagen sind äußerlich nicht sichtbar (Ohrbläschen ausgebildet aber ebenfalls von Ektoderm überzogen). Durch Einsenkung der Nasenplakoden sind die Nasengruben entstanden. Mund- und Nasenhöhlen sind miteinander verbunden (in Abb. 4-4a nicht sichtbar). Zwischen 1. und 2. Kiemenbogen ist die 1. Kiemenfurche (Sinus cervicalis) abzugrenzen. Am seitlichen Rumpf ist der mesonephrische Wulst deutlicher nachweisbar. Alle vier Extremitätenanlagen sind inzwischen eindeutig zu erkennen, wobei der Entwicklungsvorsprung der oberen Extremitäten weiterhin evident ist. Die Anlagen der oberen Extremitäten zeigen neben Längenwachstum eine beginnende ventrale Ausrichtung (so genannte „Ventralisierung“). Durch eine beginnende regionäre Differenzierung in ein breiteres distales Segment, das zur Handplatte wird und ein schmaleres proximales Segment, das später Arm und Schultern bildet, weisen die oberen Extremitäten jetzt eine paddelähnliche Form auf. Die unteren Extremitätenanlagen sind bei zunehmendem Längenwachstum nun deutlich als terminal schmaler werdende, flossenförmige Strukturen sichtbar.

Die vergleichende Betrachtung von Präparat (Abb. 4-4-a) und Modell (Abb. 4-4b) macht erkennbar, dass die im letzten Absatz beschriebenen Detailbefunde in [Seite 70↓]der vorliegenden Arbeit im Oberflächenmodus nicht nachgewiesen werden konnten. Diese Feststellung entspricht ebenso den Beschreibungen der beiden o.g. Autoren.

4.2.8 Achte Woche p.m.

Am Ende der 8. Woche p.m. zeigt der Embryo, bedingt durch eine starke Flexion des Gehirns in der Halsregion (Nackenbeuge), eine starke Beugung des Kopfes. Kopf- und Rumpfachse stehen jetzt nahezu senkrecht zueinander. Der Embryo hat eine GL von 11 bis 14 mm.

Der Kopf erreicht durch die Hirnentwicklung das Maximum seiner relativen Länge (Verhältnis GL zu Kopflänge), weist eine deutliche Verbreiterung auf (laterale Vorwölbung des Vorderhirns) und wird zum dominierenden Körperteil. Durch seine Größe und prominente Lage überragt er deutlich den Herzwulst. Vorderhirn, Mittelhirn und Rautenhirn sind äußerlich klar abgrenzbar, wobei dasRautenhirn weiterhin dominiert. Der Rumpf zeigt eine leichte Achsenstreckung durch die beginnende Aufrichtung der Wirbelsäule. Der Herzwulst ist weiterhin deutlich darzustellen. Hinzugekommen ist die Leberprominenz. Die Nabelschnur ist noch immer strangartig, nimmt aber an Länge zu. Die Cauda hat sich verkürzt.

Der Vergleich zwischen embryologischem Präparat (Abb. 4-5a) und sonographischem Modell (Abb. 4-5b) beweist, dass die zuvor angegebenen Veränderungen auch in der vorliegenden Untersuchung beobachtet werden konnten. Dieses Ergebnis ist kongruent zu den Darstellungen aller vergleichbaren 3D-sonoembryologischen Arbeiten (Blaas et al. 1998; Bonilla-Musoles et al. 1998a; Kurjak et al. 1999a), nachfolgend als „Referenz“ bezeichnet.

Durch Ausbildung des retinalen Pigmentepithels wird am Ende dieser Entwicklungswoche die Augenanlage äußerlich erkennbar. Im Bereich des 1. und 2. Kiemenbogens sind die Ohrhöcker sichtbar. Sie begrenzen die 1. Kiemenfurche (Anlage des äußeren Gehörgangs). Der 3. Kiemenbogen ist auf der Oberfläche nicht mehr nachzuweisen. Bedingt durch die Entwicklung des ZNS ist eine Medialisation der Nasenanlagen festzustellen, d.h. die zuvor weit lateral befindlichen Nasenwülste und -gruben nähern sich durch ventral-mediane Verlagerung einander an, sodass die Nasenöffnungen in den Lateralansichten [Seite 71↓]kaum noch bzw. nicht mehr sichtbar sind. Die nasofrontale Furche ist noch darstellbar, d.h. die medialen Nasenwülste sind noch getrennt (in Abb. 4-5a nicht sichtbar). Der Rumpf zeigt eine angedeutete lumbale Flexur (in Abb. 4-5a nicht sichtbar). Einzelne Somiten sind an der Körperoberfläche meist nur noch in der Lumbosakralregion zu beobachten (in Abb. 4-5a nicht sichtbar). Durch die beginnende Auslagerung des Mitteldarmes in das extraembryonale Coelom des Nabelschnuransatzes ist in diesem Bereich eine leichte Verdickung (Ansatz der „physiologischen Omphalocele“) zu erkennen. Die Extremitätenanlagen weisen weiteres Längenwachstum auf und differenzieren sich stärker aus, wobei der Entwicklungsvorsprung der oberen Extremitäten bestehen bleibt. Die oberen Extremitäten zeigen eine zunehmende „Ventralisierung“ und es sind an ihnen drei Proliferationszentren (Oberarm-, Unterarm- und Handregion) unterscheidbar. Die Handplatte hat sich in Karpus und Fingerplatte differenziert, wobei die Fingerplatte angedeutete Fingerstrahlen in Form leichter radiärer Wülste, jedoch noch keine randständigen Einkerbungen als Zeichen einer beginnenden Fingertrennung aufweist. Auch an der Beinanlage sind drei Proliferationszentren (Oberschenkel- Unterschenkel- und Fußregion) voneinander zu differenzieren. Durch Verbreiterung der terminalen Anteile weisen jetzt auch die unteren Extremitäten eine paddelähnliche Form auf und die Fußplatte wird abgrenzbar.

In der Gegenüberstellung von Präparat (Abb. 4-5a) und Modell (Abb. 4-5b) wird ersichtlich, dass die im letzten Absatz beschriebenen Detailbefunde der Oberflächenmorphologie (z.B. Hand- und Fußplatten oder Fingerstrahlen) in dieser Arbeit sonographisch nicht visualisiert werden konnten. Auch dieses Resultat steht in Übereinstimmung mit den Befunden der o.g. Referenzarbeiten. Eine grobmorphologische Darstellung komplexerer Oberflächenmerkmale (z.B. ganzer Extremitäten) war sowohl in der vorliegenden Untersuchung wie auch in den o.g. 3D-Referenzarbeiten im Schnittbildmodus teilweise möglich, während eine eindeutige Darstellung im Oberflächenmodus ebenfalls nicht gelang. Neben sonographischen Auflösungsgrenzen, die in den drei Ebenen des Datensatzes durchaus geringe Unterschiede aufweisen können (→4.1.3.3.2), ist in diesem Zusammenhang zu beachten, dass sich Oberflächendetails unterhalb bestimmter [Seite 72↓]Größenordnungen einer 3D-Oberflächendarstellung entziehen können, während im 3D-Schnittbildmodus bei subtiler Suche eine Darstellung gelingen kann, da hier die projektionsabhängigen Probleme der perspektivischen Darstellung kleiner Oberflächenstrukturen nicht existieren.

4.2.9 Neunte Woche p.m.

Gegen Ende der 9. Woche p.m. kommt es durch eine Haltungsänderung des Kopfes sowie durch Wachstum und weitere Streckung des Rumpfes zu einer deutlichen Längenzunahme des Embryos. Die GL ist 17 bis 20 mm.

Am Kopf ist eine beginnende Aufrichtung nachzuweisen (Winkel zwischen Kopf- und Rumpfachse jetzt über 90 Grad). Der Scheitel befindet sich jetzt über dem Mittelhirn. Dorsal davon ist das Dach des Rautenhirns weiterhin äußerlich sichtbar. Der Rumpf weist eine weitere Achsenstreckung (Aufrichtung der Wirbelsäule) und deutliches Längenwachstum auf. Bei weiterer Umfangszunahme kommt es zur Ausprägung einer mehr kubischen Form. Dorsal manifestieren sich im zervikalen und lumbalen Bereich angedeutete Flexuren. Rückenpartie und Hinterkopf werden voneinander unterscheidbar. Ventral ist weiterhin der Herz-Leberwulst zu erkennen. Die Nabelschnur weist bei weiterem Längenwachstumweiterhin einen relativ dicken Querschnitt auf. Die „physiologischeOmphalocele“hat sich deutlicher ausgeprägt. Die Extremitäten zeigen neben weiteremLängenwachstum eine vollständige ventrale Ausrichtung („Ventralisierung“) undweitere Differenzierung. Die oberen Extremitäten reichen auf Grund der vollständig ventralen Ausrichtung (Achsen senkrecht zur Rumpfachse) und des deutlichen Längenwachstums über den Herzwulst hinüber. Die Ellbogen- und Knieregionen sind angedeutet abzugrenzen, zeigen aber noch keine deutliche Beugung. Hände und Füße weisen wegen der Kürze der Extremitäten und der geringen Flexion in Ellbogen- und Kniegelenken noch einen weiten Abstand zur Gegenseite auf.

In der vergleichenden Analyse von embryologischem Präparat (Abb. 4-6a) und sonographischem Modell (Abb. 4-6b) wird erkennbar, dass die oben aufgeführten Entwicklungsschritte auch in dieser Untersuchung gezeigt werden konnten. Diese Beobachtung deckt sich mit den Aussagen der o.g. Referenzpublikationen.


[Seite 73↓]

Die Augen zeigen gegen Ende dieser Entwicklungswoche eine beginnende Frontalisierung. Die Sklerenanlagen sind als opake Strukturen darstellbar, die die pigmentierte Retina teilweise bedecken. Die Anlagen der Augenlider imponieren als schmale Falten. In der ehemaligen Region des 1. und 2. Kiemenbogens sind durch Verschmelzung der Ohrhügel die Ohrmuschelanlagen entstanden, die den aus der 1. Kiemenfurche entstandenen äußeren Gehörgang begrenzen. Tragus und Antitragus sind bereits angedeutet zu differenzieren. Die Nasenspitze beginnt prominent zu werden. Die Nasenwülste sind nicht mehr nachzuweisen. Mamillenanlagen und Genitalhöcker sind angedeutet sichtbar (beides in Abb. 4-6a nicht sichtbar). Die Cauda hat sich weiter verkürzt und ist kaum noch erkennbar. Die Handplatte ist deutlich durch Fingerstrahlen gegliedert, die sich als zarte radiäre Wülste darstellen. Ausgehend von den Rändern der Fingerplatte deutet sich durch Einkerbungen zwischen den Fingerstrahlen eine beginnende Trennung der Fingeranlagen an. An den unteren Extremitäten ist eine vom Tarsus abgesetzte Zehenplatte zu unterscheiden, die bereits angedeutete Zehenstrahlen aufweist, die analog zu den Fingerstrahlen als kleine radiäre Wülste imponieren. Randständige Einkerbungen als Anzeichen einer beginnenden Zehentrennung sind noch nicht differenzierbar.

Bei der vergleichenden Betrachtung von Präparat (Abb. 4-6a) und Modell (Abb. 4-6b) wird sichtbar, dass die im letzten Absatz erwähnten Veränderungen in der vorliegenden Arbeit im Oberflächenmodus nicht gesehen werden konnten. Diese Feststellung ist gleichfalls identisch mit den Angaben der o.g. Referenzliteratur.

4.2.10 Zehnte Woche p.m.

Zum Ende der 10. Woche p.m. ist die Embryonalperiode abgeschlossen. Durch Ausreifung der Körperkonturen ist der embryonale Körper in den Grundzügen der fetalen Gestalt darstellbar, wobei die Proportionen noch unausgewogen sind. Die GL des Embryos beläuft sich auf 28 bis 30 mm.

Der Kopf ist zu diesem Zeitpunkt gegenüber dem Körper weiterhin deutlich dominierend (Größenverhältnis fast 1:1) hat aber eine deutlich rundere Form angenommen und sich fast vollständig aufgerichtet. Durch die beginnende [Seite 74↓]Ausbildung der Halsregion ist eine Abgliederung vom Rumpf erfolgt. Die Ohrmuscheln nähern sich ihrer endgültigen Form (Biegung nach lateral-ventral, Tragus und Antitragus deutlich ausgeformt), weisen aber noch eine tiefe Position am Kopf auf. Der Rumpf hat sich weiter verlängert und eine mehr ellipsoide Form angenommen. Die „physiologische Omphalocele“ ist weiterhin noch als Verdickung am Nabelschnuransatz nachweisbar, zeigt aber durch die beginnendeRückverlagerung des Darmes nach erfolgter externer Rotation bereits einen Volumenrückgang. Bei Abnahme des Querschnitts und weiterer Verlängerung nähert sich die Nabelschnur jetzt ihrem endgültigen morphologischen Aspekt.Herz-Leberwulst und Cauda sind inzwischen nicht mehr darzustellen. Durch weitere Verlängerung und deutliche Beugung in Ellbogen- und Kniegelenken zeigen die Extremitäten eine weitgehende Annäherung der terminalen Anteile, die eine Berührung oder Überlappung von Händen und Füßen in der Mittellinie ermöglicht. Zudem kommt es zu einer weiteren Differenzierung der Extremitäten,wobei die oberen Extremitäten ihren Entwicklungsvorsprung weiter beibehalten. Schulter, Ellbogen und Handgelenke sowie Hüfte, Knie und Fußgelenke sind gut abgrenzbar. Die Hände weisen eine beginnende Pronationsstellung auf. An den Füßen ist bei weiterhin bestehender Supination eine beginnende Dorsalflexion festzustellen.

Der Vergleich zwischen embryologischem Präparat (Abb. 4-7a) und sonographischem Modell (Abb. 4-7b) bringt zum Ausdruck, dass die zuvor dargestellten Strukturen in der vorliegenden Untersuchung nachvollzogen werden konnten. Dieser Befund geht konform mit den Beschreibungen der o.g. Referenzliteratur.

Zum Ende dieser Entwicklungswoche differenzieren sich auch die kranialen Details weiter aus und vermitteln erstmalig den Eindruck eines „Gesichts mit menschlichen Zügen“. Die Augenlider bedecken die Bulbi weitgehend oder sind schon fusioniert. Das Gesichtsprofil formt sich durch Hervortreten der Nase und des Unterkiefers stärker aus. Die Mundspalte ist jetzt deutlich sichtbar. Der Skalpplexus (subkutaner Gefäßplexus der Kopfhaut) ist vollständig ausgebildet. Die Anlagen des äußeren Genitale (indifferenter Phallus, Geschlechtsfalten und -[Seite 75↓]wülste) sind zu erkennen (in Abb. 4-7a nicht sichtbar), zeigen jedoch noch keine spezifischen Unterschiede, sodass eine Geschlechtsbestimmung anhand äußerer Merkmale nicht möglich ist. Finger und Zehen sind jetzt weitgehend getrennt und deutlich länger.

In der Gegenüberstellung von Präparat (Abb. 4-7a) und Modell (Abb. 4-7b) wird deutlich, dass die im letzten Absatz genannten Details in dieser Arbeit im Oberflächenmodus nicht oder noch nicht regelmäßig nachgewiesen werden konnten. Dieses Ergebnis ist ebenfalls kongruent mit den Darstellungen der o.g. Referenzpublikationen.

Bezüglich der Details von Gesichts- und Genitalregion kommen in dieser Entwicklungswoche ebenso wie im restlichen Beobachtungszeitraum neben sonographischen Auflösungsbeschränkungen auch Sichteinschränkungen durch überlagernde Strukturen oder schallphysikalische Artefakte als Ursachen einer fehlenden oder suboptimalen sonographischen Darstellung in Betracht, besonders dann, wenn keine Möglichkeiten einer hochselektiven Sichtoptimierung zur Verfügung stehen, was bei Bonilla-Musoles et al. (1998a) sowie Kurjak et al. (1999a) der Fall war.

4.2.11 Elfte Woche p.m.

Mit der 11. Woche p.m. beginnt definitionsgemäß die Fetalperiode. Ab diesem Zeitpunkt erfolgen in erster Linie Wachstum, Differenzierung und Reifung der Strukturen, die in der Embryonalzeit angelegt wurden. Als morphologische „Landmarke“ für den Beginn der Fetalperiode wurde in der klassischen Embryologie das Einsetzen der Markhöhlenbildung im Humerus gewählt (Streeter 1949). Obwohl in vivo morphologisch keine scharfe Trennung zwischen Embryonal- und Fetalperiode möglich ist, so wird dieser Übergang am Ende der 11. Woche p.m. durch eine weitere Annäherung an die fetale Körpergestalt doch äußerlich sichtbar. Der Fetus weist eine GL zwischen 38 und 43 mm auf.

Durch Abnahme des relativen Kopfwachstums bei gleichzeitiger relativer Zunahme des Rumpfwachstums ist eine Abnahme der Dominanz des Kopfes festzustellen. Gleichzeitig ist eine zunehmende Abgliederung von Kopf und Rumpf durch eine weitere Ausdifferenzierung der Halsregion erkennbar. Kopf- [Seite 76↓]und Gesichtsdetails (Augen, Mund, Nase, Kinn) haben weiter an Größe und Differenzierungsgrad zugenommen. Auch die noch immer „tiefstehenden“ Ohrmuscheln sind weiter ausgeprägt. Der Rumpf weist eine relative Wachstumszunahme auf. Die „physiologische Omphalocele“ hat weiter an Größe abgenommen, ist aber meist noch nachweisbar. Der Durchmesser der Nabelschnur nimmt weiter ab und die Gefäße sind äußerlich abzugrenzen. Die Extremitäten weisen deutliches Längenwachstum auf, wobei der Entwicklungsvorsprung der oberen Extremitäten auch jetzt bestehen bleibt. Die Hände sind in zunehmender Pronationsstellung häufig in Gesichtshöhe darstellbar. An den Füßen ist eine abnehmende Supination bei zunehmender Dorsalflexion zu beobachten.

Die vergleichende Analyse von embryologischem Präparat (Abb. 4-8a) und sonographischem Modell (Abb. 4-8b) zeigt, dass die oben angegebenen Entwicklungsmerkmale in dieser Untersuchung bestätigt werden konnten. Dieses Resultat ist identisch mit den Aussagen aller o.g. Referenzpublikationen.

Finger und Zehen zeigen mit Ende dieser Entwicklungswoche weiteres Längenwachstum und eine vollständige Trennung. Die äußeren Genitalien entwickeln sich weiter (Anlage von Glans penis bzw. clitoridis, Verbindung der Geschlechtsfalten- und wülste, beginnender Schluss der Sulcus urogenitalis beim männlichen Fetus), weisen aber noch immer keine ausgeprägten männlichen und weiblichen Charakteristika auf, sodass eine Geschlechtsbestimmung weiterhin nicht sicher möglich ist.

In der vergleichenden Betrachtung von Präparat (Abb. 4-8a) und Modell (Abb. 4-8b) wird erkennbar, dass die im letzten Absatz aufgeführten Strukturen in der vorliegenden Arbeit im Oberflächenmodus auch bei günstigen Sichtbedingungen im Nahfeld nicht oder noch nicht sicher dargestellt werden konnten. Diese Beobachtung entspricht gleichermaßen den Angaben der o.g. Referenzliteratur.

4.2.12 Zwölfte Woche p.m.

Am Ende der 12. Woche p.m. nähert sich der fetale Körper bei zunehmender Ausreifung der Gestalt weiter den typischen fetalen Proportionen. Die GL der Feten beträgt zwischen 49 und 57 mm. Bei einer weiteren Abnahme des Kopfwachstums ist eine zunehmende Verschiebung der Kopf-Rumpf-Relation zu [Seite 77↓]Gunsten des Rumpfes zu beobachten. Durch die weitgehende Ausbildung der Halsregion wird jetzt auch eine vollständige Abgliederung des Kopfes vom Oberkörper sichtbar.

Der Kopf zeigt eine prominente Stirn und ein eher flaches Hinterhaupt. Das Gesicht imponiert relativ breit. Details der Kopf-Gesichtsanatomie wie Augen, Ohren, Nase, Mund und Kinn werden auf Grund weiterer Größenzunahme und Ausdifferenzierung deutlich abgrenzbar, sodass das fetale Gesicht erstmals „menschliche Züge“ erkennen lässt. Die Ohrmuscheln sind weiterhin „tiefsitzend“. Der Augenabstand ist groß und die Augen sind bei fusionierten Lidern geschlossen. Am Hirnschädel prägen sich die ersten Verknöcherungszonen aus (in Abb. 4-9a und 4-10a nicht sichtbar). Der Rumpf hat sich weiter gestreckt. Nach Rückverlagerung der temporär in den Nabelschnuransatz ausgelagerten Dünndarmschlingen ist die „physiologische Omphalocele“ am Ende der 12. Woche p.m. im Normalfall nicht mehr nachzuweisen und die Entwicklung der Bauchwand ist mit deren Verschluss abgeschlossen. Die Persistenz einer Omphalocele über die 12. Woche p.m. hinaus weist daher meist auf das Vorliegen einer Fehlbildung hin. Die Nabelschnur ist jetzt als schlanker Gefäßstrang darstellbar. Auch die Extremitäten nähern sich ihren maturen Proportionen, wobei die unteren Extremitäten weiter einen relativen Entwicklungsrückstand aufweisen. An den Füßen ist bei weiter abnehmender Supination eine deutliche Dorsalflexion festzustellen.

Der Vergleich zwischen embryologischem Präparat (Abb. 4-9a) und sonographischem Modell (Abb. 4-9b) belegt, dass die zuvor beschriebenen Entwicklungsschritte in der vorliegenden Untersuchung nachvollzogen werden konnten. Dieses Resultat steht in Übereinstimmung mit den Befunden von Bonilla-Musoles et al. (1998a) sowie Kurjak et al. (1999a).

Kleinere Extremitätendetails wie Finger und Zehen sind am Ende dieser Entwicklungswoche durch weitere Ausdifferenzierung zunehmend deutlicher zu unterscheiden. Die äußeren Genitalien zeigen jetzt diskrete männliche und weibliche Charakteristika (Penisschaft und Skrotum von den Labien nach Schluss des Sinus urogenitalis vergrößerungsoptisch differenzierbar). Die makroskopische [Seite 78↓]Unterscheidung dieser Merkmale ist jedoch weiterhin schwierig, da die endgültige Form erst mit der 15. Woche p.m. erreicht wird.

Aus der Gegenüberstellung von Vergrößerungen embryologischer Präparate (Abb. 4-10a bis 4-13a) und Vergrößerungen der sonographischen Modelle (Abb. 4-10b bis 4-13b) wird ersichtlich, dass die im letzten Absatz genannten Details in dieser Arbeit bei günstigen Sichtbedingungen (Objekt schallkopfnah) in den Grundzügen dargestellt werden konnten. Auch diese Feststellung deckt sich mit den Ergebnissen der beiden o.g. Autoren.


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4.3  Schlussfolgerungen

Aus der Diskussion der Ergebnisse ergeben sich folgende Schlussfolgerungen:

  1. Die angewandte VoluSon®-3D-Untersuchungstechnik ermöglichte eine kontinuierliche Darstellung der embryonalen bzw. fetalen Oberflächenmorphologie zwischen der 6. und 12. Woche p.m..
  2. Limitierender Faktor für die sonographische Darstellung von sehr kleinen Strukturen war das sonographische Auflösungsvermögen.
  3. Im zeitlichen Verlauf war mit zunehmender Objektgröße eine deutliche Verbesserung der 3D-Darstellungsqualität zu beobachten.
  4. Die untersuchten Embryonen/Feten durchliefen einen ausgeprägten Gestaltwandel von einer sonographisch undifferenzierten Struktur bis hin zu einem fetalen Individuum von „menschlicher Gestalt“.
  5. Art und Qualität der sonographischen Oberflächendarstellungen erlaubten einen chronologischen Vergleich zu Referenzpräparaten der klassischen Embryologie sowie zu den Ergebnissen bisheriger 3D-sonoembryologischer Referenzstudien ab der 6. Woche p.m..
  6. Bei diesem Vergleich zeigte sich eine hohe Übereinstimmung der vorliegenden 3D-sonographischen Untersuchungsergebnisse mit den Ergebnissen der klassisch-embryologischen Forschung sowie den Ergebnissen der 3D-sonoembryologischen Referenzliteratur.
  7. Aus dem Bildvergleich mit der klassischen Embryologie kann geschlossen werden, dass es mit Hilfe des angewandten Verfahrens unter Berücksichtigung der sonographischen Auflösungsgrenzen zuverlässig möglich ist, die Entwicklung lebender Embryonen und Feten in dreidimensionalen Oberflächenabbildungen darzustellen.
  8. Das angewandte 3D-Verfahren eröffnet neue Wege für die embryologische Forschung und die Pränataldiagnostik. Zudem sind positive psychologische Effekte bei werdenden Eltern zu erwarten.


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4.4  Perspektivische Betrachtungen

4.4.1 Diagnostische Relevanz

Eine Vielzahl von Entwicklungsanomalien hat ihren Ursprung in der Embryonalzeit und ist bereits im 1. Trimenon sonographisch erfassbar (Weissman u. Achiron 1996; Souka u. Bakalis 1999). Einige Anomalien sind zudem als Hinweise auf chromosomale Aberrationen und/oder anderweitige morphologische Auffälligkeiten des Fetus aufzufassen (Nicolaides et al. 1999; Souka u. Heath 1999) und auf Grund ihres teils transienten Charakters (z.B. im Fall der erhöhten Nackentransparenz) oft nur im 1. und frühen 2. Trimenon zu erfassen. Dem transvaginalen Ultraschallscreening in diesem Zeitraum kommt daher eine besondere Bedeutung zu.

Bisher existieren nicht viele Untersuchungen zur Wertigkeit der transvaginalen 3D-Sonographie in der frühen Fehlbildungsdiagnostik. Die bisher vorliegenden Arbeiten (Steiner 1995; Bonilla-Musoles et al. 1995, 1996 .u 1998b; Merz et al. 1997; Reece et al. 1997; Maymon et al. 1998; Bega et al. 2000; Blaas et al. 2000a u. 2000b; Benoit et al. 2002) geben jedoch Grund zu der Annahme, dass die transvaginale 3D-Sonographie in der Diagnostik von embryonalen oder frühen fetalen Entwicklungsanomalien nützlich sein wird. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit sowie darüber hinausgehende eigene Fallstudien zur transvaginalsonographischen 3D-Darstellung von Fehlbildungen im 1. Trimenon bestätigen diese Hypothese (Abb. 4-14a bis 4-14c).

Insbesondere durch Einsatz zusätzlicher 3D-Modalitäten wie des multiplanaren Schnittbildmodus sowie der dreidimensionalen Farbdopplersonographie sind diagnostische Vorteile im Rahmen der Ersttrimestersonographie zu erwarten. Es ist daher davon auszugehen, dass die transvaginale 3D-Sonographie zukünftig außer zur Darstellung von Oberflächenanomalien auch als komplementäre Methode zur differenzierten Abklärung von komplexen Fehlbildungen und Gefäßanomalien eingesetzt werden wird.

4.4.2  Psychologische Relevanz

Das mentale Bild vom Ungeborenen prägt die vorgeburtliche Eltern-Kind-[Seite 81↓]Beziehung in starkem Maße und beeinflusst die Lebensführung der Schwangeren sowie Schwangerschaftskonflikte und damit verbundene Entscheidungsprozesse. Die bildliche Vorstellung werdender Eltern von ihrem ungeborenen Kind wiederum wird in entscheidender Weise durch die Betrachtung pränataler Ultraschallbilder geprägt. Die psychologischen Effekte der transvaginalen 3D-Sonographie im 1. Trimenon können bisher nur vermutet werden, da keine systematischen Untersuchungen aus diesem frühen Schwangerschaftsalter vorliegen. Die Aussagen zahlreicher Arbeiten zum Einfluss der konventionellen 2D-Sonographie auf die Eltern-Kind-Beziehung im 1. Trimenon (Kohn et al. 1980; Campbell et al. 1982; Fletcher u. Evans 1983; Ringler et al. 1985; Wisser 1989) sowie die Ergebnisse der bisher vorliegenden Arbeiten zu entsprechenden Effekten der 3D-Sonographie im späteren Schwangerschaftsalter (Maier et al. 1998; Pretorius et al. 2001), die positive Einflüsse auf die Psyche der werdenden Eltern beschreiben, machen derartige Wirkungen jedoch auch für die 3D-Ersttrimestersonographie wahrscheinlich. Eigene Beobachtungen im Rahmen dieser Untersuchung bestätigen diese Erwartung.

Bei der Betrachtung der möglichen psychologischen Effekte der 3D-Ersttrimestersonographie ist insbesondere die Tatsache zu berücksichtigen, dass eine realitätsnahe visuelle Kontaktaufnahme zum Fetus bereits zu einem Zeitpunkt erfolgen kann, an dem die Auseinandersetzung mit dem Ungeborenen ansonsten lediglich auf einer abstrakten Ebene stattfindet, weil die körperlichenWahrnehmungen noch auf das Ausbleiben der Regelblutung und subjektive Schwangerschaftszeichen beschränkt sind.Durch frühzeitige Aufnahme eines sonographischen „Blickkontakts“ wird die zuvor abstrakte Auseinandersetzung mit dem „Schwangerschaftsprodukt“ beendet und der Fetus als „menschliches Wesen“ und „eigenes Kind“ bildlich wahrnehmbar.

Bei vielen werdenden Eltern bestehen zudem Ängste bezüglich Gesundheit und Wohlergehen des ungeborenen Kindes, die durch Betrachtung von Ultraschallbildern gemindert werden können (Reading u. Cox 1982; Cox et al. 1987; Kovacevic 1993). Konventionelle Schnittbilder können jedoch vom medizinischen Laien nur eingeschränkt interpretiert werden und bedürfen einer [Seite 82↓]Erläuterung durch den Untersucher (Milne u. Rich 1981).Die 3D-Sonographie hingegen vermittelt den werdenden Eltern einen visuellen Zugang zu ihrem ungeborenen Kind, der ihrer gewohnten Sichtweise sehr nahe kommt. Geraume Zeit vor der direkten körperlichen Wahrnehmung anhand von Kindesbewegungen können sie ihr Kind in einer so realitätsnahen Weise sehen, dass dessen Gestalt „mit eigenen Augen“ erkannt werden kann und eine Bildinterpretation durch den Untersucher nicht mehr erforderlich ist (Hull et al. 2001). Dieser intensive visuelle Zugang zum Ungeborenen scheint insbesondere für die werdenden Väter bedeutsam zu sein, da ihnen die physische Wahrnehmung ihres Kindes im Vergleich zur Schwangeren nur eingeschränkt möglich ist.

Werden Erkrankungen des Fetus festgestellt, die mit einer Veränderung der Körpergestalt einhergehen, so können diese durch 3D-Oberflächenabbildungen so anschaulich dargestellt werden, dass das Ausmaß der Erkrankung auch für medizinische Laien nachvollziehbar ist. Die eigene Anschauung kann in diesen Fällen den werdenden Eltern die gedankliche Auseinandersetzung mit der Diagnose und Entscheidungen hinsichtlich des weiteren Vorgehens erleichtern.

4.4.3 Wissenschaftliche Relevanz

Die klassische Embryologie ist beim Studium der normalen Anatomie wie auch bei der Erforschung von Entwicklungsanomalien auf die Untersuchung von Abortpräparaten angewiesen. Naturgemäß können auf diese Weise keine longitudinalen Beobachtungen gemacht werden und die Untersuchungsergebnisse sind oft durch postmortale Artefakte wie Autolyse, Aborttrauma, Fixation und Präparation beeinträchtigt.

Die hochfrequente transvaginale 3D-Sonographie bietet die einzigartige Möglichkeit, die Entwicklung der normalen Anatomie wie auch die Entstehung und weitere Entwicklung von Fehlbildungen nichtinvasiv, dreidimensional, longitudinal und in vivo zu untersuchen und vermittelt somit Informationen, die der embryologischen Forschung in dieser Weise bisher nicht zugänglich waren. Dabei sind neben den Möglichkeiten der 3D-Oberflächendarstellung unter Einsatz einer effektiven Technik der Sichtoptimierung auch die simultane multiplanare3D-Schnittbilddarstellung zur Analyse körperinterner Strukturen wie der[Seite 83↓]Nackentransparenz (Kurjak et al. 1999b; Chung et al. 2000) oder des embryonalen Gehirns (Blaas et al. 1995), die 3D-Farbdopplersonographie zur Untersuchung der embryonalen und chorialen Zirkulation (Kurjak et al. 1999a u. 2002; Hafner et al. 2002), die Möglichkeiten der exakten 3D-Volumetrie des gesamten Embryos oder einzelner Organe (Blaas et al. 1995 u. 1998), assoziierter Strukturen wie Fruchthöhle (Steiner et al. 1994c) oder Dottersack (Kupesic et al. 1999) sowie die frühe Mehrlingsdiagnostik (Babinszki et al. 1999) von großem Interesse.

Rasche technische Fortschritte erlauben inzwischen die serielle Berechnung von 3D-Bildern in schneller Folge. Analog zur Einführung der B-Bild-Sonographie gewinnt ein zuvor statisches Verfahren die Vorteile der dynamischen Bildgebung hinzu und vermittelt in Form der 3D-Realtime-Sonographie neben dreidimensionaler Strukturinformation auch Bewegungsinformation. Die dafür notwendige Erzeugung und Verarbeitung hoher Bilddatenmengen innerhalb von Sekundenbruchteilen stellt hohe Anforderungen an Ultraschalltechnik und Rechnerleistungen. Dennoch sind bereits heute Bildfrequenzen möglich, die eine dreidimensionale Wiedergabe der embryonalen und fetalen Bewegungsdynamik erlauben und wertvolle Aufschlüsse über intrauterine Verhaltensmuster und den fetalen Zustand geben können (Abb. 4-15).

Die Entwicklung der hochauflösenden Transvaginalsonographie führte in den neunzehnachtziger Jahren zur Inauguration der „Sonoembryologie“ als wichtigem Forschungszweig im Bereich der pränatalen Sonographie (Timor-Tritsch et al. 1990). Die transvaginale 3D-Sonographie eröffnet auf Grund ihrer erweitertenDarstellungsmöglichkeiten nunmehr neue Perspektiven. Es ist daher an der Zeit, den von Timor-Tritsch am Beginn der letzten Dekade geprägten Terminus zu erweitern und die „3D-Sonoembryologie“ als wertvolle ergänzende Methode in der sonoembryologischen Forschung zu etablieren.


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22.10.2004