| Martin Brauer
: Embryonale Oberflächenmorphologie in der transvaginalen 3D-Sonographie
Prospektive Longitudinalstudie zur Darstellbarkeit der embryonalen und frühen fetalen Morphogenese mittels digitaler 3D-Oberflächenrekonstruktionen |
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Aus der Klinik für Geburtsmedizin
der Medizinischen Fakultät der Charité -
Universitätsmedizin Berlin
Dissertation
Embryonale Oberflächenmorphologie
in der transvaginalen 3D-Sonographie
Prospektive Longitudinalstudie zur Darstellbarkeit
der embryonalen und frühen fetalen Morphogenese
mittels digitaler 3D-Oberflächenrekonstruktionen
zur
Erlangung des akademischen Grades
Doctor medicinae (Dr. med.)
vorgelegt
der Medizinischen Fakultät der Charité -
Universitätsmedizin Berlin
von
Martin
Brauer
aus Dainrode
Dekan:
Prof. Dr. med. Joachim W. Dudenhausen
Prof. Dr. med. Martin Paul
Gutachter:
1. Prof. Dr. med. Martin Vogel
2. Prof. Dr. med. Wolfgang Friedmannname
3. Prof. Dr. med. Joachim W. Dudenhausen
Datum der Promotion:26. März 2004
Abstract
Die dreidimensionale Sonographie ermöglicht die Beobachtung der menschlichen Morphogenese in utero. Ziel der vorliegenden Untersuchung war die Evaluierung der Darstellung der embryonalen und frühen fetalen Oberflächenmorphogenese mittels transvaginaler 3D-Sonographie unter Anwendung eines neuen Verfahrens (3D-Cut) zur Sichtoptimierung. Fünf Schwangere mit datierten Embryonen wurden longitudinal zwischen der 4. und 12. Woche p.m. transvaginal sonographiert. Die Untersuchungen wurden mit einem 3D-Ultraschallgerät der Firma Kretztechnik (VoluSon® 530D MT) unter Verwendung einer 3D-Transvaginalsonde (5-8 MHz) durchgeführt. Die 3D-Daten wurden unter Einsatz des 3D-Cut-Verfahrens zu dreidimensionalen Oberflächenmodellen der Embryonen und Feten verarbeitet und mit embryologischen Präparaten gleichen Gestationsalters sowie den Ergebnissen bisheriger 3D-sonoembryologischer Studien verglichen. Die Darstellung der embryonalen und fetalen Oberflächenmorphologie gelang kontinuierlich ab der 6. Woche p.m.. Im chronologischen Verlauf zeigten die beobachteten Embryonen und Feten einen umfangreichen Gestaltwandel von einer C-förmigen Struktur ohne sonographisch fassbare Oberflächendetails hin zu einem Individuum von menschlicher Gestalt. Unter Berücksichtigung der sonographischen Auflösungsgrenzen war eine hohe Übereinstimmung zwischen den sonographischen Oberflächenmodellen und den korrespondierenden embryologischen Präparaten zu verzeichnen. Mit den Ergebnissen 3D-sonoembryologischer Voruntersuchungen ergab sich ebenfalls eine gute Korrelation. Die angewandte sonographische Methode ermöglicht auf nichtinvasive Weise eine detaillierte, systematische dreidimensionale Darstellung von Embryonen und frühen Feten in utero und vermittelt so wertvolle Informationen, die der embryologischen Forschung in dieser Weise bisher nicht zugänglich waren.
Eigene Schlagworte:
Embryo,
Fetus,
Morphogenese,
3D-Sonographie,
Sonoembryologie
Abstract
Three-dimensional sonography allows the observation of the human morphogenesis in utero. The objective of the presented study was the evaluation of the demonstration of embryonic and early fetal surface morphogenesis by means of transvaginal 3D-sonography using a new procedure (3D-Cut) for the optimization of image quality. Five pregnant women with dated embryos were examined longitudinally by transvaginal 3D-sonography between 3 and 11 completed weeks p.m.. The examinations were performed with a 3D-Ultrasoundmachine (VoluSon® 530D MT) developed by Kretztechnik (Zipf/Austria) using a transvaginal 5-8 MHz-3D-transducer. The 3D-data were processed to three-dimensional surface models of the embryos and fetuses using the 3D-Cut-procedure and compared with embryologic specimens of corresponding gestational age as well as with the results of prior 3D-sonoembryological studies. Embryonic and early fetal surface morphology could be demonstrated continuously starting from 5 completed weeks p.m.. The observed embryos and fetuses showed an extensive morphological change from a C-shaped structure without sonographically detectable surface details to an individual of human shape. With consideration of the limited sonographic resolution a high agreement between sonographic surface models and the corresponding embryologic specimens was registered. A good correlation was also found with the results of prior 3D-sonoembryological studies. The applied sonographic method allows in a noninvasive way a detailed systematic three-dimensional demonstration of embryos and early fetuses in utero and provides thus valuable information, which was not accessible to embryological research in this way so far.
Keywords:
embryo,
fetus,
morphogenesis,
3D-sonography,
sonoembryology
Für Andrea, Dorothée und Constantin
Inhaltsverzeichnis
Tabellen
Bilder
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Abb. 3-17
Synoptisch-chronologische Darstellung der 3D-transvaginalsonographisch dargestellten embryonalen bzw. frühen fetalen Morphogenese am Beispiel des Embryos / Fetus Nr. 3
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Abb. 1-1
Embryo im Stadium 21. Embryologische 3D-Rekonstruktion im Segmentationsverfahren. Quelle: O’Rahilly u. Müller 1992.
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Abb. 1-2
Embryo von 29 mm GL. Sonographische 3D-Rekonstruktion im Segmentationsverfahren. Quelle: Blaas 1999.
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Abb. 1-3
Embryo von 22 mm GL. Sonographische 3D-Rekonstruktion im VoluSon®- Ray-Tracing-Verfahren nach Sichtoptimierung durch 3D-Cut-Anwendung.
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Abb. 2-1
Erzeugung einer koordinierten Schnittbildfolge durch Fächerscan. Quelle: Kretztechnik.
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Abb. 2-2
3D-Prinzip der „Zentralperspektive” nach Leon Battista Alberti. Quelle: Häßler 1996.
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Abb. 2-3
Geräteeinheit des VoluSon® 530D MT 3D-Ultraschallsystems. Quelle: Kretztechnik.
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Abb. 2-4
Komponenten und Funktionsweise des VoluSon®-Verfahrens. Quelle: Kretztechnik.
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Abb. 2-5
3D-Transvaginalsonde „S-VDW 5-8“ des VoluSon®-Systems.
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Abb. 2-6
Schematische Darstellung der fächerartigen Volumenerfassung. Quelle: Kretztechnik.
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Abb. 2-7
Erfassung der ROI (Fetus 12. Woche p.m.) in der Volumenbox.
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Abb. 2-8
Erfassung der ROI durch Fächerbewegung des Schallelements. Quelle: Kretztechnik.
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Abb. 2-9 a
Schema 2D-Schnittbild bestehend aus 2D-Bildelementen (Pixeln). Quelle: Kretztechnik.
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Abb. 2-9 b
Schema 3D-Datensatz bestehend aus 3D-Bildelementen (Voxeln). Quelle: Kretztechnik.
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Abb. 2-10
Lage und Bezeichnung der virtuellen Bildebenen im 3D-Datensatz. Graphik modifiziert nach Kretztechnik.
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Abb. 2-11
Fetus 12. Woche p.m. im multiplanaren Schnittbildmodus: Frontal: A-Ebene oben links. Sagittal: B-Ebene oben rechts. Horizontalschnitt durch den Thorax in der C-Ebene unten links.
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Abb. 2-12 a
Schema Rotation der Schnittebenen im multiplanaren Modus. Quelle: Kretztechnik.
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Abb. 2-12 b
Schema Translation der Schnittebenen im multiplanaren Modus. Quelle: Kretztechnik.
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Abb. 2-13
Prinzip der 3D-Bildberechnung mittels Ray-Tracing-Algorithmus. Quelle: Kretztechnik.
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Abb. 2-14 Multiplanarer Schnittbildmodus mit 3D-Vorschau (unten rechts).
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Abb. 2-15
Oberflächendiskriminierung nach Definition der Grauschwelle.
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Abb. 2-16 a 3D-sonographische Darstellung eines Fetus der 12. Woche p.m.: a) Inkomplette Darstellung des Fetus vor Sichtoptimierung mit 3D-Cut.
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Abb. 2-16 b
3D-sonographische Darstellung eines Fetus der 12. Woche p.m.: b) Komplette Oberflächendarstellung des Fetus nach Sichtoptimierung.
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Abb. 2-17 a Schematische Darstellung GL und SSL zu verschiedenen Zeitpunkten:
In den frühen Entwicklungsstadien (hier 7. Woche p.m.) ist die SSL (dünne Linie) aus anatom. Gründen kleiner als die GL (dicke Linie).
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Abb. 2-17 b
Schematische Darstellung GL und SSL zu verschiedenen Zeitpunkten:
Ab der 9. Woche p.m. sind GL und SSL (dicke Linie) durch die beginnende Aufrichtung des Kopfes identisch. Quelle: Hinrichsen 1990.
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Abb./Vid. 3-1 a
Uterus, 7. Zyklustag. 3D-Oberflächendarstellung Anschnitt des Endometriums.
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Abb./Vid. 3-1 b
Ovar, 7. Zyklustag.
3D-Oberflächendarstellung.
Anschnitt mehrerer Follikel.
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Abb./Vid. 3-2 a
Uterus, 13. Zyklustag.
3D-Oberflächendarstellung.
Anschnitt des Endometriums
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Abb./Vid. 3-2 b
Ovar, 13. Zyklustag.
3D-Oberflächendarstellung.
Anschnitt des sprungreifen Follikels.
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Abb./Vid. 3-3 a
Uterus, 21. Zyklustag.
3D-Oberflächendarstellung.
Anschnitt des Endometriums
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Abb./Vid. 3-3 b
Ovar, 21. Zyklustag.
3D-Oberflächendarstellung.
Anschnitt des Corpus luteum.
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Abb./Vid. 3-4
Gravida Nr. 3, 3 Wochen + 6 Tage p.m..
Anschnitt des Cavum uteri, Chorionhöhle 1,7 mm.
Sonographische 3D-Oberflächendarstellung (3D-Cut).
Video
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Abb./Vid. 3-5
Gravida Nr. 3, 4 Wochen + 6 Tage p.m..
Anschnitt der Chorionhöhle, Dottersack 2,5 mm.
Sonographische 3D-Oberflächendarstellung (3D-Cut).
Video
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Abb./Vid. 3-6
Embryo Nr. 3, 5 Wochen + 6 Tage p.m., GL 3,4 mm.
Sonographische 3D-Oberflächendarstellung (3D-Cut).
Video
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Abb./Vid. 3-7
Embryo Nr. 3, 6 Wochen + 6 Tage p.m., GL 8,9 mm.
Sonographische 3D-Oberflächendarstellung (3D-Cut).
Video
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Abb./Vid. 3-8
Embryo Nr. 3, 7 Wochen + 6 Tage p.m., GL 17,4 mm.
Sonographische 3D-Oberflächendarstellung (3D-Cut).
Video
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Abb./Vid. 3-9
Embryo Nr. 3, 8 Wochen + 6 Tage p.m., GL 21,9 mm.
Sonographische 3D-Oberflächendarstellung (3D-Cut).
Video
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Abb./Vid. 3-10
Embryo Nr. 3, 9 Wochen + 6 Tage p.m., GL 31,4 mm.
Sonographische 3D-Oberflächendarstellung (3D-Cut).
Video
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Abb./Vid. 3-11
Fetus Nr. 3, 10 Wochen + 6 Tage p.m., GL 46,0 mm.
Sonographische 3D-Oberflächendarstellung (3D-Cut).
Video
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Abb./Vid. 3-12
Fetus Nr. 3, 11 Wochen + 6 Tage p.m., GL 60,7 mm.
Sonographische 3D-Oberflächendarstellung (3D-Cut).
Video
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Abb./Vid. 3-13
Fetus Nr. 3, 11 Wo.+ 6 Tg. p.m., Ansicht des Kopfes.
Sonographische 3D-Oberflächendarstellung (3D-Cut).
Video
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Abb./Vid. 3-14
Fetus Nr. 3, 11 Wo.+ 6 Tg. p.m., Ansicht des Genitale.
Sonographische 3D-Oberflächendarstellung (3D-Cut).
Video
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Abb./Vid. 3-15
Fetus Nr. 3, 11 Wo. + 6 Tg. p.m., Ansicht der Hand.
Sonographische 3D-Oberflächendarstellung (3D-Cut).
Video
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Abb./Vid. 3-16
Fetus Nr. 3, 11 Wo. + 6 Tg. p.m., Ansicht des Fußes.
Sonographische 3D-Oberflächendarstellung (3D-Cut).
Video
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Abb. 4-1 a Gravidität Stad. 6 (13-15 Tage p.c.).Chorionhöhle mit Trophoblastsaum. Anatomisches Schnittpräparat.Quelle: HDAC 2002.
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Abb. 4-1 b
Gravida Nr. 3 (14 Tage p.c.), Cavum uteri mit Chorionhöhle. Ultraschallaufnahme. 3D-Oberflächenanschnitt.
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Abb. 4-2 a Embryo Stadium 9,19 Tage p.c., GL 2 mm. Embryologisches Präparat. Quelle: Nishimura et al. 1977.
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Abb. 4-2 b
Gravida Nr. 3 (21 Tage p.c.). Chorionhöhle mit Dottersack. Ultraschallaufnahme. 3D-Oberflächenanschnitt
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Abb. 4-3 a Embryo Stadium 13. 28 Tage p.c., GL 4,5 mm. Embryologisches Präparat. Quelle: Nishimura et al. 1977.
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Abb. 4-3 b
Embryo Nr. 3. 28 Tage p.c., GL 3,7 mm. Ultraschallaufnahme. 3D-Oberflächendarstellung.
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Abb. 4-4 a Embryo Stadium 15. 36 Tage p.c., GL 6 mm. Embryologisches Präparat. Quelle: Nishimura et al. 1977.
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Abb. 4-4 b
Embryo Nr. 3. 35 Tage p.c., GL 8,9 mm. Ultraschallaufnahme. 3D-Oberflächendarstellung.
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Abb. 4-5 a Embryo Stadium 17. 42 Tage p.c., GL 11 mm. Embryologisches Präparat. Quelle: Nishimura et al. 1977
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Abb. 4-5 b
Embryo Nr. 3. 42 Tage p.c., GL 17,4 mm. Ultraschallaufnahme. 3D-Oberflächendarstellung.
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Abb. 4-6 a Embryo Stadium 19. 48 Tage p.c., GL 16 mm. Embryologisches Präparat. Quelle: Nishimura et al. 1977.
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Abb. 4-6 b
Embryo Nr. 3. 49 Tage p.c., GL 21,9 mm. Ultraschallaufnahme. 3D-Oberflächendarstellung.
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Abb. 4-7 a Embryo Stadium 23. 56 Tage p.c., GL 30 mm. Embryologisches Präparat. Quelle: Nishimura et al. 1977.
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Abb. 4-7 b
Embryo Nr. 3. 56 Tage p.c., GL 31,4 mm. Ultraschallaufnahme. 3D-Oberflächendarstellung.
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Abb. 4-8 a Früher Fetus. 11. Woche p.m., GL 45 mm. Embryologisches Präparat. Quelle: Hinrichsen 1990.
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Abb. 4-8 b
Fetus Nr. 3. 63 Tage p.c., GL 46 mm. Ultraschallaufnahme. 3D-Oberflächendarstellung.
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Abb. 4-9 a Früher Fetus. 12. Woche p.m., GL 55 mm. Embryologisches Präparat. Quelle: Hinrichsen 1995.
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Abb. 4-9 b
Fetus Nr. 3. 70 Tage p.c., GL 60,7 mm. Ultraschallaufnahme. 3D-Oberflächendarstellung.
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Abb. 4-10 a Früher Fetus. 12. Woche p.m., GL 55 mm. Embryologisches Präparat. Quelle: Hinrichsen 1995.
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Abb. 4-10 b
Fetus Nr. 3. 70 Tage p.c., GL 60,7 mm. Ultraschallaufnahme. 3D-Oberflächendarstellung.
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Abb. 4-11 a Früher Fetus. Hand, 12.Woche p.m.. Embryologisches Präparat. Quelle: Hinrichsen 1990.
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Abb. 4-11 b
Fetus Nr. 3. Hand, 70 Tage p.c.. Ultraschallaufnahme. 3D-Oberflächendarstellung.
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Abb. 4-12 a Früher Fetus. Fuß, 12. Woche p.m.. Embryologisches Präparat. Quelle: Hinrichsen 1990.
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Abb. 4-12 b
Fetus Nr. 3. Fuß, 70 Tage p.c.. Ultraschallaufnahme. 3D-Oberflächendarstellung.
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Abb. 4-13 a Früher Fetus. Genitale, 12. Woche p.m.. Embryologisches Präparat. Quelle: Hinrichsen 1990.
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Abb. 4-13 b
Fetus Nr. 3. Genitale, 70 Tage p.c.. Ultraschallaufnahme. 3D-Oberflächendarstellung.
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Abb./Vid. 4-14 a
Gemini 10 W + 4 T, Pagusfehlbildung.
Video
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Abb./Vid. 4-14 b
Fetus 10 W + 2 T, dorsonuchales Ödem.
Video
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Abb./Vid. 4-14 c
Fetus 10 W + 6 T, große Omphalocele.
Video
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Abb./Vid. 4-15
Drillingsgravidität der 15. Woche p.m. in 3D-Realtime-Technik.
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| DiML DTD Version 3.0 | Zertifizierter Dokumentenserver der Humboldt-Universität zu Berlin | HTML-Version erstellt am: 22.10.2004 |