02/11/2020

1

Cranial nerves: normal anatomy and imaging

Head&Neck Neuroradiology 1st Cycle Module 1

4th‐6th November 2020

Sofie Van Cauter, MD PhD

12 pairs of cranial nerves 

Motor and sensory functions of the head and neck

Purely sensory (afferent):I:  olfaction II:  visionVIII:  hearing ‐ balance

Purely motor (efferent):III: Rectus muscles (exc. lateral) and inferior oblique mucles

IV: Superior oblique muscle

VI: Lateral rectus muscle

XI: Sternocleidomastoid, trapezius muscles

XII: Intrinsic and extrinsic tongue muscles (exc. palatoglossus, mylohyoid and digastric (ant belly)) 

Mixed V: Sensory facial region ‐Motor masticator muscles, tensor palatini/tympani m, mylohyoid and digastric (ant 

belly) m.

VII:  Taste ant 2/3 tongue ‐ Parasympathic lacrimal glands submandibular sublingual glands ‐Motor facial muscles

IX: Taste post 1/3 tongue ‐ Sensory middle ear pharynx ‐ Parasympathic parotid ‐Motor m. stylopharyngeus ‐ Viscerosensory carotid body

X:  Taste epiglottis ‐ Sensory external ear/ auditory canal/eardrum ‐ Parasympathic H&N and ThorAbd ‐Motor palatoglossus, constrictor pharynx, larynx, uvula ‐ Viscerosensory larynx, oesophagus, trachea, ThorAbd organs

Cavernous sinus

Jugular foramen

Nuclei not in the brainstemDerivatives of the forebrain

Myelination not by Schwann cells

MRI

High contrast and spatial resolution

3D GE sequences!

End organ muscles!

CT Inferior to MRI

Trauma

Intraosseous segments of cranial nervesBony foramina

Romano et al. Insights into Imaging 2019

1 2

3 4

02/11/2020

2

• Sensitive nerve /extension of the brain – olfactory stimuli

• Shortest cranial nerve – enveloped by ensheating glia

: Olfactory fossa

Nasal epithelium (2,5 cm2 in roof of the nose/septum)Bipolar olfactory receptor cells (first order neurons) Not visible on MRI or CTTransethmoidal segment

O’Brien WT et al. Radiology, 2016

True olfactory nerves : receptor cellsAnterior cranial fossa

Olfactory nerve

OLFACTORY BULB AREA

CRISTA GALLI

In the olfactory fossa

Suzuki et al. AJNR 1989 – Held et al. J. Neuroradiol. 2000 – Burmeister et al. Acad Radiol 2011

Bulb  Tract

length 6‐14 mm

25 mm

width 3‐7 mm 3 mmPhysiological variants: unilateral absence

Olfactory nerve

Combination of CT and MRI exam is recommended for complex cases of anosmia

Olfactory bulb Olfactory tract

Orbital gyrus Olfactory sulcus

Gyrus rectus

Olfactory nerve

In the olfactory fossa

Posterior tractus and Primary olfactory cortex Primitive cortical areas – no thalamus 

Statdx

• Sensitive nerve /extension of the brain – visual stimuli

• Enveloped by oligodendrocytes

4 segments:Intra‐ocular: 1mm lamina cribrosaIntra‐orbital: 20‐30 mm: 3 meningeal layers (subarachnoid CSF in continuum intracranial compartiment‐Central retinal arteries and veins: (a. ophtalmica)Intra‐canalicular: 4‐9 mm in bony canal +  ophtalmic arteryIntra‐cranial/prechiasmatic: 10‐16 mm proximal of  chiasma.

Optic nerve

Intra‐ocular

Intra‐orbital

Intra‐canalicular

Intracranial

CHIASM

OPTIC TRACT

5 6

7 8

02/11/2020

3

Optic nerve

N N + S

Diameter 2,5 +/‐0,4 mm

4,2 +/‐0,6 mm

Intra‐orbital

Intracranial

CHIASM

Intracranial

Optic nerve – Posterior visual pathway

OPTIC TRACT

LATERAL GENICULATE NUCLEUS

Oculomotor nerve

Intra‐axial segment

Cisternal segment

Cavernous segment

Intra‐ocular segment

Oculomotor nuclear complexLevel superior colliculiPartly in peri‐aqueductal grey matter

Between posterior cerebellar arteryAnd superior cerebellar artery

Along free edge of the tentorium

Crosses petroclinoid ligament

Trochlear nerve

Caudal from ONCCROSSES in the brainstem –leaves DORSALLYLevel inferior colliculiPartly in peri‐aqueductal grey matter

Ambient cistern , under tentoriumInferolateral n. III

Choi et al. AJNR 2010

High resolution imaging!3D‐bTFE ( 0,3 x 0,3 x 0,25 mm)

Intra‐axial segment

Cisternal segment

Cavernous segment

Intra‐ocular segment

9 10

11 12

02/11/2020

4

Abducent nerve

Pontine tegmentum

Pontomedullary junctionUpwardsLongest cisternal course!

Interdural segment

Dorello’s canalPetroclival venous confluens: basilary venous plexus

Intra‐axial segment

Cisternal segment

Cavernous segment

Intra‐ocular segment

Trigeminal nerve

Lateral Midpons3 sensory nuclei1 motor nuclei

Anterior courseSeparate motor root!

Interdural segmentPorus trigeminusTrigeminal cistern/Meckel’s cave

Intra‐axial segment

Cisternal segment

Cavernous segment (V1/V2)

Extracranial segment

Motor root anterosuperiorlyVisible on MRI

1 51,2%

2 37,5%

3 11,2%

Largest CN

Trigeminal nerve

Lateral Midpons3 sensory nuclei1 motor nuclei

Anterior courseSeparate motor root!

Interdural segmentPorus trigeminusTrigeminal cistern/Meckel’s cave

Intra‐axial segment

Cisternal segment

Cavernous segment (V1/V2)

Extracranial segment

Sensory RootSensory Root

CN V Motor RootCN V Motor Root

CN V CN V  Meckel’s CaveMeckel’s Cave

Cavernous sinus

13 14

15 16

02/11/2020

5

Cavernous sinus

CN III

CN IV

CN V1

CN V2

CN VI

Extracranial segment CN III‐VISkull base

III – IV  –VI – V1  V2 V3

Superior orbital fissure – optic canal Oval foramenRound for/can – vidian for/can

Infratemporal fossa

Extracranial segment CN III‐VI

III – IV  –VI – V1  V2 V3

Soft Tissue

Orbital apex

Infraorbital canal

Facial and vestibulocohlear nerve

3 nuclei pontine tegmentum

Pontomedullary junctionCerebellopontine angle

Intratemporal segmentInternal auditory canalLabyrinthine segmentTympanic segmentMastoidal segment

Intra‐axial segment

Cisternal segment

Extracranial segment

Nuclei lateral side inferior cerebellar peduncle

Intratemporal segmentInternal auditory canal

Intra‐axial segment

Cisternal segmentCerebellopontine anglePontomedullary junction (POST from VII)

Facial nerve

Superior vestibularnerve

Cochlear nerve

Inferior vestibularnerve

17 18

19 20

02/11/2020

6

Facial and vestibulocohlear nerve

Cochlear nerve

Inferior vestibularnerve

Internal auditory canal

Facial nerveSuperior vestibular

nerve

Exit internal auditory canal – CP angle Near brainstem

Inferior vestibularnerve

Facial nerve

vestibulocochlear nerve

vestibulocochlear nerve

Facial nerve (motor root)

Intermediary nerve

Facial nerve

Anterior courseSeparate motor root!

Intratemporal segmentInternal auditory canalLabyrinthine segmentTympanic segmentMastoidal segment

Intra‐axial segment

Cisternal segment

Extracranial segment

3 nuclei pontine tegmentum

Mastoidal segment

Mastoidal segment

Labyrinthine segment

Tympanic segment

Anterior genu

Tympanic segment

Glossopharyngeal ‐ Vagus nerves

Medulla Oblongata

Postolivary sulcus

Skull BaseJugular ForamenX: Ganglion vagale superior in foramen

Intra‐axial segment

Cisternal segment

Extracranial segment

X:Neck spacen. laryngeus recurrens (left:aortopulmonary / right: subclacianartery)

IX:Carotid spaceMiddle ear (Jacobson’s nerve)

Vagus nerve

Glossopharyngeal nervePostolivary sulcus

Preolivary sulcus

Jugular foramen

Olive

Acessory nerve

Nc ambiguus BULBAR PORTIONSpinal C1‐C5 SPINAL PORTION

Postolivary sulcus

Skull BaseJugular Foramen

Intra‐axial segment

Cisternal segment

Extracranial segment

Carotid spacem. SCM ‐m. trapezius 

n.X

n. IX

n.XI –bulbar portion 

N.XI –spinal portion 

21 22

23 24

02/11/2020

7

Jugular ForamenOpening on the skull base between the occipital and the temporal bone

CE –CISS sequences

Linn et al, AJNR 30: 34-41, 2009

Jugular spine

Pars nervosa  n. IX

Pars vascularis  n. X and n. XI

jugular foramen

1. ICA2. Inferior petrosal sinus3. Sigmoid sinus

N. IX

N. X ‐ XIN. X ‐ XI

N. IXJugular spine

Hypoglossal nerve

Medulal Oblongata

Preolivary sulcusMultiple rootlets

Skull BaseHypoglossal canal

Intra‐axial segment

Cisternal segment

Extracranial segment

Carotid space – posterior aspectExtrinsic tongue muscles

Hypoglossal nerve

Hypoglossal canalJugular foramen

Jugular tubercle

coronal transversal

“ Dans les champs de l’observation, le hasard ne favorise ques les esprits préparés”“ Where observation is concerned, chance favours only the prepared mind”

Louis Pasteur

25 26

27