A csecsemők neuroképalkotása természetes alvás közben a tipikus fejlődés és az agyi bénulás felmérésére (NIBS-CP)

Az agykárosodás gyanújával rendelkező újszülöttek és csecsemők diagnosztikai mágneses rezonancia képalkotása (MRI) ma a hagyományos szerkezeti MR-felvételeken alapul, és a főbb strukturális agyi patológiák azonosítására összpontosít. A fejlett MRI-szekvenciák, például a fejlett diffúziós súlyozott képalkotás azonban érzékenyebbek lehetnek az agykárosodás kimutatására. A NeuroImaging of Babies a természetes alvás során a tipikus fejlődés és a CP (NIBS-CP) vizsgálata egy longitudinális kohorszvizsgálat 3-24 hónapos csecsemők és kisgyermekek körében, melynek célja az agyi bénulás (CP) kockázatának kitett csecsemők agyának korai fejlődésének tanulmányozása. és jellemzően fejlődő csecsemők fejlett MRI szekvenciák segítségével. Az NIBS-CP kohorsz a következőkből áll:

1. A CP kockázatának kitett csecsemők, akiket a Cerebrális bénulásból vettek fel: Korai Diagnosztika és Beavatkozási Vizsgálat (CP-EDIT).

   A folyamatban lévő dán CP-EDIT, Christina Høi-Hansen vezető kutató professzor, regisztrálva van a ClinicalTrials.gov oldalon. ID NCT05835674. A CP-EDIT 160, 3-11 hónapos korú, CP-vel vagy CP-re magas kockázatú csecsemőt vesz fel. A csecsemőket hosszanti irányban, motoros, neurológiai és kognitív vizsgálatokkal követik nyomon az első két életévben. Ezenkívül a CP-EDIT a betegnaplókból származó információkat tartalmaz a diagnosztikai MRI-ről, de a CP-EDIT nem tartalmazza az MRI-felvételek gyűjtését a tanulmány részeként. A CP-EDIT-be beiratkozott csecsemők esetében az NIBS-CP-ben való részvétel csak a fejlett MRI-vizsgálatokat és a szülők által bejelentett kérdőíveket foglalja magában. Minden neurológiai, motoros és kognitív értékelést a CP-EDIT-ben végeznek el.

2. Jellemzően fejlődő csecsemők, kifejezetten NIBS-CP számára toborozva. Ezeknél a csecsemőknél az NIBS-CP-ben való részvétel magában foglalja a fejlett MRI-vizsgálatokat, a neurológiai, motoros és kognitív értékeléseket (hasonlóan a CP-EDIT-ben szereplőkhöz), valamint a szülők által bejelentett kérdőíveket. Az NIBS-CP a tipikusan fejlődő csecsemők kontrollcsoportját adja, amely normatív dán mintát ad a korai agyfejlődésről a CP magas kockázatának kitett csecsemők számára, mivel a CP-EDIT nem tartalmazza a tipikusan fejlődő csecsemők kontrollcsoportját.

CÉLOK

A NIBS-CP projekt célja:

1. A Hvidovre Kórházban csecsemők és kisgyermekek MRI-jének eljárása a természetes alvás során, nyugtatás vagy GA alkalmazása nélkül.
2. Használjon fejlett MRI-szekvenciákat a csecsemők és kisgyermekek szkennelésére, például fejlett diffúziós súlyozott képalkotást, nagy felbontású szerkezeti MRI-t és MR-spektroszkópiát, amelyek valószínűleg érzékenyebbek az agysérülések és -károsodások kimutatásában, mint a hagyományos diagnosztikai MRI.

3. Indítson el egy csoportot jellemzően fejlődő csecsemőkből és kisgyermekekből, és végezzen longitudinális előrehaladott MRI-t a CP-re magas kockázatú csecsemőkön. A NIBS-CP kohorsz a következőkre lesz felhasználva:

   • A dán gyermekek korai agyfejlődésének normatív anyagának összeállítása.
   • Végezze el a tipikus és atipikus korai agyfejlődés normatív modellezését, azaz a növekedési diagramokhoz hasonló módon, hogy tájékozódjon az agy fejlődésének különbségeiről egyetlen gyermek szintjén.
   • Térképezze fel a korai agyfejlődés, valamint a motoros működés és fejlődés közötti összefüggéseket. Az agy szerkezetének prediktív jellemzőinek azonosítása MRI-vel kulcsfontosságú a korai MRI jövőbeni klinikai feldolgozásban történő felhasználása szempontjából, mivel ezek a jellemzők lehetővé teszik a gyermek motoros funkcióinak és motoros fejlődésének jobb előrejelzését.

HIPOTÉZISEK

Az elsődleges hipotézisek a következők:

• A CP-s csecsemők csökkent kézműködést mutatnak, ami elsősorban a corticospinalis traktusban a myelinizáció és a mikrostrukturális integritás csökkenése miatt következik be.
• Az egyoldali agysérülést szenvedett csecsemők aszimmetrikus kézműködést mutatnak, ami az aszimmetrikus corticospinalis traktus mikrostruktúrájához és mielinizációjához kapcsolódik.

A másodlagos hipotézisek a következők:

• A csökkent kézműködés és a kézműködés aszimmetriája a következőkhöz is kapcsolódik:

  • csökkent myelinizáció és mikrostrukturális integritás más kulcsfontosságú motoros régiókban, például a bazális ganglionokban, a motoros kéregben, a kisagyban és a fehérállományi traktusokban
  • a bazális ganglionok/belső tok metabolikus profilja.
• A CP-ben szenvedő csecsemők csökkent motoros működést mutatnak, ami a kulcsfontosságú motoros régiókban, például a bazális ganglionokban, a motoros kéregben, a kisagyban és a fehérállományú traktusokban, például a corticospinalis traktusban, csökkent mielinizációval és mikrostrukturális integritással kapcsolatos.

Ezenkívül a normatív modellezési keretrendszert – hasonlóan a gyermekkori növekedési görbékhez – fogják használni annak tisztázására, hogy az egyes csecsemők, akiknél magas a CP kockázata, hogyan térnek el a normától a különböző agyi kimenetel mérései során. A motoros működés fejlesztése és az agy strukturális kimeneti mérőszámai közötti összefüggéseket is feltérképezzük, mivel keveset tudunk arról, hogy a klinikailag használt értékelések és az agyi kimenetel mérései között miként mutatkoznak egyéni különbségek a kéz- és motorfunkciókban. A motoros funkciók fejlesztésével kapcsolatos agyi eredménymutatók tisztázása kulcsfontosságú a korai MRI-vizsgálatok orvosi értékelésekben történő felhasználásához. Az ilyen minták segíthetnek megjósolni a gyermek motoros készségeit és azt, hogy ezek hogyan fejlődhetnek, ami fontos lehet a jövőbeli beavatkozások irányításához.

MÓD

Az NIBS-CP vizsgálathoz a következő módszereket kell használni:

Mágneses rezonancia képalkotás (MRI) Az MRI protokoll számos különböző szerkezeti MRI szekvenciából, diffúziós súlyozott képalkotásból és MR-spektroszkópiából áll. A gyerekeket 3 Tesla MR-szkennerrel vizsgálják. Az MRI protokoll körülbelül 45 percet vesz igénybe. Ha a csecsemő/kisgyermek egy adott sorozat során mozog, az adott sorozatot lehetőség szerint újra elkészíti. Ilyen esetekben a protokoll akár 1 órát is igénybe vehet. A füldugók és a fejhallgatók segítenek minimalizálni a szkennerrel kapcsolatos zajt, amelyet a csecsemő/kisgyermek tapasztal.

A strukturális mágneses rezonancia képalkotás (sMRI) nagy felbontású képeket ad az agy anatómiájáról különböző kontrasztokkal (pl. T1 súlyozott és T2 súlyozott képek). Ez a fajta szkennelés lehetővé teszi a különböző agyi mérések számszerűsítését, például bizonyos agyi régiók térfogatát és a kéreg vastagságának becslését. Ezenkívül az sMRI biztosítja azokat a képeket, amelyeket a neuroradiológus elolvas és diagnosztikai célokra használ fel.

A diffúziós súlyozott képalkotás (DWI) információt nyújt mind a szürke-, mind a fehérállomány mikrostruktúrájáról, valamint a szerkezeti kapcsolódásról.

A proton MR-spektroszkópia (MRS) a bazális ganglionok/belső kapszula régió metabolikus profilját adja meg, beleértve a neuronális integritás markereit (például N-acetil-aszpartát és glutamát) és gliamarkereket (például mioinozit). A voxelek magukban foglalják a bal vagy jobb bazális ganglionokat és a belső kapszulát, hogy rögzítsék a metabolikus profilt ebben a régióban.

A szekvenciákat úgy rendezik el, hogy először a legfontosabb szekvenciákat (sMRI > DWI > MRS) szerezzék be, hogy optimalizálják a diagnosztikai célból szükséges szekvenciák megszerzésének esélyét a CP nagy kockázatának kitett csecsemőknél, akiknek diagnosztikai vizsgálatra van szükségük.

Neurológiai vizsgálatok A Hammersmith Infant Neurological Examination-t (HINE) a Hvidovre Kórház gyermekorvosa végzi el a tipikusan fejlődő csecsemők, a CP-EDIT vizsgálaton belül pedig a CP kockázatának kitett csecsemők esetében.

Motoros és kognitív értékelések

A tipikusan fejlődő csecsemők motoros és kognitív vizsgálatait a Hvidovre Kórház fizio- és foglalkozásterapeutái végzik majd. A CP kockázatának kitett csecsemők ugyanazon teszteken esnek át a CP-EDIT protokollon belül. A következő motoros és kognitív teszteket tartalmazza:

• Alberta Infant Motor Scale (AIMS)
• Kézi felmérések csecsemők számára (HAI)
• Bayley Scales of Infant and Toddler Development, 4. kiadás (BSID-4)
• Peabody Fejlesztő motoros mérlegek, 2. kiadás (PDMS-2)

Kérdőívek

A neuropszichológiai adatok gyűjtése a következő, szülő által jelentett kérdőívek segítségével történik minden résztvevő esetében (jellemzően fejlődő és CP-vel veszélyeztetett):

• Korok és szakaszok (ASQ). Két kérdőív létezik, az egyik a motoros és kognitív fejlődést, a másik pedig a szocio-emocionális fejlődést értékeli.
• Demográfiai adatok és háttér

TANULMÁNYI VÁZLAT

Vizsgálati vázlat a NIBS-CP-ben jellemzően fejlődő csecsemők számára:

Az NIBS-CP vizsgálat három értékelési körből áll:

• 1. forduló (befogadás) 3-6 hónapos korban (a csecsemők életkora 2 hónapostól 11 hónapig terjedhet), beleértve az MRI-t, a HINE-t, az AIMS-t, a HAI-t, valamint a demográfiai és háttérvizsgálatokat.
• 2. forduló 12 hónapos korban, beleértve az MRI-t, az AIMS-t, a HAI-t, az ASQ-t, valamint a demográfiai adatokat és hátteret.
• 3. kör 24 hónapos korban, beleértve az MRI-t, a PDMS-2-t, az ASQ-t, a BSID-4-et és a demográfiai és háttérvizsgálatokat.

Tanulmányvázlat a CP-EDIT résztvevői számára az NIBS-CP-ben:

A CP-EDIT-be beiratkozott családokat felkérik, hogy vegyenek részt három MRI-vizsgálaton 2-11 hónapos korban (1. forduló, felvétel), 12 hónapos korban (2. kör, első utánkövetés) és 24 hónapos korban (3. forduló, második). nyomon követés) a CP-EDIT-tel párhuzamosan. Az NIBS-CP-ben való részvétel csak az MRI-vizsgálatokat és a szülők által bejelentett kérdőíveket (ASQ és Demográfiai adatok és háttér) tartalmazza.

STATISZTIKAI SZEMPONTOK A longitudinális adatokat 200 csecsemőről gyűjtjük. A csecsemő kohorszok jellemzően kisebbek, mint a felnőttek, az MR-vizsgálat kihívásai miatt ebben a korcsoportban (Korom et al., 2022). A vizsgálatok sikeressége várhatóan 75% körül lesz az sMRI-nél, 60% a DWI-nél és 50% az MRS-nél. A sikerarány csökkenése a szekvenciák sorrendjének köszönhető, mivel annál nagyobb a kockázata annak, hogy a csecsemők felébrednek, minél hosszabb a vizsgálati idő.

A statisztikai elemzéseket statisztikai szoftvereszközökkel, például R és SPSS, valamint képelemző specifikus eszközökkel, például FreeSurfer és FSL végzik. A keresztmetszeti adatokhoz például a kovarianciaanalízist (ANCOVA) és a többszörös lineáris regressziót, a longitudinális adatokhoz pedig például a lineáris vegyes modelleket, az általánosított additív vegyes modelleket (GAMM) és az ismételt mérések varianciaanalízisét (ANOVA) fogjuk használni.

A CP betegcsoportok biológiailag és klinikailag heterogének. Így a csoportátlagok különbségeinek vizsgálata mellett a normatív modellezési keretrendszer (Rutherford et al., 2023, 2022) segítségével számszerűsíthető a strukturális agymértékek heterogenitása az agy strukturális változásainak egyén szintjén történő feltérképezésével. A normatív modellezés a precíziós gyógyászat egyik vezető eszköze, mivel lehetővé teszi az egyéni szintű különbségek feltárását, a normatív adatok referenciamodellje alapján feltérképezve, hasonlóan a gyermekgyógyászat magasságnövekedési diagramjához. Itt a normatív modellezés magában foglalja a populáción belüli variációs százalékok feltérképezését az agyi mérések leképezése alapján, vagy például az agyi mértékek és a motoros működés között. A nyilvánosan elérhető adatkészleteket, például a Healthy Brain and Child Development (HBCD) tanulmányt felhasználjuk majd a képzési adatkészletünk fejlesztésére. Minden MRI-vel rendelkező modellben kovariánsként az életkort, nemet és az alany mozgását becsülő változókat használnak az MRI során.