전형적인 발달 및 뇌성마비를 평가하기 위한 자연 수면 중 아기의 신경영상 촬영 (NIBS-CP)

뇌 손상이 의심되는 신생아 및 영아의 진단 자기공명영상(MRI)은 오늘날 주요 구조적 뇌 병리를 식별하는 데 초점을 맞춘 기존의 구조적 MR 영상을 기반으로 합니다. 그러나 고급 확산 강조 영상과 같은 고급 MRI 시퀀스는 뇌 손상을 감지하는 데 더 민감할 수 있습니다. 일반적인 발달 및 CP를 평가하기 위한 자연 수면 중 아기의 신경 영상(NIBS-CP) 연구는 뇌성마비(CP) 위험이 있는 유아의 초기 뇌 발달을 연구하는 것을 목표로 하는 3~24개월 영유아를 대상으로 한 종단적 코호트 연구입니다. 일반적으로 고급 MRI 시퀀스를 사용하여 발달하는 유아. NIBS-CP 코호트는 다음으로 구성됩니다.

1. 뇌성마비: 조기 진단 및 중재 시험(CP-EDIT)에서 모집된 CP 위험이 있는 유아.

   수석 연구원 Christina Høi-Hansen 교수가 진행 중인 덴마크 CP-EDIT는 ClinicalTrials.gov에 등록되어 있습니다. ID NCT05835674. CP-EDIT에는 CP가 있거나 CP 위험이 높은 3~11개월 된 유아 160명이 등록됩니다. 영아는 생후 첫 2년 동안 대규모 운동, 신경 및 인지 평가를 통해 종단적으로 추적 관찰됩니다. 또한 CP-EDIT에는 진단 MRI에 관한 환자 저널의 정보가 포함되어 있지만 CP-EDIT에는 연구의 일부로 MRI 스캔 모음이 포함되지 않습니다. CP-EDIT에 등록된 유아의 경우 NIBS-CP 참여에는 고급 MRI 스캔 및 부모 보고 설문지만 포함됩니다. 모든 신경학적, 운동적, 인지적 평가는 CP-EDIT에서 수행됩니다.

2. NIBS-CP를 위해 특별히 모집된 일반적으로 발달하는 유아. 이러한 유아의 경우 NIBS-CP 참여에는 고급 MRI 스캔, 신경, 운동 및 인지 평가(CP-EDIT에 포함된 것과 유사) 및 부모 보고 설문지가 포함됩니다. NIBS-CP는 CP-EDIT에 일반적으로 발달하는 영아의 대조 코호트가 포함되어 있지 않기 때문에 CP 위험이 높은 영아에게 초기 뇌 발달의 규범적인 덴마크 샘플을 생성할 일반적으로 발달하는 영아의 대조 코호트를 제공합니다.

목표

NIBS-CP 프로젝트의 목표는 다음과 같습니다.

1. Hvidovre 병원에서 진정제나 GA를 사용하지 않고 자연 수면 중 영유아 MRI 절차를 수립합니다.
2. 영유아 스캔을 위한 고급 MRI 시퀀스(예: 고급 확산 강조 영상, 고해상도 구조 MRI, MR 분광학)를 사용합니다. 이는 기존 진단 MRI보다 뇌 손상 및 손상을 감지하는 데 더 민감할 수 있습니다.

3. 일반적으로 발달하는 영유아 집단을 시작하고 CP 위험이 높은 영아의 종방향 고급 MRI를 수행합니다. NIBS-CP 코호트는 다음을 수행하는 데 사용됩니다.

   • 덴마크 어린이의 초기 두뇌 발달에 대한 규범적 자료의 데이터 세트를 구축합니다.
   • 성장 차트와 유사한 전형적인 및 비정형 초기 뇌 발달의 규범적 모델링을 수행하여 한 아이의 수준에서 뇌 발달의 차이를 알려줍니다.
   • 초기 뇌 발달과 운동 기능 및 발달 사이의 관계를 매핑합니다. MRI를 통해 뇌 구조의 예측 특징을 식별하는 것은 향후 임상 정밀 검사에서 초기 MRI를 사용하는 데 핵심입니다. 이러한 특징을 통해 아동의 운동 기능 및 운동 발달 전망을 더 잘 예측할 수 있기 때문입니다.

가설

주요 가설은 다음과 같습니다.

• CP가 있는 유아는 주로 피질 척수로의 수초화 및 미세 구조 무결성 감소와 관련된 손 기능 감소를 나타냅니다.
• 일측성 뇌 손상이 있는 유아는 비대칭적인 손 기능을 나타내며 이는 비대칭 피질 척수로 미세 구조 및 수초화와 연결됩니다.

2차 가설은 다음과 같습니다.

• 손 기능 저하 및 손 기능 비대칭은 다음과도 관련됩니다.

  • 기저핵, 운동 피질, 소뇌 및 백질로와 같은 다른 주요 운동 영역의 수초화 및 미세 구조 무결성 감소
  • 기저핵/내부 캡슐의 대사 프로파일.
• CP가 있는 영아는 기저핵, 운동 피질, 소뇌 및 백질 관(예: 피질 척수로)과 같은 주요 운동 영역의 감소된 수초화 및 미세 구조 무결성과 관련된 감소된 총 운동 기능을 나타냅니다.

또한 소아 성장 곡선과 유사한 규범적 모델링 프레임워크를 사용하여 CP 위험이 높은 개별 유아가 다양한 뇌 결과 측정에 대한 표준에서 어떻게 벗어나는지 설명합니다. 뇌 결과 측정과 함께 임상적으로 사용되는 평가의 손 및 운동 기능의 개인차가 어떻게 나타나는지에 대해 알려진 바가 거의 없기 때문에 운동 기능 발달과 뇌 구조적 결과 측정 사이의 관계도 매핑될 것입니다. 운동 기능 발달과 관련된 뇌 결과 측정을 밝히는 것은 의학적 평가에서 초기 MRI 스캔을 사용하는 데 중요합니다. 이러한 패턴은 어린이의 운동 능력과 이것이 어떻게 발달할 것인지 예측하는 데 도움이 될 수 있으며, 이는 향후 개입을 지시하는 데 중요할 수 있습니다.

행동 양식

NIBS-CP 연구에는 다음 방법이 사용됩니다.

자기공명영상(MRI) MRI 프로토콜은 여러 가지 구조적 MRI 시퀀스, 확산 강조 영상, MR 분광학으로 구성됩니다. 아이들은 3 Tesla MR 스캐너를 사용하여 스캔됩니다. MRI 프로토콜은 약 45분 정도 소요됩니다. 영유아가 특정 순서 중에 움직이는 경우 가능하면 특정 순서가 다시 실행됩니다. 이러한 경우 프로토콜은 최대 1시간이 걸릴 수 있습니다. 귀마개와 헤드폰은 영유아가 경험하는 스캐너 관련 소음을 최소화하는 데 도움이 됩니다.

구조적 자기공명영상(sMRI)은 서로 다른 대비를 지닌 뇌 해부학의 고해상도 이미지(예: T1 강조 이미지 및 T2 강조 이미지)를 제공합니다. 이러한 종류의 스캐닝을 통해 특정 뇌 영역의 부피 및 피질 두께 추정치와 같은 다양한 뇌 측정값을 정량화할 수 있습니다. 더욱이, sMRI는 신경방사선 전문의가 판독하고 진단에 사용할 이미지를 제공합니다.

확산 강조 영상(DWI)은 회백질과 백질 조직의 미세 구조뿐 아니라 구조적 연결성에 대한 정보를 제공합니다.

양성자 MR 분광법(MRS)은 신경 무결성 마커(예: N-아세틸아스파르트산염 및 글루타메이트) 및 신경교 마커(예: 미오이노시톨)를 포함하여 기저핵/내부 캡슐 영역의 대사 프로필을 생성합니다. 복셀에는 이 영역의 대사 프로필을 포착하기 위해 왼쪽 또는 오른쪽 기저핵과 내부 캡슐이 포함됩니다.

가장 중요한 시퀀스(sMRI > DWI > MRS)가 먼저 획득되도록 시퀀스를 정렬하여 진단 스캔이 필요한 CP 위험이 높은 영아의 진단 목적에 필요한 시퀀스를 얻을 수 있는 기회를 최적화합니다.

신경학적 평가 해머스미스 유아 신경학적 검사(HINE)는 Hvidovre 병원의 소아과 의사가 일반적으로 발달하는 유아를 대상으로 하고 CP-EDIT 연구 내에서 CP 위험이 있는 유아를 대상으로 실시됩니다.

운동 및 인지 평가

일반적으로 발달하는 유아의 운동 및 인지 평가는 Hvidovre 병원의 물리 치료사 및 작업 치료사에 의해 수행됩니다. CP 위험이 있는 유아는 CP-EDIT 프로토콜 내에서 동일한 테스트를 받게 됩니다. 다음과 같은 운동 및 인지 테스트가 포함됩니다.

• 앨버타 유아 모터 스케일(AIMS)
• 유아용 손 평가(HAI)
• Bayley 영유아 발달 척도, 4판(BSID-4)
• 피바디 발달 모터 스케일, 2판(PDMS-2)

설문지

신경심리학적 데이터는 모든 참가자(일반적으로 CP 발병 위험이 있는 참가자)에 대해 다음과 같은 부모 보고 설문지를 사용하여 수집됩니다.

• 연령 및 단계(ASQ). 두 가지 설문지가 있는데, 하나는 운동 및 인지 발달을 평가하는 것이고 다른 하나는 사회-정서적 발달을 평가하는 것입니다.
• 인구통계 및 배경

연구 개요

NIBS-CP에서 일반적으로 발달하는 유아에 대한 연구 개요:

NIBS-CP 연구는 세 가지 평가 라운드로 구성됩니다.

• MRI, HINE, AIMS, HAI 및 인구통계 및 배경을 포함하여 3~6개월(유아는 2개월~11개월까지 가능)의 1차(포함)입니다.
• MRI, AIMS, HAI, ASQ, 인구통계 및 배경을 포함한 12개월의 2라운드.
• MRI, PDMS-2, ASQ, BSID-4, 인구통계 및 배경을 포함하여 24개월에 3라운드.

NIBS-CP의 CP-EDIT 참가자를 위한 연구 개요:

CP-EDIT에 등록된 가족은 2~11개월(1라운드, 포함), 12개월(2라운드, 첫 번째 후속 조치), 24개월(3라운드, 두 번째) 세 번의 MRI 스캔에 참여하도록 요청받게 됩니다. 후속 조치) CP-EDIT와 병행합니다. NIBS-CP 참여에는 MRI 스캔과 학부모 보고 설문지(ASQ 및 인구통계 및 배경)만 포함됩니다.

통계적 고려 사항 종단적 데이터는 200명의 유아로부터 수집됩니다. 이 연령대에서는 MR 스캔이 어렵기 때문에 유아 코호트는 일반적으로 성인 코호트보다 작습니다(Korom et al., 2022). 스캔 성공률은 sMRI의 경우 약 75%, DWI의 경우 60%, MRS의 경우 50% 정도가 될 것으로 예상됩니다. 성공률의 감소는 시퀀스 순서에 기인하며, 스캔 시간이 길어질수록 영아가 깨어날 위험이 높아집니다.

통계 분석은 R 및 SPSS와 같은 통계 소프트웨어 도구와 FreeSurfer 및 FSL과 같은 이미지 분석 전용 도구에서 수행됩니다. 예를 들어 단면 데이터에는 공분산 분석(ANCOVA) 및 다중 선형 회귀를 사용하고 종단 데이터에는 선형 혼합 모델, 일반화된 가산 혼합 모델(GAMM) 및 반복 측정 분산 분석(ANOVA)을 사용합니다.

CP 환자 코호트는 생물학적으로나 임상적으로 이질적입니다. 따라서 그룹 평균의 차이를 조사하는 것 외에도 규범적 모델링 프레임워크(Rutherford et al., 2023, 2022)를 사용하여 개인 수준에서 구조적 뇌 변화를 매핑함으로써 구조적 뇌 측정의 이질성을 정량화합니다. 규범 모델링은 소아 의학의 키 성장 차트와 유사하게 규범 데이터의 참조 모델과 관련하여 매핑되어 개인 수준의 차이를 설명할 수 있기 때문에 정밀 의학의 선도적인 도구입니다. 여기서 규범적 모델링에는 뇌 측정 매핑(예: 뇌 측정과 운동 기능 간의 매핑) 측면에서 모집단 전체의 변동 백분위수를 차트로 작성하는 작업이 포함됩니다. HBCD(건강한 두뇌 및 아동 발달) 연구와 같은 공개적으로 사용 가능한 데이터 세트는 훈련 데이터 세트를 향상하는 데 사용될 것입니다. MRI를 사용하는 모든 모델에서는 연령, 성별, MRI 중 피사체 움직임을 추정하는 변수가 공변량으로 활용됩니다.