Нейровизуализация детей во время естественного сна для оценки типичного развития и детского церебрального паралича (NIBS-CP)

Диагностическая магнитно-резонансная томография (МРТ) новорожденных и детей грудного возраста с подозрением на повреждение головного мозга сегодня основана на традиционных структурных МР-изображениях с упором на выявление основных структурных патологий головного мозга. Однако расширенные последовательности МРТ, такие как расширенная диффузионно-взвешенная визуализация, могут быть более чувствительными к обнаружению повреждений головного мозга. Исследование NeuroImaging of Babiesво время естественного сна для оценки типичного развития и ДЦП (NIBS-CP) представляет собой продольное когортное исследование младенцев и малышей в возрасте от 3 до 24 месяцев, направленное на изучение раннего развития мозга у младенцев с риском развития церебрального паралича (ДЦП). и типично развивающихся младенцев с использованием расширенных последовательностей МРТ. В когорту NIBS-CP входят:

1. Младенцы с риском развития ДЦП, включенные в исследование «Дцеребральный паралич: ранняя диагностика и вмешательство» (CP-EDIT).

   Продолжающийся датский CP-EDIT, проводимый главным исследователем профессором Кристиной Хой-Хансен, зарегистрирован на сайте ClinicalTrials.gov. Идентификатор NCT05835674. В CP-EDIT примут участие 160 детей в возрасте 3–11 месяцев с ХП или высоким риском ХП. За младенцами будут наблюдать в течение первых двух лет жизни с помощью большого количества двигательных, неврологических и когнитивных обследований. Кроме того, CP-EDIT содержит информацию из журналов пациентов о диагностической МРТ, но CP-EDIT не включает сбор МРТ-сканирований в рамках исследования. Для младенцев, участвующих в программе CP-EDIT, участие в NIBS-CP включает только расширенные МРТ-сканирования и анкеты, сообщаемые родителями. Все неврологические, моторные и когнитивные оценки будут проводиться в CP-EDIT.

2. Типично развивающиеся младенцы, отобранные специально для NIBS-CP. Для этих младенцев участие в NIBS-CP включает в себя расширенные МРТ-сканирования, неврологические, двигательные и когнитивные оценки (аналогичные тем, которые включены в CP-EDIT), а также анкеты, сообщаемые родителями. NIBS-CP обеспечивает контрольную когорту типично развивающихся младенцев, которая даст начало нормативной датской выборке раннего развития мозга для младенцев с высоким риском ДЦП, поскольку CP-EDIT не включает контрольную когорту типично развивающихся младенцев.

ЦЕЛЬ

Проект NIBS-CP направлен на:

1. Установите процедуры МРТ младенцев и малышей во время естественного сна без использования седативных средств или ГА в больнице Видовре.
2. Используйте расширенные последовательности МРТ для сканирования младенцев и детей ясельного возраста, например, расширенную диффузионно-взвешенную визуализацию, структурную МРТ высокого разрешения и МР-спектроскопию, которые, вероятно, будут более чувствительными при обнаружении травм и повреждений головного мозга, чем обычная диагностическая МРТ.

3. Начать когорту типично развивающихся младенцев и детей ясельного возраста и выполнить продольную МРТ младенцев с высоким риском развития ХП. Когорта NIBS-CP будет использоваться для:

   • Создать набор данных нормативного материала по раннему развитию мозга датских детей.
   • Провести нормативное моделирование типичного и атипичного раннего развития мозга, т. е. аналогично диаграммам роста, чтобы получить информацию о различиях в развитии мозга на уровне одного ребенка.
   • Составьте карту взаимосвязей между ранним развитием мозга, двигательными функциями и развитием. Выявление прогностических особенностей структуры мозга с помощью МРТ является ключом к будущему раннему использованию МРТ в клиническом обследовании, поскольку эти особенности могут позволить лучше прогнозировать перспективы двигательной функции и моторного развития ребенка.

ГИПОТЕЗЫ

Основные гипотезы заключаются в том, что:

• У младенцев с ДЦП наблюдается снижение функции рук, что связано со снижением миелинизации и микроструктурной целостности, прежде всего в кортикоспинальном тракте.
• У младенцев с односторонними травмами головного мозга наблюдается асимметричное функционирование рук, что связано с асимметричной микроструктурой кортикоспинального тракта и миелинизацией.

Вторичные гипотезы заключаются в том, что:

• Снижение функционирования рук и асимметрия функционирования рук также будут связаны с:

  • снижение миелинизации и микроструктурной целостности в других ключевых двигательных областях, таких как базальные ганглии, моторная кора, мозжечок и тракты белого вещества.
  • метаболический профиль базальных ганглиев/внутренней капсулы.
• У младенцев с ДЦП наблюдается снижение грубой моторики, что связано со снижением миелинизации и микроструктурной целостности в ключевых двигательных областях, таких как базальные ганглии, моторная кора, мозжечок и тракты белого вещества, например, кортикоспинальный тракт.

Кроме того, нормативная основа моделирования, аналогичная педиатрическим кривым роста, будет использоваться для выяснения того, как отдельные младенцы с высоким риском развития ХП отклоняются от нормы по различным показателям исходов для мозга. Взаимосвязь между развитием двигательных функций и структурными показателями результатов работы мозга также будет отображена, поскольку мало что известно о том, как индивидуальные различия в функциях рук и моторики клинически используемых оценок связаны с показателями результатов работы мозга. Выяснение показателей воздействия на мозг, связанных с развитием двигательных функций, имеет решающее значение для использования ранних МРТ-сканирований в медицинских оценках. Такие закономерности могут помочь предсказать двигательные навыки ребенка и то, как они могут развиваться, что может иметь важное значение для направления будущих вмешательств.

МЕТОДЫ

Для исследования NIBS-CP будут использоваться следующие методы:

Магнитно-резонансная томография (МРТ) Протокол МРТ состоит из нескольких различных структурных последовательностей МРТ, диффузионно-взвешенной визуализации и МР-спектроскопии. Детей будут сканировать с помощью МР-сканера мощностью 3 Тесла. Протокол МРТ занимает около 45 минут. Если младенец/малыш двигается во время определенной последовательности, эта последовательность будет переделана, если это возможно. В таких случаях протокол может занять до 1 часа. Беруши и наушники помогут свести к минимуму шум, связанный со сканером, который испытывает младенец/малыш.

Структурная магнитно-резонансная томография (сМРТ) дает изображения анатомии головного мозга с высоким разрешением и различной контрастностью (например, Т1-взвешенные и Т2-взвешенные изображения). Этот вид сканирования позволяет количественно оценить различные показатели мозга, такие как объемы определенных областей мозга и оценку толщины коры. Более того, sMRI предоставляет изображения, которые нейрорадиолог сможет прочитать и использовать в диагностических целях.

Диффузионно-взвешенная визуализация (ДВИ) предоставляет информацию о микроструктуре тканей как серого, так и белого вещества, а также о структурных связях.

Протонная МР-спектроскопия (МРС) позволит получить метаболический профиль базальных ганглиев/области внутренней капсулы, включая маркеры целостности нейронов (например, N-ацетил-аспартат и глутамат) и глиальные маркеры (например, миоинозитол). Воксели будут включать левый или правый базальный ганглий и внутреннюю капсулу, чтобы зафиксировать метаболический профиль в этой области.

Последовательности будут упорядочены таким образом, чтобы наиболее важные последовательности (sMRI > DWI > MRS) были получены в первую очередь, чтобы оптимизировать шансы на получение последовательностей, необходимых для диагностических целей для младенцев с высоким риском ХП, нуждающихся в диагностическом сканировании.

Неврологическое обследование Неврологическое обследование младенцев Hammersmith (HINE) будет проводиться педиатром больницы Видовре для типично развивающихся младенцев, а также в рамках исследования CP-EDIT для младенцев с риском развития ХП.

Моторные и когнитивные оценки

Моторную и когнитивную оценку типично развивающихся младенцев будут проводить физиотерапевты и эрготерапевты больницы Видовре. Младенцы с риском развития ХП будут проходить те же тесты в рамках протокола CP-EDIT. Включены следующие двигательные и когнитивные тесты:

• Детские моторные весы Альберты (AIMS)
• Осмотр рук младенцев (HAI)
• Шкалы развития младенцев и малышей Бэйли, 4-е издание (BSID-4)
• Весы Peabody для развития моторов, 2-е издание (PDMS-2)

Анкеты

Нейропсихологические данные будут собраны с использованием следующих анкет, предоставленных родителями, для всех участников (обычно развивающихся и подверженных риску ДЦП):

• Возрасты и этапы (ASQ). Существует два опросника: один оценивает моторное и когнитивное развитие, а другой — социально-эмоциональное развитие.
• Демография и биография

ПЛАН ИССЛЕДОВАНИЯ

Схема исследования для типично развивающихся младенцев в NIBS-CP:

Исследование NIBS-CP состоит из трех раундов оценки:

• Раунд 1 (включение) в возрасте 3–6 месяцев (возраст младенцев может варьироваться от 2 до 11 месяцев), включая МРТ, HINE, AIMS, HAI, а также демографические и общие сведения.
• Раунд 2 в возрасте 12 месяцев, включая МРТ, AIMS, HAI, ASQ, а также демографические и общие сведения.
• Раунд 3 в возрасте 24 месяцев, включая МРТ, PDMS-2, ASQ, BSID-4, а также демографические данные и общие сведения.

План исследования для участников CP-EDIT в NIBS-CP:

Семьи, участвующие в программе CP-EDIT, будут приглашены на три МРТ-сканирования в возрасте 2–11 месяцев (раунд 1, включение), возрасте 12 месяцев (раунд 2, первое наблюдение) и возрасте 24 месяцев (раунд 3, второй этап). последующие действия) параллельно с CP-EDIT. Участие в NIBS-CP включает только МРТ-сканирование и анкеты, предоставленные родителями (ASQ и «Демография и биография»).

СТАТИСТИЧЕСКИЕ СООБРАЖЕНИЯ Продольные данные будут собраны у 200 младенцев. Когорты младенцев обычно меньше, чем когорты взрослых, из-за проблем с МР-сканированием в этой возрастной группе (Кором и др., 2022). Ожидается, что вероятность успеха сканирования составит около 75% для sMRI, 60% для DWI и 50% для MRS. Снижение показателя успеха связано с порядком последовательностей, поскольку чем выше риск пробуждения младенцев, тем дольше время сканирования.

Статистический анализ будет проводиться с помощью статистических программных инструментов, таких как R и SPSS, а также с помощью специальных инструментов для анализа изображений, таких как FreeSurfer и FSL. Мы будем использовать, например, ковариационный анализ (ANCOVA) и множественную линейную регрессию для перекрестных данных, а также, например, линейные смешанные модели, обобщенные аддитивные смешанные модели (GAMM) и дисперсионный анализ повторных измерений (ANOVA) для продольных данных.

Когорты пациентов с ХП биологически и клинически неоднородны. Таким образом, в дополнение к изучению различий в средних показателях по группам, нормативная основа моделирования будет использоваться (Резерфорд и др., 2023, 2022) для количественной оценки гетерогенности структурных показателей мозга путем картирования структурных изменений мозга на уровне человека. Нормативное моделирование является ведущим инструментом в точной медицине, поскольку оно позволяет выявлять различия на индивидуальном уровне, отображаемые по отношению к эталонной модели нормативных данных, аналогично диаграммам роста роста в педиатрической медицине. Здесь нормативное моделирование включает в себя составление диаграмм процентилей вариаций среди населения с точки зрения сопоставления показателей мозга или, например, между показателями мозга и двигательными функциями. Общедоступные наборы данных, такие как исследование «Здоровое развитие мозга и ребенка» (HBCD), будут использоваться для расширения нашего набора данных по обучению. Во всех моделях с МРТ в качестве ковариат будут использоваться возраст, пол и переменные, оценивающие движение объекта во время МРТ.