Selection of preterm neonates at risk for neurodevelopmental disorders by segmentation of the brain using MRI
Projectomschrijving
MRI van hersenen van prematuur geboren kinderen voorspellen ontwikkeling op tweejarige leeftijd.
Kinderen geboren met een zwangerschapsduur van minder dan 31 weken hebben een groter risico op ontwikkelingsstoornissen dan voldragen pasgeborenen. Nieuwe MRI technieken kunnen de hersenen van deze kinderen in een vroeg stadium gedetailleerd onderzoeken.
Onderzocht werd of MRI van de hersenen van prematuur geboren kinderen op de uitgerekende datum stoornissen in de verstandelijke ontwikkeling kon voorspellen. In het UMC Utrecht werden 112 patiëntjes met een zwangerschapsduur van gemiddeld 28,8 weken en een geboortegewicht van 1171 gram onderzocht. Poliklinisch vervolgonderzoek werd verricht op een leeftijd van 2 jaar.
De nieuwe MRI technieken (o.a. volumes van hersendelen en van hersenbanen) toonden een goed verband met de latere ontwikkeling.
Vroegtijdige opsporing en behandeling van deze kinderen zou in de toekomst kunnen leiden tot een vermindering van de ontwikkelingsachterstand.
Producten
Link: http://www.karger.com/NEO
Link: http://www.aps-spr.org
Link: http://www.aps-spr.org/
Verslagen
Eindverslag
Inleiding
Kinderen geboren met een zwangerschapsduur van minder dan 31 weken hebben een groter risico op ontwikkelingsstoornissen dan voldragen pasgeborenen. Nieuwe MRI technieken hebben de mogelijkheid gecreëerd volumina van hersendelen gedetailleerd te meten.
Opzet van de studie
In de studie werd onderzocht of meting van het volume van hersenstructuren kan bijdragen aan het voorspellen van stoornissen in de verstandelijke ontwikkeling van prematuur geboren kinderen met een zwangerschapsduur van minder dan 31 weken. Patiënten met ernstige cerebrale afwijkingen werden geëxcludeerd.
Patiënten
Conform de power analyse werden in het UMC Utrecht werden 112 patiënten geïncludeerd; in het LUMC 15. De zwangerschapsduur van de patiënten bedroeg 25.0 en 30.9 weken (gemiddeld 28.8 ± 1.6 weken, het geboortegewicht was tussen de 630 en 1910 gram (gemiddeld 1171 ± 329 gram).
Methoden
Op de a terme datum werd van de patiënten een MRI van de hersenen gemaakt. De patiënten werden voor dit onderzoek gesedeerd met chloralhydraat 50 mg/kg per sonde. Voor het onderzoek werd gebruik gemaakt van een 3 Tesla systeem (Philips ACS-NT). Het MRI onderzoek bestond uit sagittale T1 opnames, axiale 3D-T1 opnames, axiale T2 opnames, en axiale diffusie gewogen opnames.
Segmentatie van MRI
Gedurende de studieperiode werd met behulp van speciaal ontwikkelde software (Anbeek et al 2008) een zgn. leerset gemaakt op basis van de informatie van 7 patiënten met een normale MRI en beoordeling gegeven door experts. Hierbij werden met een probabilistische methode gebaseerd op KNN classificatie 8 weefseltypen onderscheiden.
Vervolgonderzoek
Van alle patiënten is poliklinisch vervolgonderzoek verricht op leeftijden van 12-15 maanden gecorrigeerd voor de vroeggeboorte. Voor dit onderzoek werd gebruik gemaakt van de methode van Griffiths.
Analyse van gegevens
Voor analyse van de gegevens werd gebruik gemaakt van SPSS software (versie 15.0). Regressie analyse werd verricht van ‘Developmental Quotient’ op de gecorrigeerde leeftijd van 15 maanden versus de verschillende hersenvolumina. Tevens werd de zwangerschapsduur bij de geboorte, het geslacht en de postmenstruale leeftijd ten tijde van het MRI onderzoek als variabelen in de analyse betrokken.
Resultaten
Met onze nieuwe methode zijn we in staat geweest 8 verschillende weefseltypes in de hersenen van een preterme pasgeborene op een leeftijd conform een zwangerschapsduur van 40 weken automatisch te meten.
Het gemiddelde intracraniële volume in ons cohort bedroeg 468 ± 64 cc, het totale brein volume was 376 ± 49 cc, het gemiddelde cerebellaire volume 29.6 ± 3.9 cc, het gemiddelde volume van de totale gemyeliniseerde witte stof was 1.8 ± 0.8 cc, gemiddelde volume van de basale ganglia 22.0± 2.4 cc, gemiddelde volume van de CSF in de ventrikels 10.4 ± 4.2 cc, het volume van de ongemyeliniseerde witte stof was 150 ± 26 cc, het volume van de hersenstam 6.4 ± 0.8 cc, het gemiddelde volume van de corticale grijze stof 156 ± 37 cc en het volume van het CSF rondom het brein was 92 ± 20 cc.
Er was een positieve correlatie tussen het volume van de ongemyeliniseerde witte stof op de a terme datum en de Griffiths’ DQ op 12-15 maanden met een R2 van 0.20 en een p-waarde van <0.001. Deze relatie bleef bestaan na correctie voor zwangerschapsduur bij geboorte, postmenstruale leeftijd tijdens de scan en geslacht (R2 0.30 en p-waarde <0.001).
De ratio volume van de ongemyeliniseerde witte stof/intracraniële volume (R2 0.17, p=0.001 en na correctie R2 0.29, p=0.001) en de ratio volume van de ongemyeliniseerde witte stof/hersenvolume (R2 0.21, p<0.001 en na correctie R2 0.32, p<0.001) correleerden goed met de Griffiths’ DQ op de gecorrigeerde leeftijd van 12-15 maanden.
Door de nieuwe strategie kunnen 2 van de 3 patienten met een toekomstige ontwikkelingsachterstand op de a terme datum geïdentificeerd worden. Vroegtijdige behandeling van deze kinderen kan leiden tot een vermindering van de ontwikkelingsachterstand en een redu
Gedurende de periode 1 januari 2007 tot en met 1 november 2007 zijn 104 patiënten geïncludeerd in het ZonMW Doelmatigheidsonderzoek.
MRI onderzoek van de hersenen heeft bij deze prematuur geboren kinderen plaatsgevonden op de voldragen leeftijd.
Door beeldwetenschappers van de onderzoekschool ImagO van het UMC Utrecht is gewerkt aan een methode om snel en accuraat de hersenen te kunnen segmenteren. Dit is inmiddels in een vergevorderd stadium.
Tevens wordt bij alle kinderen poliklinisch vervolgonderzoek van ontwikkeling verricht. Resultaten hiervan zullen in de loop van 2008 beschikbaar komen.