NP 神经可塑性 1687 - 5443 2090 - 5904 Hindawi出版公司 359532年 10.1155 / 2013/359532 359532年 研究文章 成熟的胼胝体前部中体与新生儿运动机能在八Preterm-Born婴儿 马修 Preethi 1、2 Pannek Kerstin 1、3 0000-0002-2426-8349 雪 帕梅拉 2 D 'Acunto m .会 4 Guzzetta 安德里亚 4 玫瑰 斯蒂芬·E。 1、3 科迪兹 保罗·B。 1、5 Finnigan 西蒙 1 Innocenti 乔治·M。 1 围产期研究中心和UQ临床研究中心 昆士兰大学和皇家布里斯班和妇女医院 布里斯班 昆士兰4029 澳大利亚 uq.edu.au 2 学校的心理学和精神病学 莫纳什大学 3806年墨尔本,维克 澳大利亚 monash.edu.au 3 先进的成像中心 昆士兰大学的 布里斯班昆士兰4027 澳大利亚 uq.edu.au 4 婴儿神经部分中,斯特拉·马里斯科学研究所 56018比萨 意大利 unipi.it 5 任何人稳定新生儿加护病房 皇家布里斯班和妇女医院 布里斯班 昆士兰4029 澳大利亚 health.qld.gov.au 2013年 28 1 2013年 2013年 07年 10 2012年 26 12 2012年 2013年 版权©2013 Preethi马修等。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

背景。早产儿的运动能力损伤的病因是多因子的和不完全的理解。胼胝体开发是否运动功能受损有关尚不清楚。之间的潜在关联motor-related措施和扩散张量成像(DTI)胼胝体的早产儿进行了探讨。 方法。八极早产儿(28-32周胎龄)经历了哈默史密斯新生儿神经系统检查和DTI评估在42周的胎龄。哈默史密斯总分和motor-specific得分(笔哈马达子类)计算。胼胝体六个区域的利益被定义mid-sagittal DTI slice-genu,喙的身体,前中间体,中间体后,地峡,压部。分数各向异性(FA)和平均扩散系数(MD)这些区域的计算,这些之间的相关性和哈默史密斯措施。 结果。前中体FA与总哈默史密斯(ρ积极措施相关 = 0.929 , P = 0.001 )和motor-specific分数(ρ = 0.857 , P = 0.007 )。哈默史密斯总得分也与前中体MD措施(ρ负相关 = − 0.714 , P = 0.047 )。 讨论。这些结果显示胼胝体轴突的完整性,尤其是中体轴突前,最重要的是调节神经系统功能。更大的胼胝体的成熟与更大的运动机能。胼胝体DTI可能被证明是一个有价值的筛选或预后标记。

 1。介绍

早产儿的风险高马达赤字在今后的生活中,有大约百分之十四的早产儿脑瘫(CP)[发展 1),多达百分之四十的早产婴儿展示温和运动赤字( 2]。这类运动能力损伤机制尚未完全阐明,但一直与许多因素有关,包括异常的大脑开发(特别是在感觉运动区域) 3),室旁脑栓塞、peri-intraventricular出血[ 4),和/或压力在新生儿重症监护室(NICU)环境( 5]。新见解的神经结构和机制,基本运动机能preterm-born婴儿,应该帮助发展的新的诊断和预后的工具和提供信息的即时疗效早期干预治疗。

胼胝体是至关重要的交流和集成电机和躯体感觉信息之间的半球,和用双手的运动协调和功能( 6]。成熟或胼胝体的结构发展,也就是说,该组织的轴突纤维束和轴突髓鞘形成的程度和显微结构的完整,可以使用扩散张量成像(DTI)研究,特别是通过分数各向异性(FA)和平均扩散系数(MD)。FA和MD值的解释并不完全清楚,很大程度上取决于底层的纤维结构,包括髓鞘形成的程度、轴突的大小、密度和组织( 7, 8]。由于胼胝体是一个高度有组织的有髓鞘的结构,与轴突通常运行在拥挤的平行束,FA值高和低MD值是暗示更大的结构成熟( 9]。在成像研究中,婴儿胼胝体通常被划分为六个解剖区域从posterior-the膝前,喙的身体,前中间体,中间体后,地峡,压部( 10]。

汤普森等人发现非常早产儿显著降低胼胝体横截面积,降低FA和更高的MD值与足月婴儿相比,因此建议胼胝体发展是改变preterm-born婴儿相比term-born婴儿( 10]。少数的研究调查的影响改变发展通过检查胼胝体成熟之间的关联和神经发育 11- - - - - - 13]。罗斯等人调查了DTI膝的措施和压部之间的关系(最胼胝体前部和后部亚区,分别地。)在任期年龄与神经系统评估(Amiel-Tison规模、粗大运动功能分类系统和婴儿发展量表)在18个月preterm-born儿童( 11]。压部的成熟(所反映的FA值)显著低于异常与正常儿童神经系统评估,表明短期压部FA年龄可能被用来预测随后的神经发育( 11]。这些结果符合胡恩jr . et al . 2002年的研究利用DTI在脑瘫患儿检查白质束的室周的脑栓塞。压部的大片,电晕辐射后,内囊后明显下降的规模相比,参与者患有脑瘫控制( 14]。因此,建议两半球间的大片或感觉皮层,除了动作大片,也可能发挥作用在运动障碍( 14]。同样,Rademaker等人发现了一个强烈的积极联系矢表面积胼胝体的t1加权磁共振成像(MRI)扫描和伴随的运动机能preterm-born儿童,在学校学习的年龄( 15]。此外,Iai等人相比矢胼胝体t1加权磁共振措施preterm-born痉挛的患儿双侧瘫痪(CP)与神经正常儿童( 16]。diplegic儿童,发现压部的厚度的比值和中间体的胼胝体长度显著降低,而神经正常儿童的比率计算( 16]。此外,压部的比例与运动损伤的程度高度相关( 16]。这表明,胼胝体发展密切相关的运动机能。

然而,除了这几个研究中,潜在的胼胝体结构之间的关联和neuro-motor函数preterm-born新生儿还没有报道。从这些调查结果可能有临床意义;例如,他们会通知开发早期预后的指标,干预和/或标记通知煽动这样的干预措施。因此本研究的主要目的是调查和探索之间的潜在关联DTI措施条件的胼胝体和伴随的小样本的早产儿神经系统措施。我们假设一个积极的关系之间存在胼胝体成熟和伴随的神经系统措施。

 2。参与者和方法 2.1。参与者

参与者在早产儿出生胎龄28到32周(GA)在皇家布里斯班和妇女医院(RBWH)没有产后医疗问题或并发症。入选标准是:婴儿出生胎龄28 - 32周,出生体重和10之间的长度和第90百分位数胎龄和决心是医学上稳定。排除标准如下:异常的存在对大脑超声波(即。,intraventricular hemorrhage grades 3 or 4, persistent periventricular flares, or periventricular cysts) and the presence of major genetic disorders or malformations. These criteria were set to ensure that the study participants were at low risk for an adverse outcome and were medically stable.

本研究经RBWH人类研究伦理委员会和莫纳什大学人类研究伦理委员会。父母同意他们的婴儿参与研究签署书面同意书,并提供一份研究的协议。

 2.2。临床评估

达到term-equivalent年龄(42周),婴儿接受了哈默史密斯新生儿神经系统检查(HNE) [ 17]在RBWH由一个新生儿学专家。

HNE评估大量的运动和行为功能包括姿态和语气,语调模式,反射,异常体征和取向和行为 17]。当执行在年龄,它提供了一个总结分数为每个这些类别和HNE总分满分(32),是这些类别的总和。作为后续分析,“motor-specific”总分(最大20)是由加法计算的分数的姿态和语气,语调模式和反应类别。HNE之间的关联和motor-specific分数和DTI检查措施。

 2.3。新生儿神经成像

婴儿接受了神经影像约term-equivalent年龄(参考表 1)。婴儿进行扫描使用3.0 - t西门子蒂姆三扫描仪和被放置在一个MRI-compatible新生儿孵化器专用头线圈(拉默斯医疗,Luebeck,德国)。扫描进行期间自然睡眠之后婴儿。他们和放置在一个满是真空固定豆袋设计保持婴儿仍在扫描器和支持。扩散加权图像获得30方向 b价值1000 s /毫米2与一个最低限度扩散加权图像( b = 0 )。扫描的图像分辨率为1.75×1.75毫米平面,切片厚度2毫米。其他成像参数如下:TR / TE 9300/130毫秒,视野128×128,47片。收购时间扩散的数据大约是5分钟。字段映射收购协助修正易感性扭曲。核磁共振成像参数字段映射了TR / TE1 / TE2 488/4.9/7.4女士,矩阵规模64×64,160×160毫米的视场,切片厚度2.6毫米和0.65毫米片缺口,29片,和翻转角度60度。

描述性数据有关婴儿特点、临床评估分数,和GA的评估。

的意思是 范围
出生时遗传算法 31.2周 28.6 - -32.6周
出生体重 1486.8克 1064 - 1717克
HNE总分 22.3 15.5 - -28.0
Motor-specific得分 12.9 8.0 - -18.0
遗传算法在临床评估 42.2周 41.1 - -44.6周
遗传算法在核磁共振成像 42.7周 41.1 - -44.6周

预处理是使用蚂蚁执行,目前,Freesurfer。成像数据的预处理涉及任何头部运动校正使用刚体登记和随后的调整 b矩阵( 18],头骨剥离[ 19),以及磁化率失真校正( 20.)和强度校正(非均质 21]。工件强度异常体素引起的图像或者头部运动检测和取代 22]。此外,图像视觉检查工件和扭曲和婴儿的画面显示运动工件的最小diffusion-weighted被排除在DTI图像分析。

分数各向异性(FA)、颜色FA和MD每个婴儿的大脑计算的地图,与足总代表程度的各向异性扩散和MD代表扩散的大小。FA和利用对数线性最小二乘法计算了MD MRtrix [ 23]。与矢平面对齐图像通过使用刚体登记FA地图与约翰霍普金斯大学新生儿FA模板。这种转变是应用于彩色FA和MD地图。是注意手册描述的胼胝体为了减少污染的像素点的数量部分体积效应( 24]。对于每一个婴儿,根据目视检查,胼胝体区域感兴趣的是手工绘制到矢片color-FA地图。四组为每个婴儿的面具被吸引,以确保再现性的面具。对于每一个婴儿,这四个胼胝体面具被划分为六个regions-genu,喙的身体,前中间体,中间体后,地峡,splenium-according新生儿分割模式由汤普森et al。(参见图提供 1)[ 10]。意味着FA和MD被确定为每个地区。平均是平均值的地区从四个口罩提供胼胝体6 FA和MD值为每一个婴儿。

胼胝体分割模式适用于新生儿,汤普森et al。 10]。RB:喙的身体;AMB:前中间体;PMB:后中间体。

 2.4。统计分析

婴儿远程41 - 45周的时候DTI评估。众所周知,FA值往往迅速增加与增加遗传算法( 25),GA的FA值进行调整。使用SPSS(社会科学统计软件包,14.0版本;美国IBM SPSS,芝加哥,IL)之间的相关性临床措施和胼胝体DTI措施探索使用双尾枪兵的ρ(见表 2和 3FA和MD值用于分析)。修正为多个比较没有执行给定的探索性的研究小样本和变量的数量和性质进行了分析。

每个婴儿的胼胝体分数各向异性值。

膝 喙的身体 前中体 后中体 地峡 压部
婴儿1 0.35 0.29 0.34 0.46 0.32 0.39
婴儿2 0.35 0.37 0.40 0.33 0.32 0.49
婴儿3 0.36 0.32 0.38 0.30 0.32 0.39
婴儿4 0.38 0.34 0.39 0.31 0.29 0.41
婴儿5 0.35 0.34 0.38 0.42 0.33 0.44
婴儿6 0.35 0.37 0.42 0.49 0.47 0.48
婴儿7 0.38 0.37 0.37 0.36 0.37 0.45
婴儿8 0.36 0.34 0.33 0.35 0.42 0.44

胼胝体意味着每个婴儿的扩散系数值。

膝 喙的身体 前中体 后中体 地峡 压部
婴儿1 0.0016 0.0018 0.0016 0.0014 0.0016 0.0015
婴儿2 0.0016 0.0014 0.0014 0.0015 0.0015 0.0015
婴儿3 0.0014 0.0016 0.0014 0.0016 0.0017 0.0017
婴儿4 0.0015 0.0015 0.0015 0.0014 0.0015 0.0015
婴儿5 0.0017 0.0016 0.0015 0.0013 0.0016 0.0014
婴儿6 0.0017 0.0017 0.0016 0.0014 0.0012 0.0015
婴儿7 0.0014 0.0015 0.0015 0.0014 0.0012 0.0012
婴儿8 0.0015 0.0017 0.0018 0.0017 0.0013 0.0013
3所示。结果

十三早产儿这项研究招募了。表 1提供了一个简易的特点和评估这些13名婴儿。

由于时间限制,MRI是不执行两个婴儿。此外,由于技术问题和运动工件,DTI数据从三个婴儿被排除在分析,离开八个婴儿的数据包括在相关性分析。

3.1。临床和DTI相关性分析

使用枪兵的ρ,临床和DTI措施之间的关联进行了探讨(见表 4和 5)。一个高度之间存在显著的正相关关系总HNE分数和前中体FA措施(ρ= 0.929; P = 0.001 motor-specific之间)和类似的分数和前中体FA措施(ρ= 0.857; P = 0.007 )。之间发现了一个显著负相关的总HNE分数和前中体MD措施(ρ=−0.714; P = 0.047 )。散点图说明这些相关性提供了数据 2, 3, 4。

临床评分之间的相关性和胼胝体FA措施。

分数各向异性
膝 喙的身体 前中体 后中体 地峡 压部
总HNE
ρ 0.000 0.476 0.929 * * −0.333 −0.476 0.381
P 1.000 0.233 0.001 0.420 0.233 0.352
Motor-specific
ρ −0.238 0.238 0.857 * * −0.262 −0.548 0.214
P 0.570 0.570 0.007 0.531 0.160 0.610

* * P< 0.01。

临床评分之间的相关性和胼胝体MD措施。

意思是扩散系数
膝 喙的身体 前中体 后中体 地峡 压部
总HNE
ρ 0.095 −0.643 −0.714 * 0.000 0.048 0.357
P 0.823 0.086 0.047 1.000 0.911 0.385
Motor-specific
ρ 0.190 −0.405 −0.595 0.119 0.214 0.595
P 0.651 0.320 0.120 0.779 0.610 0.120

* P< 0.05。

散点图的总HNE分数与前中体FA ( n = 8 ;斯皮尔曼的ρ= 0.929; P = 0.001 )。

散点图的总HNE分数与前中体MD ( n = 8 ;斯皮尔曼的ρ=−0.714; P = 0.047 )。

散点图的motor-specific分数和前中体FA ( n = 8 ;斯皮尔曼的ρ= 0.857; P = 0.007 )。

总之,总HNE得分显著相关前中体FA和MD措施。另外一个重要的积极motor-specific部分的得分之间的相关性被发现HNE评估和前中体FA措施。

 4所示。讨论

整个神经系统功能,以及特定的运动机能的措施,和DTI措施前中体显著相关,但不是来自其他地区的胼胝体。这些发现符合调查胼胝体地形在灵长类动物和人类的研究( 26, 27]。这些研究的结果表明,从神经解剖学的角度看,轴突中体互连的运动和初级运动皮质区。此外,初级和次级运动皮层和躯体感觉区位于中央前和中央后皮质,在一个类似的空间区域胼胝体中间体( 28]。鉴于这些躯体感觉和运动区域,以及胼胝体,从地形上组织,很可能两半球间的轴突连接同源区域的左和右大脑皮层区域通过胼胝体中间体。特别是,这些研究结果表明,轴突连接(额)运动皮质区域可能构成前中体的一部分。

总HNE和motor-specific分数与更成熟的前中间体(即。,更高的FA和更低的MD值)。有人建议,在胼胝体FA值主要反映了纤维密度和组织,而不是髓鞘形成或轴突直径( 29日]。因此,更高的先进的胼胝体的FA值提示呼吸道组织。相比之下,MD值被认为是更敏感(pre -)髓鞘形成 30.),MD值越低,意味着先进胼胝体的髓鞘形成和微观结构 30., 31日]。因此,相对有序的和(pre -)有髓胼胝体(如前中体)可能会更有效的两半球间的神经信号的传播,从而允许更多的优化处理和集成(例如,motor-related)半球之间的信息。

这项研究似乎是第一个研究来描述很强的相关性之间的成熟前中间体在早产儿和伴随的神经功能。相比之下,许多研究(如部分所述 4)表明压部之间有关联的成熟和改变的神经功能。然而,这些研究中使用的婴儿群涉及与白质损伤和婴儿室周的脑栓塞(PVL)。PVL的特征是变薄或改变压部的成熟;因此,这或许可以解释为什么一个强大的协会之间被发现压部成熟和改变在这些婴儿神经系统功能。

根据这些发现,干预项目和管理策略针对提高白质的发展还需要进一步研究,这可能帮助提高运动机能和早产儿可能其他神经行为功能。核磁共振研究由史密斯等人证明了从NICU环境压力与减少白质成熟和两半球间的通信在早产儿中,评估DTI和功能磁共振成像( 5]。这项研究还报告说,婴儿经历更大的NICU-induced压力立即产后证明贫穷运动机能term-equivalent年龄( 5]。因此,NICU的压力会严重影响白质发展和神经发育的结果。肌萎缩性侧索硬化症等人进行了随机对照试验调查新生儿个性化发展护理的优点和评估项目(NIDCAP)为了减少压力对早产儿在NICU [ 32]。他们发现白质(评估通过DTI)发展,改善大脑功能连通性(脑电图检测到的),和神经功能NIDCAP群婴儿在term-equivalent年龄与控制。类似的研究由McAnulty等人证明NIDCAP干预对preterm-born会有积极的影响至少在学龄儿童神经行为功能的影响[ 33]。从目前的研究结果表明前中间体发展之间的联系和神经功能,这可能在一定程度上解释为什么NIDCAP等干预措施,这是针对提高白质发展,导致改善神经运动的功能。

观察到的关系前中体完整性和神经功能,如果复制和扩展在更大规模的研究,可能对新生儿告知未来发展的预测工具。未来的研究应该调查是否这些DTI措施可能证明神经发育的预测价值,特别是电动机结果在稍后的年龄。相反,根据HNE分数和DTI相关性强的措施,有可能HNE评估也可能被证明是有价值的预后标记,它的额外的好处是容易执行的床边。这样的标记也可能最终被证明信息为未来介入审判程序,例如入选标准的选择、预测或评估响应给定的干预。

有很多限制在当前的研究中,尤其是低统计相关的小样本大小和功率( 34]。此外,胼胝体分割方法使用未必是最优的当前理解胼胝体解剖分割和束地形在婴儿是有限的,不同于成人的研究。这可能会提高来胼胝体的区域定义为DTI神经纤维束造影的识别方法在婴儿 35]。然而,这个小研究了一些新奇的发现告诉未来的研究。

 5。结论

积极的协会之间的观察DTI措施结构成熟的前中体胼胝体和神经系统和运动功能,在健康preterm-born婴儿在term-equivalent年龄评估。未来的研究更大的样本可能延长这些初步研究结果和可能调查的价值胼胝体DTI措施作为早期预后标记为神经发育和运动的结果。

 缩写 遗传算法:

孕龄

 CP:

脑瘫

 NICU:

新生儿重症监护室

 NIDCAP:

新生儿个性化发展护理和评估程序

 DTI:

扩散张量成像

 费尔南多-阿隆索:

分数各向异性

 MD:

意思是扩散系数

 核磁共振成像:

磁共振成像

 HNE:

哈默史密斯新生儿神经系统检查。

 利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

 作者的贡献

这项研究的研究者和临床医生的共同努力。更广泛的研究理念和设计是由m g D 'Acunto和a . Guzzetta结合p·科迪兹,美国玫瑰,和美国Finnigan输入作者列出的剩余。大部分的数据收集和合成是由p·科迪兹,美国上升,k . Pannek Finnigan和马修。数据分析和论文起草由p·马修,k . Pannek s Finnigan和p .雪,从剩下的作者列出重要的输入。

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