跳到主要内容

话题

诊断成像

诊断成像

MRI的软件工具预测早产婴儿的电机开发障碍

17 Oct 2020
MRI Biomarker.
MRI Biomarker:在26周的妊娠中,在矢状(a),冠状动脉(a),冠状动脉(b)和轴向定向(c)中显示的宫颈白质弥漫性白质异常(红色)。 (礼貌:Nehal Parikh)

我们的研究人员开发了一种新的软件量化工具,用于分析非常早产的婴儿的白物异常。这种磁共振成像(MRI)生物标志物可以预测运动开发风险,包括比现有诊断工具更客观的方式。

如今,大多数孩子出生极其过早(早于30周的妊娠)生存。然而,这些非常早产的近70%显示出脑中白质的异常。此外,一半非常过早出生的儿童发育较小的电机异常,高达10%的脑瘫(CP)。

CP是一组影响运动,姿势和平衡的一组永久性神经系统疾病。这是儿童中最常见的身体残疾。尽管过去三十年来提高了生存和照顾了极为早产的婴儿,但它们比全职婴儿开发CP的可能性大约50倍。改善这些儿童的护理并未转化为较少的残疾,因为大多数患有CP的儿童在1 - 2岁时被诊断出来,传统的神经影像动物是主观的,并不敏感以准确预测CP。

早期干涉

然而,在生命的早期阶段确定CP的生物标志物可以显着提高受影响患者及其家庭的生活质量。身体和职业治疗的早期干预可以利用早期的神经塑性和减轻震颤,僵硬肌肉等症状,或难以执行精确运动。

为了解决这些问题,一群研究人员领导 奈哈尔帕克是,辛辛那提儿童医院医疗中心围产修所研究所的新生儿学家一直在开发利用先进的成像风险因素来改善成果预测的更好的诊断工具。他们有 发达 一种可以分析早产儿的结构MRI扫描的算法,以预测其基于斑点和量化脑缺陷的运动发展异常的风险。

全自动检测

Parikh.’S团队针对弥漫性白质异常(DWMA),在早产儿中最常见的发现。它显示在脑MRI扫描上作为具有增加信号强度的区域。早期证据表明这些异常与发炎引发疾病有关,并且可能代表大脑中液体增加的区域’s wiring.

目前评估DWMA依赖于MRI数据的视觉分析的工具。“大脑内DWMA地区的手动追踪是高度主观的,可靠的可靠性和再现性,“Parikh解释道。 “很明显,我们需要更好的诊断工具。我开始与计算机科学家合作,提出一种可以在这些病变分割的算法。”

在研究中,团队招收了非常过早的婴儿,并在一期同比年龄进行了大脑结构MRI扫描。将这些图像馈入使用专门为非常早产的婴儿脑构建的概率脑图集而产生的算法。

“由于无法为DWMA创建金标准手动脑地图集,因此 莉莉他 是我实验室的计算机科学家,决定使用合成的人来训练算法。我手动向各自的大脑区域制作出来,”解释Parikh。得到的算法可以检测正常白质,灰质和脑脊液的信号强度和位置,并基于其不同的信号强度和空间信息隔离DWMA区域,与地面真理相比,精度大于95%。

向临床翻译

批评者可以说该算法代表了在与真实患者无关的合成脑模型上培训的计算机模拟。然而,它已经预测与患者及其家庭相关的临床结果。的确,团队 相关的 他们的结果与两岁的队列认知和语言分数有两岁;三年的电机分数。“结果非常好,“Parikh说。 “它表明,DWMA体积预测标准化发育成绩高达三年的年龄,独立于其他常规MRI和其他已知的预测因子。”

该团队现在正在努力实施深入的学习方法来改善DMWA地区鉴定。此外,Parikh计划与前导MRI供应商合作,将算法实施到他们的控制台中,以允许最早的诊断。

“理想情况下,当MRI扫描完成时,我们的算法将在几秒钟内完成其作业,并为漫反射白物异常提供值,“他说。 “如果这个值异常,那么该儿童将被提及用于侵略性的早期干预疗法和/或研究新的干预措施的研究。”

Manon弯道,威廉纳儿童的新生学家’SUS医院UMC UTRECHT,将本研究的未来视为决策支持工具。“自从尽早获得最准确的预后是至关重要的,这是非常重要的,以便充分地通知孩子的家庭。”

“此外,甚至在脑瘫或不良电机结果的临床症状发作之前开始干预疗法也至关重要,特别是鉴于大脑的可塑性在出生后的前几个月最高,” she adds.

这些研究描述于 科学报告.

 

版权©2021由IOP Publishing Ltd和个人贡献者