小児水頭症の白質損傷を定量化するための高速脳拡散MRIの実現可能性

目的：伝統的に、拡散MRI（DMRI）は、長いスキャン時間を必要とする高解像度の従来のMRIと並行して実行されており、乳児や幼児の鎮静または全身麻酔が必要になる場合があります。逆に、高速脳MRIは鎮静を必要とせずに画像の獲得を可能にしますが、その短いパルスシーケンス、モーションアーティファクトに対する感受性、およびコントラスト解像度により、その使用が脳室サイズまたは主要な構造変動の評価に制限されています。ここで、著者は、信頼できるDMRI測定を得るために3方向の高速脳MRIプロトコルを活用する可能性を実証しています。 方法：3方向DMRIを伴う高速脳MRIは、水頭症治療の前後の乳児および子供で行われました。内部カプセルの後肢（Plics）と脳梁（GCC）の正常に関心のある領域が拡散加重画像に描かれ、平均拡散率（MD）データが抽出されました。心室サイズは、前頭頭角角度（FOHR）によって決定されました。治療前と後のグループ内の違い、およびFOHR-MD相関が評価されました。 結果：包含基準（27.5ヶ月の中央値）、15（37.5％）、17（42.5％）、および8（20.0％）を満たした40人の患者のうち、出血後の水頭症（PHH）、先天性水腫（CH）、またはNO acran病なしそれぞれ異常（コントロール）。水頭筋群には、PHH患者とCH患者の両方が含まれていました。治療前に、FOHR（P <0.001）およびPLIC MD（P = 0.027）は、コントロールよりも水頭筋群の方が大きかった。水頭症グループ（1.10×10-3 mm2/秒）の平均GCC MDは対照群のそれよりも高かったが（0.98）、差は有意ではありませんでした（p = 0.135）。追跡期間の中央値14か月の後、FOHR、PLIC MD、およびGCC MDの減少が水頭症グループで観察され、対照群のものと類似していました（P = 0.107、P = 0.702、およびP = 0.169、P = 0.169、それぞれ）。どちらの時点でも、FOHRとMDSの間に相関関係は特定されていませんでした。 結論：高速脳MRIの有用性は、解剖学的評価を超えてDMRI測定を取得することができます。PHHおよびCH乳児の水頭症のシャント手術後14か月以内に、コントロールのレベルと同様のPLICおよびGCC MDのレベルへの減少が観察されました。小児水頭症患者の臨床結果を評価するための高速脳DMRIの役割を評価するには、さらなる研究が必要です。

OBJECTIVE: Traditionally, diffusion MRI (dMRI) has been performed in parallel with high-resolution conventional MRI, which requires long scan times and may require sedation or general anesthesia in infants and young children. Conversely, fast brain MRI permits image acquisition without the need for sedation, although its short pulse sequences, susceptibility to motion artifact, and contrast resolution have limited its use to assessing ventricular size or major structural variations. Here, the authors demonstrate the feasibility of leveraging a 3-direction fast brain MRI protocol to obtain reliable dMRI measures. METHODS: Fast brain MRI with 3-direction dMRI was performed in infants and children before and after hydrocephalus treatment. Regions of interest in the posterior limbs of the internal capsules (PLICs) and the genu of the corpus callosum (gCC) were drawn on diffusion-weighted images, and mean diffusivity (MD) data were extracted. Ventricular size was determined by the frontal occipital horn ratio (FOHR). Differences between and within groups pre- and posttreatment, and FOHR-MD correlations were assessed. RESULTS: Of 40 patients who met inclusion criteria (median age 27.5 months), 15 (37.5%), 17 (42.5%), and 8 (20.0%) had posthemorrhagic hydrocephalus (PHH), congenital hydrocephalus (CH), or no intracranial abnormality (controls), respectively. A hydrocephalus group included both PHH and CH patients. Prior to treatment, the FOHR (p < 0.001) and PLIC MD (p = 0.027) were greater in the hydrocephalus group than in the controls. While the mean gCC MD in the hydrocephalus group (1.10 × 10-3 mm2/sec) was higher than that of the control group (0.98), the difference was not significant (p = 0.135). Following a median follow-up duration of 14 months, decreases in FOHR, PLIC MD, and gCC MD were observed in the hydrocephalus group and were similar to those in the control group (p = 0.107, p = 0.702, and p = 0.169, respectively). There were no correlations identified between FOHR and MDs at either time point. CONCLUSIONS: The utility of fast brain MRI can be extended beyond anatomical assessments to obtain dMRI measures. A reduction in PLIC and gCC MD to levels similar to those of controls was observed within 14 months following shunt surgery for hydrocephalus in PHH and CH infants. Further studies are required to assess the role of fast brain dMRI for assessing clinical outcomes in pediatric hydrocephalus patients.