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À faire et à éviter de scanner : Utilisation de l’imagerie par résonance magnétique chez des enfants éveillés âgés de 3 à 5 ans pour évaluer la structure et le fonctionnement du cerveau

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DOI :

10.3791/70023

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10 mars 2026

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1Department of Psychology, University of Maryland

Dans cet article

Résumé

Ce protocole décrit les méthodes utilisées pour examiner la structure et la fonction cérébrales chez les enfants âgés de 3 à 5 ans. Elle comprend des procédures pour préparer les enfants à une séance d’imagerie par résonance magnétique (IRM), notamment des documents pour envoyer les familles en préparation de la séance, une formation simulée au scanner et des méthodes utilisées pendant la séance.

Résumé

La petite enfance (3 à 5 ans) est une période marquée par des changements significatifs dans le cerveau. Ce développement sous-tend des améliorations liées à l’âge dans plusieurs domaines – notamment le langage, la mémoire et les compétences socioémotionnelles. Cependant, évaluer la structure et la fonction cérébrales durant cette période à l’aide de l’IRM pose plusieurs défis. Par exemple, la difficulté à rester immobile, à maintenir l’attention pendant de longues périodes et le non-respect des réponses comportementales au scanner sont des problèmes particulièrement répandus. Les avancées technologiques dans les techniques de neuroimagerie au cours de la dernière décennie ont considérablement amélioré les taux de réussite des études de neuroimagerie pédiatrique. Par exemple, des durées de balayage plus courtes ainsi que la surveillance et la correction en temps réel du mouvement lors de la balayage se sont révélées particulièrement précieuses pour obtenir des données fiables. Cependant, les chercheurs en développement doivent toujours faire preuve de créativité pour préparer adéquatement les jeunes participants à l’environnement de scan et, par la suite, s’assurer que les données acquises peuvent être utilisées pour répondre aux questions d’intérêt. Le succès de ces séances est devenu primordial avec le lancement de grandes études de consortium multi-sites, telles que l’étude HEALthy Child and Brain Development, qui vise à suivre le développement cérébral normatif et atypique au cours des premières années de vie. À cette fin, le rapport actuel propose un protocole de neuroimagerie pédiatrique pour améliorer l’expérience de l’échographie chez les jeunes enfants et la qualité des données de neuroimagerie du développement issues de quatre études de neuroimagerie menées dans un même laboratoire au cours des 11 dernières années. Ces résultats fournissent une indication du temps de préparation attendu, de la durée totale et des taux de réussite des examens structurels et fonctionnels chez les jeunes enfants utilisant ce protocole.

Introduction

Les études d’IRM chez des nourrissons endormis démontrent comment l’architecture structurelle et fonctionnelle précoce du cerveau pose les bases de compétences ultérieures dans plusieurs domaines, notamment lelangage 1,2, le fonctionnementexécutif 3 et le développement socioémotionnel4. Cependant, de nombreuses questions développementales, comme celles ciblant des processus cognitifs spécifiques, exigent que les enfants soient éveillés lors de l’échographie afin que les chercheurs puissent mesurer les réponses à des tâches, des films ou d’autres stimuli. À mesure que les enfants grandissent, ils ont de plus en plus la capacité de fournir des réponses comportementales lors de l’échographie, ce qui encourage un virage vers la neuroimagerie éveillée à la petite enfance. Ce passage du balayage des enfants endormis à l’acquisition de données de scan alors qu’ils sont éveillés introduit de nouveaux défis. Par exemple, de nombreux jeunes enfants éprouvent de l’anxiété liée à l’IRM, car c’est un environnement très nouveau et stimulant, souvent peu conçu pour être adapté aux enfants. De plus, cela peut rappeler aux enfants les cabinets médicaux et, en effet, de nombreux chercheurs scannent dans les centres médicaux. Si les enfants peuvent accéder au scanner, il peut être difficile de les garder dans le scanner pendant toute la durée du protocole de scan et de garder leur attention. La perte d’attention est particulièrement pertinente pour les scans par tâches, à partir desquels les chercheurs espèrent déduire des liens entre les caractéristiques fonctionnelles du cerveau et les processus cognitifs. L’anxiété et les fluctuations de l’attention contribuent à une augmentation du mouvement dans cette tranche d’âge et, par conséquent, la petite enfance est considérée comme une période très difficile àimaginer 5.

Les protocoles d’IRM pédiatrique existants se concentrent principalement sur lesnourrissons endormis 6, et la scintillation basée sur les tâches chez les enfantsplus âgés 7,8 ans. Cependant, durant la petite enfance (environ 3 à 5 ans), les enfants peuvent être éveillés par un scanner, mais ils peuvent encore être trop jeunes pour des IRM fonctionnelles traditionnelles nécessitant des réponses en pression sur un bouton. Cette lacune est importante à combler, car la petite enfance constitue une fenêtre de développement unique durant laquelle l’attention des enfants, sa capacité à rester immobile et le respect des instructions émergent, permettant des variations du balayage éveillé. Par conséquent, scanner les enfants d’âge préscolaire éveillés nécessite des considérations supplémentaires au-delà de celles prévues pour les enfants plus âgés. À ce jour, les meilleures pratiques pour aborder ces sessions ont été partagées de manière informelle lors de conférences ou en conduisant la formation d’un poste à l’autre (par exemple, les procédures apprises lors d’un postdoctorat et ensuite mises en œuvre lors de la création d’un laboratoire indépendant). Le protocole actuel formalise et consolide ces pratiques, dans le but d’accroître la transparence et de permettre aux chercheurs débutants dans le travail avec ce groupe d’âge en RM de mettre en œuvre l’IRM éveillée chez les jeunes enfants.

Par conséquent, l’objectif de ce protocole est de promouvoir l’acquisition sûre d’images cérébrales de haute qualité durant la petite enfance afin d’étudier les relations cerveau-comportement. Plus précisément, l’acquisition de données de haute qualité grâce à ce protocole permet aux chercheurs de répondre à une gamme de questions développementales, telles que les relations entre la structure cérébrale et les résultats cognitifs, la manière dont la connectivité fonctionnelle entre les régions cérébrales se rapporte aux résultats cognitifs, ou comment l’activation fonctionnelle liée à la tâche des régions cérébrales soutient différents processus cognitifs. Ces questions sont particulièrement importantes pendant les années maternelles, lorsque des capacités fondamentales telles que la théorie del’esprit 9, la formation de souvenirsdurables 10, et les compétences pré-littératie sous-jacentes au développement de la lecture11 émergent rapidement. De plus, la recherche sur le développement cognitif à cette époque peut avoir d’importantes implications cliniques et politiques. Par exemple, relier le développement cérébral et les transitions de siestes dans la petite enfance peut orienter les politiques de sieste en maternelle, avec des conséquences sur l’apprentissage et la mémoire12.

Les techniques décrites dans cet article s’appuient sur les protocolesprécédents 7,8 pour le scan des enfants tout en intégrant des avancées technologiques plus récentes et des considérations méthodologiques afin de scanner les très jeunes enfants éveillés. Cette méthode est particulièrement applicable aux chercheurs qui recueillent des données IRM auprès d’enfants âgés de 3 à 5 ans. Les recherches futures devraient continuer à adapter les procédures et technologies pour permettre l’examen des relations cerveau-comportement à travers des tranches d’âge plus larges et des stades de développement grâce à l’IRM éveillée (par exemple,bébé 13 ans, tout-petit14 ans).

En suivant les étapes décrites dans ce protocole, les chercheurs pourront examiner comment le développement structurel et fonctionnel du cerveau soutient le développement cognitif durant une période de croissance rapide dans les deux domaines. De plus, ce protocole peut être utilisé en milieu clinique, car il permet l’acquisition de données neuroimagerices de haute qualité, ce qui a le potentiel d’améliorer le diagnostic précoce et la caractérisation des troubles neurodéveloppementaux chez les jeunes enfants. Pour illustrer l’efficacité du protocole, les résultats de quatre études de neuroimagerie menées dans un même laboratoire ont été présentées sur les 11 dernières années chez des enfants âgés de 3 à 8 ans. Les résultats fournissent une indication du temps de préparation attendu avant le scan, des durées des protocoles de balayage et du temps réel passé dans le scanner, ainsi que des données utilisables acquises à travers différents types de séquences (par exemple, structurel vs. fonctionnel).

Protocole

Ce protocole décrit des méthodes et des outils pour mesurer la structure et la fonction cérébrale chez les enfants d’âge préscolaire éveillés et en bonne santé à l’aide d’imagerie par résonance magnétique (IRM) et suit les directives du comité d’éthique de la recherche humaine de l’Université du Maryland, College Park. Un consentement éclairé écrit était obtenu de chaque parent ou tuteur légal de chaque enfant, et l’assentiment verbal de chaque enfant. Le protocole inclut toutes les étapes pour faciliter une séance de neuroimagerie réussie, des pratiques de recrutement jusqu’à la séance de scanner proprement dite, et met en lumière des moyens de réduire l’anxiété liée à l’IRM chez les enfants et les parents, tout en incluant des pratiques de dépannage pour maximiser les données.

1. Formation et expérience du personnel

  1. Premièrement, faites accompagner de nouveaux membres de l’équipe de recherche lors d’une session où ils ne font qu’observer.
  2. Après avoir observé deux ou trois sessions, les nouveaux membres servent de compagnon de scan, ce qui nécessite moins de prise de décision et de dépannage que d’autres rôles (comme diriger la séance) mais leur offre la possibilité de s’impliquer davantage dans la visite d’étude et de s’exercer à établir des liens avec un enfant participant.
  3. Après avoir servi de partenaire de scan pendant deux ou trois sessions, les nouveaux membres dirigent une session tandis qu’un membre expérimenté de l’équipe de recherche assiste. Fournissez des retours détaillés sur leurs performances après la séance. Répétez ce processus jusqu’à ce que le nouveau membre puisse diriger une session de manière autonome et confiante.
    1. Faites commencer les nouveaux membres par scanner les enfants plus âgés, car ils ont tendance à être plus dociles, et les séances se déroulent plus facilement qu’avec les plus jeunes. Sinon, faites-les s’entraîner sur les enfants de collègues qui pourraient être plus à l’aise dans des contextes de recherche.

2. Recrutement et planification

  1. Renseignez-vous sur les idées préconçues concernant l’IRM et atténuez les sources potentielles d’anxiété. Par exemple, demandez si l’enfant a déjà eu de l’expérience avec les IRM et s’il y a eu des problèmes pendant la séance (par exemple, l’enfant était sensible au bruit du scanner ou à l’espace confiné du scanner).
  2. Informez les familles potentielles que l’échographie ne nécessitera ni sédation ni radiothérapie, qu’elle peut être arrêtée à tout moment pendant la séance, et (si elle est conforme aux pratiques des centres d’imagerie) que les parents/tuteurs peuvent rester avec l’enfant en permanence et/ou qu’un chercheur sera présent dans la pièce avec l’enfant pendant toute la durée de l’examen.
    REMARQUE : Certains enfants réussiront mieux si leurs parents sont très impliqués dans toutes les étapes, tandis que d’autres réussiront mieux si leur parent joue un rôle moins actif.
    Demandez directement au parent, lors du recrutement/sélection initiale, si son enfant sera plus attentif aux instructions du chercheur si le parent est engagé ou désengagé (par exemple, dans la salle lors de la simulation de formation et du scan réel plutôt qu’à l’extérieur, car cela déterminera la structure de la visite d’étude).
  3. Utilisez un langage adapté aux enfants pour tout matériel destiné au participant enfant. Par exemple, « caméra cérébrale » semble moins intimidant que « IRM » ou « scanner » et « casque » paraît moins intimidant que « coil de tête ».
  4. Utilisez des vidéos et d’autres images pour montrer aux familles exactement comment se déroulera la séance à leur arrivée au centre de neuroimagerie (voir Figure 1A).
  5. Ayez quelques articles (idéalement écrits pour un public non spécial) ou d’autres ressources pour les parents qui souhaitent en savoir plus sur l’IRM et comprendre le processus endétail 15,16.
  6. Proposez des rendez-vous le week-end, les vacances scolaires et les matins (pas après l’école lorsque l’enfant est probablement fatigué et moins coopérant). Recueillez l’avis des parents sur le meilleur moment pour programmer l’IRM pour leur enfant. Par exemple, certains enfants obtiennent de meilleurs résultats tôt le matin tandis que d’autres sont encore ensommeillés et s’en sortent mieux l’après-midi.
  7. Envoyez un rappel aux parents quelques jours avant la séance, leur demandant de confirmer qu’ils peuvent toujours assister à la séance. Incluez toutes les conditions pour leur prochaine visite. Par exemple, dites aux parents d’habiller l’enfant avec des vêtements confortables et sans métal, comme un T-shirt en coton et un pantalon de survêtement.
  8. Ayez des vêtements de rechange sûrs pour la RM sur place au cas où l’enfant arriverait avec des vêtements non adaptés à la résonance MR.

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Figure 1 : Documents pour le recrutement, la formation et la rémunération des participants. (A) Vidéo IRM à envoyer aux familles avant la visite d’étude. Il doit indiquer à quoi s’attendre du moment où la famille entre dans le centre de neuroimagerie jusqu’à son départ. (B) Tunnel de jeu utilisé pour permettre aux participants de rester immobiles dans des conditions similaires à celles de l’IRM réelle. (C) Les prix des participants utilisant leurs images cérébrales incluent un ours en peluche portant un t-shirt avec l’image cérébrale de l’enfant repassée ainsi qu’un t-shirt que l’enfant peut porter lui-même. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

3. Préparatifs avant le scan

  1. Faites en sorte qu’au moins deux membres du laboratoire expérimentés dans le travail avec les enfants lors de la visite : un membre du personnel pour accompagner le participant pendant la séance simulée et gérer la salle de contrôle de l’IRM pendant l’échographie, et un autre pour servir d’aide (alias « partenaire de scan ») qui restera dans la pièce avec l’enfant pendant l’échographie proprement dite.
  2. Évitez de submerger la famille avec la taille de l’équipe de recherche. Gardez l’équipe réduite et présentez les membres un par un.
  3. Faites en sorte qu’un membre de l’équipe salue la famille et les emmène dans la salle de simulation, puis présentez du personnel supplémentaire lorsque cela est pertinent, par exemple en présentant l’opérateur MR lors de l’entrée dans la salle de scanners.
    REMARQUE : Certains centres de neuroimagerie disposent de leurs propres opérateurs/techniciens IRM qui réalisent l’examen, tandis que dans d’autres sites, l’équipe de recherche forme un membre pour le faire. Si le centre ne fournit pas d’opérateur, alors un membre supplémentaire de l’équipe de recherche peut opérer le scanner pour un total de 3 membres du personnel.
  4. Avant d’entrer dans la suite des scanners, organisez une séance IRM simulée où l’enfant verra ce qu’on lui demandera de faire pour le scanner, comme s’entraîner à rester immobile en entendant des bruits similaires à ceux du scanner.
    REMARQUE : Certains centres de neuroimagerie peuvent ne pas disposer d’une suite de simulation dédiée avec un scanner réplique, mais les mêmes principes peuvent être appliqués avec un peu de créativité. Par exemple, recréez l’environnement de simulation IRM en faisant allonger l’enfant dans un tunnel de jeu en tissu (voir Figure 1B) tout en jouant des bruits de scanner sur un téléphone portable à plein volume. Cependant, certaines études suggèrent que les séances de scanner simulé ne sont pas essentielles pour réussir à scanner les jeunes enfants,17,18 donc décidez s’il faut utiliser cette méthode. Il convient de noter que le scan simulé nécessite du temps supplémentaire, ce qui peut représenter une contrainte. De plus, si cela est fait le jour même que l’échographie, les enfants peuvent être fatigués, affamés ou grognons et frustrer les familles. Par conséquent, il appartient au chercheur de décider d’utiliser cette méthode ou non. Le protocole actuel repasse les étapes d’une session simulée, conformément aux études présentées dans la section Résultats.
  5. Fournir beaucoup d’échafaudage pour préparer les enfants à l’IRM. Commencez par les préparer à rester immobiles dans un espace étroit en utilisant quelque chose de plus familier ou adapté aux enfants, comme un tunnel de jeu en tissu (voir Figure 1B).
  6. Introduisez la suite de scanners simulés et laissez l’enfant explorer l’espace à sa façon.
  7. Décorez l’espace pour qu’il corresponde à un thème adapté aux enfants (par exemple, l’espace extra-atmosphérique montré à la Figure 2) pour aider l’enfant à se sentir à l’aise en entrant et créer un lien en discutant des aspects de la pièce (par exemple, en demandant à l’enfant « quelle image de vaisseau spatial au mur est votre préférée ? »).
  8. Utilisez la formation simulation d’IRM comme une occasion de préparer l’enfant à tous les aspects du scan réel (voir Figure 2A, B). Créez un livre de caméra cérébrale qui détaille les étapes qu’ils suivront tout en prenant des images cérébrales avec des supports visuels illustrant chacune des étapes (Figure 2C-F).
  9. Faites écouter à l’enfant des sons de scanner préenregistrés qui imitent ceux qu’il entendra lors du scan réel, comme une nouvelle occasion de soutenir son expérience.
  10. Commencez par demander à l’enfant d’écouter les sons en restant dans la pièce et en lui demandant d’identifier des éléments qui lui rappellent ce son. Par exemple, l’une des séquences rappelle souvent aux enfants un téléphone qui sonne, un réveil ou un camion de pompiers. Associez ces sons étrangers à des sons plus familiers pour aider à réduire l’anxiété lors des bruits dans le scanner.
  11. Avoir la possibilité pour l’enfant de regarder un film lors des scans structurels, car cela augmente son engagement et, par conséquent, réduit le mouvement lors de ces scans. Pendant la séance simulée, demandez à l’enfant de choisir le film qu’il regardera pour les scans structurels à partir d’une sélection prédéterminée et adaptée à l’âge.
    REMARQUE : Proposez des films qui capteront l’attention de l’enfant mais qui ne sont pas trop comiques ni impliquant du chant. Les films comiques provoquent le rire et les films avec chant incitent l’enfant à chanter avec eux, ce qui provoque tous deux un mouvement. Demandez l’avis des parents sur le film, car ils peuvent avoir des informations supplémentaires sur des films particulièrement drôles pour l’enfant ou, en revanche, qui peuvent être effrayants et causer de la détresse.
  12. Faites pratiquer l’enfant à rester allongé sur le lit d’IRM simulée en regardant un film avec les sons du scanner.
  13. Rappelez à l’enfant qu’il doit rester comme une statue mais être doux comme son pelucheur préféré (tel qu’introduit dans le livre sur la caméra cérébrale, Figure 2F). Faites-le pendant la même durée qu’une séquence IRM réelle (par exemple, environ 4 à 5 minutes pour une séquence anatomique pondérée en T1).
  14. Fournissez un retour à l’enfant sur le mouvement et l’attention pendant cette période. Continuez cette pratique jusqu’à ce que l’enfant puisse rester immobile pendant deux minutes d’affilée.
    REMARQUE : Si l’enfant hoche la tête ou fait un geste pour répondre aux questions, incitez-le à répondre verbalement et faites-lui savoir qu’il devra le faire aussi pour la vraie caméra cérébrale. C’est important pour réduire le mouvement de la tête pendant le scan. Intégrez cette consigne dans les questions posées à l’enfant (par exemple, « Dites 'oui' si vous allez bien et prêt à passer à autre chose ou dites 'non' »). Notez tout autre mouvement ou tendance typique à bouger d’une certaine manière que l’enfant fait, comme relever les genoux, déplacer ses mains vers le plafond du miroir ou du scanner, et utilisez cela pour ajuster les instructions et l’approche pendant le scan (voir le Tableau Supplémentaire 1 pour les paramètres de chaque séquence).
  15. Poussez le lit du scanner IRM factice pour déplacer l’enfant dans le scanner simulé, en imitant l’expérience de l’IRM réelle.
  16. Répétez la progression des sections 3.12-3.14 : lecture du film, bruits du scanner et surveillance des mouvements. Poursuivez cette pratique jusqu’à ce que l’enfant reste immobile pendant toute la durée d’un des scanners sans bouger (environ 5 minutes), tout en faisant attention à la durée totale de la visite et à la capacité de l’enfant à continuer.
    1. Si l’enfant est particulièrement anxieux, proposez au parent ou à un chercheur de démontrer d’abord qu’il est resté immobile dans le scanner simulé. Il est souvent utile pour les enfants participants de voir que d’autres sont prêts à faire ce qui leur est demandé.
    2. Proposez à l’enfant de choisir une peluche parmi une sélection d’animaux en peluche sûrs pour IRM à apporter avec lui au scanner.
    3. Demandez à l’enfant : « Voulez-vous amener un ami dans la salle de la caméra cérébrale ? ». S’ils répondent oui, montrez-leur les options et faites-leur en sélectionner une. S’ils refusent, continuez sans choisir de peluche.
  17. Avant de passer à la salle du scanner, demandez au parent de confirmer les informations sur le formulaire de contrôle, de faire une courte pause pour un en-cas (minimisez les liquides) et de vous assurer que l’enfant utilise les toilettes.
  18. Assurez-vous que la famille laisse tous ses effets personnels (par exemple, téléphones, sacs, montres, bijoux) dans un casier à l’extérieur de la salle de contrôle et de scanner pour minimiser les distractions.
    REMARQUE : Faites remplir au parent le formulaire de dépistage de sécurité IRM pour son enfant et pour lui-même (si le centre de neuroimagerie autorise les parents à entrer dans la salle du scanner) avant de prendre rendez-vous afin de s’assurer que l’enfant est éligible. Ensuite, re-évaluez le participant et le parent/aidant le jour de l’échographie. Même si le parent n’a pas l’intention de rester dans la pièce avec l’enfant pendant l’examen, cela permettra une plus grande flexibilité pendant l’échographie si l’enfant devient perturbé dans le scanner et que le parent souhaite/est autorisé à entrer pour le réconforter. Si le parent n’est pas sûr pour la rémunération médicale, il devrait bien comprendre les restrictions associées.
  19. Offrez des prix sur le thème du cerveau, comme un t-shirt avec l’image cérébrale de l’enfant ou une petite impression 3D du cerveau pour vous motiver davantage (voir Figure 1C). Informez l’enfant de ce prix avant de faire le scan et informez-le que, s’il est immobile, les photos pour leur prix seront meilleures.
    REMARQUE : Bien qu’il soit possible que ces prix soient réalisés sur place lors de la session (par exemple, fabriquer des t-shirts cerveaux avec des appliqués thermocollants), le timing ne convient pas toujours. Si ces prix ne peuvent pas être remis le jour de la séance d’IRM, prévoyez un prix que l’enfant pourra emporter à la fin de la séance, comme un ours en peluche ou un carnet d’autocollants.

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Figure 2 : Équipement et matériel de formation de la suite de scanners simulés. (A) Deux exemples de suite IRM simulée où l’enfant s’entraîne davantage pour le scan réel et dans un espace qui imite davantage la suite de scanners réelle (contrairement au tunnel de jeu de la Figure 1B). Utiliser un thème espace ou sous-marin rend l’espace factice moins intimidant et permet aux chercheurs de présenter la visite IRM comme une aventure. (B) Utiliser l’espace simulé pour pratiquer toutes les étapes du vrai scan, comme mettre un casque, s’allonger sur le lit du scanner et mettre le casque de super-héros. (C) Une page de couverture colorée avec des images adaptées aux enfants. (D) Connecter la caméra cérébrale à des concepts que l’enfant connaît déjà, comme une caméra classique, peut aider à accroître son aisance avec la caméra cérébrale et renforcer l’importance de concepts tels que rester immobile pour éviter les images floues, ce qui est vrai aussi bien pour les images normales que pour celles du cerveau. (E) Fournir des photos d’autres enfants en train de passer par le scan, y compris la pratique des poses pour être utilisé avec baguette afin de vérifier la présence de métal et la mise d’un casque. (F) Des commandes simples avec les participants, telles que « still », « soft » et « super-duper », peuvent ensuite fournir de brefs rappels sur ce qu’il faut faire pendant la séance. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

4. Pendant le scan

  1. Préparez avant que l’enfant n’entre dans la pièce (terminer ces tâches avant l’arrivée de l’enfant dans la salle du scanner est idéal, afin que l’accent soit mis sur le confort de l’enfant).
    1. Assurez-vous que le film sélectionné par l’enfant et les fichiers de tâches nécessaires sont bien préparés avant de vérifier les paramètres visuels et audio.
    2. Ouvrez un écran pour vérifier quand l’enfant est dans le scanner. Cela peut être aussi simple qu’une diapositive PowerPoint avec des images adaptées aux enfants le long des bordures (voir Figure 3).
    3. Si l’enfant peut nommer toutes les images à l’écran pendant qu’il est dans le scanner sans bouger la tête, alors il peut voir l’ensemble de l’écran. S’ils manquent certaines images, alors ajustez le miroir et demandez à nouveau ce qu’ils peuvent voir. Répétez ce processus jusqu’à ce qu’ils nomment toutes les images.
      REMARQUE : Si possible, décorez le scanner avec des décalcomanies ou des feuilles thématiques, car cela rend l’environnement du scanner moins intimidant et plus adapté aux enfants.
    4. Vérifiez le volume du casque pour vous assurer qu’il n’est ni trop faible ni trop fort.
    5. Prévoyez la protection auditive qui sera utilisée pour l’enfant et tout rembourrage pour sa tête.
    6. Si vous utilisez un logiciel de surveillance de mouvement, assurez-vous de configurer les paramètres à l’avance. Si vous utilisez le Frame Integrative Real-time IRM Monitoring (FIRMM), réglez les paramètres suivants : seuil de mouvement fMRI : 0,3 mm, seuil de mouvement T1/T2 : 0,5 mm, taille du cerveau : par défaut.
  2. Entrer dans la suite scanner avec l’enfant
    1. Une fois dans la salle de contrôle, présentez l’enfant à l’opérateur IRM et dites-lui que c’est un ami qui l’aidera à prendre des images cérébrales.
    2. Utilisez un détecteur de métaux portatif pour vous assurer que le parent/aidant et l’enfant n’ont pas de métal sur eux. Si le parent, l’aidant ou l’enfant porte des vêtements avec des poches, demandez-leur de vérifier et de vérifier que leurs poches sont vides.
    3. Demandez à l’enfant de se tenir droit « comme un crayon », les mains le long du corps et les pieds joints. Passez le détecteur de métaux portatif le long de l’avant du corps de l’enfant, des pieds jusqu’au sommet de sa tête, puis le long de son dos.
    4. Demandez à l’enfant d’écarter les bras « comme une étoile de mer ». Passez le détecteur de métaux le long d’un côté d’une jambe, le long du côté de l’enfant, sous le bras, le long du dessus du bras, remontez le long du côté de la tête, puis descendez le côté opposé, en suivant le même chemin.
    5. Si le détecteur de métaux émet un signal à un moment donné, vérifiez la présence de métal, retirez l’objet et refaites un contrôle de l’enfant.
    6. Répétez le processus dans les sections 4.2.3-4.2.5 pour le parent/aidant.
    7. Une fois dans la suite du scanner, laissez à l’enfant l’occasion d’explorer l’espace du scanner ou de poser des questions sur la machine avant de l’indiquer pour qu’il s’assoie sur le lit du scanner.
    8. Prévoyez un tabouret pour qu’ils puissent grimper sur le lit afin d’augmenter leur sentiment de contrôle et d’autonomie.
      REMARQUE : Si l’enfant est particulièrement anxieux, essayez de jouer de la musique adaptée aux enfants dans la salle du scanner pour masquer le bruit de « whoosh » produit par le scanner.
    9. Quand les enfants sont assis sur le lit, montrez-leur l’écran à l’arrière de l’IRM où ils regarderont leur film et rappelez-leur qu’ils le verront dans un miroir.
    10. Avant de mettre leur protection auditive, laissez-les la toucher avec leurs propres mains et expliquez-leur que cela aidera à ne pas les déranger pendant qu’ils regardent leur film ou jouent à leur jeu.
    11. Une fois la protection auditive en place, placez des écouteurs sur la tête de l’enfant et faites-le s’allonger dans la bobine frontale. Repositionnez l’enfant jusqu’à ce qu’il soit confortablement allongé et que sa tête soit droite.
    12. Utilisez un rembourrage en mousse souple pour rentrer la tête de l’enfant dans la spirale et expliquez que ce sont comme des oreillers pour les rendre plus confortables et qu’ils doivent être « confortables, mais pas trop serrés ». Laissez-les presser les coussinets avant de les mettre.
    13. Éliminez tout espace négatif entre la tête de l’enfant et la spirale de la tête pour éviter de grands mouvements de tête pendant le scan. Une fois les serviettes en place, demandez à l’enfant : « C’est bien douillet, mais pas trop serré ? » Réajustez les serviettes au besoin jusqu’à ce que l’enfant confirme.
    14. Faites écouter une partie du film de l’enfant avec un casque pour éviter qu’il ne soit ni trop faible ni trop bruyant pour lui.
    15. Placez une serviette roulée sous les genoux de l’enfant pour augmenter son confort et réduire le risque qu’il bouge ou croise les jambes, ce qui pourrait entraîner des boucles conductrices.
      REMARQUE : Pour les enfants qui ont tendance à bouger les jambes, utilisez une couverture lestée sûre pour l’IRM afin de réduire les mouvements. Si l’enfant choisit une peluche IRM (voir section 3.16.2), donnez-lui la peluche à tenir et assurez-vous qu’il s’installe confortablement. Rappelez-leur de ne pas bouger pendant le scan. Pour fournir un retour tactile lors de l’examen, appliquez du ruban médical d’une extrémité de la base de la bobine de la tête à l’autre via le front de l’enfant, car cela a été démontré pour réduire le mouvement de la tête lors de l’échographie19.
    16. Ensuite, dites à l’enfant qu’il va recevoir son casque d’espace ou de super-héros qu’il devra prendre pour prendre des photos cérébrales et mettre le ressort de tête.
    17. Une fois la bobine de tête en place, dites à l’enfant que le « lit de caméra cérébrale » va être surélevé.
    18. Une fois le lit du scanner en position d’origine, mettez le miroir et ajustez-le pour que l’enfant puisse voir l’écran complet en utilisant la vérification de l’écran ( voir Figure 4). Demandez à l’enfant quels animaux ou couleurs il voit à l’écran et assurez-vous qu’il nomme toutes les images.
      REMARQUE : Les jeunes enfants peuvent ne pas comprendre ce qu’il signifie lorsqu’on leur demande de voir l’écran complet, cette étape est donc essentielle pour s’assurer que l’enfant puisse voir l’écran complet pendant l’examen.
    19. Avant de mettre l’enfant dans le scanner, demandez-lui s’il a des dernières questions, assurez-vous qu’il est à l’aise, et rappelez-lui de rester immobile et de ne pas croiser les bras ni les jambes.
    20. Rappelez à l’enfant qu’un membre du personnel d’étude restera dans la pièce avec lui pendant toute la scan et qu’il fera un suivi entre chaque « photo ». Rappelle-leur aussi de répondre verbalement plutôt que de hocher la tête.
      REMARQUE : Il est très important d’avoir toujours quelque chose à l’écran que l’enfant peut regarder dès qu’il est branché dans le scanner et de lui parler continuellement via le casque entre les séquences. Cela réduira le mouvement, car les enfants deviennent nerveux lorsqu’ils ne voient rien dans le scanner et ne savent pas ce qui va se passer ensuite.
  3. Rôle de l’aide (partenaire de scan) dans la salle des scanners
    1. Restez près de l’alésage du scanner et surveillez les mouvements et la vigilance pendant le scan. Évitez d’avoir un contact physique irrégulier avec l’enfant pendant l’échographie, sauf s’il devient stressé, car cela le pousse souvent à baisser les yeux, ce qui entraîne un mouvement de tête.
      REMARQUE : L’efficacité du contact physique pour prévenir le mouvement varie beaucoup d’un enfant à l’autre, mais une approche « tout ou rien » fonctionne bien. Pour les enfants qui réussissent bien au scanner ou qui bougent au contact physique, ne fournissez aucun contact physique pendant le scan. Pour les enfants anxieux au scanner et qui ont tendance à bouger à moins d’être rassurés d’une manière ou d’une autre, maintenez une pression constante sous forme de main sur la cheville ou d’un avant-bras sur les deux chevilles. Si nécessaire, le partenaire de scan peut aussi se pencher vers le canon et poser une main sur le ventre de l’enfant pendant toute la durée du scan.
    2. Une fois le balayage lancé, évitez de trop bouger au niveau du canon pour limiter les inhomogénéités du champ magnétique, ce qui peut entraîner des artefacts de l’image.
    3. Facilitez la transition entre les séquences en faisant parler le chercheur dans la salle de contrôle ou l’opérateur à l’enfant lors de mises en place particulièrement longues, ce qui rappellera à l’enfant qu’il n’est pas seul dans la salle du scanner et réduira son anxiété. Évitez que le partenaire de scan parle à l’enfant sauf si nécessaire, car cela risque de pousser l’enfant à baisser les yeux, ce qui déplace sa tête.
    4. Communiquez les informations à l’enfant près du moment où elles sont pertinentes et en petites bouts pour éviter de les submerger. Par exemple, dites à l’enfant « Nous allons installer votre jeu/film maintenant. Nous vous tiendrons au courant juste avant que cela ne commence » alors que les chercheurs mettent en place leur scan fonctionnel. Ensuite, une fois la configuration du film, fournissez toutes les instructions pour le jeu ou le film, et rappelez-leur de rester immobiles juste avant de commencer le scan.
    5. Soyez réceptif aux besoins de l’enfant. Par exemple, s’ils ont froid pendant l’échographie, mettez-leur une couverture et, s’ils ont chaud, retirez la couverture.
    6. Signalez aux chercheurs dans la salle de contrôle s’ils doivent arrêter le scan (par exemple, l’enfant veut sortir, l’enfant a déplacé le miroir sur la bobine de la tête). Veillez à ce que les signaux soient compris et approuvés par tous les membres du personnel.
    7. Assurez-vous que l’enfant reste éveillé et s’occupe de l’écran pour les tâches fonctionnelles.
  4. Salle de contrôle
    1. Parlez à l’enfant via le casque et dites-lui que la première image du cerveau va bientôt commencer, et qu’il commencera à entendre les « bruits de la caméra cérébrale ». Rappelez-leur de rester immobiles, mous, et de faire de leur mieux pour suivre les instructions ( voir Figure 2F). Si cette première séquence est un scan structurel (une séquence fournissant une information anatomique statique), faites jouer le film présélectionné de l’enfant.
    2. Scans structurels : Mettez le film de l’enfant et lancez le scan. Vérifiez la qualité du scan après sa fin pour déterminer s’il est nécessaire de le relancer.
      REMARQUE : Si l’enfant est impliqué pendant le film et reste immobile, envisagez de répéter plusieurs séquences structurelles sans vérifier. Cela peut réduire le mouvement de la tête ainsi que l’anxiété de l’enfant.
    3. Scans fonctionnels : Pour les scans fonctionnels axés sur des tâches, chargez la tâche et fournissez les instructions à l’enfant via son casque. Rappelez-leur de rester immobiles pendant qu’ils accomplissent la tâche.
      REMARQUE : Parlez à l’enfant pendant que la tâche charge pour le garder occupé et calme, car les temps morts lors de la mise en place de la tâche peuvent entraîner ennui et/ouanxiété 7. Si l’enfant reste ne serait-ce que quelques secondes sans que quelqu’un ne lui parle, il est probable qu’il bouge et/ou demande à mettre fin à l’examen. Faites attention aux problèmes courants comme l’enfant qui s’endort pendant la tâche, parler pendant la tâche (ce qui provoque un mouvement), l’enfant qui demande une couverture en cours de scan ou demande à en retirer une en cours de parcours, l’enfant qui se met à démanger et bouge ensuite, l’enfant qui regarde le chercheur dans la pièce au lieu de l’écran pendant la tâche, et l’enfant qui lève la main et déplace le miroir pendant le scan, ce qui peut influencer la quantité de l’écran qu’il peut voir. Les réponses à boutons sont extrêmement difficiles à obtenir chez les jeunes enfants sans provoquer de mouvement. Envisagez d’utiliser des réponses verbales simples avec des balayages clairsemés ou des réponses par mouvementsoculaires 20,21.
    4. Soyez aussi flexible que possible pour ajuster l’ordre des scans.
      REMARQUE : Par exemple, il peut être préférable de commencer par des séquences basées sur des tâches pour les jeunes enfants afin de profiter de leur engagement accru dès le début de la séance de numérisation. Cependant, si un enfant est particulièrement anxieux, il peut être préférable de commencer par un scan anatomique où il peut regarder un film de son choix.
    5. Gardez à l’esprit que les données de tâche et de repos peuvent ne pas être utilisables si un scan structurel utilisable n’est pas obtenu. Trouvez un équilibre entre répondre aux besoins spécifiques de l’enfant et prioriser les séquences les plus importantes de l’étude, car elles peuvent ne pas être acquises au fil de la séance.
      REMARQUE : Si une séquence ou une tâche ne s’exécute pas et nécessite un dépannage, mettez un court-métrage Pixar ou un autre court clip animé pour garder l’enfant immobile et engagé. Communiquez tout changement à l’enfant via le casque pour qu’il sache à quoi s’attendre. Par exemple, si le dépannage de la tâche fonctionnelle vous dit : « Nous avons un peu de mal à lancer votre partie, donc nous allons vous mettre un court film avant de réessayer. »
    6. Pour les séquences où la surveillance du mouvement est disponible via logiciel, assurez-vous que le mouvement de l’enfant atteint un seuil prédéfini pour un mouvement acceptable. Pour les séquences où cela n’est pas viable, utilisez l’inspection visuelle pour déterminer si une séquence doit être relancée (par exemple, netteté de l’image, preuves de bandes/rayures, artefacts).
    7. Ayez à portée de main un guide d’évaluation qualité pour déterminer si une séquence doit être relancée.
    8. Documentez clairement l’ordre du balayage, le nombre d’exécutions pour chaque séquence et toute déviation de protocole pendant la session, car ces éléments doivent être pris en compte lors de l’analyse des données.
  5. Après l’échographie
    1. Une fois la séquence finale terminée, dites à l’enfant par écouteur qu’ils ont terminé et que l’opérateur sera là pour le sortir. Rappelez-leur de rester immobiles jusqu’à ce que l’opérateur les laisse sortir.
    2. Faites en sorte que le partenaire de scan aide à s’assurer que l’enfant reste dans le scanner jusqu’au moment opportun.
    3. Donnez un retour positif à l’enfant, dites-lui qu’il a bien fait et remerciez-le pour ses efforts !
    4. Si cela est autorisé, affichez une image du cerveau de l’enfant pour qu’il puisse la voir une fois sorti du scanner et offrez-lui un petit prix ou un cadeau.

figure-protocol-3
Figure 3 : Exemple de vérification d’écran après avoir configuré l’enfant dans le scanner. Demande-leur de nommer tous les animaux/couleurs qu’ils peuvent voir. S’ils peuvent nommer tous les animaux/couleurs, alors ils peuvent voir tout l’écran. S’ils ne peuvent pas, réajustez le miroir et demandez à nouveau jusqu’à ce qu’ils nomment tous les animaux/couleurs. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

Résultats

Taux de réussite de l’échographie
L’utilisation des procédures détaillées ci-dessus permet d’obtenir une IRM réussie chez les jeunes enfants. Les résultats suivants proviennent d’une analyse post hoc de quatre échantillons d’études de neuroimagerie provenant d’un même laboratoire avec des participants âgés de 3 à 8 ans (N = 344). De plus, trois de ces études (études 1, 2 et 4) comprenaient une composante longitudinale dans laquelle les participants étaient ramenés à des intervalles de 6 mois ou 1 an. L’étude 1 a étéachevée en 22, 23, l’étude 2 est en phase d’analyse des données, et la collecte de données est en cours pour les études 3 et 4. Notez que, dans tous les chiffres et tableaux, les taux de réussite sont calculés à partir du nombre de familles présentes à l’examen. Par conséquent, ces chiffres ne reflètent pas les familles qui ont refusé de participer à l’IRM ou qui ne se sont pas présentées à leur rendez-vous. Les études 1 et 2 commençaient généralement par des enfants regardant Inscapes24 (un film abstrait de 7 minutes sans langage conçu pour capter l’attention des enfants sans être trop exigeant cognitivement), suivi d’un film de leur choix. L’étude 3 commençait généralement par une tâche suivie d’un film de leur choix, et l’étude 4 commençait généralement par le film choisi par l’enfant suivi de Partiellementnuageux 25. La figure 4 résume le succès du balayage à travers les participants et les moments temporels, définissant le succès comme l’obtention d’au moins un balayage utilisable (c’est-à-dire inclus dans les analyses ultérieures). L’objectif de cette figure est de mettre en avant l’efficacité globale de ce protocole dans l’acquisition de données de neuroimagerie auprès de jeunes enfants. Les taux de réussite spécifiques à la séquence, y compris la distinction entre les scans structurels et fonctionnels, sont détaillés dans les Tables 1, 2 et 3. Globalement, la plupart des participants ont apporté des données utilisables, la plupart des séances inutilisables étant concentrées sur les plus jeunes.

figure-results-1
Figure 4 : Répartition par âge et séances IRM longitudinales réparties sur quatre études. Chaque panel représente une étude (étude 1-4). Les points individuels indiquent les séances d’IRM pour chaque participant, tracées par point temporel (axe des x) et par l’âge (axe des y). Les couleurs indiquent le type de session : vert = au moins un balayage utilisable acquis, rouge = données de balayage de faible qualité acquises, et gris = aucune donnée de balayage utilisable acquise. Des lignes horizontales noires relient les sessions du même participant, illustrant la collecte longitudinale des données. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

Le tableau 1 présente les taux de réussite des balayages structurels (au moins 1 scan utilisable) au premier moment des participants et aux moments suivants par groupe d’âge. Les taux de réussite pour le premier moment étaient généralement élevés, bien que les plus faibles dans le groupe le plus jeune (87 % pour les 3 à 4 ans). En revanche, tous les participants de 5 ans et plus ont réussi leur premier scan structurel. À des moments suivants, le taux de réussite du groupe d’âge le plus jeune a légèrement diminué (83 %) ainsi que celui du groupe 5-6 ans (passant de 100 % à 91 %). Ces résultats peuvent en partie refléter le bruit, car il y avait moins de 3-4 ans aux moments suivants (n = 18) qu’au premier moment (n = 98) et moins d’enfants de 5-6 ans au premier moment (n = 39) que lors des moments suivants (n = 83). Cependant, plusieurs facteurs peuvent également y contribuer. Les plus jeunes enfants s’améliorent souvent avec l’âge mais, lorsqu’ils ne le font pas, ils peuvent ne pas conserver un souvenir fort de la première séance d’échographie et aborder les séances suivantes avec une anxiété accrue. La performance des enfants plus âgés reste souvent stable, mais les baisses peuvent refléter le souvenir de difficultés passées et, par conséquent, une moindre conformité. Alternativement, une performance moins performante pourrait refléter un confort accru dans le scanner, au point que les enfants seraient moins inquiets à rester immobiles. Cependant, comme cette étude n’a pas mesuré les expériences subjectives des enfants lors des séances précédentes d’échographie, ces interprétations restent spéculatives.

3–4 ans4 à 5 ans5 à 6 ans6 à 7 ans7 à 8 ans8–9 ansTotal
Moment 1
# De visites programmées9810539423030344
# Des gamins qui sont entrés dans le scanner899939423030329
# D’enfants trop effrayés pour entrer dans le scanner97000016
# de scans structurels réussis779439423030312
% des scans structurels réussis87%95%100%100%100%100%95%
Points temporels suivants
# De visites programmées185282473334266
# Des gamins qui sont entrés dans le scanner184882473334262
# D’enfants trop effrayés pour entrer dans le scanner0400004
# de scans structurels réussis154675473234249
% des scans structurels réussis83%96%91%100%97%100%95%

Tableau 1 : Premier moment temporel et les suivants : complétion du balayage structurel et taux de réussite par groupe d’âge. Le tableau montre le nombre de visites programmées, le nombre d’enfants ayant intégré le scanner, le nombre de personnes ayant décliné par peur, et le nombre de scans structurels réussis. Les pourcentages représentent la proportion de scans réussis par rapport au nombre d’enfants ayant intégré le scanner.

Les études 1 et 2 comprenaient également une séquence fonctionnelle sans tâches utilisant Inscapes, un film abstrait et sans langage conçu pour capter l’attention des enfants sans être trop exigeantcognitivement 24. Le tableau 2 montre les taux de réussite pour le premier moment où cette tâche a été administrée par les participants ainsi que leurs moments suivants. Pour toutes les tranches d’âge, les taux de réussite de ce scanner au premier moment des participants étaient plus faibles que pour le scan structurel. De plus, six ans semblaient constituer un point d’inflexion pour la performance, où les enfants de moins de six ans présentent des taux de réussite similaires faibles (taux moyen = 58 %) et les enfants de six ans et plus performent nettement mieux (taux moyen de réussite = 82 %). Aux moments suivants, les performances dans les groupes de trois à six ans se sont améliorées (taux de réussite moyen = 65 %) tandis que les groupes de six à neuf ans sont restés plus constants (85 %).

3–4 ans4 à 5 ans5 à 6 ans6 à 7 ans7 à 8 ans8–9 ansTotal
Moment 1
# De visites programmées277333423030235
# Des gamins qui sont entrés dans le scanner257033423030230
# D’enfants trop effrayés pour entrer dans le scanner2300005
# D’enfants qui ont tenté une séquence « sans tâche »247033413030228
# de scans fonctionnels « sans tâche » réussis (≤0,2 fraction de censeur à 0,3 mm)144318342425158
% de scans fonctionnels « sans tâche » réussis (≤0,2 fraction de censure à 0,3 mm)58%61%55%83%80%83%69%
Points temporels suivants
# De visites programmées22669463334210
# Des gamins qui sont entrés dans le scanner22668463334209
# D’enfants trop effrayés pour entrer dans le scanner0010001
# D’enfants qui ont tenté la séquence « sans tâche »22666443333204
# de scans fonctionnels « sans tâche » réussis (≤0,2 fraction de censeur à 0,3 mm)21039362631144
% de scans fonctionnels « sans tâche » réussis (≤0,2 fraction de censure à 0,3 mm)100%38%59%82%79%94%71%

Tableau 2 : Premier moment temporel et les suivants : complétion fonctionnelle et taux de réussite « sans tâche » par groupe d’âge. Le tableau montre le nombre de visites programmées, le nombre d’enfants ayant intégré le scanner, le nombre de personnes ayant refusé par peur, et le nombre de scans fonctionnels « sans tâche » réussis. Le succès était défini comme ≤0,2 fraction de censure à 0,3 mm. Les pourcentages représentent la proportion de scans réussis par rapport au nombre d’enfants ayant tenté ce scan.

Les études 1 et 3 comprenaient toutes deux des scans fonctionnels basés sur des tâches. Dans l’étude 1, les participants ont codé une série de paires objet-caractère au moment 1, et dans l’étude 3, les participants ont visionné passivement des images d’objets encodés à l’extérieur du scanner juste avant la séance de numérisation. Sans surprise, les taux de réussite de cette tâche étaient inférieurs au taux de réussite des balayages structurels. Cela s’explique probablement par le fait que les tâches, qui n’avaient pas de son et consistaient en images statiques présentées les unes après les autres, étaient moins engageantes que le film choisi par l’enfant pour le scan structurel.

3–4 ans4 à 5 ans5 à 6 ans6 à 7 ans7 à 8 ans8–9 ansTotal
# De visites programmées156235423030214
# Des gamins qui sont entrés dans le scanner136035423030210
# D’enfants trop effrayés pour entrer dans le scanner2200004
# D’enfants qui tentent une séquence de tâche12171120231396
# de scans fonctionnels basés sur des tâches réussis (≤fraction de censure 0,2 à 0,3 mm)79614131059
% des scans fonctionnels basés sur des tâches réussis (≤0,2 fraction de censure à 0,3 mm)58%53%55%70%57%77%61%

Tableau 3 : Premier balayage fonctionnel « basé sur la tâche » et taux de réussite par groupe d’âge. Le tableau montre le nombre de visites programmées, le nombre d’enfants ayant intégré le scanner, le nombre de personnes ayant refusé par peur, et le nombre de scans fonctionnels « sans tâche » réussis. Le succès était défini comme ≤0,2 fraction de censure à 0,3 mm. Les pourcentages représentent la proportion de scans réussis par rapport au nombre d’enfants ayant tenté ce scan.

Ces résultats mettent en lumière les défis existants liés à l’IRM fonctionnelle basée sur des tâches chez les jeunes enfants. L’étude 4 a tenté de remédier à ce problème en utilisant un paradigme de visionnage passif de films, dans lequel des enfants de 3 à 5 ans regardaient le court-métrage d’animation Pixar, Partly Cloudy, au scanner et répondaient à des questions liées à la mémoire après la séance de scan. Sur les 61 enfants au premier moment, 50 (82 %) ont fourni des données utilisables.  La collecte de données pour cette étude est en cours mais, sur les 64 points de données des participants issus des moments suivants, 56 (88 %) ont été couronnés de succès. Ces taux de réussite sont bien plus élevés que ceux observés pour ce groupe d’âge utilisant le balayage en état de repos sans tâche et les conceptions de blocs basées sur des tâches utilisant des images de stock. Ces résultats illustrent l’importance de tâches adaptées au développement et adaptées aux enfants pour garantir le succès des séances de numérisation.

Temps de préparation du scan et temps de collecte des données
La Figure 5 illustre le temps moyen nécessaire pour installer les participants dans le scanner (mesuré à leur arrivée dans la salle de contrôle) ainsi que le temps moyen passé dans le scanner. Le temps de préparation était assez constant entre les études et les groupes d’âge, généralement entre 10 et 20 minutes. Cependant, le temps total dans le scanner a montré des schémas plus spécifiques à chaque étude. Dans les études 1 et 2, les enfants sont restés dans le scanner pendant des périodes similaires, quel que soit leur âge. Dans l’étude 3, cependant, les plus jeunes enfants semblaient passer moins de temps dans le scanner que les enfants plus âgés, ce qui reflète probablement l’augmentation de tolérance liée à l’âge à l’environnement de balayage et aux exigences spécifiques des tâches. Notamment, l’étude 3 comprenait une tâche fonctionnelle de conception de blocs avec des images statiques, un paradigme particulièrement difficile pour les jeunes enfants. L’étude 4 a montré le schéma inverse : les plus jeunes enfants avaient tendance à rester plus longtemps dans le scanner que les plus âgés. Cela pourrait refléter une meilleure efficacité dans le balayage des enfants plus âgés, qui sont plus susceptibles de fournir des données utilisables dès la première tentative. Par exemple, l’étude 4 comprenait un scan structurel hippocampique à haute résolution très sensible au mouvement ; Les plus jeunes enfants nécessitaient souvent plusieurs essais pour obtenir un jeu de données utilisable.

figure-results-2
Figure 5 : Temps de préparation et de scan par groupe d’âge. Chaque panel représente une étude (étude 1-4), avec des temps moyens (± SD) tracés selon différentes tranches d’âge. Les barres vertes indiquent le temps entre l’entrée dans la salle de contrôle et la configuration dans le scanner, tandis que les barres violettes représentent le temps total passé dans le scanner. Les titres indiquent la durée du protocole de balayage pour chaque étude. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figurine.

La figure 5 illustre deux points importants sur la manière dont le timing influence les taux de réussite des scans. Premièrement, le temps de mise en place inclut toutes les étapes décrites ci-dessus dans la section 3.2 du protocole. Cette section, plus que toute autre du protocole, souligne l’importance de la patience. Prendre ce temps supplémentaire pour permettre à l’enfant d’explorer l’environnement du scanner a grandement contribué aux taux de réussite élevés présentés dans les Tables 1, 2 et 3. Par conséquent, les chercheurs doivent s’attendre à bloquer environ 15 à 20 minutes pour préparer l’échographie, ce qui peut différer de ce qui est attendu lors de l’échographie des nourrissons, des enfants plus âgés et des adultes. Deuxièmement, bien que les protocoles de balayage à cet âge durent généralement environ 30 minutes, il faut environ deux fois plus de temps pour acquérir les données. Comme indiqué dans le protocole, cela est probablement dû à la reprise des examens inutilisables jusqu’à atteindre le seuil de mouvement ou qualité approprié et/ou à des pauses entre les examens pour s’assurer que l’enfant est à l’aise.

Tableau supplémentaire 1 : Paramètres de balayage. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce fichier.

Discussion

Depuis l’introduction de l’IRM dans les milieux de recherche, elle a considérablement fait progresser la compréhension du cerveau chez les enfants, adolescents et adultes d’âge scolaire. Les données présentées montrent qu’avec des protocoles adaptés aux enfants, de nombreux obstacles à l’examen des plus jeunes peuvent être surmontés. La préparation est essentielle : fournir aux parents des supports d’IRM adaptés aux enfants, proposer une séance prolongée de scanner simulé, répondre aux questions des parents et des enfants, et instaurer un lien de confiance augmentent considérablement les chances de réussite.

Cependant, même avec une préparation rigoureuse, la flexibilité à toutes les étapes du protocole est essentielle. Bien que ce protocole détaille les principales étapes pour préparer les enfants aux séances d’échographie structurelle et fonctionnelle, ces étapes se produisent rarement dans le même ordre ou de la même manière pour les participants. Par exemple, un enfant particulièrement anxieux peut bénéficier de voir d’abord un assistant de recherche être placé dans le scanner, ou de commencer par des scans structurels associés à un film préféré avant de tenter des examens plus exigeants, basés sur des tâches ou en visionnage passif. En revanche, les enfants avec un contrôle de l’attention moins développé peuvent bénéficier de commencer par des scans axés sur des tâches, en tirant parti de leur capacité à se concentrer tôt dans la séance. Certains enfants restent immobiles sans aucun contact physique tandis que d’autres nécessitent un contact physique constant lors de l’examen. De plus, certains enfants réussiront mieux si leur parent est fortement impliqué dans toutes les étapes, tandis que certains enfants réussiront mieux si leur parent joue un rôle moins actif. Il est donc essentiel d’en apprendre autant que possible sur chaque enfant avant et pendant la séance d’échographie afin d’adapter l’expérience à ses besoins. Cette flexibilité permet de maximiser les chances d’obtenir des données utilisables tout en respectant le niveau de confort de chaque enfant. Ces considérations sont particulièrement pertinentes à l’ère des études de cohorte multi-sites et des ensembles de données partagés en neuroimagerie développementale. Les chercheurs qui analysent ces données peuvent ne pas avoir une expérience directe de la collecte d’IRM auprès de jeunes enfants et peuvent donc ignorer les facteurs clés influençant la qualité des données. Par exemple, le fait qu’un scan donné reflète une première tentative ou une tentative ultérieure après des échecs antérieurs, ainsi que la façon dont l’ordre d’acquisition et la prise de décision en séance ont varié entre les participants, a des implications importantes pour les analyses ultérieures, car les enfants peuvent traiter les stimuli différemment lors d’un visionnagerépété 26. En documentant la préparation, la flexibilité et le jugement en temps réel nécessaires pour scanner efficacement les jeunes enfants, le protocole actuel vise à accroître la transparence quant à la manière dont ces données sont acquises. Ces informations peuvent aider les utilisateurs secondaires à mieux interpréter la variabilité de la qualité des données et à apprécier l’expertise et l’effort nécessaires à l’acquisition de neuroimagerie pédiatrique.

L’IRM fonctionnelle (IRMf) est devenue particulièrement précieuse car elle relie l’activité cérébrale à des processus cognitifs spécifiques, souvent en faisant effectuer des tâches aux participants dans le scanner. Cependant, la plupart des études IRMf se concentrent sur les enfants plus âgés (8+ ans) et les adultes, car la collecte de données par tâches auprès des jeunes enfants pose des défis méthodologiquesimportants 27. Pour y remédier, les chercheurs ont utilisé des approches « sans tâche » dans lesquelles de jeunes enfants regardent passivement des films abstraits et non verbaux conçus pour réduire le mouvement sans imposer de lourdes exigencescognitives 24. Cependant, ces films peuvent ne pas captiver de manière fiable les participants durant la petite enfance et ne permettent pas un examen ciblé des réseaux fonctionnels soutenant des processus cognitifs spécifiques. L’absence d’engagement introduit un mouvement important pendant le scan, ce qui compromet davantage l’utilisabilité des données.

Les résultats démontrent à la fois des progrès et des défis persistants en neuroimagerie pédiatrique. Les scans structurels, généralement associés à des films sélectionnés par l’enfant, produisent les taux de données utilisables les plus élevés. Les scans sans tâche en état de repos — des films abstraits sans langage ni narration — produisent des taux de réussite plus faibles, et l’IRMf basée sur des tâches, qui exige que les enfants s’occupent d’images statiques, montre les taux de réussite les plus faibles. Par conséquent, les chercheurs doivent faire preuve de créativité pour concevoir des tâches suffisamment engageantes pour maintenir l’attention des jeunes enfants, réduisant ainsi le mouvement, tout en acquérant suffisamment de données pour indexer de manière robuste les mécanismes neuronaux sous-jacents au processus cognitifd’intérêt 28,29. Bien que cela demande plus d’efforts que les films abstraits traditionnels et non verbaux, développer des stimuli de film captivants et naturalistes avec des personnages et des contextes intéressants peut être la meilleure voie pour améliorer les taux de réussite des balayages fonctionnels et l’utilisabilité des données dans cette tranche d’âge. Cette approche s’aligne avec des travaux récents montrant que le visionnement de films de façon naturaliste surpasse l’état de repos dans la prédiction du comportement30. De plus, les paradigmes de visionnement de films présentent des avantages par rapport aux tâches traditionnelles avec des images statiques, car ils reflètent plus étroitement les processus cognitifs au fur et à mesure qu’ils se déroulent dans des contextes réels. Par exemple, coder des informations alors que les personnages sont intégrés dans un récit significatif reflète plus étroitement l’apprentissage quotidien que le codage d’images statiques présentées isolément ou superposées sur un fond statique. En même temps, si l’isolement de processus spécifiques est essentiel à la question de recherche, les paradigmes basés sur des tâches peuvent rester réalisables lorsqu’ils sont conçus pour être adaptés au développement, très engageants et concis. Par exemple, les études ayant réussi à acquérir des réponses comportementales chez des enfants lors d’une tâche traditionnelle d’IRMf comprenaient des stimuli audiovisuels qui ont probablement aidé à maintenir l’engagement des enfants malgré la présentation d’imagesstatiques 31.

Cependant, il est important de rappeler que ces résultats proviennent d’un seul laboratoire et ne doivent donc pas être interprétés comme des références normatives ou de terrain pour les taux de réussite en neuroimagerie pédiatrique. La rétention et l’utilisabilité des données devraient varier selon les laboratoires, protocoles et le temps, à mesure que les méthodes, la technologie et les pratiques de formation évoluent. De plus, la variabilité interne au laboratoire reflète probablement non seulement des facteurs liés à l’enfant ou à la tâche, mais aussi à l’expertise croissante de l’équipe d’acquisition de données, car la confiance dans la mise en œuvre du protocole et la capacité à prendre des jugements appropriés sur le moment s’améliorent avec l’expérience. L’objectif de partager ces résultats est plutôt de démontrer la variabilité des taux de réussite des scans selon le type de séquence et le groupe d’âge afin d’attirer l’attention sur les domaines d’amélioration de l’acquisition de données en neuroimagerie de la petite enfance.

Cet article propose un protocole complet pour la neuroimagerie pédiatrique, du recrutement à l’acquisition de données. Contrairement aux protocoles précédents, il met l’accent sur la préparation possible avant la séance d’échographie afin de réduire l’anxiété de l’enfant et des parents face à l’IRM (c’est-à-dire lors de la phase de recrutement/prise de rendez-vous). De plus, ce protocole prend en compte des considérations importantes pour la collecte de différentes séquences chez les participants – différentes actions sont nécessaires pour favoriser la collecte réussie des scans fonctionnels basés sur des tâches à partir de scans anatomiques. Cela est particulièrement important, car les recherches montrent que les caractéristiques neuronales fonctionnelles sont probablement façonnées par les propriétés structurelles sous-jacentes ducerveau 32,33, ce qui indique que les changements structurels observés dans la littérature existante interagissent probablement avec les propriétés fonctionnelles émergentes pour soutenir le développement cognitif. De plus, l’étude de ces processus durant la petite enfance est particulièrement cruciale, car cette période de développement représente un point d’inflexion pour plusieurs structures cérébrales et domaines cognitifs importants. En fin de compte, améliorer les protocoles de neuroimagerie pédiatrique permettra de cartographier les relations cerveau-comportement à travers le développement et d’orienter les interventions précoces pour les enfants à risque de difficultés neurodéveloppementales.

Déclarations de divulgation

Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts connu à divulguer.

Remerciements

Ce travail a été soutenu par les National Institutes of Health (subventions numéros HD079518, HD094758, HL164628, DA055316, HL164628), la National Science Foundation (BCS 1749280) et la bourse Ann G. Wylie Dissertation Fellowship. Nous tenons à remercier les familles qui ont participé aux études présentées ici. Nous remercions également les membres du Neurocognitive Development Lab qui ont contribué au recrutement et à la collecte des données ainsi que trois évaluateurs anonymes pour leurs commentaires utiles.

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Surveillance intégrative IRM en temps réel par cadre (FIRMM)Turing Medicalhttps://turingmedical.com/firmm/Logiciel de surveillance du mouvement en temps réel pouvant être utilisé lors des IRM
Scanner IRM simuléMRAhttps://www.mra1.com/Une réplique non magnétisée de la machine qui prendra les images structurelles et fonctionnelles du cerveau de l’enfant
Scanner IRMSiemensTrioTim : https://www.siemensmriequipment.com/siemens-magnetom-trio-a-tim-system-3t-mri-system/  ;
Prisma : https://www.siemens-healthineers.com/magnetic-resonance-imaging/3t-mri-scanner/magnetom-prisma		La véritable machine qui acquiert les images cérébrales structurelles et fonctionnelles de l’enfant. L’étude actuelle a utilisé des scanners Siemens MAGNETOM TrioTim et Siemens MAGNETOM Prisma Fit.
PigPigPen Tente tunnel de jeu éphémère pour tout-petits, bébés ou chiens, intérieurs et Jouets d’extérieur pour enfants : ensemble de jeux dans le jardin. (Rouge, Jaune, Bleu)QC Toys (achetés via Amazon)ASIN : B08CX8CSHS
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Toddlers-Outdoor-Backyard-Playset
/dp/B08CX8CSHS/ref=sr_1_1_sspa
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d2lkZ2V0TmFtZT1zcF9hdGY& th=1		Un tunnel cylindrique de jeu en tissu qui peut être utilisé pour imiter les expériences lors de l’IRM  ;

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