Scannen van Dos and Don'ts: Gebruik van magnetische resonantiebeeldvorming bij wakkere kinderen van 3 tot 5 jaar om hersenstructuur en -functie te beoordelen

Samenvatting

Dit protocol beschrijft methoden die worden gebruikt om de hersenstructuur en -functie te onderzoeken bij kinderen van 3-5 jaar. Het omvat procedures om kinderen voor te bereiden op een MRI-sessie, inclusief materialen die gezinnen kunnen sturen ter voorbereiding op de sessie, oefentraining in scanners en methoden die tijdens de scansessie worden gebruikt.

Samenvatting

De vroege kindertijd (3 tot 5 jaar) is een periode die wordt gekenmerkt door aanzienlijke veranderingen in de hersenen. Deze ontwikkeling ligt ten grondslag aan leeftijdsgebonden verbeteringen op verschillende gebieden - waaronder taal, geheugen en sociaal-emotionele vaardigheden. Het beoordelen van hersenstructuur en -functie in deze periode met MRI brengt echter verschillende uitdagingen met zich mee. Zo zijn moeilijkheden om stil te blijven, de aandacht langdurig vast te houden en het niet naleven van gedragsreacties in de scanner bijzonder veelvoorkomende kwesties. Technologische vooruitgang in neuroimagingtechnieken in het afgelopen decennium heeft de slagingspercentages voor pediatrische neuroimagingstudies aanzienlijk verbeterd. Zo zijn kortere scanduur en realtime monitoring en correctie van beweging tijdens het scannen bijzonder waardevol gebleken bij het verkrijgen van betrouwbare gegevens. Ontwikkelingsonderzoekers moeten echter nog steeds creatief zijn om jonge deelnemers adequaat voor te bereiden op de scanomgeving en er vervolgens voor te zorgen dat de verkregen data kan worden gebruikt om de vragen van belang te beantwoorden. Het succes van deze sessies is cruciaal geworden met de start van grote, multi-site consortiumstudies, zoals de HEALthy Child and Brain Development-studie, die de normatieve en atypische hersenontwikkeling over de eerste levensjaren willen volgen. Daartoe biedt het huidige rapport een pediatrisch neuroimaging-protocol om de scanervaring van jonge kinderen en de kwaliteit van ontwikkelingsneuroimaginggegevens te verbeteren uit vier neuroimaging-studies die in één laboratorium zijn uitgevoerd in de afgelopen 11 jaar. Deze resultaten geven een indicatie van de verwachte voorbereidingstijd voor de scan, de totale scanduur en de slagingspercentages voor structurele en functionele scans bij jonge kinderen bij gebruik van dit protocol.

Inleiding

MRI-studies bij slapende zuigelingen tonen aan hoe vroege structurele en functionele hersenarchitectuur de basis legt voor latere vaardigheden op verschillende gebieden, waaronder taal ^1,2, executief functioneren 3 en socio-emotionele ontwikkeling⁴. Veel ontwikkelingsvragen, zoals die gericht op specifieke cognitieve processen, vereisen echter dat kinderen wakker zijn tijdens het scannen zodat onderzoekers reacties op taken, films of andere prikkels kunnen meten. Naarmate kinderen ouder worden, hebben ze steeds meer de capaciteit om gedragsreacties te geven tijdens het scannen, wat een verschuiving naar wakkere neuroimaging in de vroege kindertijd motiveert. Deze verschuiving van het scannen van slapende kinderen naar het verzamelen van scangegevens terwijl kinderen wakker zijn, brengt nieuwe uitdagingen met zich mee. Veel jonge kinderen ervaren bijvoorbeeld angst rondom MRI, omdat het een zeer nieuwe en stimulerende omgeving is die vaak niet bedoeld is om kindvriendelijk te zijn. Bovendien kan het kinderen aan dokterspraktijken doen denken en veel onderzoekers scannen zelfs in medische centra. Als kinderen in de scanner kunnen komen, kan het moeilijk zijn om ze gedurende het scanprotocol in de scanner te houden en hun aandacht vast te houden. Verlies van aandacht is vooral relevant voor taakgerichte scans, waaruit onderzoekers hopen verbanden te kunnen afleiden tussen functionele hersenkenmerken en cognitieve processen. Zowel angst als wisselende aandacht dragen bij aan meer beweging in deze leeftijdsgroep en daardoor wordt de vroege kindertijd als een zeer moeilijke periode beschouwd om te visualiseren⁵.

Bestaande pediatrische MRI-protocollen richten zich voornamelijk op slapende baby's^{van 6} jaar en taakgebaseerde scans bij oudere kinderen ^7,8. Tijdens de vroege kinderjaren (ongeveer 3 tot 5 jaar) kunnen kinderen echter wakker worden gescand, maar ze kunnen nog steeds te jong zijn voor traditionele taakgebaseerde functionele MRI-scans die toetsreacties vereisen. Deze kloof is belangrijk om te overbruggen, aangezien de vroege kindertijd een uniek ontwikkelingsvenster is waarin de aandacht van kinderen, het vermogen om stil te blijven en het volgen van instructies zich ontwikkelen, waardoor variaties in het scannen van het wakker zijn mogelijk zijn. Daarom vereist het scannen van kleuters extra overwegingen naast die voor oudere kinderen zijn aangegeven. Tot nu toe zijn de beste praktijken voor het benaderen van deze sessies informeel gedeeld via gesprekken op conferenties of door training van de ene positie naar de andere te brengen (bijvoorbeeld procedures die tijdens een postdoctoraal onderzoek zijn geleerd en vervolgens zijn toegepast bij het oprichten van een onafhankelijk laboratorium). Het huidige protocol formaliseert en consolideert deze praktijken, met als doel de transparantie te vergroten en onderzoekers die nieuw zijn in het werken met deze leeftijdsgroep in MR-omgevingen in staat te stellen om een wakkere MRI bij jonge kinderen toe te passen.

Daarom is het doel van dit protocol het bevorderen van veilige verwerving van hoogwaardige hersenbeelden tijdens de vroege kindertijd om hersen-gedragsrelaties te bestuderen. Specifiek stelt het verkrijgen van hoogwaardige data met dit protocol onderzoekers in staat om een reeks ontwikkelingsvragen te behandelen, zoals de relaties tussen hersenstructuur en cognitieve uitkomsten, hoe functionele connectiviteit tussen hersengebieden zich verhoudt tot cognitieve uitkomsten, of hoe taakgerelateerde functionele activatie van hersengebieden verschillende cognitieve processen ondersteunt. Deze vragen zijn vooral relevant tijdens de kleuterjaren, wanneer fundamentele vaardigheden zoals theory of mind⁹, het vormen van blijvende herinneringen¹⁰, en preliteracy-vaardigheden die ten grondslag liggen aan leesontwikkeling¹¹ snel naar voren komen. Bovendien kan onderzoek naar cognitieve ontwikkeling in deze periode belangrijke klinische en beleidsmatige implicaties hebben. Zo kan het koppelen van hersenontwikkeling en dutjesovergangen in de vroege kindertijd het beleid voor dutjesdutjes voor de kleuterschool beïnvloeden, met gevolgen voor leren^{en geheugen.}

De in dit artikel beschreven technieken bouwen voort op eerdere protocollen ^7,8 voor het scannen van kinderen, terwijl ze recentere technologische ontwikkelingen en methodologische overwegingen integreren om zeer jonge kinderen wakker te kunnen scannen. Deze methode is vooral toepasbaar op onderzoekers die MRI-gegevens verzamelen van kinderen van 3 tot 5 jaar. Toekomstig onderzoek moet procedures en technologieën blijven aanpassen om hersen-gedragsrelaties over bredere leeftijdsgroepen en ontwikkelingsstadia te onderzoeken met behulp van een wakkere MRI (bijv. babyjaren¹³, peuterleeftijd¹⁴).

Door de stappen in dit protocol te volgen, kunnen onderzoekers onderzoeken hoe structurele en functionele hersenontwikkeling cognitieve ontwikkeling ondersteunt tijdens een periode van snelle groei in beide domeinen. Daarnaast kan dit protocol in klinische omgevingen worden gebruikt, omdat het het mogelijk maakt het verkrijgen van hoogwaardige neuroimaging-gegevens, wat het potentieel heeft om vroege diagnose en karakterisering van neuroontwikkelingsproblemen bij jonge kinderen te verbeteren. Om de effectiviteit van het protocol te illustreren, worden de resultaten gepresenteerd van vier neuroimagingstudies uitgevoerd in één laboratorium dat dit protocol de afgelopen 11 jaar toepaste bij kinderen van 3-8 jaar. De resultaten geven een indicatie van de verwachte voorbereidingstijd die nodig is vóór de scan, de duur van het scanprotocol en de werkelijke hoeveelheid tijd die in de scanner wordt doorgebracht, en bruikbare gegevens verkregen over verschillende sequentietypen (bijv. structureel versus functioneel).

Protocol

Dit protocol beschrijft methoden en hulpmiddelen om hersenstructuur en -functie te meten bij wakkere en gezonde kleuters met behulp van magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) en volgt de richtlijnen van de ethische commissie voor human research van de University of Maryland, College Park. Schriftelijke geïnformeerde toestemming werd verkregen van de ouder of wettelijke voogd van elk kind, en mondelinge toestemming werd verkregen van elk kind. Het protocol omvat alle stappen om een succesvolle neuroimagingsessie te faciliteren, van wervingspraktijken tot aan de daadwerkelijke scansessie, en belicht manieren om de angst van kinderen en ouders rondom MRI te verminderen, en bevat probleemoplossingspraktijken om de data te maximaliseren.

1. Opleiding en ervaring van het personeel

1. Laat eerst nieuwe leden van het onderzoeksteam meelopen tijdens een sessie waarin ze alleen observeren.
2. Na het meelopen van twee of drie sessies fungeren nieuwe leden als de Scan buddy, wat minder besluitvorming en probleemoplossing vereist dan andere rollen (zoals het leiden van de sessie), maar hen de kans biedt om meer betrokken te zijn bij het studiebezoek en te oefenen met het opbouwen van een band met een kinddeelnemer.
3. Na twee of drie sessies als scanmaatje te hebben gediend, leiden nieuwe leden een sessie terwijl een ervaren onderzoeksteamlid assisteert. Geef gedetailleerde feedback op hun prestaties na de sessie. Herhaal dit proces totdat het nieuwe lid zelfstandig en vol vertrouwen een sessie kan leiden.
   1. Laat de nieuwe leden beginnen met het scannen van oudere kinderen, omdat zij doorgaans meer meewerken en de sessies soepeler verlopen dan bij jongere kinderen. Of laat ze oefenen op kinderen van collega's die zich mogelijk meer op hun gemak voelen in onderzoeksomgevingen.

2. Werving en planning

1. Informeer naar vooroordelen over MRI en verlicht mogelijke bronnen van angst. Vraag bijvoorbeeld of het kind eerdere ervaring heeft met MRI's en of er tijdens de sessie problemen waren (bijvoorbeeld dat het kind gevoelig was voor het geluid van de scanner of de beperkte ruimte van de scanner).
2. Laat potentiële gezinnen weten dat de scan geen sedatie of bestraling vereist, dat de scan op elk moment tijdens de sessie kan worden gestopt, en (indien in overeenstemming met de praktijken van het beeldvormingscentrum) dat ouders/voogden altijd bij het kind mogen blijven en/of dat er een onderzoeker tijdens de echo in de kamer zal zijn.
   OPMERKING: Sommige kinderen presteren beter als hun ouders sterk betrokken zijn bij alle stappen, terwijl sommige kinderen beter presteren als hun ouder een minder actieve rol speelt.
   Vraag de ouder direct tijdens de eerste werving/screening of hun kind meer aandacht zal hebben voor de instructies van de onderzoeker als de ouder betrokken of niet betrokken is (bijvoorbeeld in de kamer tijdens de oefentraining en de daadwerkelijke scan versus buiten, omdat dat bepaalt hoe het studiebezoek wordt ingericht).
3. Gebruik kindvriendelijke taal voor alle materialen die gericht zijn op de kinddeelnemer. Zo klinkt "hersencamera" minder intimiderend dan "MRI" of "scanner" en klinkt "helm" minder intimiderend dan "hoofdspoel".
4. Gebruik video's en andere visuele middelen om de families precies te laten zien hoe de sessie zal verlopen wanneer ze bij het neuroimagingcentrum aankomen (zie Figuur 1A).
5. Zorg dat je een paar artikelen (bij voorkeur die met een lekenpubliek in gedachten is geschreven) of andere bronnen klaar voor ouders die meer willen lezen over MRI en het proces in detail willen begrijpen^15,16.
6. Bied afspraken aan in het weekend, op schoolvakanties en 's ochtends (niet na schooltijd wanneer het kind waarschijnlijk moe en minder gehoorzaam is). Vraag de input van de ouders over het beste moment om de MRI voor hun kind in te plannen. Sommige kinderen presteren bijvoorbeeld het beste vroeg in de ochtend, terwijl anderen 's ochtends suf zijn en beter presteren in de middag.
7. Stuur de ouders een paar dagen voor de sessie een herinnering waarin ze moeten bevestigen dat ze nog steeds aanwezig kunnen zijn. Voeg eventuele vereisten toe voor hun aanstaande bezoek. Vertel bijvoorbeeld de ouders dat ze het kind moeten kleden in comfortabele, metaalvrije kleding zoals een katoenen T-shirt en een joggingbroek.
8. Zorg voor MR-veilige reservekleding op locatie voor het geval het kind arriveert in kleding die niet MR-veilig is.

Figuur 1: Materialen voor werving, training en vergoeding van deelnemers. (A) MRI-video om naar families te sturen vóór het studiebezoek. Het zou moeten aangeven wat je kunt verwachten vanaf het moment dat het gezin het neuroimagingcentrum binnenkomt tot het vertrek. (B) Speeltunnel gaf deelnemers ervaring met stil liggen onder omstandigheden zoals bij de MRI. (C) Deelnemersprijzen die hun hersenbeelden gebruiken zijn onder andere een teddybeer met een T-shirt waarop het hersenbeeld van het kind is gestreken, evenals een T-shirt dat het kind zelf kan dragen. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

3. Voorbereidingen voorafgaand aan de scan

1. Laat tijdens het bezoek minstens twee lableden met ervaring met kinderen werken – één medewerker die tijdens de oefensessie met de deelnemer werkt en de MRI-controlekamer beheert tijdens de echo, en één medewerker die dient als helper (ook wel 'scanmaatje' genoemd) en tijdens de daadwerkelijke echo in de kamer blijft.
2. Voorkom dat je het gezin overweldigt met de omvang van het onderzoeksteam. Houd het team klein en stel leden één voor één voor.
3. Laat één teamlid de familie begroeten en meenemen naar de oefensuite, waarna extra personeel wordt geïntroduceerd wanneer dat relevant is, zoals het introduceren van de MR-operator bij het binnenkomen van de scannersuite.
   OPMERKING: Sommige neuroimaging-centra hebben hun eigen MRI-operators/technici die de scan uitvoeren, terwijl het onderzoeksteam op andere locaties een lid traint om dit te doen. Als het centrum geen operator levert, zorg dan voor een extra onderzoeksteamlid dat de scanner kan bedienen, zodat er in totaal 3 medewerkers zijn.
4. Houd voordat je de daadwerkelijke scannersuite betreedt, een oefen-MRI-sessie waarbij het kind te zien krijgt wat hij of zij moet doen voor de daadwerkelijke scan, zoals oefenen met stil liggen terwijl je geluiden hoort die lijken op die van de scanner.
   OPMERKING: Sommige neuroimaging-centra hebben misschien geen speciale mock suite met een replica-scanner, maar dezelfde principes kunnen met wat creativiteit worden toegepast. Bijvoorbeeld, creëer de nep-MRI-omgeving door het kind in een fabric play-tunnel te laten liggen (zie Figuur 1B) terwijl het scannergeluiden op een mobiele telefoon op volle volume afspeelt. Sommige studies suggereren echter dat oefenscannersessies niet essentieel zijn voor het succesvol scannen van jonge ^{kinderen,17,18} dus bepaal of deze methode gebruikt moet worden. Het moet worden opgemerkt dat mock scannen extra tijd vereist, wat een last kan vormen. Bovendien kunnen kinderen moe/hongerig/onrustig worden en gezinnen gefrustreerd raken als het op dezelfde dag als de echo zelf gebeurt. Het is dus aan de onderzoeker om deze methode toe te passen of niet. Het huidige protocol behandelt de stappen voor een oefensessie, in overeenstemming met de studies die in het Resultatengedeelte worden gepresenteerd.
5. Zorg voor veel steigers om kinderen voor te bereiden op de MRI-scan. Begin met ze voor te bereiden om stil te liggen in een smalle ruimte door iets vertrouwbaarders/kindvriendelijkers te gebruiken, zoals een stoffen speeltunnel (zie Figuur 1B).
6. Introduceer de mock scanner-suite en laat het kind de ruimte op zijn eigen voorwaarden verkennen.
7. Decoreer de ruimte zodat deze past bij een kindvriendelijk thema (bijvoorbeeld de buitenruimte, zoals geïllustreerd in Figuur 2) om het kind zich comfortabel te laten voelen bij binnenkomst en bouw een goede band op door aspecten van de kamer te bespreken (bijvoorbeeld het kind vragen: "Welke ruimteschipfoto aan de muur is jouw favoriet?").
8. Gebruik de oefen-MRI-training als een kans om het kind voor te bereiden op alle aspecten van de echte scan (zie Figuur 2A, B). Maak een hersencameraboek waarin de stappen worden beschreven die ze zullen volgen terwijl ze hun hersenfoto's laten maken met visuele hulpmiddelen die elke stap demonstreren (Figuur 2C-F).
9. Laat het kind luisteren naar vooraf opgenomen scannergeluiden die de geluiden nabootsen die ze tijdens de daadwerkelijke scan zullen horen, als een extra kans om hun ervaring te ondersteunen.
10. Begin met het kind naar de geluiden te laten luisteren terwijl het in de kamer staat en laat het hen dingen herkennen die hen aan het geluid herinneren. Zo doet een van de sequenties kinderen vaak denken aan een rinkelende telefoon, wekker of brandweerwagen. Koppel deze vreemde geluiden aan meer bekende geluiden om de angst te verminderen bij het horen van de geluiden in de scanner zelf.
11. Geef het kind de mogelijkheid om tijdens structurele scans een film te bekijken, omdat dit hun betrokkenheid verhoogt en daardoor de beweging tijdens die scans vermindert. Tijdens de oefensessie laat het kind de film kiezen die ze willen bekijken voor de structurele scans uit een vooraf bepaalde, leeftijdsadequate selectie.
    OPMERKING: Bied films aan die de aandacht van het kind trekken, maar die niet te komisch zijn of zingen. Komische films veroorzaken gelach en films met zang zetten het kind aan om mee te zingen, wat beide beweging oproept. Vraag de input van de ouder over de film, want zij kunnen extra inzichten hebben over films die speciaal grappig zijn voor het kind of die aan de andere kant eng kunnen zijn en stress veroorzaken.
12. Laat het kind oefenen met stil liggen op het oefenbed met een MRI-achtergrond terwijl het een film kijkt met de scannergeluiden die afspelen.
13. Herinner het kind eraan dat ze stil moeten zijn als een standbeeld, maar zacht als hun favoriete knuffeldier (zoals geïntroduceerd in het hersencameraboek, Figuur 2F). Doe dit even lang als een van de daadwerkelijke MRI-sequenties (bijvoorbeeld ongeveer 4-5 minuten voor een T1-gewogen anatomische sequentie).
14. Geef het kind feedback over beweging en aandacht tijdens deze tijd. Ga zo door totdat het kind twee minuten onafgebroken stil kan blijven liggen.
    OPMERKING: Als het kind knikt of anderszins een gebaar maakt om vragen te beantwoorden, vraag dan dat persoon mondeling te reageren en laat weten dat het dat ook voor de echte hersencamera nodig heeft. Dit is belangrijk om hoofdbeweging tijdens de echo te verminderen. Verwerk deze prompt in vragen aan het kind (bijvoorbeeld: "Zeg 'ja' als je oké bent en klaar om verder te gaan of zeg 'nee'"). Let op andere typische bewegingen of neigingen om op een bepaalde manier te bewegen die het kind maakt, zoals het optrekken van de knieën, het bewegen van de handen naar het plafond van de spiegel/scanner, en gebruik dit om de instructies en aanpak tijdens de scan aan te passen (zie Aanvullende Tabel 1 voor de scanparameters van elke sequentie).
15. Duw het bed voor de oefen-MRI-scanner om het kind in de oefenscanner te verplaatsen, zodat de ervaring in de echte MRI wordt nagebootst.
16. Herhaal de voortgang in secties 3.12-3.14 van het afspelen van de film, scannergeluiden en het monitoren van beweging. Ga door met deze praktijk totdat het kind gedurende de hele scans stil blijft staan zonder te bewegen (ongeveer 5 minuten), terwijl je rekening houdt met de totale bezoekduur en het vermogen van het kind om door te gaan.
    1. Als het kind bijzonder angstig is, bied dan aan dat de ouder of een onderzoeker eerst stil ligt in de oefenscanner. Vaak is het nuttig voor de kinddeelnemers om te zien dat anderen bereid zijn de dingen te doen die van hen gevraagd worden.
    2. Bied aan dat het kind een knuffel mag kiezen uit een selectie MRI-veilige knuffeldieren om mee te nemen naar de scanner.
    3. Vraag het kind: "Wil je een vriend meenemen naar de hersencamerakamer?" Als ze ja antwoorden, laat dan de opties zien en laat ze er één kiezen. Als ze nee zeggen, ga dan verder zonder een knuffeldier te kiezen.
17. Voordat je naar de scannerkamer gaat, laat de ouder de informatie op het screeningsformulier bevestigen, neem een korte snackpauze (minimaal vloeistoffen in) en zorg dat het kind het toilet gebruikt.
18. Zorg ervoor dat het gezin alle bezittingen (bijv. telefoons, tassen, horloges, sieraden) in een kluisje buiten de controle- en scannerruimte achterlaat om afleidingen te minimaliseren.
    OPMERKING: Laat de ouder het MRI-veiligheidsscreeningsformulier invullen voor zowel hun kind als zichzelf (als het neuroimagingcentrum ouders toestaat de scannerkamer in te gaan) voordat het bezoek wordt gepland, om te controleren of het kind in aanmerking komt. Vervolgens screent u de deelnemer en ouder/verzorger opnieuw op de scandag. Zelfs als de ouder niet van plan is om tijdens de echo in de kamer met het kind te blijven, biedt dit meer flexibiliteit tijdens de echo als het kind van streek raakt door de scanner en de ouder wil/mag naar binnen om hem te troosten. Als de ouder niet veilig is voor MR, zouden ze de bijbehorende beperkingen volledig moeten begrijpen.
19. Geef hersengerelateerde prijzen zoals een T-shirt met het eigen beeld van het kind of een kleine 3D-print van het brein als extra motivatie (zie Figuur 1C). Laat het kind weten over deze prijs voordat je de scan doet en vertel dat als ze stil zijn, de foto's van hun prijs er beter uitzien.
    OPMERKING: Hoewel het mogelijk is om deze prijzen ter plaatse tijdens de sessie te maken (bijvoorbeeld brain-t-shirts maken met instrijkapplicaties), klopt de timing niet altijd. Als deze prijzen niet op de dag van de MRI-sessie kunnen worden uitgereikt, zorg dan voor een prijs die het kind aan het einde van de sessie mee kan nemen, zoals een teddybeer of stickerboek.

Figuur 2: Oefenscannersuite apparatuur en trainingsmateriaal. (A) Twee voorbeelden van een oefen-MRI-suite waarbij het kind meer oefent voor de echte scan en in een ruimte die de echte scannersuite beter nabootst (in tegenstelling tot de speeltunnel uit Figuur 1B). Het gebruik van een ruimte- of onderwaterthema maakt de nagebouwde ruimte minder intimiderend en stelt onderzoekers in staat het MRI-bezoek als een avontuur te presenteren. (B) Gebruik de oefenruimte om alle stappen voor de echte scan te oefenen, zoals het opzetten van een koptelefoon, liggen op het scannerbed en het opzetten van de superheldenhelm. (C) Een kleurrijke voorpagina met kindvriendelijke afbeeldingen. (D) Het verbinden van de hersencamera met concepten die het kind al kent, zoals een gewone camera, kan hun comfort met de hersencamera vergroten en het belang van concepten zoals stilzitten om wazige foto's te vermijden versterken, wat zowel geldt voor gewone foto's als hersenfoto's. (E) Foto's leveren van andere kinderen die het scanproces doorlopen, inclusief het oefenen van de houdingen om met een toverstok te worden gebruikt om op metaal te controleren en koptelefoons op te zetten. (F) Eenvoudige commando's met de deelnemers, zoals "stil", "zacht" en "super-duper", kunnen later korte herinneringen geven aan wat te doen tijdens de sessie. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

4. Tijdens de scan

1. Zet alles klaar voordat het kind de kamer binnenkomt (deze zaken afronden voordat het kind in de scannerruimte arriveert is ideaal, zodat de focus ligt op het comfortabel maken van het kind).
   1. Zorg ervoor dat de door het kind geselecteerde film en eventuele benodigde taakbestanden zijn voorbereid voordat je de visuele weergave- en audio-instellingen controleert.
   2. Open een schermcheck wanneer het kind in de scanner zit. Dit kan zo eenvoudig zijn als een PowerPoint-dia met kindvriendelijke afbeeldingen langs de randen (zie Figuur 3).
   3. Als het kind alle afbeeldingen op het scherm kan benoemen terwijl het in de scanner zit zonder zijn hoofd te bewegen, kan het het hele scherm zien. Als ze sommige beelden missen, stel dan de spiegel bij en vraag opnieuw wat ze kunnen zien. Herhaal dit proces totdat ze alle afbeeldingen benoemen.
      OPMERKING: Decoreer indien mogelijk de scanner zelf met stickers of thematische vellen, omdat dit de omgeving minder intimiderend en kindvriendelijker maakt.
   4. Controleer het volume van de hoofdtelefoon om zeker te zijn dat het niet te zacht of te luid is.
   5. Leg de gehoorbescherming uit die voor het kind gebruikt zal worden en eventuele kussen voor het hoofd.
   6. Als je motion monitoring-software gebruikt, zorg er dan voor dat je de parameters van tevoren instelt. Als je de Framewise Integrative Real-time MRI Monitoring (FIRMM) gebruikt, stel dan de volgende instellingen in: fMRI-bewegingsdrempel: 0,3 mm, T1/T2-bewegingsdrempel: 0,5 mm, Hersengrootte: Standaard.
2. Het betreden van de scannersuite met het kind
   1. Eenmaal in de controlekamer stel je het kind voor aan de MRI-operator en vertel je dat dit een vriend is die helpt met het maken van hersenfoto's.
   2. Gebruik een handmetaaldetector om te controleren of ouder/verzorger en kind geen metaal op zich hebben. Als de ouder/verzorger of het kind kleding met zakken draagt, geef dan instructies om te controleren of hun zakken leeg zijn.
   3. Vraag het kind rechtop te staan "als een potlood," met de handen langs de zij en de voeten samen. Geef de handmetaaldetector langs de voorkant van het lichaam van het kind, van voeten tot bovenkant van het hoofd, en dan langs de rug.
   4. Vraag het kind om zijn armen uit te spreiden "als een zeester." Ga met de metaaldetector langs de zijkant van één been, langs de zijkant van het kind, onder de arm, langs de bovenkant van de arm, langs de zijkant van het hoofd, en dan naar beneden aan de andere kant, volgend hetzelfde pad.
   5. Als de metaaldetector op enig moment aangeeft, controleer dan op metaal, verwijder het voorwerp en controleer het kind opnieuw.
   6. Herhaal het proces in sectie 4.2.3-4.2.5 voor de ouder/verzorger.
   7. Eenmaal in de scannersuite geef je het kind de kans om de scannerruimte te verkennen of vragen te stellen over de machine voordat je hen naar het scannerbed wijst.
   8. Zorg dat ze een kruk kunnen gebruiken om op het bed te klimmen en zo hun gevoel van controle en autonomie te vergroten.
      OPMERKING: Als het kind bijzonder angstig is, probeer dan kindvriendelijke muziek te spelen in de scannerkamer om het "whooshing"-geluid van de scanner te maskeren.
   9. Wanneer de kinderen op het bed zitten, laat je ze het scherm achterin de MRI zien waar ze hun film zullen kijken en herinner je hen eraan dat ze de film met een spiegel zullen zien.
   10. Laat ze het met hun eigen handen voelen voordat je hun gehoorbescherming plaatst en leg uit dat dit helpt om te voorkomen dat het 'camerageluid' hen stoort terwijl ze hun film kijken of hun spel spelen.
   11. Zodra de gehoorbescherming zit, plaats je een koptelefoon op het hoofd van het kind en laat je het in de kopspoel liggen. Herpositioneer het kind totdat het comfortabel ligt en het hoofd recht is.
   12. Gebruik zachte schuimvulling om het hoofd van het kind in de hoofdspoel te stoppen en leg uit dat dit kussens zijn om het comfortabeler te maken en dat ze "lekker knus moeten zijn, maar niet te strak". Laat ze de pads knellen voordat je ze erin doet.
   13. Elimineer elke negatieve ruimte tussen het hoofd van het kind en de hoofdspoel om grote hoofdbewegingen tijdens de echo te voorkomen. Als de pads op hun plek zitten, vraag dan het kind: "is dat lekker knus, maar niet te strak?" Pas de maandverband aan wanneer nodig totdat het kind bevestigt.
   14. Speel een deel van de film van het kind af via de koptelefoon om ervoor te zorgen dat het niet te stil of te luid is voor het kind.
   15. Leg een opgerolde handdoek onder de knieën van het kind om het comfort te vergroten en de kans te verkleinen dat het zijn benen beweegt of kruist, wat kan leiden tot geleidende lussen.
       OPMERKING: Voor kinderen die hun benen bewegen, gebruik een MR-veilige gezware deken om beweging te verminderen. Als het kind kiest voor een MRI-knuffeldier (zie sectie 3.16.2), geef het dan het knuffeldier om vast te houden en zorg dat het in een comfortabele houding ligt. Herinner ze eraan om het niet te verplaatsen tijdens het scannen. Om tactiele bewegingsfeedback tijdens de scan te geven, breng medisch tape aan van het ene uiteinde van de hoofdspoelbasis naar het andere via het voorhoofd van het kind, aangezien is aangetoond dat dit de hoofdbeweging tijdens de scan¹⁹ vermindert.
   16. Vertel vervolgens het kind dat het zijn ruimte- of superheldenhelm gaat halen die hij nodig heeft om hersenfoto's te laten maken en de hoofdspoel om te doen.
   17. Zodra de kopspoel op zijn plaats zit, vertel je het kind dat het 'hersencamerabed' omhoog zal worden geplaatst.
   18. Zodra het scannerbed in de thuisstand staat, zet je de spiegel erop en stel je hem zo aan dat het kind het volledige scherm kan zien met behulp van de schermcontrole (zie Figuur 4). Vraag het kind welke dieren/kleuren ze op het scherm zien en zorg dat ze alle afbeeldingen benoemen.
       OPMERKING: Jonge kinderen begrijpen mogelijk niet wat er wordt bedoeld als ze vragen of ze het volledige scherm kunnen zien, dus deze stap is essentieel om ervoor te zorgen dat het kind het hele scherm tijdens de scan kan zien.
   19. Voordat je het kind in de scanner legt, vraag of het nog laatste vragen heeft, zorg dat het zich comfortabel voelt en herinner het kind eraan stil te blijven zitten en geen armen of benen over elkaar te slaan.
   20. Herinner het kind eraan dat een studiemedewerker tijdens de hele scan in de kamer blijft en dat ze tussen elke 'foto' door bij hen zullen inchecken. Herinner ze er ook aan om verbaal te reageren in plaats van te knikken.
       OPMERKING: Het is erg belangrijk om altijd iets op het scherm te hebben waar het kind naar kan kijken vanaf het moment dat het in de scanner wordt geplaatst en continu via de koptelefoon tegen hen te praten tussen de sequenties door. Dit vermindert beweging, omdat kinderen onrustig worden als ze niets in de scanner zien en onzeker zijn over wat er daarna gaat gebeuren.
3. Rol van de helper (Scanmaatje) in de scannerkamer
   1. Blijf dicht bij de scanner en monitor beweging en alertheid tijdens de scan. Vermijd inconsistent fysiek contact met het kind tijdens de scan, tenzij het overstuur raakt, want dit zorgt er vaak voor dat het kind naar beneden kijkt, wat leidt tot hoofdbeweging.
      OPMERKING: De effectiviteit van fysiek contact bij het voorkomen van beweging verschilt sterk per kind, maar een "alles of geen"-aanpak werkt goed. Voor kinderen die het goed doen in de scanner of bewegen bij fysiek contact, geef geen fysiek contact tijdens de scan. Voor kinderen die angstig zijn in de scanner en de neiging hebben te bewegen tenzij ze op de een of andere manier gerustgesteld zijn, houd constant druk in de vorm van een hand op hun enkel of een onderarm over beide enkels. Indien nodig kan de Scan buddy ook in de boring leunen en een hand op de buik van het kind leggen gedurende de scan.
   2. Zodra het scannen begint, moet je voorkomen dat je te veel beweegt bij de boring om inhomogeniteiten in het magnetisch veld te beperken, wat tot beeldartefacten kan leiden.
   3. Help bij de overgang tussen sequenties door de onderzoeker in de controlekamer of de operator met het kind te laten praten tijdens bijzonder lange opstellingen, wat het kind eraan herinnert dat ze niet alleen zijn in de scannerruimte en hun angst vermindert. Vermijd dat de Scan-buddy met het kind praat, tenzij het echt nodig is, want dit zal het kind waarschijnlijk aanzetten om naar beneden te kijken, wat het hoofd beweegt.
   4. Communiceer informatie aan het kind dicht bij het relevante moment en in kleine stukjes om te voorkomen dat het kind wordt overweldigd. Zeg bijvoorbeeld tegen het kind: "We gaan nu je spel/film opzetten. We laten het je weten vlak voordat het begint" terwijl onderzoekers hun functionele scan opzetten. Geef dan, nadat het is ingesteld, eventuele instructies voor het spel/de film en herinner ze eraan stil te blijven staan vlak voordat je de scan start.
   5. Wees ontvankelijk voor de behoeften van het kind. Als ze bijvoorbeeld koud worden tijdens de scan, leg dan een deken over ze heen en verwijder de deken als ze het warm krijgen.
   6. Geef het signaal aan de onderzoekers in de controlekamer of ze de scan moeten stoppen (bijvoorbeeld, het kind wil eruit, het kind heeft de spiegel op de kopspoel verplaatst). Zorg ervoor dat signalen worden begrepen en goedgekeurd door alle medewerkers.
   7. Zorg ervoor dat het kind wakker blijft en zich bij het scherm bezighoudt met functionele taken.
4. Controlekamer
   1. Praat met het kind via de koptelefoon en laat weten dat het eerste hersenbeeld binnenkort zal beginnen en dat het de 'hersencamerageluiden' zal gaan horen. Herinner ze eraan stil te blijven, zacht te blijven en hun superduper best te doen om instructies op te volgen (zie Figuur 2F). Als deze eerste sequentie een structurele scan is (een sequentie die statische anatomische informatie levert), laat dan de vooraf geselecteerde film van het kind afspelen.
   2. Structurele scans: Zet de kinderfilm aan en start de scan. Controleer de kwaliteit van de scan nadat deze is afgerond om te bepalen of het nodig is om deze opnieuw te doen.
      OPMERKING: Als het kind tijdens de film betrokken is en stil is, overweeg dan om meerdere structurele sequenties door te lopen zonder in te checken. Dit kan zowel de hoofdbeweging als de angst van het kind verminderen.
   3. Functionele scans: Voor taakgebaseerde functionele scans laad je de taak en geef je eventuele instructies aan het kind via de koptelefoon. Herinner ze eraan stil te blijven zitten terwijl ze de taak voltooien.
      OPMERKING: Praat met het kind terwijl de taak geladen is om het betrokken en stil te houden, want downtime tijdens het opzetten van taken kan leiden tot verveling en/of angst⁷. Als het kind zelfs maar een paar seconden zonder dat iemand met hem of haar spreekt, zal hij waarschijnlijk bewegen en/of vragen om de scan te beëindigen. Let op veelvoorkomende problemen zoals het kind dat tijdens de taak in slaap valt, praat tijdens de taak (wat beweging veroorzaakt), het kind dat halverwege de scan om een deken vraagt of een deken eruit te halen, het kind dat jeukt en vervolgens beweegt, het kind dat tijdens de taak naar de onderzoeker in de kamer kijkt in plaats van naar het scherm. en het kind dat tijdens de scan de spiegel omhoog reikt en beweegt, wat kan beïnvloeden hoeveel van het scherm ze kunnen zien. Knopreacties zijn ongelooflijk moeilijk te krijgen bij jonge kinderen zonder beweging op te wekken. Overweeg eenvoudige verbale antwoorden met spaarzame scanning of oogbewegingsreacties^20,21.
   4. Wees zo flexibel mogelijk bij het aanpassen van de scanvolgorde.
      OPMERKING: Het kan bijvoorbeeld beter zijn om te beginnen met taakgerichte reeksen voor jonge kinderen om te profiteren van hun grotere betrokkenheid vroeg in de scansessie. Als een kind echter bijzonder angstig is, kan het beter zijn om te beginnen met een anatomische scan waarbij ze een film naar keuze kunnen kijken.
   5. Houd er rekening mee dat de taak- en rustgegevens mogelijk niet bruikbaar zijn als er geen bruikbare structurele scan wordt verkregen. Vind een balans tussen het inspelen op de specifieke behoeften van het kind en het prioriteren van de belangrijkste sequenties voor de studie, want deze worden mogelijk niet meer verworven naarmate de sessie langer duurt.
      OPMERKING: Als een sequentie of taak niet werkt en problemen moet worden opgelost, zet dan een Pixar-short of een andere korte, geanimeerde clip op om het kind stil en betrokken te houden. Communiceer eventuele veranderingen aan het kind via de koptelefoon zodat ze weten wat ze kunnen verwachten. Als je bijvoorbeeld de functie oplost, zeg dan: "We hebben wat moeite om je spel te starten, dus we zetten een korte film voor je op voordat we het opnieuw proberen."
   6. Voor sequenties waarbij bewegingsmonitoring via software beschikbaar is, zorg ervoor dat de beweging van het kind een vooraf gedefinieerde drempel voor acceptabele beweging bereikt. Voor sequenties waarbij dit niet haalbaar is, gebruik visuele inspectie om te bepalen of een sequentie opnieuw moet worden uitgevoerd (bijvoorbeeld scherpte van beeld, bewijs van banding/striping, artefacten).
   7. Zorg dat er een kwaliteitsbeoordelingsgids bij de hand is om te bepalen of een sequentie opnieuw moet worden uitgevoerd.
   8. Documenteer duidelijk de scanvolgorde, het aantal runs per sequentie en eventuele protocolafwijkingen tijdens de sessie, aangezien deze in overweging moeten worden genomen bij de analyse van de data.
5. Na de scan
   1. Zodra de laatste sequentie klaar is, vertel je het kind via een koptelefoon dat alles klaar is en dat de operator binnenkomt om ze eruit te halen. Herinner ze eraan stil te blijven zitten totdat de operator ze eruit laat.
   2. Laat de Scan Buddy helpen om ervoor te zorgen dat het kind tot het juiste moment in de scanner blijft.
   3. Geef positieve feedback aan het kind, vertel dat het goed heeft gedaan en bedank het voor hun inzet!
   4. Als dat mag, haal dan een afbeelding van het brein van het kind tevoorschijn zodat ze het kunnen zien zodra ze uit de scanner zijn en geef het kind een kleine prijs of cadeau.

Figuur 3: Voorbeeld van schermcontrole na het instellen van het kind in de scanner. Vraag ze om alle dieren/kleuren te noemen die ze kunnen zien. Als ze alle dieren/kleuren kunnen benoemen, kunnen ze het hele scherm zien. Als dat niet lukt, stel dan de spiegel opnieuw bij en vraag opnieuw totdat ze alle dieren/kleuren hebben genoemd. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Resultaten

Scansuccespercentages
Het gebruik van de hierboven beschreven procedures leidt tot succesvolle MRI-scanverwerving bij jonge kinderen. De volgende resultaten zijn afkomstig uit post-hoc analyse van vier neuroimaging-studiemonsters uit één laboratorium met deelnemers tussen de 3 en 8 jaar oud (N = 344). Daarnaast bevatten drie van deze studies (Studies 1, 2 en 4) een longitudinaal component waarin deelnemers om de 6 maanden of 1 jaar werden teruggebracht. Studie 1 is afgerond^{in 22,23} sessies, studie 2 bevindt zich in de data-analysefase, en de dataverzameling is gaande voor studie 3 en studie 4. Let op dat de slagingspercentages in alle cijfers en tabellen worden berekend uit het aantal families dat voor de scan kwam. Daarom weerspiegelen deze cijfers niet de families die weigerden deel te nemen aan de MRI of niet kwamen voor hun afspraak. Studies 1 en 2 begonnen meestal met kinderen die Inscapes²⁴ keken (een 7 minuten durende abstracte en taalvrije film die bedoeld is om de aandacht van kinderen vast te houden zonder te cognitief veeleisend te zijn), gevolgd door een film naar keuze. Studie 3 begon meestal met een opdracht, gevolgd door een film naar keuze, en Studie 4 begon meestal met de filmkeuze van het kind, gevolgd door Half Cloudy²⁵. Figuur 4 vat het scansucces over deelnemers en tijdstippen samen, waarbij succes wordt gedefinieerd als het verkrijgen van ten minste één bruikbare (d.w.z. opgenomen in latere analyses) scan. Het doel van deze figuur is om de algehele effectiviteit van dit protocol bij het verkrijgen van neuroimaginggegevens van jonge kinderen te belichten. Sequentie-specifieke succespercentages, inclusief het onderscheid tussen structurele en functionele scans, worden beschreven in Tabel 1, Tabel 2 en Tabel 3. Over het algemeen leverden de meeste deelnemers bruikbare data, waarbij de meeste onbruikbare sessies zich concentreerden bij de jongste deelnemers.

Figuur 4: Leeftijdsverdeling en longitudinale MRI-sessies verspreid over vier studies. Elk panel vertegenwoordigt één studie (Studie 1-4). Individuele stippen geven MRI-sessies aan voor elke deelnemer, uitgezet op tijdstip (x-as) en leeftijd (y-as). Kleuren geven het sessietype aan: groen = minstens één bruikbare scan verkregen, rood = laagwaardige scangegevens verkregen, en grijs = geen bruikbare scangegevens verkregen. Zwarte horizontale lijnen verbinden sessies van dezelfde deelnemer, wat longitudinale gegevensverzameling illustreert. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Tabel 1 toont de succespercentages van structurele scans (ten minste 1 bruikbare scan) op het eerste tijdstip van de deelnemers en daaropvolgende tijdspunten per leeftijdsgroep. De slagingspercentages voor het eerste tijdstip waren over het algemeen hoog, hoewel het laagst bij de jongste groep (87% voor leeftijden van 3-4 jaar). Ter vergelijking: alle deelnemers van 5 jaar en ouder hebben met succes hun eerste structurele scan afgerond. Op latere tijdstippen daalde het slagingspercentage van de jongste leeftijdsgroep licht (83%), evenals van de 5-6 jaar groep (gedaald van 100% naar 91%). Deze resultaten kunnen deels ruis weerspiegelen, aangezien er minder 3-4-jarigen waren op latere tijdstippen (n = 18) dan op het eerste tijdstip (n = 98) en minder 5-6-jarigen op het eerste tijdstip (n = 39) dan op de daaropvolgende tijdstippen (n = 83). Toch kunnen ook verschillende factoren meespelen. Jongere kinderen verbeteren vaak met de leeftijd, maar als dat niet zo is, behouden ze mogelijk geen sterk geheugen van de eerste scansessie en benaderen ze daardoor latere sessies met verhoogde angst. De prestaties van oudere kinderen blijven vaak stabiel, maar dalingen kunnen het gevolg zijn van herinneringen aan eerdere moeilijkheden en daardoor minder naleving van de prestaties. Een slechtere prestatie kan ook leiden tot een verhoogd comfort in de scanner, waardoor kinderen minder bezorgd zijn over stil blijven. Aangezien deze studie echter de subjectieve ervaringen van kinderen bij eerdere scansessies niet heeft gemeten, blijven deze interpretaties speculatief.

				3–4 jaar	4–5 jaar	5–6 jaar	6–7 jaar	7–8 jaar	8–9 jaar	Totaal
Tijdstip 1
# van geplande bezoeken				98	105	39	42	30	30	344
# van kinderen die in de scanner gingen				89	99	39	42	30	30	329
# van kinderen die te bang zijn om de scanner in te gaan				9	7	0	0	0	0	16
# van succesvolle structurele scans				77	94	39	42	30	30	312
% van succesvolle structurele scans				87%	95%	100%	100%	100%	100%	95%
Latere tijdstippen
# van geplande bezoeken				18	52	82	47	33	34	266
# van kinderen die in de scanner gingen				18	48	82	47	33	34	262
# van kinderen die te bang zijn om de scanner in te gaan				0	4	0	0	0	0	4
# van succesvolle structurele scans				15	46	75	47	32	34	249
% van succesvolle structurele scans				83%	96%	91%	100%	97%	100%	95%

Tabel 1: Eerste tijdstip en daaropvolgende tijdspunten voor structurele scanvoltooiing en succespercentages per leeftijdsgroep. De tabel toont het aantal geplande bezoeken, het aantal kinderen dat de scanner binnenging, het aantal dat weigerde uit angst, en het aantal succesvolle structurele scans. Percentages geven het aandeel geslaagde scans aan ten opzichte van het aantal kinderen dat de scanner binnenging.

Studies 1 en 2 omvatten ook een functionele, taakvrije rusttoestandssequentie met Inscapes, een abstracte en taalvrije film die bedoeld is om de aandacht van kinderen vast te houden zonder te cognitief te veeleisend te^zijn. Tabel 2 toont de slagingspercentages voor het eerste tijdstip waarop deze taak werd uitgevoerd en hun daaropvolgende tijdstippen. Over alle leeftijdsgroepen heen waren de slagingspercentages voor deze scan bij het eerste tijdstip van de deelnemers lager dan voor de structurele scan. Bovendien leek zes jaar een keerpunt voor prestaties te zijn, waarbij kinderen onder de zes vergelijkbare lage slagingspercentages vertonen (gemiddeld succespercentage = 58%) en kinderen van zes jaar en ouder significant beter presteren (gemiddeld succespercentage = 82%). Op latere tijdstippen verbeterden de prestaties in de groepen van drie tot zes jaar (gemiddeld succespercentage = 65%), terwijl de groepen van zes tot negen jaar consistenter bleven (85%).

					3–4 jaar	4–5 jaar	5–6 jaar	6–7 jaar	7–8 jaar	8–9 jaar	Totaal
Tijdstip 1
# van geplande bezoeken					27	73	33	42	30	30	235
# van kinderen die in de scanner gingen					25	70	33	42	30	30	230
# van kinderen die te bang zijn om de scanner in te gaan					2	3	0	0	0	0	5
# van kinderen die een "taakvrije" sequentie probeerden					24	70	33	41	30	30	228
# van succesvolle "taakvrije" functionele scans (≤0,2 censuurfractie bij 0,3 mm)					14	43	18	34	24	25	158
% van succesvolle "taakvrije" functionele scans (≤0,2 censuurfractie bij 0,3 mm)					58%	61%	55%	83%	80%	83%	69%
Latere tijdstippen
# van geplande bezoeken					2	26	69	46	33	34	210
# van kinderen die in de scanner gingen					2	26	68	46	33	34	209
# van kinderen die te bang zijn om de scanner in te gaan					0	0	1	0	0	0	1
# van kinderen die de "taakvrije" reeks probeerden					2	26	66	44	33	33	204
# van succesvolle "taakvrije" functionele scans (≤0,2 censuurfractie bij 0,3 mm)					2	10	39	36	26	31	144
% van succesvolle "taakvrije" functionele scans (≤0,2 censuurfractie bij 0,3 mm)					100%	38%	59%	82%	79%	94%	71%

Tabel 2: Eerste tijdpunt en daaropvolgende tijdpunten "taakvrije" functionele scanvoltooiing en succespercentages per leeftijdsgroep. De tabel toont het aantal geplande bezoeken, het aantal kinderen dat de scanner binnenging, het aantal dat weigerde uit angst, en het aantal succesvolle "taakvrije" functionele scans. Succes werd gedefinieerd als ≤0,2 censuurfractie bij 0,3 mm. Percentages geven het aandeel geslaagde scans aan ten opzichte van het aantal kinderen dat deze scan heeft geprobeerd.

Studies 1 en 3 omvatten beide functionele taakgebaseerde scans. In Studie 1 codeerden deelnemers een reeks object-karakterparen op tijdstip 1, en in Studie 3 bekeken deelnemers passief foto's van objecten die direct voor de scansessie buiten de scanner waren gecodeerd. Niet verrassend waren de slagingspercentages voor deze taak lager dan de structurele scan-succesrate. Dit komt waarschijnlijk doordat de taken, die geen audio hadden en bestonden uit statische beelden die na elkaar werden gepresenteerd, minder boeiend waren dan de film die het kind selecteerde voor de structurele scan.

			3–4 jaar	4–5 jaar	5–6 jaar	6–7 jaar	7–8 jaar	8–9 jaar	Totaal
# van geplande bezoeken			15	62	35	42	30	30	214
# van kinderen die in de scanner gingen			13	60	35	42	30	30	210
# van kinderen die te bang zijn om de scanner in te gaan			2	2	0	0	0	0	4
# van kinderen die een takenreeks probeerden			12	17	11	20	23	13	96
# van succesvolle taakgebaseerde functionele scans (≤0,2 censuurfractie bij 0,3 mm)			7	9	6	14	13	10	59
% van succesvolle taakgebaseerde functionele scans (≤0,2 censuurfractie bij 0,3 mm)			58%	53%	55%	70%	57%	77%	61%

Tabel 3: Eerste timepoint "taakgebaseerde" functionele scanvoltooiing en succespercentages per leeftijdsgroep. De tabel toont het aantal geplande bezoeken, het aantal kinderen dat de scanner binnenging, het aantal dat weigerde uit angst, en het aantal succesvolle "taakvrije" functionele scans. Succes werd gedefinieerd als ≤0,2 censuurfractie bij 0,3 mm. Percentages geven het aandeel geslaagde scans aan ten opzichte van het aantal kinderen dat deze scan heeft geprobeerd.

Deze resultaten benadrukken de bestaande uitdagingen die gepaard gaan met taakgebaseerde functionele MRI bij jonge kinderen. Studie 4 probeerde dit probleem op te lossen met een passief filmkijkparadigma, waarbij kinderen van 3 tot 5 jaar de geanimeerde Pixar-korte film Partly Cloudy in de scanner bekeken en na de scansessie geheugengerelateerde vragen beantwoordden. Van de 61 kinderen op het eerste tijdstip leverden 50 (82%) bruikbare gegevens.  De gegevensverzameling voor deze studie is nog gaande, maar van de 64 deelnemersdatapunten uit latere tijdstippen zijn er 56 (88%) succesvol geweest. Deze slagingspercentages zijn veel hoger dan die van deze leeftijdsgroep met de taakvrije rusttoestandsscan en taakgebaseerde blokontwerpen met stockafbeeldingen. Deze resultaten illustreren het belang van ontwikkelingsgeschikte en kindvriendelijke taken om succesvolle scansessies te garanderen.

Voorbereidingstijd en gegevensverzameltijd
Figuur 5 illustreert de gemiddelde tijd die nodig is om deelnemers in de scanner op te zetten (gemeten vanaf hun aankomst in de controlekamer) evenals de gemiddelde tijd die ze in de scanner doorbrachten. De opbouwtijd was vrij consistent tussen studies en leeftijdsgroepen, meestal tussen de 10 en 20 minuten. De totale in-scanner tijd liet echter meer studiespecifieke patronen zien. In studies 1 en 2 bleven kinderen ongeveer even lang in de scanner, ongeacht hun leeftijd. In Studie 3 leken jongere kinderen echter minder tijd in de scanner door te brengen dan oudere kinderen, wat waarschijnlijk een leeftijdsgebonden toename van tolerantie voor de scanomgeving en specifieke taakvereisten weerspiegelt. Opmerkelijk is dat Studie 3 een functionele taak voor blokontwerp met statische beelden omvatte, een bijzonder uitdagend paradigma voor jonge kinderen. Studie 4 liet het tegenovergestelde patroon zien: jongere kinderen bleven doorgaans langer in de scanner dan oudere kinderen. Dit kan een grotere efficiëntie weerspiegelen bij het scannen van oudere kinderen, die bij de eerste poging waarschijnlijker bruikbare gegevens leveren. Zo bevatte Studie 4 een hippocampus-structurele scan met hoge resolutie die zeer gevoelig is voor beweging; jongere kinderen hadden vaak meerdere runs nodig om een bruikbare dataset te verkrijgen.

Figuur 5: Voorbereidings- en scantijden per leeftijdsgroep. Elk panel vertegenwoordigt één studie (Studie 1-4), met gemiddelde tijden (± SD) uitgezet voor verschillende leeftijdsgroepen. Groene balken geven de tijd aan vanaf het binnenkomen van de controlekamer tot het opstellen in de scanner, terwijl paarse balken de totale in-scanner tijd weergeven. Titels bevatten de duur van het scanprotocol per studie. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 5 illustreert twee belangrijke punten over hoe timing de scan-succespercentages beïnvloedt. Ten eerste omvat de opsteltijd alle hierboven beschreven stappen in protocolsectie 3.2. Dit gedeelte benadrukt, meer dan welk ander in het protocol dan ook, het belang van geduld. Het gebruik van deze extra tijd om het kind de scanneromgeving te laten verkennen droeg sterk bij aan de hoge slagingspercentages die in Tabel 1, Tabel 2 en Tabel 3 worden gepresenteerd. Daarom moeten onderzoekers verwachten dat ze ongeveer 15-20 minuten afsluiten om het kind klaar te maken voor de scan, wat kan verschillen van wat wordt verwacht bij het scannen van baby's, oudere kinderen en volwassenen. Ten tweede, hoewel scanprotocollen in deze tijd meestal ongeveer 30 minuten duren, duurt het ongeveer twee keer zo lang om de data te verzamelen. Zoals in het protocol beschreven, komt dit waarschijnlijk doordat onbruikbare scans opnieuw worden uitgevoerd totdat ze de juiste bewegings-/kwaliteitsdrempel bereiken en/of pauzes nemen tussen de scans om ervoor te zorgen dat het kind comfortabel is.

Aanvullende Tabel 1: Scanparameters. Klik hier om dit bestand te downloaden.

Discussie

Sinds de introductie van MRI in onderzoeksomgevingen heeft het het begrip van de hersenen bij schoolgaande kinderen, adolescenten en volwassenen aanzienlijk verbeterd. De gepresenteerde gegevens tonen aan dat met kindvriendelijke protocollen veel barrières voor het scannen van jongere kinderen kunnen worden overwonnen. Voorbereiding is essentieel: ouders voorzien van kindvriendelijke MRI-materialen, het aanbieden van een uitgebreide oefensessie, het beantwoorden van vragen van zowel ouders als kinderen, en het opbouwen van een goede band en vertrouwen vergroten allemaal de kans op succes aanzienlijk.

Toch is flexibiliteit in alle fasen van het protocol essentieel zelfs met een goede voorbereiding. Hoewel dit protocol de belangrijkste stappen voor de voorbereiding van kinderen op structurele en functionele scansessies beschrijft, vinden deze stappen zelden exact in dezelfde volgorde of op exact dezelfde manier plaats bij de deelnemers. Een bijzonder angstig kind kan bijvoorbeeld baat hebben bij het eerst zien van een onderzoeksassistent die in de scanner wordt geplaatst, of van het beginnen met structurele scans in combinatie met een voorkeursfilm voordat het meer veeleisende taakgerichte of passief kijkende filmscans probeert. Daarentegen kunnen kinderen met minder ontwikkelde aandachtscontrole baat hebben bij het starten met taakgebaseerde scans, waarbij ze hun concentratievermogen vroeg in de sessie benutten. Sommige kinderen blijven stil zonder fysiek contact, terwijl anderen constant fysiek contact nodig hebben tijdens het scannen. Bovendien presteren sommige kinderen beter als hun ouder sterk betrokken is bij alle stappen, terwijl sommige kinderen beter presteren als hun ouder een minder actieve rol speelt. Daarom is het essentieel om zoveel mogelijk te weten te komen over het individuele kind voorafgaand aan en tijdens de scansessie om de ervaring af te stemmen op hun behoeften. Deze flexibiliteit helpt de kans op bruikbare data te maximaliseren, terwijl het comfort van elk kind wordt gerespecteerd. Deze overwegingen zijn vooral relevant in het tijdperk van multi-site cohortstudies en gedeelde ontwikkelingsneuroimaging-datasets. Onderzoekers die deze gegevens analyseren, hebben mogelijk geen directe ervaring met het verzamelen van MRI-gegevens van jonge kinderen en zijn zich daarom mogelijk niet bewust van belangrijke factoren die de kwaliteit van de data beïnvloeden. Bijvoorbeeld, of een bepaalde scan een eerste poging of een latere poging weerspiegelt na eerdere mislukkingen, evenals hoe de volgorde van verwerving en besluitvorming tijdens de sessie tussen de deelnemers verschilden, heeft belangrijke implicaties voor latere analyses, omdat kinderen prikkels verschillend kunnen verwerken bij herhaald bekijken^{van 26}. Door de voorbereiding, flexibiliteit en realtime beoordeling te documenteren die nodig zijn om jonge kinderen succesvol te scannen, streeft het huidige protocol ernaar transparantie te vergroten over hoe deze gegevens worden verkregen. Deze informatie kan secundaire datagebruikers helpen variabiliteit in datakwaliteit beter te interpreteren en de expertise en inzet die nodig zijn bij pediatrische neuroimaging-acquisitie te waarderen.

Functionele MRI (fMRI) is bijzonder waardevol geworden omdat het hersenactiviteit koppelt aan specifieke cognitieve processen, vaak door deelnemers taken in de scanner te laten uitvoeren. De meeste fMRI-studies richten zich echter op oudere kinderen (8+ jaar) en volwassenen, omdat het verzamelen van taakgebaseerde gegevens van jongere kinderen aanzienlijke methodologische uitdagingen met zich meebrengt²⁷. Om dit aan te pakken, hebben onderzoekers "taakvrije" benaderingen gebruikt waarbij jonge kinderen passief abstracte, non-verbale films bekijken die bedoeld zijn om beweging te verminderen zonder hoge cognitieve eisen^te stellen. Deze films kunnen echter niet in slagen om deelnemers tijdens de vroege kinderjaren betrouwbaar te betrekken en laten geen gerichte analyse toe van functionele netwerken die specifieke cognitieve processen ondersteunen. Gebrek aan betrokkenheid zorgt voor aanzienlijke beweging tijdens de scan, wat de bruikbaarheid van de data verder aantast.

De resultaten tonen zowel vooruitgang als resterende uitdagingen in pediatrische neurobeeldvorming. Structurele scans, die doorgaans worden gecombineerd met door het kind geselecteerde films, leveren de hoogste percentages bruikbare data op. Taakvrije rusttoestandscans – abstracte films zonder taal of verhaal – leveren lagere slagingspercentages op, en bestaande taakgebaseerde fMRI, waarbij kinderen aandacht moeten besteden aan statische beelden, toont de laagste slagingspercentages. Daarom moeten onderzoekers creatief zijn in het ontwerpen van taken die boeiend genoeg zijn om de aandacht van jonge kinderen vast te houden, waardoor beweging wordt verminderd, terwijl ze toch voldoende data verzamelen om de neurale mechanismen die ten grondslag liggen aan het cognitieve proces van belang robuust te indexeren^28,29. Hoewel het meer inspanning vergt dan de traditionele abstracte, non-verbale films, kan het ontwikkelen van boeiende, naturalistische filmstimuli met interessante personages en contexten de beste weg vooruit zijn om de slagingspercentages van functionele scans en de bruikbaarheid van data in deze leeftijdscategorie te verbeteren. Deze benadering sluit aan bij recent onderzoek dat aantoont dat naturalistisch filmkijken beter presteert dan rusttoestand in het voorspellen van gedrag³⁰. Bovendien hebben filmkijkparadigma's voordelen ten opzichte van traditionele taken met statische beelden, omdat ze cognitieve processen beter weerspiegelen terwijl ze zich in echte contexten ontvouwen. Zo weerspiegelt het coderen van informatie terwijl personages in een betekenisvol verhaal zijn ingebed beter het dagelijks leren dan het coderen van statische beelden die geïsoleerd worden gepresenteerd of op een statische achtergrond worden geprojecteerd. Tegelijkertijd, als het isoleren van specifieke processen essentieel is voor de onderzoeksvraag, kunnen taakgerichte paradigma's haalbaar blijven wanneer ze ontwikkelingsgebonden, zeer boeiend en kort zijn. Zo bevatten studies die met succes gedragsreacties van kinderen hebben verkregen tijdens een traditionele fMRI-taak audiovisuele prikkels die waarschijnlijk hielpen om kinderen betrokken te houden ondanks de presentatie van statische beelden³¹.

Het is echter belangrijk te herhalen dat deze resultaten uit één laboratorium komen en daarom niet moeten worden geïnterpreteerd als normatieve of veldbrede benchmarks voor succespercentages van pediatrische neuroimaging. Retentie en bruikbaarheid van data zullen naar verwachting variëren tussen laboratoria, protocollen en tijdsduur, naarmate methoden, technologie en trainingspraktijken zich ontwikkelen. Bovendien weerspiegelt de variabiliteit binnen het lab waarschijnlijk niet alleen kind- of taakgerelateerde factoren, maar ook de toenemende expertise van het data-verzamelteam, aangezien het vertrouwen in protocolimplementatie en het vermogen om passende oordelen ter plekke te nemen met ervaring toeneemt. In plaats daarvan is het doel van het delen van deze resultaten om de variabiliteit in scansuccespercentages tussen sequentietypes en leeftijdsgroepen aan te tonen, om aandacht te vestigen op gebieden die de gegevensverzameling in vroege kinderneurobeeldvorming verbeteren.

Dit artikel biedt een uitgebreid protocol voor pediatrische neuroimaging, van werving tot data-acquisitie. In tegenstelling tot eerdere protocollen legt het de nadruk op de voorbereiding die vóór de scansessie kan worden gedaan om de angst van het kind en de ouders rondom MRI te verminderen (dus tijdens de wervings- en planningsfase). Bovendien behandelt dit protocol belangrijke overwegingen voor het verzamelen van verschillende sequenties van deelnemers - verschillende acties zijn noodzakelijk om succesvolle taakgebaseerde functionele scans van anatomische scans te bevorderen. Dit is vooral belangrijk, omdat onderzoek aantoont dat functionele neurale kenmerken waarschijnlijk worden gevormd door de onderliggende structurele eigenschappen van de hersenen^32,33, wat aangeeft dat waargenomen structurele veranderingen in de bestaande literatuur waarschijnlijk interageren met opkomende functionele eigenschappen ter ondersteuning van cognitieve ontwikkeling. Bovendien is het onderzoeken van deze processen tijdens de vroege kindertijd bijzonder belangrijk, aangezien deze ontwikkelingsperiode een kantelpunt weerspiegelt voor verschillende belangrijke hersenstructuren en cognitieve domeinen. Uiteindelijk zal het verbeteren van pediatrische neuroimaging-protocollen het vermogen vergroten om hersen-gedragsrelaties over de ontwikkeling heen in kaart te brengen en vroege interventies te informeren voor kinderen met risico op neuro-ontwikkelingsproblemen.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
Framewise Integrative Real-time MRI Monitoring (FIRMM)	Turing Medical	https://turingmedical.com/firmm/	Real-time motion monitoring software dat kan worden gebruikt tijdens MRI-scans
Mock MRI Scanner	MRA	https://www.mra1.com/	Een niet-gemagnetiseerde replica van de machine die de structurele en functionele beelden van de hersenen van het kind zal maken
MRI Scanner	Siemens	TrioTim: 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	De werkelijke machine die de structurele en functionele hersenbeelden van het kind zal verkrijgen. De huidige studie gebruikte een Siemens MAGNETOM TrioTim en Siemens MAGNETOM Prisma Fit scanners.
PigPigPen Pop Up Play Tunnel Tent voor peuters, baby's of honden, binnen- & buitenspeelgoed voor kinderen. (Rood, geel, blauw)	QC Toys (aangeschafd via Amazon)	ASIN: B08CX8CSHS https://www.amazon.com/Tunnel- Peuters-Outdoor-Backyard-Playset /dp/B08CX8CSHS/ref=sr_1_1_sspa ?crid=TMOEHG3ZTIQE&dib=eyJ2I joiMSJ9.KGpH71dFbEqINLzxRIF4R T40fQjmYlf97lr28PSUQNzrTA9P-d FnIV1nntEtQZvzDwa6S-XD_oQSC fq9Edygmi7-8HNvzD5ViiGcUFK8-L hnMM4Cp9a9tFjFyjSdZ9XqnbHEiQ q5-s840MGEibn9yiBcuegF5bTDqJ nN5lUYbSGH-miQpPrVX2aOUEUB QffUCJ2jBTGCkJkZkzuzg02Kp2Kv 6Xy2-v_viwbb0NL0xrUrraeP1RBF MONLgHdUy-ytWBY2nTBz7nQ_j0ks wk8boVM_K_dBGWbpYNb3rNXea IE.MyBdkK5mhRpPkVeiVrEUfyGhd uoejLoPKY0cU5vRyVY&dib_tag=se &keywords=fabric%2Bplay%2Btun nel&qid=1766335944&sprefix=%2C aps%2C67&sr=8-1-spons&sp_csd= d2lkZ2V0TmFtZT1zcF9hdGY&th=1	Een cilindrische speeltunnel gemaakt van stof die kan worden gebruikt om de ervaringen na te bootsen tijdens de MRI-scanner