Badania MR w obrazowaniu dzieci stają się proste – protokół, wytyczne i procedura neuroobrazowania pediatrycznego

Badacze i klinicyści planujący przeprowadzenie neuroobrazowania pediatrycznego mierzą się z szerokim spektrum wyzwań, wymieniając tylko niektóre z nich. W przypadku dzieci uczestniczących w badaniu problemem może być potrzeba motywacji, czujności i współpracy. Dodatkowym czynnikiem, który należy uwzględnić, może być lęk.

Badacze lub klinicyści muszą wziąć pod uwagę ograniczenia czasowe, ograniczenia ruchowe, rodzaj skanera, szum w tle oraz nieznajomość środowiska skanera MR. Sugerowany protokół zawiera ogólne wytyczne dotyczące testowania, a także podejścia specyficzne dla RI i ma na celu prowadzenie badaczy oraz klinicystów podczas sesji obrazowania, obejmując następujące etapy: przygotowanie, szkolenie oraz eksperyment FMRI. Cześć, jestem NARA Rush LE z GOB Lab w laboratoriach neuronauki poznawczej w Children's Hospital w Bostonie.

Cześć, jestem Michelle Lee, również z laboratorium GO Lab. A ja jestem Nadine Gab. Dzisiaj pokażemy Państwu, jak może wyglądać sesja pediatrycznego obrazowania neurologicznego z udziałem małych dzieci.

W ciągu ostatniej dekady funkcjonalny rezonans magnetyczny, lub w skrócie fMRI, stał się kluczowym narzędziem badawczym do nieinwazyjnego badania typowego i atypowego rozwoju ludzkiego mózgu. Jednakże badanie fMRI u dzieci, szczególnie w wieku przedszkolnym, wiąże się z wieloma wyzwaniami praktycznymi i technicznymi. Niniejszy protokół może być przydatny zarówno w przypadku strukturalnego, jak i funkcjonalnego MRI, zarówno do celów badawczych, jak i klinicznych.

Zacznijmy zatem. Jak podczas każdej sesji badawczej z populacją pediatryczną, należy uznać za szczególnie istotne ogólne wytyczne i zalecenia dotyczące optymalnej pracy z małymi dziećmi; kluczowe są kwestie komfortu, odpowiedniego podejścia oraz motywacji podczas sesji neuroobrazowania z udziałem małych dzieci. Przykładowo, aby sesja zakończyła się sukcesem, należy starannie dobrać terminologię oraz praktyki stosowane podczas pediatrycznych badań neuroobrazowych.

Zaleca się wybór terminologii technicznej dostosowanej do wieku dziecka oraz unikanie określonych sformułowań. Można posłużyć się określeniem „aparat do mózgu” zamiast skanera MR, „uchwyt lustra” zamiast cewki głownej, „kliknięcie aparatu” zamiast szumu tła skanera i tak dalej. W ramach przygotowania do sesji obrazowania w wąskiej przestrzeni, uczestniczące rodziny otrzymują informacje w formie drukowanej lub internetowej, które zawierają opisy dostosowane do wieku, oferując uczestnikom podgląd treści badania; szczegóły sesji neuroobrazowania są następnie omawiane w strefie symulatora skanera.

Zachęcanie uczestników do zaproszenia rodziny, rodzeństwa lub przyjaciół jest jednym ze sposobów na ułatwienie aktywnego udziału w sesjach neuroobrazowania. Cole, ty też chcesz tutaj przyjść. Obszar z symulatorem skanera odtwarza rzeczywisty pokój MRI oraz skaner MR.

Skaner pozorowany odzwierciedla wygląd i szum tła generowany przez rzeczywisty skaner MR, dlatego jest idealnym miejscem do rozpoczęcia sesji zapoznawczej z obrazowaniem. W idealnym przypadku pomieszczenie to zapewnia taki sam sprzęt, w tym narzędzia odpowiedzi specyficzne dla eksperymentu, jak w rzeczywnej pracowni MRI, ale bez statycznego pola magnetycznego. W związku z tym pomieszczenie można uczynić bardziej przyjaznym dla dzieci, dodając pluszaki lub umieszczając w nim kilka zabawek, jednak nie za wiele, aby nie rozproszyć uwagi dziecka.

Poproś rodziców i rodzeństwo o zajęcie miejsc na krzesłach i przy stołach dostosowanych do rozmiaru dziecka. W pierwszej kolejności omów kwestie formalne, co pozwoli również upewnić się, że zakres sesji obrazowania NI jest jasny. Koniecznie przejrzyj formularze z instytucjonalnej komisji etycznej (IRB), takie jak formularze zgody i zgody dziecka (ascent), formularze kwalifikacyjne do badania MR, oraz omów procedury refundacji. Wykorzystaj aparat cyfrowy, aby wyjaśnić zasadę działania skanera MR.

Wykorzystanie ostrych i rozmytych fotografii w celu zademonstrowania negatywnego wpływu ruchu na pozyskiwanie obrazu. Przeprowadź zabawę w „zamrażanie”, aby pokazać niepożądany ruch lub sposób jego minimalizacji w obrębie głowy. Gra ta wymaga od dziecka pozostania w całkowitym bezruchu przez krótki czas.

Woah, udało ci się wytrzymać 10 sekund bez ruchu. Świetnie. Przed wprowadzeniem zadań eksperymentalnych można zacząć od krótkiej, przyjemnej aktywności. W tym eksperymencie do sesji neuroobrazowania dodano motyw przyjazny dzieciom.

Dzieci mogą wziąć udział w kosmicznej przygodzie, której wprowadzeniem jest krótki film. Postacie z filmu prowadzą dziecko przez zadania obrazowania neuronowego, które są określane mianem gier. Fabuła uwzględnia elementy skanera MR.

Na przykład skaner MR może być przedstawiony jako statek kosmiczny, a szum w tle skanera jako dźwięk silnika tego statku. Przeprowadźmy dwa przykłady z użyciem słuchawek, a następnie wejdziemy do środka. Wykorzystanie makiety skanera jest wprowadzane krok po kroku.

Najpierw dziecko siada na makiecie stołu skanera, podczas gdy na ekranie wyświetlane są instrukcje wideo do zadań eksperymentalnych. Ponieważ nie wszystkie dzieci potrafią obsługiwać komputery, można pokazać dziecku wydruki zrzutów ekranu z zadania eksperymentalnego. Aby upewnić się, że dziecko rozumie instrukcje podczas siedzenia na makiecie stołu skanera, rozpoczyna ono rozwiązywanie pierwszych kilku przykładów zadania eksperymentalnego.

Z pomocą zespołu badawczego, po otrzymaniu wsparcia i rozwiązaniu pierwszych kilku przykładów zadania eksperymentalnego, kolejne elementy treningowe są prezentowane w czasie rzeczywistym. Odpowiada to tempu prezentacji w rzeczywistym eksperymencie FMRI. Następnie zwiększane jest obciążenie poprzez włączenie płyty CD z nagranym szumem tła skanera oraz nałożenie dziecku słuchawek.

Na koniec dziecko wykonuje zadanie eksperymentalne wewnątrz atrap mornings skanera, w tym z odtworzeniem dźwięków skanera i hałasów w tle, mając na uszach słuchawki, jeśli jest to wymagane. Podczas właściwego eksperymentu fMRI, jeśli używa się więcej niż jednego narzędzia do odpowiedzi, na przykład jednego przycisku w każdej dłoni, należy upewnić się, że jasno określono, które narzędzie odpowiada danej odpowiedzi, ponieważ dziecko może nie odróżniać lewej strony od prawej.

Zamiast postępować zgodnie z instrukcjami, naciśnij prawy przycisk. Instrukcje zostały zmienione na naciśnięcie przycisku z małpą. Czy jesteś gotowy?

Przed przejściem do eksperymentu fMRI zespół badawczy upewnia się, że dziecko rozumie zadania eksperymentalne, obserwując jego wyniki. Jeśli zadania treningowe zostaną wykonane bez żadnych problemów, zespół badawczy przechodzi do następnego kroku.

Jeśli nie, należy powtórzyć instrukcje i elementy szkoleniowe, aby zachęcić do ukończenia zadania eksperymentalnego. Podczas szkolenia można posłużyć się tradycyjną tablicą z naklejkami, którą dziecko będzie mogło wykorzystać później podczas wykonywania eksperymentu w skanerze MR. To świetna robota.

Wykorzystuje się wirtualną tablicę z naklejkami, zaprojektowaną na wzór dziecicej gry w węże i drabiny, w której uczestnicy muszą ukończyć różne zadania, aby odnaleźć drogę do domu. Wirtualna tablica z naklejkami służy zarówno do nagradzania dziecka, jak i zapewnia zespołowi badawczemu czas po każdym przebiegu eksperymentalnym. Aby przygotować się do kolejnego etapu, należy wykorzystać sesję treningową, by nauczyć dziecko, że delikatny nacisk dłonią na nogę podczas sesji neuroobrazowania sygnalizuje zbyt intensywne poruszanie głową.

Sygnał ten może zostać wykorzystany później podczas właściwego eksperymentu fMRI jako sposób komunikacji opiekuna z dzieckiem po zakończeniu treningu. Zaleca się krótką przerwę. Przerwę tę można wykorzystać na grę w kości z dzieckiem.

Wynik gry w kostki może zostać wykorzystany do randomizacji kolejności zadań eksperymentalnych. Czy możesz zatem pokazać mi pięć A w następnym kroku? Najważniejsze zasady są powtarzane dziecku w formie zaledwie dwóch lub trzech głównych punktów.

Aby zminimalizować obciążenie pamięci u małych dzieci, należy pamiętać o powtarzaniu tych punktów w trakcie całej sesji. Należy zauważyć, że podczas treningu kończącego sesję MR dziecko może stać się niepewne co do udziału w eksperymencie. W takim przypadku należy zareagować natychmiast, zaproponować przerwę i odnieść się do obaw dziecka.

Strategie pomagające lękowemu dziecku oswoić się z otoczeniem MRI mogą obejmować zestaw różnych zabaw. Na przykład dziecku można pozwolić na przepełzanie przez tunel symulatora skanera. W symulatorze oraz w samym skanerze można umieścić pluszową zabawkę.

Hałas w tle oraz procedura mogą być doświadczane jednocześnie, gdy pluszowe zwierzę znajduje się w symulatorze skanera. Podobnie dziecko może pomóc członkowi zespołu badawczego wejść do symulatora skanera, zanim samo do niego wejdzie. Na koniec należy pozwolić dziecku i jego rodzinie na krótką przerwę, podczas gdy zespół badawczy przygotowuje pomieszczenie ze skanerem MR oraz całą niezbędną aparaturę.

Po sesji treningowej i krótkiej przerwie dla rodziny można rozpocząć eksperyment fMRI, aby ułatwić dziecku przejście do właściwego pomieszczenia z rezonansem magnetycznym. Dziecko jest odprowadzane przez członka zespołu badawczego i może zabrać ze sobą rodzica oraz ulubioną maskotkę, pod warunkiem że nie zawiera ona żadnych elementów ferromagnetycznych.

Przed rozpoczęciem eksperymentu fMRI, sprawdź, czy dziecko nie posiada przedmiotów zawierających żelazo. Użyj przenośnego detektora metali lub magnesu, aby przeprowadzić kontrolę w formie zabawy. Powiedz: „Spójrz, tutaj są guziki”.

Tam właśnie zmierzamy. Następnie należy sprawdzić narzędzia do udzielania odpowiedzi wykorzystywane w danym eksperymencie i upewnić się, że dziecko wie, jak ich używać oraz która odpowiedź odpowiada któremu narzędziu. W przypadku eksperymentów zawierających wizualizacje, należy sprawdzić rozmieszczenie ekranu i lustra oraz upewnić się, że dziecko wyraźnie widzi ekran w pozycji leżącej.

W ramach eksperymentów słuchowych pokaż dziecku obrazek i zapytaj, co widzi. Sprawdź głośność dźwięku, odtwarzając krótkie zdanie dla dziecka, a następnie poproś je o powtórzenie tego zdania na głos. Czy jesteś gotowy, aby wziąć udział w naszej przygodzie w statku kosmicznym?

Należy zapewnić ochronniki słuchu dla wszystkich osób przebywających w pomieszczeniu ze skanerem MRI. Teraz należy rozpocząć właściwy eksperyment fMRI, który w przypadku małych dzieci idealnie nie powinien trwać dłużej niż od 45 minut do godziny i powinien obejmować przerwy w trakcie jego trwania. Przed rozpoczęciem każdego zadania eksperymentalnego ponownie wyświetlane są instrukcje w formie wideo po każdym zadaniu eksperymentalnym.

Wirtualna tabela z naklejkami nagradza współpracę dziecka podczas badania w skanerze. Członek zespołu badawczego przebywający w pomieszczeniu z MRI monitoruje komfort i ruchy dziecka. Pozwala to na bezpośrednią komunikację i przekazywanie dziecku motywującego feedbacku.

Ruchy głowy dziecka mogą być obserwowane przez członka zespołu badawczego obecnego w pomieszczeniu MRI lub przez badacza monitorującego akwizycję obrazów poza pomieszczeniem MRI. Delikatny nacisk dłoni podczas sesji treningowej sygnalizuje dziecku, że porusza się ono zbyt mocno. Krótka przerwa w trakcie eksperymentu fMRI może pomóc w utrzymaniu komfortu dziecka.

Motywację można podtrzymać, pokazując dziecku obraz jego własnego mózgu. Wreszcie, pozyskiwanie obrazów strukturalnego MRI wymaga, aby uczestnik leżał nieruchomo, nie wykonując żadnego zadania eksperymentalnego. W tym czasie dziecko może być zajęte oglądaniem krótkiego filmu.

Zalecanymi przykładami odpowiednich filmów są filmy o zwierzętach lub filmy dokumentalne, dzięki którym można zapoznać się z tym, jak on funkcjonuje; są one mało prawdopodobne, aby ograniczyć śmiech, który może prowadzić do ruchów głową podczas akwizycji obrazu. Należy utrzymać każde zadanie eksperymentalne w jak najkrótszej formie, aby dziecko pozostało czujne. Ponieważ największym wyzwaniem dla wielu dzieci jest pozostanie w bezruchu przez dłuższy czas, udowodniono, że zadanie eksperymentalne trwające maksymalnie od pięciu do siedmiu minut jest wykonalne dla dzieci w wieku szkolnym lub młodszych.

Czas trwania pojedynczego badania może się jednak różnić w zależności od ograniczeń eksperymentalnych lub populacji. Dzieci łatwiej znoszą ograniczenie ruchów podczas akwizycji obrazów. Jeśli zostanie przekazana informacja, że obrazy pozyskane w tym czasie zostaną im przekazane w formie upominku do domu, na przykład jako płyta CD z obrazami mózgu dziecka, zastosowanie ustandaryzowanego i dostosowanego do wieku dzieci protokołu badania małych dzieci może zmniejszyć lęk u dziecka, a także pozytywnie wpłynąć na jego motywację do współpracy i wyniki wewnątrz skanera MR.

W rezultacie zastosowanie obecnego protokołu pozytywnie wpływa zarówno na jakość danych, jak i na ogólne doświadczenia dzieci uczestniczących w badaniu oraz ich rodzin. Uzyskano funkcjonalne i strukturalne dane obrazowania mózgu w grupie dzieci w wieku od czterech do sześciu lat. Ponad 95% wszystkich dzieci było w stanie ukończyć naszą skróconą sesję obrazowania, obejmującą trening w skanerze symulacyjnym oraz eksperyment fMRI.

Wytyczne i procedury przedstawione w niniejszym protokole zostały opracowane dla sesji neuroobrazowania pediatrycznego. Ogólna zasada oraz wiele wymienionych narzędzi mogą być jednak zastosowane w ogólnych sesjach obrazowania pediatrycznego, takich jak akwizycja obrazów poszczególnych części ciała. W niniejszym raporcie wideo przedstawiliśmy kompletny protokół neuroobrazowania pediatrycznego przeznaczony do stosowania u dzieci w stanie czuwania.

Pozwala to klinicystom ograniczyć stosowanie sedacji lub znieczulenia ogólnego u dzieci poddawanych procedurom neuroobrazowania, co w nadziei przyczyni się do zwiększenia wykorzystania EMRI. W badaniach naukowych z udziałem młodszych grup wiekowych zastosowaliśmy ogólne wytyczne dotyczące testowania, jak i podejścia specyficzne dla MRI, oferując klinicystom oraz badaczom przykład tego, jak można projektować i przeprowadzać sesje neuroobrazowania u dzieci.

Podczas pracy z małymi dziećmi bardzo ważne jest, aby cała procedura była procesem elastycznym. Należy zapewnić każdemu dziecku wystarczająco dużo czasu, aby mogło ono postępować w tempie, które jest dla niego komfortowe. Staraj się projektować sesje badawcze w sposób przyjazny dla dzieci i dostosowany do ich wieku oraz dąż do maksymalizacji komfortu, odpowiedniości i motywacji uczestników badań oraz pacjentów. To wszystko.

Dziękujemy za oglądanie i życzymy powodzenia w przeprowadzeniu eksperymentu.