Göra MR Barnets Play - Pediatric Neuroimaging protokoll, riktlinjer och arbetsordning

Summary

Trots en ökad användning av strukturella och funktionella magnetisk resonanstomografi (fMRI) hos människor, förblir studie av unga barnpopulationer en utmaning. Vi presenterar en hands-on, steg-för-steg video protokoll inklusive riktlinjer för kliniker och forskare som avser att utföra (f) MRT hos små barn.

Abstract

Inom det senaste decenniet har det skett en ökad användning av strukturella och funktionella magnetisk resonanstomografi (fMRI) för att undersöka neurala grunden för mänsklig perception, kognition och beteende

Protocol

Vi har tagit med allmänna experimentella försök riktlinjer samt MR-specifika metoder ^12-23 till en komplett neuroradiologiska protokoll som syftar till att vägleda forskare och kliniker vid neuroradiologiska sessioner med vakna barn så unga som fyra år. Först vill vi betona de allmänna riktlinjerna för testning anpassade för MRT-undersökningar. För det andra erbjuder vi en praktisk steg-för-steg beskrivning av våra neuroimaging protokollet. Enligt vår erfarenhet är en enda session på cirka 2,5 timmar (inklusive en maximal avbildning tid 45-60 minuter) tillräckligt för att utbilda och vägleda ett barn genom en neuroradiologiska session.

Allmänna riktlinjer

Som i varje test session med barn och äldre, allmänna riktlinjer och rekommendationer för hur man bäst arbetar med små barn bör övervägas ^24. Vi markerar komfort, lämplighet och motivation (CAM) och tillhandahålla definitioner av dessa begrepp.

(C) Bekvämlighet: Komfort definieras som känslomässiga tillstånd av en ung deltagare inblandade i en avbildning session där känslan av hot minimeras och säkerheten maximeras.

Miljö: I linje med andra forskargrupper ^19,20, vi anser att håna scannern området en idealisk plats att starta en neuroradiologiska session. Helst replikerar en falsk scanner område själva MR-rummet och MR skanner för att i största möjliga utsträckning (t.ex. med en modell MR skanner spegla en faktisk MR skanner utseende och producerade ljud) ^20. Detta rum har samma utrustning (t.ex. svar verktyg) som själva MR-rummet. Utan ett statiskt magnetfält, är det en säker plats för att bekanta barnet med avbildning förfarande i ett barn-ändamålsenligt sätt. Det håna Skannern området kan utformas på ett barnvänligt sätt genom att lägga till uppstoppade djur, placera några leksaker i rummet (inte för många eftersom detta kan vara distraherande), med föräldrar och syskon sitter på barnets storlek stolar och bord, och ger vissa föräldra-godkända snacks och drinkar. Vi ger ytterligare barnet med ett klistermärke diagram, en CD med barnets strukturella hjärna bilder och en skattkista med ett presentkort och andra små priser.

Familj & Vänner: Ett sätt att underlätta ett aktivt deltagande under en neuroradiologiska session är att uppmuntra de deltagande barnen att bjuda sin familj, syskon och vänner eller ta med sig egna gosedjur eller leksaker. Dessutom bör barn och deras föräldrar möjlighet att välja om de föredrar att ha en förälder vara närvarande i MR-rummet under fMRI experiment.

Kläder: Kläder utan metallbitar (t ex knappar eller blixtlås) är obligatorisk. Barnen kanske föredrar att bära sina egna kläder. Dock bör lämplig klädsel (t.ex. sjukhus rockar) finns tillgänglig vid behov. Som utbildning och MR rum kan vara kallt, kan en filt erbjuda barnet extra komfort.

(A) lämplighet: lämplighet beskriver ramar och sammanhang används för att presentera aktiviteter och material under den neuroradiologiska session i förhållande till åldersgruppen studeras.

Terminologi: Den terminologi och metoder som används vid pediatrisk neuroradiologiska sessioner bör noggrant utvalda. Om du gör det kan undvika missförstånd eller en skrämmande atmosfär. Olämpligt villkor, till exempel innehålla följande: "Det är verkligen högt, men det kommer inte skada dig" eller "hur gör du inuti maskinen Det rekommenderas att använda ett positivt språk som lätt förstås av barn och adress?. potentiella problem direkt. Undvika vissa fraser kan vara en fördel för sessionen och ett barn-lämpligt val av tekniska termer rekommenderas (t.ex. "brain kamera" istället för "MR maskin", "kamera klicka" istället för "scanner buller", etc. ).

Missuppfattningar: Ett viktigt mål är att klargöra barnets missuppfattningar om avbildning så tidigt som möjligt under den neuroradiologiska sessionen. Ett lättförståeligt studie beskrivning bör meddelas innan besöket och kan upprepas i början av neuroradiologiska sessionen.

Svar Verktyg: Använda specifikt svar verktyg anpassad till ålder deltagaren har visat sig vara fördelaktigt ^25. Som ett exempel, när man använder olika instrument (t.ex. hörlurar, svar knappar, ögon-tracker, etc.), är det viktigt att använda dem som är barn-lämplig i storlek och form. Dessa instrument bör noggrant placeras så att barnet inte wIggle och röra sig i ett försök att nå svaret enheter.

Affektiva staten: Som i varje test session, är det viktigt att vara lyhörd för de affektiva tillstånd deltagare. Barn kan inte alltid uttrycka sina känslor lätt, men ångest, tristess eller frustration måste erkännas och hanteras skyndsamt ^7,24. Oro behöver åtgärdas direkt och frågor behöver ställas i ett barn-lämpligt sätt.

Flexibelt synsätt: Det rekommenderas starkt att ta hänsyn till de särskilda behoven hos varje barn och ge tillräcklig tid för att göra en flexibel inställning möjlig (t.ex. extra hjälp beroende på barnets, extra träningspass, så tillräckligt med tid för neuroradiologiska sessionen, etc. ).

(M) Motivation: Motivation beskriver viljan hos en deltagare att aktivt samarbeta inom en viss forskningsmiljö.

Barnvänligt Teman: Vi rekommenderar att använda ett roligt tema som vägleder barn i hela neuroradiologiska mötet (t.ex. en äventyrsroman). På så sätt blir barnen placerade och engagerade i sekvensen av verksamheten. Dessutom kan ett tema ge forskargruppen en möjlighet att bygga upp alla försök och paradigm uppgiften i ett barnvänligt sätt (t.ex. med hjälp av seriefigurer).

Traditionell och Virtual klistermärke Diagram: Sticker sjökort är kända som verktyg för att motivera barnen att slutföra olika experiment inom en session. En virtuell klistermärke diagram är analog med den traditionella klistermärket diagrammet, men det kan visas (via projektor) till barnet när inuti MR skanner. Som ett exempel använder vi en virtuell klistermärke diagram modellerad efter barnens spelet "rännor och stegar", där deltagarna att hitta sin väg hem (detta kan endast uppnås genom att fylla i experimentella uppgifter). Detta är inte bara roligt för barnet, men det ger tid forskargrupp efter varje körning (Image Acquisition tid för en experimentell uppgift) för att förbereda för nästa.

TILLVÄGAGÅNGSSÄTT

Pediatric Neuroimaging Session I: Förberedelser

1) Före den neuroradiologiska sessionen: Inför neuroradiologiska session, är de deltagande familjerna får information via tidningar eller på nätet, som innehåller åldersrelaterade lämpliga beskrivningar ger en förhandsvisning av studien innehåll och detaljer.

Pediatric Neuroimaging Session II: Utbildning (ca 1 timme)

2) Välkommen och pappersarbete: Den pediatriska neuroradiologiska sessionen startar i mock skanner, där forskargruppen välkomnar de deltagande barn, familj och vänner. Granskningsnämnder (IRK) former (t.ex. tillstånd och former samtycke), MR skanner former screening, och förfaranden ersättning granskas och det säkerställs att omfattningen av den neuroradiologiska sessionen är klar för barnet och föräldrarna.

3) (f) MRI Inledning: mock scanner område introduceras för barnet och föräldrarna, inklusive en kort beskrivning av mock skanner, de verktyg respons och ytterligare material som används vid neuroradiologiska sessionen. En digital kamera kan användas för att förklara hur en vanlig kamera tar bilder och hur en "brain-kamera" (magnetkamera) fungerar. Exempel på skarpa och suddiga bilder visa på effekten av rörelse på kvaliteten på de foton eller bilder (se figur 1). Restriktion för förflyttning kan illustreras med hjälp av valfria spel, såsom "Frysa-Game" eller "statyn-spel". Dessa spel kräver att barnet ska hålla mycket stilla (t.ex. som en isskulptur eller staty) för en kort tid.

Figur 1. (A) Sharp och (B) suddiga bilder kan användas för att visa på effekten av motion på bildkvalitet.

4) Introduktion till experiment: Innan införa den experimentella uppgifter man kan börja med en kort trevlig aktivitet. Därefter är användningen av mock scannern långsamt införlivas.

5,1) Kortfilm: För det här experimentet en barnvänlig tema läggs till neuroradiologiska sessionen. Barnen deltar i ett rymdskepp äventyrsspel som inleds med en kort film, huvudpersonerna vägleda barnet genom alla experiment.

5,2) Experimentella uppgifter / "spel": Användningen av mock skannern införlivas stegvis: (1) instruktioner visas medan barnet sitter på MOCk skannern, (2) instruktionerna upprepas med tryckta kort som speglar en datorskärm, (3) de första exemplen löses med hjälp av forskargruppen, (4) utbildningen objekt presenteras sedan i realtid, ( 5) som ett nästa steg barnet erbjuds att använda hörlurar och förinspelade scanner bakgrundsljud spelas upp under presentationen av utbildningen poster, (6) Slutligen är att barnet får spela spelet inuti hånar skannern. Forskargruppen ger förståelse för experimentella uppgifter.

Om fler än ett svar verktyg, som en knapp i varje hand, är det viktigt att definiera vilka svar verktyg motsvarar som svar. Ett barn kanske inte vet skillnaden mellan höger och vänster. Uppstoppade djur (t.ex. en apa) kan placeras intill ena sidan av barnet. Istället för att instruktionerna "tryck på höger knappen", instruktionerna ändras till "tryck apan knappen".

5) Regler för kommunikation: Under utbildningen barnet lära sig att en mild hand press på sina ben signalerar att de rör sig för mycket. Denna signal fungerar som ett kommunikationsmedel möjligheten mellan forskargruppen och barnet under själva fMRI experimentet. Det förklaras för barnet att tal bör undvikas under bilden förvärvet eftersom det kan störa den experimentella uppgiften prestanda och data påverkar kvaliteten.

6) Kort paus / tärningsspel: Under en paus, får tärningarna användas för att avgöra en slumpmässig ordning i vilken de spel som kommer att spelas under fMRI experiment. Detta säkerställer randomisering över deltagare.

7) Repetition av huvudpunkter: Innan du påbörjar fMRI-experiment rekommenderas att forskaren upprepar de viktigaste reglerna för neuroradiologiska session till barnet. För att minimera minne krav på små barn, är det bra att sammanfatta viktig information i några huvudpunkter och upprepa dem under hela sessionen.

8) Felsökning: När ett barn tvekar att delta i träningen eller fMRI experiment, är forskare uppmanas att (1) agera omedelbart, (2) erbjudande om att ta en paus, (3) bemöta de farhågor och försäkra att deltagandet är frivilligt , och beroende på barnets val sessionen är antingen avbrytas i förtid eller (4) vilt strategier som rekommenderas av lek terapeuter ^12,26 används för att hjälpa en mer ängsliga barn bli bekant med den nya miljön. Det är viktigt att använda flexibla tillvägagångssätt som tillåter ett barn att delta i en takt som är bekvämt för dem. Behöver dock barnets val deltagande skall kunna konstateras.

9) MR utbildning utan håna skanner: Om forskare eller kliniker inte har tillgång till en falsk scanner område, är spelet strategier som används av lek terapeuter rekommenderas ^26. Till exempel kan en neuroradiologiska session simuleras med hjälp av bilder eller en modell av en MR-scanner ^12. Dessutom beteendemässiga tillvägagångssätt med hyposensibilisering och operant beteendetekniker ^13-15,17,23 har bidragit till att minska stress hos barn och öka antalet barn att framgångsrikt slutföra sina neuroradiologiska session.

Pediatric Neuroimaging Session III: Bryt och metall Screening

10) Metall screening: Innan MR-rummet måste varje deltagare och förälder fylla i och underteckna en MRI screening formulär. Dessutom behöver barnet måste kontrolleras för järnhaltiga objekt. En handburen metalldetektor eller en magnet kan användas för att införa screening lekfullt (t.ex. "låtsas vi är på flygplatsen").

Pediatric Neuroimaging Session IV: fMRI-experiment (45 till 60 min)

Allmänt: Under fMRI experimentet är den största utmaningen för många barn att hålla sig mycket stilla under en lång tid. Det rekommenderas att hålla varje experiment så kort som möjligt eller att dela upp försöket i två experimentella körningar. Vår erfarenhet är att köra bildbehandling gånger med högst fem till sju minuter har visat accomplishable av barn grundskolan år eller yngre. Den totala längden av imaging sessionen bör också övervägas. Men det är lättare för ett barn att gå igenom en lång avbildning möte med flera korta experimentella körningar än att genomföra en kortare session med längre experimentella körningar. Neuroimaging experiment använder ofta ett block design där olika experimentella uppgiften förutsättningar presenteras i en serie av efterföljande block. Barn kan lätt bli förvirrad av Changning uppgiften kräver i en experimentell köra och därför rekommenderas att hålla uppgiften villkor separerade (t.ex. genom provtagning två olika uppdrag villkor i två på varandra följande experimentella körs med en paus mellan).

11) underlätta övergången: Att underlätta barnets övergång till de verkliga MR rummet är barnet åtföljs av en forskare medlem och kan välja att ta med en förälder och barnets favorit uppstoppade djur, så länge som leksaken inte innehåller några järn delar. Dessutom en forskargrupp medlem rekommenderas att följa med barnet.

12) Utrustning kolla: Skärmen och spegel positionering (för visuell experiment), ljudvolym (för hörsel-experiment), och verktyg svar måste kontrolleras och hörselskydd (t.ex. öronproppar) bör lämnas för telefonister i MRT-salen. Kontrollera svaret verktyg och inställningar med tillämpade exempel (t ex spela frågor för barnet att testa ljudinställningarna och ha barnet besvara dem). Forskargruppen ska se till att varje familjemedlem närvarande i MR-rummet fått information om lämpligt beteende och regler, särskilt vad gäller säkerhet.

13) fMRI / experimentell uppgift prestanda: Uppgift instruktioner ska upprepas innan varje spel (experimentell uppgift). Efter varje spel, belönar den virtuella klistermärke kartlägga barnets samarbetet. Även i MR-scannern, skall barnets komfort och rörelse övervakas. Närvaron av en forskargrupp medlem i MRT-salen har visat sig vara mycket fördelaktigt, barnets välbefinnande och beteende kan observeras, och nödvändig kommunikation och motiverande feedback kan ges direkt till barnet. Chef förflyttning av barnet kan ses av forskargruppen närvarande ledamoten i MRT-salen, eller som forskaren övervakning bilden förvärvet utanför MRT rummet. En mild hand trycker praktiseras under träningspasset signaler till barnet att de rör sig för mycket. För experiment med flera experimentella körningar, en kort paus halvvägs genom neuroradiologiska sessionen håller komfort. Som en motiverande faktor i pausen, kan barnet visas hans eller hennes egen hjärna bilder.

14) Strukturella bild förvärv: Slutligen strukturella MR bild Förvärvet kräver deltagaren att ligga stilla utan att utföra någon experimentell uppgift. Barnet kan bli underhållen genom att titta på en kort film under denna tid. Rekommenderad exempel på lämpliga filmer är djur filmer eller dokumentärer som de är roligt och det är osannolikt att framkalla skratt som kan leda till huvudrörelser under bildtagning. Barnet hanterar restriktion för förflyttning under tiden av bilden förvärvet lättare om beskedet att bilder förvärvas under denna tid kommer att presenteras för dem som en gåva att ta med hem, till exempel en CD med barnets hjärna bilder.

15) Utgående: När bilden förvärvet är klart ersättning förfarande följer inklusive gåvor, priser och en CD med förvärvade hjärnan bilder för barnet att ta med hem.

Representativa resultat

Användning av lämpliga förberedelser protokoll och barnvänliga förfaranden imaging en positiv inverkan på samarbete, motivation och upplevelsen av de deltagande barnen och deras familjer. Användning av detta protokoll minskar den totala rörligheten och därmed ökar chansen att få bilder av hög kvalitet utan användning av sedering eller GA.

Med hjälp av gällande protokoll vi har nyligen fått funktionella och strukturella uppgifter hjärnavbildning för en grupp av förskola åldern barn (från 4,9 till 6,3 år / medelålder 5,5 år). Över 95% av alla barn har kunnat slutföra ett neuroradiologiska sammanträde innehåller mock scanner utbildning och fMRI-experiment. De riktlinjer och rutiner som presenteras i detta protokoll var utformade för barn neuroradiologiska sessioner. Men den allmänna principen och många av de beskrivna verktygen kan tillämpas på barn avbildning sessioner i allmänhet såsom bild förvärv av andra kroppsdelar.

Discussion

Framväxten av funktionella och strukturella MRI för att studera den mänskliga hjärnan har underlättat möjligheterna att granska typiska samt atypiska hjärnans struktur och funktion och därför är mycket lovande för både forskning och kliniska ändamål ^6. Men MR-studier i de yngre åldersgrupperna vara mindre talrika jämfört med de vuxna, ungdomar eller barn, vilket främst beror på tekniska och praktiska svårigheter när de utför pediatrisk neuroradiologiska sessioner. Den aktuella videon-protokollet presenterar praktiska lösningar på de viktigaste praktiska utmaningar som kan ha förhindrat forskargrupper från att utföra (f) MRI experiment i små barn.

Utmaningar med pediatrisk neuroimaging är många, men forskarna är överens om att de två viktigaste hindren som måste övervinnas: nivå av oro / ångest och deltagare rörelse ^2,4,7,25. Oro och ångest är vanligt förekommande i kliniska patienter som genomgår avbildning förfaranden. Det beräknas att 4 till 20% av alla patienter som vägrar att genomgå MR session eller avsluta en avbildning session innan den är slutförd ^27. Ett ofullständigt klinisk avbildning session kan få allvarliga konsekvenser eftersom det kan fördröja korrekt diagnos och eventuell behandling ^22. MRT sessioner hos barn har rapporterats att införa ännu högre nivåer av ångest / oro ^7,18. Kunde dock Rosenberg et al., (1997) visar att stress hos barn mellan 6 och 17 kan minskas betydligt genom en noggrann ämne förberedelser, inklusive användning av falska scanners.

Den intensiva scanner buller som alstras av en överföring av gradienten spolar under konventionell kontinuerlig bildtagning är en potentiell källa till ångest eller obehag ^28. Denna skanner bakgrundsljud (SBN) kan inte bara orsaka ångest och obehag i deltagaren, men kan eventuellt påverka experimentella paradigm (t.ex. under hörsel eller uppmärksamhet arbetsuppgifter ^29,30. Ett sätt att kringgå exponering för SBN är att använda interfolierade uppgifter Förvärvet konstruktioner såsom beteende interfolierade gradienten (BIG) teknik ^31,32 eller glesa temporala stickprov ^29,30,33-36 (se Gaab et al. 2007 för en utförlig diskussion om fördelar och nackdelar med "tyst" imaging modeller).

Som ytterligare ett hinder att övervinna, är rörelse begränsning krävs för att uppnå hög kvalitet och diagnostiskt relevanta uppgifter. I klinisk praxis är barn under en viss ålder (oftast mellan 6 till 8 år) ofta avbildas med sedering eller narkos (GA) ^20. Men förutom eventuella risker för barnet, Georgien och sedering både leda till ökad avbildning tid och högre kostnader på grund av användningen av extern personal, utrustning och mediciner ^23. Sedering eller GA används inte vid fMRI på grund av dess potentiella inverkan på nivån i blodet beroende kontrast (BOLD kontrast) ^1. Dessutom har många neuroradiologiska uppgifter förutsätter barnet att vara alert och lyhörd.

Det har visat sig att lekterapi, simulering och beteendemässiga metoder (t.ex. kognitiv beteendeterapi, beteendeterapi förstärkning) är framgångsrika metoder för att minska ångest, minska den totala rörelse och att MR utan sedering på barn så unga som 3 år ^23,14. Det aktuella protokollet innehåller idéer och inslag av de viktigaste beteendemässiga förvaltningsteknik för att datum i en komplett neuroradiologiska protokoll och därmed strävar efter att erbjuda forskare och kliniker praktiska riktlinjer för att utforma och utföra bildbehandling sessioner med vaken, små barn. Användningen av det nuvarande protokollet har visat sig öka antalet barn som klarar av att genomföra en neuroradiologiska session. Användningen av en barnvänlig och ålder lämplig pediatrisk neuroradiologiska protokoll kan också möjligt för läkare att minska användningen av sedering eller GA hos barn som genomgår bildbehandling förfaranden och förväntas öka uppkomsten av pediatriska imaging studier i de yngre åldersgrupperna.