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Biology

Faire jouer IRM enfant - Protocole neuroimagerie pédiatrique, lignes directrices et la procédure

Published: July 30, 2009 doi: 10.3791/1309

Summary

Malgré une augmentation de l'utilisation de l'imagerie par résonance structurale et magnétique fonctionnelle (IRMf) chez l'humain, l'étude des jeunes populations pédiatriques reste un défi. Nous présentons un hands-on, le protocole vidéo étape par étape, y compris des directives pour les cliniciens et les chercheurs intention de procéder à (f) l'IRM chez les jeunes enfants.

Abstract

Dans la dernière décennie, il ya eu une augmentation dans l'utilisation de l'imagerie par résonance structurale et magnétique fonctionnelle (IRMf) pour étudier les bases neurales de la perception, la cognition et du comportement humain

Protocol

Nous avons intégré des lignes directrices générales des essais expérimentaux ainsi que des approches spécifiques IRM 12-23 dans un protocole de neuroimagerie complet destiné à guider les chercheurs et les cliniciens au cours des séances avec neuroimagerie enfants éveillés aussi jeunes que quatre ans. Premièrement, nous voulons mettre l'accent sur les directives générales d'essai adaptées pour les examens IRM. Deuxièmement, nous fournissons une pratique, étape par étape, la description de notre protocole de neuroimagerie. Dans notre expérience, une seule séance d'environ 2,5 heures (y compris une imagerie en temps maximal de 45-60 minutes) est suffisante pour former et guider un enfant à travers une session de neuroimagerie.

Directives générales

Comme à chaque séance d'essais avec des populations pédiatriques, les orientations générales et des recommandations sur la meilleure façon de travailler avec de jeunes enfants devraient être considérés 24. Nous soulignons le confort, la pertinence et la motivation (CAM) et fournissent des définitions de ces concepts.

(C) Confort: Le confort est définie comme l'état émotionnel d'un jeune participant impliqué dans une session d'imagerie où le sentiment de menace est minimisé et la sécurité est maximisée.

Environnement: En ligne avec autres groupes de recherche 19,20, nous considérons la partie scanner se moquer un endroit idéal pour démarrer une session de neuroimagerie. Idéalement, une partie scanner maquette reproduit la salle réelle IRM et le scanner IRM le plus possible (par exemple, y compris un scanner IRM maquette en miroir l'apparence d'un scanner IRM réels et les sons produits) 20. Cette chambre dispose du même équipement (outils d'intervention, par exemple) que la salle réelle IRM. Sans un champ magnétique statique, il est un endroit sûr pour familiariser l'enfant avec la procédure d'imagerie d'une manière appropriée à l'enfant. La partie scanner maquette peut être conçu d'une manière adaptée aux enfants en ajoutant des animaux en peluche, en plaçant quelques jouets dans la chambre (pas trop car cela pourrait être gênant), avoir des parents et la fratrie s'asseoir sur la taille des enfants chaises et table, et fournir des collations parent-approuvé et les boissons. Nous avons en outre fournir à l'enfant un tableau autocollant, un CD avec des images de l'enfant structurelles du cerveau, et un coffre au trésor avec un certificat-cadeau et d'autres petits lots.

Famille et amis: Un moyen de faciliter la participation active durant une session de neuroimagerie est d'encourager les enfants participants à inviter leur famille, frères et sœurs et amis, ou à apporter leur propre animal en peluche ou des jouets. En outre, les enfants et leurs parents devraient être autorisés à choisir s'ils préfèrent avoir un seul parent est présent dans la salle d'IRM pendant l'expérience IRMf.

Vêtements: Vêtements sans pièces métalliques (par exemple, des boutons ou des fermetures à glissière) est obligatoire. Les enfants peuvent préfèrent porter leurs propres vêtements. Toutefois, la tenue vestimentaire appropriée (blouses d'hôpital, par exemple) devrait être disponible si nécessaire. En matière de formation et des salles de l'IRM peut être froid, une couverture peut offrir le confort de l'enfant supplémentaire.

(A) Pertinence: Adéquation décrit les cadres et les contextes utilisés pour présenter les activités et les matériaux pendant la session de neuroimagerie par rapport à la tranche d'âge étudiée.

Terminologie: La terminologie et les pratiques utilisées pendant les sessions de neuro-imagerie en pédiatrie doit être soigneusement choisi. Cela peut éviter des malentendus ou une atmosphère effrayante. Termes inappropriés, par exemple, sont les suivants: "il est vraiment fort, mais il ne vous blessera pas» ou «comment faites-vous à l'intérieur de la machine, il est recommandé d'utiliser un langage positif qui est facilement compris par les enfants et de répondre?. problèmes potentiels directement. Eviter certaines phrases peuvent être avantageux pour la session et un choix adaptés aux enfants de termes techniques est recommandée ("caméra cerveaux», par exemple au lieu de "machine à IRM", "cliquez caméra" au lieu de «bruit du scanner», etc ).

Idées reçues: Un objectif important est de clarifier les idées fausses de l'enfant sur ​​l'imagerie le plus tôt possible pendant la session de neuroimagerie. Une description de l'étude facilement compréhensible devrait être communiqué avant la visite et peut être répété au début de la session de neuroimagerie.

Outils Réponse: Utilisation des outils de réponse spécifique adaptée à l'âge du participant s'est avérée bénéfique 25. Par exemple, lors de l'utilisation de divers instruments (par exemple des écouteurs, des boutons de réponse, eye tracker, etc), il est important d'utiliser ceux qui sont adaptés aux enfants en taille et en forme. Ces instruments doivent être soigneusement placé de sorte que l'enfant n'a pas wIggle et se déplacer dans une tentative pour atteindre les périphériques de réponse.

État affectif: Comme à chaque session de test, il est essentiel d'être sensible à l'état affectif du participant. Les enfants ne peuvent pas toujours exprimer leurs sentiments faciles, mais l'anxiété, l'ennui ou la frustration ont besoin d'être reconnues et traitées rapidement 7,24. Préoccupations doivent être adressées directement et questions doivent être posées de manière appropriée à l'enfant.

Approche flexible: Il est fortement recommandé de tenir compte des besoins spécifiques de chaque enfant et de laisser suffisamment de temps pour faire une approche flexible possible (par exemple aider à option selon les enfants, séances de formation supplémentaires, prévoyant suffisamment de temps pour la session de neuroimagerie, etc ).

(M) Motivation: Motivation décrit la volonté d'un participant à coopérer activement dans un contexte de recherche donné.

Child-Friendly Thèmes: Nous recommandons d'utiliser un thème amusant que les enfants guides tout au long de la séance de neuro-imagerie (par exemple, une histoire d'aventure). En agissant ainsi, les enfants deviennent investis et engagés dans la séquence des activités. Par ailleurs, un thème peut donner à l'équipe de recherche une opportunité de construire toutes les expériences et les paradigmes de la tâche d'une manière adaptée aux enfants (par exemple en utilisant des caractères de dessin animé).

Graphiques Autocollant traditionnels et virtuels: cartes autocollant sont bien connus comme des outils pour aider à motiver les enfants pour compléter des expériences différentes dans une seule session. Un tableau autocollant virtuel est analogue au tableau autocollant traditionnel, mais il peut être démontré (via un projecteur) à l'enfant quand l'intérieur du scanner IRM. Comme exemple, nous utilisons un tableau autocollant virtuel inspiré du jeu des enfants "Chutes and Ladders», où les participants doivent trouver leur chemin de la maison (ce qui ne peut être atteint par l'accomplissement des tâches expérimentales). Non seulement cela est amusant pour l'enfant, mais il donne le temps de l'équipe de recherche après chaque course (temps d'acquisition d'image pour une tâche expérimentale) pour préparer la prochaine.

Cours de l'action

I pédiatrique session neuroimagerie: Préparation

1) Avant la séance de neuroimagerie: En préparation pour la session de neuroimagerie, les familles participantes sont fournis avec des informations à travers les médias imprimés ou en ligne, qui contiennent des descriptions appropriées à l'âge offre un aperçu du contenu d'étude et de détails.

Pediatric session neuroimagerie II: Formation (environ 1 heure)

2) Bienvenue & paperasse: La session de neuroimagerie pédiatrique commence dans la partie scanner maquette, où l'équipe de recherche se félicite de l'enfant participant, famille et amis. Institutional Review Board (IRB) des formes (par exemple, le consentement et d'assentiment), le dépistage des formes MR scanner, et les procédures de remboursement sont examinées et il est assuré que la portée de la session de neuroimagerie est clair pour l'enfant et les parents.

3) (f) l'introduction d'IRM: La partie scanner maquette est introduit à l'enfant et les parents, y compris une brève description du scanner se moquer, les outils d'intervention et du matériel supplémentaire utilisé lors de la session de neuroimagerie. Un appareil photo numérique peut être utilisé pour expliquer comment un appareil photo classique prend des photos et comment une "caméra cerveau» (scanner IRM) fonctionne. Exemples de photos nettes et floues de démontrer l'impact du mouvement sur la qualité des photos ou des images (voir Figure 1). Restriction de mouvement peut être illustré par l'utilisation de jeux optionnels, tels que le «gel-jeu» ou «Statue-jeu». Ces jeux exigent l'enfant de rester parfaitement immobile (par exemple comme une sculpture de glace ou de la statue) pour une courte période de temps.

Figure 1
Figure 1. (A) de Sharp et (B) photos floues peuvent être utilisés pour démontrer l'impact du mouvement sur ​​la qualité d'image.

4) Introduction à l'expérience: Avant de présenter les tâches expérimentales, on peut commencer par une courte activité agréable. Ensuite, l'utilisation du scanner maquette est lentement incorporés.

5.1) Court métrage: Pour cette expérience un thème adapté aux enfants est ajouté à la session de neuroimagerie. Les enfants participent à un jeu d'aventure spatial qui est introduit par un court-métrage, les personnages principaux guider l'enfant à travers toutes les expériences.

5.2) expérimental tâches / "jeux": L'utilisation du scanner maquette est constituée par étapes: (1) les instructions sont indiquées lorsque l'enfant est assis sur le mocvitre du scanner k; (2) les instructions sont répétées en utilisant des cartes imprimées qui reflètent un écran d'ordinateur; (3) les premiers exemples sont résolus avec l'aide de l'équipe de recherche, (4) éléments de formation sont ensuite présentées en temps réel; ( 5) Dans une prochaine étape de l'enfant est offert à l'utilisation d'écouteurs et de pré-enregistré les bruits de fond du scanner sont lus lors de la présentation des éléments de formation; (6) Enfin, l'enfant est autorisé à jouer le jeu de l'intérieur du scanner se moquer. L'équipe de recherche assure la compréhension des tâches expérimentales.

Si vous utilisez plus d'un outil de réponse, comme un bouton dans chaque main, il est important de définir quel outil de réponse correspond à quelle réponse. Un enfant peut ne pas connaître la différence entre gauche et droite. Un animal en peluche (par exemple, un singe) peut être placé à côté d'un côté de l'enfant. Au lieu de l'instruction "appuyez sur le bouton de droite", les instructions sont modifiées pour "appuyer sur le bouton de singe".

5) Règles de la communication: Pendant la formation de l'enfant est enseigné qu'une presse main douce sur leurs signaux jambe qui ils sont trop bouger. Ce signal sert comme un moyen de possibilité de communication entre l'équipe de recherche et de l'enfant lors de l'expérience IRMf réelles. Il est expliqué à l'enfant que la parole doit être évitée lors de l'acquisition d'image car elle pourrait interférer avec l'exécution d'une tâche expérimentale et l'impact des données de qualité.

6) court pause / jeu de dés: Pendant une pause, les dés peuvent être utilisés pour déterminer un ordre aléatoire dans lequel les parties seront jouées lors de l'expérience IRMf. Cela garantit la randomisation tous les participants.

7) La répétition des points principaux: Avant de commencer l'expérience IRMf, il est recommandé que le chercheur répéter les règles les plus importantes pour la session de neuroimagerie pour l'enfant. Afin de minimiser les demandes de mémoire sur les jeunes enfants, il est utile de résumer les informations critiques en quelques points principaux et de réitérer ces durant toute la session.

Dépannage 8): Quand un enfant hésite à prendre part à la session de formation ou une expérience IRMf, les chercheurs sont invités à (1) agir immédiatement; (2) offrir de faire une pause; répondre aux préoccupations (3) et assurer que la participation est volontaire et selon le choix de l'enfant à la session soit interrompue prématurément ou (4) des stratégies de jeu tel que recommandé par les thérapeutes jouent 12,26 sont utilisés pour aider un enfant plus anxieux à l'aise avec le nouvel environnement. Il est important d'utiliser des approches flexibles qui permettent à un enfant de participer à un rythme qui est confortable pour eux. Cependant, le choix de l'enfant dans la participation doit être évidente.

9) la formation du scanner IRM sans se moquer: Si les chercheurs ou les cliniciens n'ont pas accès à une zone scanneur maquette, les stratégies de jeu aussi utilisés par les thérapeutes jouent sont fortement recommandés 26. Par exemple, une session de neuroimagerie peut être simulé en utilisant des images ou un modèle d'un scanner IRM 12. Par ailleurs, les approches comportementales à l'aide de désensibilisation et opérant des techniques comportementales 13-15,17,23 ont contribué à réduire la détresse chez les enfants et d'augmenter le nombre d'enfants complètent avec succès leur session de neuroimagerie.

Pediatric session neuroimagerie III: Pause et le dépistage des métaux

10 de dépistage des métaux): Avant d'entrer dans la salle d'IRM, chaque participant et les parents doivent remplir et signer un formulaire de dépistage par IRM. De plus, l'enfant doit être vérifié pour les objets ferreux. Une main tendue détecteur de métaux ou d'un aimant peut être utilisé pour introduire le dépistage du ludique (par exemple "faire semblant que nous sommes à l'aéroport»).

Pediatric session neuroimagerie IV: Expérience IRMf (45 à 60 min)

Général: Pendant l'expérience IRMf, le plus grand défi pour de nombreux enfants est de rester parfaitement immobile pendant une longue période de temps. Il est recommandé de garder chaque expérience aussi courte que possible, ou de diviser l'expérience en deux cycles expérimentaux. Dans notre expérience, exécutez temps d'imagerie avec un maximum de cinq à sept minutes ont prouvé réalisable par des enfants d'âge primaire ou plus jeunes. La longueur totale de la séance d'imagerie devrait également être envisagée. Cependant, il est plus facile pour un enfant de passer par une séance d'imagerie de long avec plusieurs pistes courtes expérimentale que de terminer une session plus courte avec des trajets plus longs expérimental. Expériences de neuroimagerie ont souvent recours à une conception de bloc dans lequel différentes conditions tâche expérimentale sont présentés dans une série de blocs ultérieurs. Les enfants peuvent facilement se confondre par Changla tâche exige ING au sein d'un long expérimentale et il est donc recommandé de garder les conditions de travail séparées (par exemple, par un échantillonnage à deux conditions différentes tâches dans deux essais expérimentaux ultérieurs avec une pause entre les deux).

11) Faciliter la transition: Pour faciliter la transition de l'enfant à la salle réelle IRM, l'enfant est accompagné par un membre du personnel de recherche et peuvent choisir de porter le long d'un parent et favori de l'enfant animal en peluche, aussi longtemps que le jouet ne contient pas de métaux ferreux pièces. De plus, une membre de l'équipe de recherche est recommandé d'accompagner l'enfant.

12) Vérifier l'équipement: le positionnement de l'écran et miroir (pour des expériences visuelles), le volume sonore (pour des expériences auditives), et des outils d'intervention doivent être vérifiés et la protection de l'oreille (par exemple, des bouchons d'oreille) doit être fourni pour les préposés à la salle d'IRM. Consultez les outils d'intervention et les paramètres avec des exemples appliqués (questions jouent par exemple à l'enfant de tester les paramètres audio et avoir l'enfant d'y répondre). L'équipe de recherche doit s'assurer que chaque membre de la famille présents dans la salle d'IRM ont reçu des informations sur le comportement approprié et les règles, en particulier concernant la sécurité.

13) IRMf / expérimental exécution de la tâche: les instructions de travail doit être répété avant le début de chaque jeu (tâche expérimentale). Après chaque jeu, le tableau des récompenses virtuelles autocollant de coopération de l'enfant. Alors que dans le scanner IRM, le confort de l'enfant et le mouvement doivent être surveillés. La présence d'un membre de l'équipe de recherche dans la salle d'IRM s'est avérée être très avantageux; l'enfant bien-être et le comportement peut être observé, et de communication essentiel et motivant feedback peut être remis directement à l'enfant. Mouvement de la tête de l'enfant peuvent être observées par les membres présents l'équipe de recherche dans la salle de l'IRM ou par le chercheur de surveillance de l'acquisition de l'image en dehors de la salle d'IRM. Une presse main douce pratiquée durant la session de formation des signaux à l'enfant qu'ils sont trop bouger. Pour des expériences avec plusieurs essais expérimentaux, d'une manière courte pause moitié grâce à la session de neuroimagerie maintient le confort. Comme un facteur de motivation lors de la pause, l'enfant peut être montré son image propre cerveau.

14) d'acquisition d'image structurels: Enfin structurelles acquisition d'images IRM nécessite au participant de rester immobile sans effectuer aucune tâche expérimentale. L'enfant peut se divertir en regardant un court film pendant ce temps. Exemples recommandé de films appropriés sont des films ou des documentaires animaux car ils sont agréables et peu susceptible d'induire des rires qui peut conduire à la tête des mouvements lors de l'acquisition de l'image. L'enfant s'occupe de restriction de mouvement pendant le temps d'acquisition des images plus facilement si on leur dit que les images acquises pendant ce temps sera présenté à eux comme un cadeau à emporter à la maison, comme un CD avec des images du cerveau de l'enfant.

15) Fermeture: acquisition de l'image Une fois terminée la procédure de remboursement suit y compris des dons, des prix et un CD avec des images cérébrales acquises pour l'enfant à la maison.

Les résultats représentatifs

L'utilisation de protocoles de préparation et des procédures appropriées d'imagerie adaptées aux enfants une influence positive sur la coopération, la motivation et l'expérience de nos enfants participants et leurs familles. L'utilisation de ce protocole réduit le mouvement d'ensemble et augmente ainsi les chances d'obtenir des images de haute qualité sans l'utilisation de la sédation ou une AG.

En utilisant le protocole actuel, nous avons récemment obtenu fonctionnelle et structurelle des données d'imagerie cérébrale pour un groupe d'enfants d'âge préscolaire âgés (âgés de 4.9 à 6.3 ans / âge moyen 5,5 ans). Plus de 95% de tous les enfants ont été en mesure de terminer une session de neuroimagerie y compris la formation du scanner IRMf maquette et d'expérimenter. Les directives et les procédures présentées dans ce protocole ont été conçus pour des séances de neuro-imagerie pédiatrique. Cependant le principe général et de nombreux outils décrits peuvent être appliqués à l'imagerie pédiatrique séances en général, comme l'acquisition d'images d'autres parties du corps.

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Discussion

L'émergence de l'IRM fonctionnelle et structurelle pour étudier le cerveau humain a facilité les possibilités d'examiner typiques ainsi que la structure atypique du cerveau et des fonctions et détient donc très prometteur tant pour la recherche et à des fins cliniques 6. Cependant, des études IRM dans les groupes d'âge les plus jeunes restent moins nombreux par rapport à ceux des adultes, adolescents ou enfants, qui est principalement dû à des difficultés techniques et pratiques lors de la réalisation des séances de neuro-imagerie pédiatrique. L'actuel protocole de vidéo présente des solutions pratiques pour relever les défis principaux pratique qui peut avoir empêché des groupes de recherche à partir de la scène (f) des expériences d'IRM chez les jeunes enfants.

Défis de la neuroimagerie pédiatriques sont nombreuses, mais les chercheurs conviennent que les deux principaux obstacles à surmonter sont les suivants: niveau d'anxiété / de détresse et le mouvement participant 2,4,7,25. L'anxiété et la détresse sont fréquemment rapportés chez les patients subissant des procédures cliniques d'imagerie. On estime que 4 à 20% de tous les patients refusent de se soumettre à la session d'IRM ou de terminer une session d'imagerie avant la fin 27. Une séance d'imagerie incomplète cliniques peuvent avoir de graves conséquences car elle peut retarder le diagnostic approprié et 22 traitements possibles. Séances d'IRM chez les enfants ont été signalés à imposer des niveaux encore plus élevés d'anxiété / de détresse 7,18. Cependant, Rosenberg et al., (1997) pourrait montrer que la détresse chez les enfants âgés de 6 à 17 peut être considérablement réduit par une préparation minutieuse soumise, y compris l'utilisation de scanners maquette.

Le bruit du scanner intense produite par le déplacement des bobines de gradient lors de l'acquisition d'image classique en continu est une cause potentielle de l'anxiété ou d'inconfort 28. Ce bruit de fond du scanner (SBN) peut non seulement causer de l'anxiété et le malaise dans le participant, mais peuvent potentiellement interférer avec des paradigmes expérimentaux (par exemple lors de tâches auditives ou d'attention 29,30. Une façon de contourner l'exposition à la SBN est d'utiliser les données entrelacées conceptions d'acquisition tels que le comportement du gradient (BIG) technique entrelacée 31,32 ou clairsemés échantillonnage temporel 29,30,33-36 (voir Gaab et al. 2007 pour une discussion détaillée sur les avantages et les inconvénients de «silencieux» conçoit l'imagerie).

Comme un obstacle supplémentaire à surmonter, des restrictions de mouvement est nécessaire d'obtenir de haute qualité et des données pertinentes pour le diagnostic. En pratique clinique, les enfants en dessous d'un certain âge (habituellement entre 6 à 8 ans) sont souvent imagées par une sédation ou une anesthésie générale (AG) 20. Toutefois, outre les risques possibles pour l'enfant, GA et la sédation conduisent toutes deux à l'imagerie en temps accrue et des coûts plus élevés en raison de l'utilisation de personnel externe, de l'équipement et les médicaments 23. Sédation ou une AG n'est pas utilisé durant l'IRMf en raison de son influence potentielle sur le contraste dépendance de sang niveau (contraste BOLD) 1. Par ailleurs, les tâches neuroimagerie nombreuses exiger que l'enfant d'être vigilant et réactif.

Il a été démontré que les thérapies par le jeu, la simulation et les approches comportementales (par exemple, la thérapie cognitivo-comportementale, le renforcement du comportement) sont des méthodes efficaces de réduire l'anxiété, de réduire les mouvements d'ensemble et de permettre à l'IRM sans sédation chez les enfants aussi jeunes que 3 ans 23,14. Le protocole actuel intègre des idées et des éléments des principales techniques de gestion du comportement à ce jour dans un protocole de neuroimagerie complète et vise ainsi à offrir aux chercheurs ainsi que des cliniciens des guides pratiques pour concevoir et mener des séances d'imagerie avec éveillés, les jeunes enfants. L'utilisation du protocole actuel a prouvé pour augmenter le nombre d'enfants capables de réussir une session de neuroimagerie. L'utilisation d'un protocole adaptés aux enfants et l'âge de neuro-imagerie appropriée pédiatrique peut également permettre aux cliniciens de réduire l'utilisation de la sédation ou une AG chez les enfants subissant des procédures d'imagerie et devrait augmenter à l'émergence des études d'imagerie pédiatrique dans les groupes d'âge plus jeunes.

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Acknowledgments

Nous remercions les enfants et les familles participantes, l'ensemble du personnel à l'Hôpital pour enfants de Boston (CHB) avec gratitude particulière pour les techniciens d'IRM, sans qui nos études n'ont pas pu être réalisée. Nous sommes particulièrement reconnaissants à Arnold Cyr de participation et de l'aide lors de notre tournage vidéo et à un fonctionnement gestionnaire Devine Patricia à la Waltham CHB. Merci à la recherche et le personnel technique au MIT Athinoula A. Martinos Centre d'imagerie pour le partage de l'expérience dans l'acquisition des images IRM et d'analyse.

Cette recherche a été financée par la Fondation Charles H. Hood, Hôpital pour enfants de Boston Pilot subvention et le Fonds national suisse (RMN)

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Neurosciences No. 29 l'IRMf imagerie le développement les enfants la neuroimagerie pédiatrique le développement cognitif de l'imagerie par résonance magnétique l'imagerie pédiatrique protocole la préparation du patient un scanner maquette
Faire jouer IRM enfant - Protocole neuroimagerie pédiatrique, lignes directrices et la procédure
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Raschle, N. M., Lee, M., Buechler,More

Raschle, N. M., Lee, M., Buechler, R., Christodoulou, J. A., Chang, M., Vakil, M., Stering, P. L., Gaab, N. Making MR Imaging Child's Play - Pediatric Neuroimaging Protocol, Guidelines and Procedure. J. Vis. Exp. (29), e1309, doi:10.3791/1309 (2009).

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