Summary
Apesar do aumento no uso de imagens de ressonância magnética estrutural e funcional (fMRI) em humanos, o estudo de jovens populações pediátricas ainda é um desafio. Nós apresentamos um hands-on, protocolo de vídeo passo-a-passo e orientações para os médicos e pesquisadores que pretendam realizar (f) a RM em crianças pequenas.
Abstract
Na última década tem havido um aumento no uso da ressonância magnética estrutural e funcional (fMRI) para investigar as bases neurais da percepção humana, cognição e comportamento
Protocol
Nós incorporamos geral diretrizes de teste experimental, bem como ressonância magnética abordagens específicas em 23/12 um protocolo de neuroimagem completos destinados a orientar pesquisadores e clínicos de neuroimagem durante sessões com crianças acordadas a partir dos quatro anos de idade. Primeiro, nós procuramos enfatizar as diretrizes gerais de testes adaptados para exames de ressonância magnética. Segundo, nós fornecemos um hands-on, descrição passo a passo do nosso protocolo de neuroimagem. Em nossa experiência, uma única sessão de aproximadamente 2,5 horas (incluindo um tempo de imagem máxima de 45-60 minutos) é suficiente para treinar e orientar uma criança através de uma sessão de neuroimagem.
Diretrizes Gerais
Como em todas as sessões de testes com populações pediátricas, as orientações gerais e recomendações para a melhor forma de trabalhar com crianças pequenas devem ser consideradas 24. Destacamos adequação, conforto e motivação (CAM) e fornecer definições desses conceitos.
(C) Conforto: O conforto é definido como o estado emocional de um jovem participante envolvido em uma sessão de imagem, onde o sentimento de ameaça é minimizado e segurança é maximizada.
Ambiente: Em linha com outros grupos de pesquisa 19,20, consideramos a área scanner zombar um lugar ideal para iniciar uma sessão de neuroimagem. Idealmente, uma área de scanner zombar replica o ambiente actual de ressonância magnética e scanner MR na maior extensão possível (por exemplo, incluindo um scanner de ressonância magnética falsa aparência de um scanner espelhamento MR reais e os sons produzidos) 20. Este quarto oferece os mesmos equipamentos (ferramentas de resposta, por exemplo) como o quarto real de ressonância magnética. Sem um campo magnético estático, é um lugar seguro para familiarizar a criança com o processo de imagens de uma forma infantil apropriada. A área de scanner simulação podem ser concebidas de uma forma amiga da criança através da adição animais empalhados, colocando alguns brinquedos na sala (não muitos, porque isso poderia ser uma distração), tendo os pais e irmãos sentar-se no tamanho infantil cadeiras e mesa, e fornecendo alguns snacks aprovados pelos pais e bebidas. Nós ainda fornecer a criança com um gráfico etiqueta, um CD com imagens da criança estruturais do cérebro, e um baú do tesouro com um certificado de presente e outros prêmios de pequeno porte.
Família e amigos: Uma forma de facilitar a participação ativa durante uma sessão de neuroimagem é incentivar as crianças participam de convidar seus familiares, irmãos e amigos ou para levar seus próprios animais de pelúcia ou brinquedos. Além disso, as crianças e seus pais devem poder escolher se preferem ter um pai estar presente na sala de ressonância magnética durante o experimento fMRI.
Vestuário: Vestuário, sem peças metálicas (por exemplo, botões ou zíperes) é obrigatória. As crianças podem preferir usar suas próprias roupas. No entanto, vestuário apropriado (por exemplo, vestidos de hospital) deve estar disponível, se necessário. Como a formação e salas de ressonância magnética pode ser frio, um cobertor pode oferecer o conforto da criança adicional.
(A) Adequação: Adequação descreve os quadros e contextos usado para apresentar as atividades e materiais durante a sessão de neuroimagem em relação à faixa etária estudada.
Terminologia: A terminologia e práticas utilizadas durante as sessões de neuroimagem pediátrica deve ser cuidadosamente escolhido. Se o fizer, pode evitar equívocos ou uma atmosfera assustadora. Termos inadequados, por exemplo, incluem o seguinte: "é muito alto, mas não vai machucá-lo" ou "como você está fazendo dentro da máquina Recomenda-se usar uma linguagem positiva que é facilmente compreendida por crianças e endereço?. possíveis problemas diretamente. Evitar certas frases pode ser vantajoso para a sessão e uma escolha apropriada filho de termos técnicos é recomendada ("câmera cérebro" por exemplo, em vez de "máquina de ressonância magnética", "clique da câmera" em vez de "ruído scanner", etc ).
Equívocos: Um objetivo importante é esclarecer equívocos da criança sobre imagem o mais cedo possível durante a sessão de neuroimagem. Uma descrição do estudo de fácil compreensão deve ser comunicada antes da visita e pode ser repetido no início da sessão de neuroimagem.
Ferramentas de resposta: Utilizando ferramentas de resposta específico e adequado para a idade do participante tem provado ser benéfica 25. Como exemplo, quando se utiliza diversos instrumentos (fones de ouvido por exemplo, botões de resposta, tracker olhos, etc), é importante usar aqueles que são apropriadas criança em tamanho e forma. Esses instrumentos devem ser cuidadosamente posicionado de modo que a criança não wIggle e se movem em uma tentativa de alcançar os dispositivos resposta.
Estado afetivos: Como em todas as sessões de teste, é essencial estar atento ao estado afetivo do participante. As crianças não podem sempre expressar os seus sentimentos facilmente, mas o tédio, ansiedade ou frustrações precisam ser reconhecidos e tratados prontamente 7,24. Preocupações precisam ser abordadas diretamente e questões precisam ser colocadas de uma forma infantil apropriada.
Abordagem flexível: É altamente recomendável para dar conta das necessidades específicas de cada criança e permitir tempo suficiente para fazer uma abordagem flexível possível (por exemplo, ajudar opcional, dependendo da criança, sessões de treinamento adicional, permitindo tempo suficiente para a sessão de neuroimagem, etc ).
(M) Motivação: Motivação descreve o desejo de um participante para cooperar activamente dentro de um ambiente de pesquisa dado.
Amiga da Criança Temas: Recomendamos o uso de um tema divertido que orienta as crianças durante toda a sessão de neuroimagem (por exemplo, uma história de aventura). Ao fazer isso, as crianças tornam-se investido e engajados na seqüência das atividades. Além disso, um tema pode dar a equipe de pesquisa uma oportunidade para construir todas as experiências e paradigmas tarefa de uma forma amiga da criança (por exemplo, usando personagens de desenhos animados).
Adesivo gráficos tradicionais e Virtual: Adesivo gráficos são bem conhecidos como ferramentas para ajudar a motivar as crianças para completar experiências diferentes dentro de uma sessão. Um gráfico de etiqueta virtual é análogo ao gráfico etiqueta tradicional, mas pode ser mostrado (via projetor) para a criança quando dentro do scanner MR. Como exemplo, usamos um gráfico etiqueta virtuais modelados após o jogo das crianças "Chutes and Ladders", onde os participantes têm de encontrar o seu caminho de casa (isso só pode ser alcançado através do preenchimento das tarefas experimental). Não só isto é divertido para a criança, mas ele dá o tempo da equipe de pesquisa após cada corrida (tempo de aquisição de imagem para uma tarefa experimental) para se preparar para a próxima.
Curso de Ação
Sessão I pediátricos Neuroimagem: Preparação
1) Antes da sessão de neuroimagem: Em preparação para a sessão de neuroimagem, as famílias participantes recebem informações por meio de impressão ou de mídia online, que contêm idade apropriada descrições oferecendo uma visualização do conteúdo de estudo e detalhes.
Pediátricos Neuroimagem Sessão II: Treinamento (aproximadamente 1 hora)
2) Bem-vindo e papelada: A sessão de neuroimagem pediátrico começa na área scanner mock, onde a equipa de investigação saúda a participação da criança, família e amigos. Institucional Review Board (IRB) formas (por exemplo, o consentimento, e formas de parecer favorável), as formas de triagem MR scanner, e os procedimentos de reembolso são revistos e é garantido que o escopo da sessão de neuroimagem é claro para a criança e os pais.
3) introdução (f) RM: A área scanner simulada é apresentada para a criança e os pais, incluindo uma breve descrição do scanner mock, as ferramentas de resposta e material adicional utilizado durante a sessão de neuroimagem. Uma câmera digital pode ser usado para explicar como uma câmera normal tira fotos e como uma "câmara cérebro" (MRI scanner) funciona. Exemplos de imagens nítidas e embaçada demonstrar o impacto do movimento sobre a qualidade das fotos ou imagens (ver Figura 1). Restrição de movimento pode ser ilustrada através do uso de jogos de opcionais, tais como o "congelamento do jogo" ou "Estátua-Game". Estes jogos exigem que a criança ficar muito ainda (por exemplo, como uma escultura de gelo ou uma estátua) por um período curto de tempo.
Figura 1. (A) Sharp e (B) imagens borradas podem ser usados para demonstrar o impacto do movimento sobre a qualidade da imagem.
4) Introdução à experiência: Antes de introduzir as tarefas experimental pode-se começar com uma atividade de curto agradável. Em seguida, o uso do scanner simulado é lentamente incorporadas.
5.1) filme curto: Para esta experiência um tema adequado para crianças, é adicionado à sessão de neuroimagem. As crianças participam de um jogo de aventura espacial que é introduzido por uma curta-metragem; os personagens principais guia a criança através de todos os experimentos.
5.2) Experimental tarefas / "games": O uso do scanner simulado é constituída por etapas: (1) as instruções são mostradas enquanto a criança está sentada na mock scanner; (2) as instruções são repetidas usando cartões impressos que espelham uma tela de computador; (3) os primeiros exemplos poucos são resolvidos com a ajuda da equipe de pesquisa; (4) itens de treinamento são então apresentados em tempo real; ( 5) como uma próxima etapa a criança é oferecido o uso de fones de ouvido e sons pré-gravados de fundo scanner são reproduzidas durante a apresentação dos itens de treinamento; (6) finalmente, o filho está autorizado a jogar o jogo dentro do scanner mock. A equipe de pesquisa garante a compreensão das tarefas experimentais.
Se usar mais do que uma ferramenta de resposta, como um botão em cada mão, é importante definir qual ferramenta de resposta que corresponde a resposta. A criança pode não saber a diferença entre esquerda e direita. Um bicho de pelúcia (por exemplo, um macaco) pode ser colocado ao lado de um lado da criança. Em vez de as instruções "pressione o botão direito", as instruções são alteradas para "pressionar o botão de macaco".
5) Regras de comunicação: Durante o treinamento a criança é ensinada que uma imprensa mão suavemente no seu pé sinais de que eles estão se movendo muito. Este sinal serve como um meio de possibilidade de comunicação entre a equipe de pesquisa e da criança durante o experimento fMRI real. É explicado à criança que o discurso deve ser evitado durante a aquisição da imagem como poderia interferir no desempenho da tarefa experimental e qualidade de dados de impacto.
6) break / Short jogo de dados: Durante uma pausa, dados podem ser usados para determinar uma ordem aleatória em que os jogos serão disputados durante o experimento fMRI. Isso garante randomização entre os participantes.
7) A repetição de pontos principais: Antes de iniciar o experimento fMRI é recomendável que o pesquisador repetir as regras mais importantes para a sessão de neuroimagem para a criança. A fim de minimizar as exigências de memória em crianças pequenas, é útil resumir as informações críticas em alguns pontos principais e reiterar os durante toda a sessão.
8) Resolução de problemas: Quando uma criança hesita em tomar parte na sessão de treinamento ou experiência fMRI, os pesquisadores são aconselhados a (1) agir imediatamente; (2) oferecer para fazer uma pausa; preocupações (3) endereço de e assegurar que a participação é voluntária e dependendo da escolha da criança a sessão seja interrompido precocemente ou (4) estratégias de jogo, tal como recomendado por terapeutas desempenham 12,26 são usados para ajudar a criança a mais ansioso se sentir confortável com o novo ambiente. É importante o uso de abordagens flexíveis que permitem que uma criança a participar em um ritmo que seja confortável para eles. No entanto, a escolha da criança na participação precisa ser evidente.
9) a formação de ressonância magnética, sem scanner simulada: Se os pesquisadores ou clínicos não têm acesso a uma área scanner mock, estratégias de jogo, usado por terapeutas jogar são altamente recomendados 26. Por exemplo, uma sessão de neuroimagem pode ser simulada usando imagens ou um modelo de scanner MR 12. Além disso, as abordagens comportamental por meio de dessensibilização e operante técnicas comportamentais 13-15,17,23 têm ajudado a reduzir o estresse em crianças e aumentar o número de crianças de concluir com êxito a sua sessão de neuroimagem.
Pediátricos Neuroimagem Sessão III: Ruptura e Triagem de Metal
10 de triagem Metal): Antes de entrar na sala de ressonância magnética, todos os participantes e os pais devem preencher e assinar um formulário de triagem de ressonância magnética. Além disso, a criança precisa ser verificado para objetos ferrosos. A mão detector de metal ou de um ímã pode ser usado para introduzir a triagem de brincadeira (por exemplo, "fingir que estamos no aeroporto").
Pediátricos Neuroimagem Sessão IV: Experiment fMRI (45 a 60 min)
Geral: Durante o experimento fMRI, o maior desafio para muitas crianças é ficar imóvel por um longo período de tempo. Recomenda-se manter cada experimento tão curto quanto possível, ou para dividir a experiência em duas corridas experimentais. Em nossa experiência, execute vezes de imagem com um máximo de cinco a sete minutos provaram accomplishable por crianças em idade escolar primária ou menos. O comprimento total da sessão de imagem também deve ser considerada. No entanto, é mais fácil para uma criança passar por uma sessão de imagem longa com vários curtas experimentais do que funciona para completar uma sessão mais curta, com mais corridas experimentais. Experimentos de neuroimagem muitas vezes empregam um delineamento em blocos em que diferentes condições de trabalho experimental são apresentados em uma série de blocos subseqüentes. As crianças podem facilmente se confundem por changtarefa ing demandas no prazo de uma execução experimental e, portanto, recomenda-se manter as condições de tarefas separadas (por exemplo, por amostragem duas condições tarefa diferente em duas corridas experimentais subseqüentes com um intervalo entre eles).
11) Facilitar a transição: Para facilitar a transição da criança para a sala real de ressonância magnética, a criança é acompanhada por um membro da equipe de pesquisa e pode optar por trazer ao longo de um pai e animal favorito da criança de pelúcia, enquanto o brinquedo não contém qualquer ferrosos peças. Além disso um membro da equipe de pesquisa é recomendado para acompanhar a criança.
12) verificar Equipamento: Tela e espelho de posicionamento (para experiências visuais), volume de som (para experiências auditivas) e ferramentas de resposta precisam ser verificados e protecção para os ouvidos (por exemplo, tampões para os ouvidos) devem ser fornecidos para assistentes na sala de ressonância magnética. Verifique as ferramentas de resposta e configurações com exemplos aplicados (por exemplo, jogar perguntas para a criança testar as configurações de áudio e ter o filho respondê-las). A equipe de pesquisa deve assegurar que cada membro da família presente na sala de ressonância magnética recebeu informações sobre o comportamento adequado e regras, especialmente em matéria de segurança.
13) fMRI / experimental desempenho da tarefa: instruções de tarefas deve ser repetido antes do início de cada jogo (tarefa experimental). Após cada jogo, o gráfico etiqueta recompensas virtuais de cooperação da criança. Enquanto no scanner MR, o conforto da criança e do movimento devem ser monitorados. A presença de um membro da equipe de pesquisa na sala de MRI provou ser altamente vantajoso, sendo bem da criança e comportamento pode ser observado, e comunicação essencial e motivador o feedback pode ser dado diretamente à criança. O movimento da cabeça da criança pode ser observado pelo membro presente da equipe de pesquisa na sala de ressonância magnética ou pelo pesquisador monitorar a aquisição da imagem fora da sala de ressonância magnética. A imprensa mão suave praticado durante a sessão de treinamento sinais para a criança que eles estão se movendo muito. Para experimentos com várias corridas experimentais, a meio caminho curto romper a sessão de neuroimagem mantém o conforto. Como um fator motivacional durante o intervalo, a criança pode ser mostrado o seu próprio cérebro imagens.
14) aquisição de imagem estruturais: a aquisição de imagens Finalmente estruturais MR requer do participante a mentir ainda sem executar qualquer tarefa experimental. A criança pode se divertir assistindo a um filme de curta duração durante este tempo. Recomenda exemplos de filmes apropriados são filmes ou documentários de animais como eles são agradáveis e improvável para induzir rindo que pode levar à cabeça durante os movimentos de aquisição de imagem. A criança lida com restrição de movimento durante o tempo de aquisição de imagem mais facilmente se disse que as imagens adquiridas durante este tempo, será apresentado a eles como um presente para levar para casa, como um CD com fotos da criança cérebro.
Encerramento 15): aquisição de imagem Uma vez que está completo o processo de reembolso segue incluindo presentes, prêmios e um CD com imagens cerebrais adquiridos para a criança levar para casa.
Resultados representante
O uso de protocolos de preparação e procedimentos adequados para crianças de imagem influencia positivamente a cooperação, a motivação ea experiência de nossas crianças participantes e suas famílias. Uso deste protocolo reduz movimento global e, assim, aumenta a chance de obter imagens de alta qualidade sem o uso de sedação ou GA.
Utilizando o protocolo atual, temos obtido recentemente dados cerebrais funcionais e estruturais de imagem para um grupo de pré-escolares (idades 4,9-6,3 anos / idade média 5,5 anos). Mais de 95% de todas as crianças têm sido capazes de concluir uma sessão de neuroimagem incluindo a formação e experiência simulada scanner fMRI. As orientações e procedimentos apresentados neste protocolo foram projetados para as sessões de neuroimagem pediátrica. No entanto, o princípio geral e muitas das ferramentas descritas podem ser aplicadas a sessões de imagem pediátrica em geral, tais como aquisição de imagens de outras partes do corpo.
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Discussion
O surgimento de ressonância magnética funcional e estrutural para estudar o cérebro humano tem facilitado possibilidades de examinar típicas, bem como a estrutura do cérebro e as funções atípicas e, portanto, é uma grande promessa para os dois fins de investigação e clínica 6. No entanto, exames de ressonância magnética em grupos etários mais jovens permanecem menor quantidade quando comparados aos de adultos, adolescentes ou crianças, que é principalmente devido a dificuldades técnicas e práticas ao realizar sessões de neuroimagem pediátrica. A corrente de vídeo protocolo apresenta hands-on soluções abordando os principais desafios práticos que podem ter impedido de realizar grupos de pesquisa (f) experimentos de ressonância magnética em crianças pequenas.
Desafios da neuroimagem pediátricos são numerosos, mas os pesquisadores concordam que os dois principais obstáculos a superar são as seguintes: nível de ansiedade angústia / e movimento participante 2,4,7,25. Ansiedade e angústia são comumente relatados em pacientes submetidos a procedimentos clínicos de imagem. Estima-se que 4 a 20% de todos os pacientes se recusam a submeter-se ao exame de ressonância magnética ou terminar uma sessão de imagem antes da conclusão 27. Uma sessão de imagem incompleta clínica pode ter implicações sérias, pois pode retardar o diagnóstico adequado e 22 de tratamento possível. Sessões de ressonância magnética em crianças têm sido relatadas para impor níveis ainda mais altos de ansiedade / angústia 7,18. No entanto, Rosenberg et al., (1997) poderia mostrar que o estresse em crianças entre 6 e 17 podem ser significativamente reduzidos por uma preparação cuidadosa assunto, incluindo o uso de scanners mock.
O ruído gerado pelo scanner intensa a mudança de bobinas de gradiente durante a aquisição de imagem convencional contínua é uma causa potencial para a ansiedade ou desconforto 28. Este ruído de fundo scanner (SBN) não só pode causar ansiedade e desconforto nos participantes, mas pode potencialmente interferir com paradigmas experimentais (por exemplo, durante auditiva ou atenção tarefas 29,30. Uma maneira de contornar a exposição ao SBN é usar os dados intercalados projetos de aquisição, como a técnica de gradiente intercalados comportamento (BIG) 31,32 ou amostragem temporal esparsos 29,30,33-36 (ver GAAB et al. 2007 para uma discussão detalhada sobre as vantagens e desvantagens de 'silêncio' designs de imagem).
Como um obstáculo adicional para superar, restrição de movimentos é necessária para a obtenção de alta qualidade e dados relevantes para diagnóstico. Na prática clínica, as crianças abaixo de uma certa idade (geralmente entre 6 a 8 anos) são frequentemente fotografada usando sedação ou anestesia geral (AG) 20. No entanto, além de possíveis riscos para a criança, GA e sedação tanto tempo levar a imagem maior e custos mais elevados devido ao uso de pessoal externo, equipamentos e medicamentos 23. Sedação ou GA não é usado durante fMRI, devido à sua potencial influência sobre o contraste de dependência nível de sangue (contraste BOLD) 1. Além disso, as tarefas de neuroimagem muitos requerem a criança a estar alerta e responsivo.
Tem sido demonstrado que a terapia de jogo, simulação e abordagens comportamentais (por exemplo, a terapia cognitivo-comportamental, reforço comportamental) são métodos bem sucedidos para reduzir a ansiedade, reduzir o movimento global e permitir que a RM sem sedação em crianças a partir dos 3 anos de idade 23,14. O protocolo atual incorpora idéias e elementos das principais técnicas de manejo comportamental, até à data em um protocolo completo de neuroimagem e, assim, visa oferecer aos investigadores, bem como os clínicos hands-on diretrizes para projetar e realizar sessões de imagens com desperto, crianças pequenas. O uso do protocolo atual provou aumentar o número de crianças capazes de completar com sucesso uma sessão de neuroimagem. O uso de um protocolo de neuroimagem criança-amigável e adequado à idade pediátrica poderá também permitir aos médicos reduzir o uso de sedação ou GA em crianças submetidas a procedimentos de imagem e espera-se aumentar o surgimento de estudos de imagem pediátrico em grupos etários mais jovens.
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Acknowledgments
Agradecemos a participação das crianças e famílias, todos os funcionários do Hospital Infantil de Boston (CHB), com especial apreço para os técnicos de ressonância magnética, sem o qual os nossos estudos não poderia ser realizado. Estamos especialmente gratos a Arnold Cyr para a participação e ajuda durante a nossa sessão de vídeo e operação de gerente de Patricia Devine no Waltham CHB. Graças à pesquisa e equipe técnica da Athinoula do MIT A. Martinos Imaging Center para troca de experiências no MR aquisição e análise de imagem.
Esta pesquisa foi financiada pela Fundação H. Charles capa, um Hospital Infantil de Boston piloto subvenção ea Fundação Nacional Suíço (NMR)
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