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目標這個探索性研究旨在調查新生兒腦容量之間的關聯和視覺運動整合(VMI)和精細運動技能在極度早產出生的孩子(EPT)當他們到達6½歲。
設置在瑞典首都斯德哥爾摩的潛在人群為基礎的隊列研究,在3年。
參與者之前所有的孩子出生胎齡,27周,在斯德哥爾摩,2004 - 2007年期間沒有重大障礙和障礙,在term-equivalent年齡誰接受了核磁共振成像。
主要結果測量腦容量計算使用的形態學分析地區已知參與VMI和精細運動功能。VMI的Beery-Buktenica發育測試評估視覺運動Integration-sixth版和精細運動技能評估的手靈巧度分測驗的運動評估電池Children-second版,½6年。腦容量之間的關聯和VMI使用偏相關和精細運動技能進行評估,調整總腦實質和性。
結果107孩子出生胎齡< 27周,83是6½年,66/83是沒有主要的腦損傷或腦癱和包括在分析中。代表子樣品進行了地貌形態示量分析:自動分割(n = 34)和atlas-based分割(n = 26)。中央前回與VMI相關(r = 0.54, P = 0.007)和精細運動技能(r = 0.54, P = 0.01)。之間的關聯也看到精細運動技能和小腦的體積(r = 0.42, P = 0.02),腦幹(r = 0.47, P = 0.008)和灰質(r =−0.38, P = 0.04)。
結論新生兒腦容量地區已知參與VMI和精細運動技能與成績有關這兩個函數當孩子出生EPT沒有主要的腦損傷或腦癱½歲6點進行評估。建立明確的早期大腦體積變化之間的聯係,後來VMI和/或精細運動技能可以使早期幹預成為可能。
- 大腦發育
- 極早產兒
- 結果
- 學齡
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本研究的優點和局限性
這是一個強大的以人群為基礎的隊列研究設計,使用先進的核磁共振成像技術,建立了評估工具。
它研究視覺運動整合和精細運動技能在6½年極度早產出生的孩子,這是一個重要的年齡瑞典學校的孩子們。
盡管我們已經排除了許多孩子的形態學分析,由於嚴格的數據質量標準,樣本人群的代表。
我們無法包括對照組的孩子足月出生的分析。
介紹
視覺運動功能是一個重要的跨通道的能力,包括集成的視覺功能和感知、手眼協調能力、精細動作技能和視覺運動整合(VMI)。1研究表明,供應商管理庫存可以預測未來孩子的書寫能力2 - 4和學術表現在閱讀、寫作和數學。5因此評估VMI性能測試電池的一個重要組成部分,用於檢測兒童學校風險問題。精細運動技能的一個基本組件的手,視覺運動功能,也有利於學校的表現。6一些報告顯示,出生的孩子早產有可憐的VMI和運動機能,7 - 10眾所周知,這群孩子貧困學校的表現和學習障礙的風險。11 - 13
雖然VMI可以來自任何潛在的問題,上麵列出的貢獻能力,當VMI和運動能力進行了調查,和知覺和一般認知能力一直保持不變,通用汽車得分較低的孩子看到有VMI的得分越低。14孩子出生時非常低出生體重顯示了類似的模式15:供應商管理庫存顯示更強比與視覺感知與運動能力的關係,表明運動技能和手工精細運動技能特別是底層VMI是至關重要的組件。另一方麵,視覺感知赤字極早產(EPT)出生的孩子都記錄在案7在VMI和他們的作用不應被低估,盡管他們的貢獻VMI在EPT出生的孩子沒有在目前的調查研究。因此,沒有太明確定義的探索與VMI相關的大腦區域被認為是一種有用的方法,尤其是當調查神經關聯的綜合能力,與潛在的非典型群體大腦的發展軌跡。16
它在很大程度上是未知的大腦的發育變化如何影響VMI在早產兒出生的孩子和精細運動技能。然而,我們曾報道稱,新生兒腦容量的影響在早產兒中,17和其他研究人員已經表明,這些改變在早產兒腦容量至少持續到童年早期。18大腦的體積變化也伴隨著早產出生兒童的神經發育的結果。19日20然而,體積變化的關係極其(EPT)出生的孩子的大腦,在<懷孕27周,VMI和精細運動技能在學校年齡基本上仍是無人涉足。
據報道,一些網絡在大腦中參與VMI和精細運動技能的中介:視覺,突出、感覺運動和默認模式網絡。21先前的研究在青少年出生早產兒表明小腦和丘腦的卷,22顳回、島葉、枕葉和顳葉內側23VMI成績相關聯。同時,早產的孩子觀察大腦發育的一項研究報道,尾狀的增長和蒼白球可以預測VMI的分數。24基於這些之前的報告,我們提出,早期腦容量改變這些地區和網絡相關的大腦中會後來VMI在孩子出生EPT和精細運動技能。我們使用了一個探索性的方法來研究這些可能的關聯,使用兩個單獨的分析測量腦容量term-equivalent年齡:atlas-based分割和自動分割,並進行臨床評估的VMI和精細運動技能6歲½年。
方法
研究人群
研究人口的subcohort極早產兒在瑞典研究(表達)隊列。表達是未來的國家以人群為基礎的群組研究邀請了所有在瑞典出生的孩子在胎齡(GA) < 3年內27周參加臨床追蹤2½½6歲。25日26日目前的研究包括107名兒童出生在斯德哥爾摩2004年1月1日至2007年3月31日,沒有染色體畸變,先天畸形或感染,在term-equivalent年齡經曆了核磁共振成像的大腦。
GA是評估產婦超聲在18周的GA和圍產期和新生兒數據前瞻性收集的兒童醫療記錄。顱超聲在新生兒期進行定期的GA 40周,根據我們的臨床常規。孩子們在本研究被排除在分析如果他們主要腦損傷定義為腦室出血、室周的腦栓塞,嚴重的白質分數據英德爾等27或腦積水、腦性癱瘓(CP)所定義的腦癱監測歐洲工作組。28所有兒童進行早產兒視網膜病變的篩查,和以證據為基礎的治療管理。29日
所有的孩子的父母給他們的書麵知情同意之前的研究。
評估在6½歲
VMI是評估使用Beery-Buktenica發育測試的視覺運動Integration-sixth版。30.這個測試由30幾何形狀的孩子要求複製一支筆和一張紙,當三個數據行終止被錯誤地複製。圖紙審查和接受的近似模型的圖紙都是給定的一個點。原始分數的總數是正確的圖紙,然後轉化為一種age-corrected標準評分。分析在這項研究中使用的標準分數。SD的規範性平均評分是100 15。
精細運動技能和運動的手靈巧度分析評估評估電池Children-second版衡量unimanual速度,用雙手的協調和unimanual空間精度。31日年齡調整標準分數用於分析。參考平均得分是10的SD 3和分數低於7表明明確的或邊緣運動問題。
雙眼視力測定與習慣性的調整在3 m Lea Hyvarinen圖表。32視力損害被定義為一個視力< 0.33的眼睛更好。
核磁共振數據采集和處理
所有的孩子都掃描使用飛利浦Intera 1.5特斯拉的MRI係統(飛利浦國際,阿姆斯特丹,荷蘭)term-equivalent年齡。這個孩子被美聯儲前掃描過程和給予低劑量的水合氯醛(30毫克/公斤)口頭或直腸給藥,如前所述。33一個矢狀t1渦輪自旋回波序列,一個軸反轉恢複序列和一個軸向t2加權序列運行。三維t1加權圖像獲得的回波時間4.6毫秒,重複40毫秒,翻轉30°角,體素的大小0.7×0.7×0.1毫米和180毫米的視野。核磁共振成像協議曾被報道。33質量保證被認為是重要的為了獲得準確的數據,即使這意味著留給我們的是一個相對比較小的樣本大小。成像數據檢查質量,基於視覺檢查原始數據集,和成像質量低的原因圖1。核磁共振數據進入兩個單獨的分析,atlas-based分割和自動分割;atlas-based分割進行特定區域的區域分割34的意思是卷和自動分割提取灰質白質,腦脊液、基底神經節、腦幹和小腦。35
研究人口。3 d三維;VMI,視覺運動整合。
Atlas-based分割
包括嬰兒的整個大腦分為90個解剖區域,通過使用自動化解剖標簽新生兒阿特拉斯,34如前所述。36簡單,強度圖像生成新生兒阿特拉斯注冊每個嬰兒的t1加權圖像,然後生成的變形場被用於轉換標簽與阿特拉斯的90個地區空間映射到主題空間(在線補充圖1)。進行目視檢查每個主題和每一個步驟。每個區域的體積是由使用一個合適的腳本編寫的MATLAB通過其體素值選擇感興趣的區域。
我們選擇大腦區域先前描述為網絡中調解VMI和精細運動技能,即視覺、突出,感覺運動和默認模式網絡。22 - 24我們也認為是皮質下區域:螺旋體、殼核、尾狀核、丘腦。每個區域的體積是由加在一起的卷組件。
自動分割
我們首先進行自動分割的腦組織(t1影像)使用SPM8軟件(http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm),運行在MATLAB V.7.5(美國馬薩諸塞州MathWorks,納蒂克)。這個過程集中在特定的新生兒先知先覺,包括灰質、白質、腦脊液、深灰質,小腦和腦幹,以前被詳細描述。17個35我們使用組織類圖像在分割生成一個定製的模板創建改善coregistration使用Diffeomorphic解剖注冊通過指數李代數算法。37這一步圖像調製後通過SPM8軟件改善主體登記。簡單的體積工具箱38被用來提取全球腦組織分割卷,正常化和調製圖像的每個孩子。
統計分析
與SPSS分析進行了窗戶,V.22.0和數據檢查正常,同質性和離群值。為了比較兩組,我們學生的學習任務和Mann-Whitney U測試用於連續變量和χ2測試或確切概率法對分類數據,是適當的。腦容量之間的關係、VMI分數和精細運動技能成績使用偏相關探索。總腦實質(CPAR),灰質和白質之和,不包括腦脊液,作為協變量為全麵控製縮放效果。因為性別、出生時遺傳算法和遺傳算法在掃描之前已經被證明能夠影響腦容量大小早產的孩子,39 40與不同的協變量對我們進行分析。首先我們使用CPAR和GA出生時,那麼我們使用CPAR和GA的掃描,最後我們用CPAR和性。出生時遺傳算法和遺傳算法掃描結果沒有影響,但性,所以CPAR和性在決賽中被選為協變量模型。有一個多元異常是由Mahalanobis距離當我們調查了atlas分割數據的精細運動技能成績,這孩子被排除在這些分析。Bonferroni調整為多個比較並不適用,因為探索性研究的性質和減少樣本量。41-43重要性水平是一個雙邊P值< 0.05。
結果
研究人群
掃描時,中值(範圍)GA 66兒童沒有主要的腦損傷或CP為40.8(39.1 - -45.3)周和VMI和精細運動技能評估的6年5個月(6年3 months-7年2個月)。
對子樣本的34個孩子和高質量的磁共振掃描是代表整個群體對圍產期、新生兒的特點,發現在結構磁共振成像,胎齡在磁共振成像,在評估6½歲意味著VMI和精細運動評分(在線補充表1)。atlas-based分割過程中,八個受試者coregistration失敗,留下26個孩子在最後的樣本。這26個孩子同時也代表的66名兒童對上述特點,除了天機械通風,這是一個值(範圍)3(0-36)天的子樣品和10(0-55)天的其他孩子在線(P = 0.04)補充表2)。
評估在6½歲
均值(SD) VMI標準分數為66兒童沒有主要的腦損傷或CP 93(10), 7分(0.5 SD)低於標準。均值(SD) VMI得分37的29個女生高於男生:意思是(SD), 96(10)和90(8),分別(P = 0.02)。
平均得分(SD)的精細運動技能是8(3),這是2分(0.5 SD)低於正常,沒有明顯的性別差異,女生的得分8(3)和男孩7 (3)(P = 0.16)。
研究中沒有一個孩子包括視力損害。
腦容量和對VMI和精細運動技能
我們確定了許多地區證明重要的腦容量之間的關聯,VMI和精細運動技能成績。VMI性能顯示正相關與中央前回的體積(部分r = 0.54, P = 0.007),而精細運動技能成績顯示正相關的卷中央前回(部分r = 0.54, P = 0.01),小腦(部分r = 0.42, P = 0.02)和腦幹(部分r = 0.47, P = 0.008)和負相關大腦皮層灰質體積(部分r =−0.38, P = 0.04) (圖2)。可以在網上找到所有的相關分析補充表3。
![[bmjopen - 2017 - 020478 - sp1.jpg]](http://www.delf06.com/content/bmjopen/8/2/e020478/DC1/embed/inline-supplementary-material-1.jpg?download=true){kind=link}
插圖部分新生兒腦容量之間的相關性,VMI和精細運動技能(由手靈巧度評估的分數運動評估電池Children-2) 6½歲,用塊殘差。分析調整總腦實質(灰質和白質)和性。(A)之間的相關性中央前回和VMI的體積分數。(中)之間的相關性的小腦,腦幹,中央前回,灰質和精細運動技能。結果沒有提出修正多重比較。VMI,視覺運動整合。
討論
在這個探索性研究,腦容量之間的關係在term-equivalent年齡和VMI和精細運動技能在6½年EPT出生的孩子沒有主要的腦損傷或CP探索在先前的大腦區域參與了這些功能。中央前回的體積顯示正相關與VMI和精細運動技能,和小腦和腦幹的卷相關的積極的精細運動技能。大腦皮層灰質總量呈負相關的精細運動技能。
集團為孩子們成績包括在本研究以下測試規範對VMI和精細運動技能,這是與之前的研究一致,出生的孩子早產一向窮VMI性能和精細運動技能與足月出生的孩子。7 44然而,低組性能仍被認為是較低的平均範圍內。EPT出生的孩子在這個相對運轉良好的群,我們發現了一個小,但統計學意義,性別差異對於VMI性能,女生優於男生。性別差異在VMI性能一直被報道在早產兒出生的孩子7早產兒出生的孩子和核磁共振的研究揭示了性別差異的腦容量和大腦的微觀結構,39 45 46表明改變大腦的早期發展在男孩出生的早產兒。這表明大腦的早產兒出生男孩發展方式改變與早產出生的女孩相比,影響大腦的結構和功能。
小腦不發達,減少小腦體積,白質損傷在早產兒出生的孩子被認為是可能的機製為貧困visuomotor函數,9 23 47雖然許多其他神經結構組成的神經網絡也已提出參與VMI包括視覺、電機、感知、突出和默認模式網絡,皮質下區域和腦幹。21 48盡管這項研究是第一個,據我們所知,探索腦容量之間的關係在term-equivalent年齡和VMI在6½年EPT出生的孩子,有先前的報道的腦容量和VMI性能之間的關聯更為成熟的早產的孩子。在這些報告,正相關性被尾狀的增長率和丘腦之間在新生兒期和VMI得分在4歲的時候,24、丘腦、小腦白質卷和VMI得分在15歲。22我們沒有找到這些協會在我們的隊列和這一發現符合一項研究評估8歲的孩子早產出生的。49一種解釋為這些不同的結果可能是個別兒童的增長軌跡和不同妊娠年齡不同的研究群體。額外的研究使用歸納(勘探)和演繹(假設驅動)方法將有用的在決定VMI和神經結構之間的關係。
VMI性能依賴於精細運動技能。,精細運動技能已被證明是一個主持人visuomotor功能即使這個中介的因果關係尚不清楚。47目前研究顯示之間的正相關性更好的精細運動技能和中央前回的大卷,小腦和大腦的brainstem-motor地區參與報道的精細運動技能。50中央前回,位於額葉皮質脊髓束的起源是會影響運動功能。一個較小的中央前回,因此,希望與汽車性能並減少VMI性能降低,符合我們的研究結果,從精細運動技能已經被證明是一個中介visuomotor函數,即使該中介的原因尚不清楚。47小腦和腦幹都是重要的精細運動技能和VMI,以及對於依賴於運動係統的其他任務,48和我們的結果支持他們重要的角色在這個跨通道的功能。此外,小腦早就知道參與運動調製,平衡,協調,和現在有證據表明,也是很重要的認知功能,如視覺空間的關注。51最後,小腦增長已被證明與視覺感知在學校時代出生的孩子早產52和具體的分區域的小腦已被證明與VMI和受到其他圍產期因素的影響,如疼痛和感染。52綜上所述,文獻表明neurocorrelates精細運動技能對VMI的性能很重要,neurocorrelates是否導致VMI性能直接或間接地,通過精細運動技能。目前的研究表明,大腦的中央前回的增長,小腦和腦幹已經改變在新生兒期,這影響函數如VMI和精細運動技能。
我們驚奇地發現之間的負相關大腦皮層灰質體積和精細運動技能在我們的群體中,盡管Keunen等20.報道了類似的發現。這些作者也報道逆皮層灰質體積和精細運動功能之間的關係在孩子出生時早產達到2½年。測量皮質灰體積取決於分割方法用於分離從小腦灰質分類可以使大腦皮層灰質體積不準確。也有可能非典型的大腦發展模式發揮作用的灰質體積和精細運動技能的關係,在大腦早產。16
本研究是其強度有一個基於人群的前瞻性隊列研究設計。這項研究主要針對EPT出生的孩子沒有主要的腦損傷,這意味著我們的群體是相對健康。這是反映在他們的平均範圍表演VMI和精細運動技能測試,平均隻有0.5−SD低於標準,高於此前報道在早產的人口。本研究也有一些局限性。我們必須排除許多孩子從形態學分析的,由於數據質量的嚴格的標準,這是著名的反映困難處理新生兒核磁共振圖像EPT出生的孩子。這給我們提供了一個相對比較小的樣本大小,盡管孩子的形態學數據在很大程度上代表整個群體。這是由於嚴格的進入和數據質量標準,以及隱式方法的困難與早產兒的掃描。掃描早產新生兒被認為是一個富有挑戰的任務,由於他們的不成熟的生理學和解剖學。病人經常可能發生運動從而病人準備和圖像協議應該被修改和新生兒專用。最小化這種限製發展的新穎的脈衝序列來提高圖像采集的速度,和核磁共振線圈為主體的頭的大小,將有可能進一步增加成功。53
分割的大腦組織term-equivalent時代出生的孩子極其早產挑戰是由於早產嬰兒的大腦發育的特點。分割可以有限的大腦小結構的自量更小,也有降低早產的孩子的信噪比。隻能減少我們使用高質量的磁共振成像。指導分割我們使用更多的組織從早產概率地圖35extraclass組織地圖為背景,以提供一個更好的造型的腦脊液和其他non-brain體素和助教進一步援助組織分類。VMI是評估主要啤酒的VMI的測試,但不包括補充測試的視覺感知和運動協調可以使我們區分視覺感知和精細運動功能對VMI功能。我們沒有調整自閉症或ADHD的診斷,這是據報道在極度早產出生的孩子是很常見的54和與早產的大腦發育發生改變36 55最後,我們不能包括對照組的孩子足月出生的。
結論
總之,這項研究發現積極的VMI性能之間的相關性,精細運動技能和腦容量term-equivalent年齡段的地區已經被認為與這些函數。據我們所知,這是第一份研究新生兒腦容量之間的關係和VMI和精細運動技能6歲½年以人群為基礎的隊列EPT出生的孩子。包括更大的樣本大小都需要進一步的研究來證實我們的研究結果,探討底層視覺和運動形式之間的關係和VMI在更大的深度,並檢查早期大腦區域的潛在用途卷作為成像相關生物標誌物VMI和精細運動技能。因為它據報道,早期幹預可以提高VMI在一般學校的人口56在早產兒出生的孩子,57兒童的早期識別的可能性風險可以降低早產的影響這些功能。
確認
我們衷心感謝所有參與孩子和父母讓這項研究成為可能。我們要感謝我們的研究護士莉娜Swartling-Schlinzig和心理學家伊娃Eklof NeoBIG組和表達。
引用
腳注
貢獻者簡森-巴頓和NP設計研究,收集數據,進行分析,解讀數據,起草和修訂後的手稿,批準了最終版本。磅,低頻和KH收集數據,解釋數據,修訂後的手稿和批準了最終版本。UA設計研究,收集數據,解釋數據,修訂後的手稿和批準了最終版本。
資金這項工作得到了瑞典醫學研究委員會(批準號523-2011-3981),區域醫療培訓和臨床協議在斯德哥爾摩郡議會和卡羅林斯卡醫學院(格蘭特號碼阿爾夫- 20140316、20100646、20100646),瑪麗安和馬庫斯•瓦倫堡基金會(批準號2011.0085),瑞典的共濟會在斯德哥爾摩,瑞典社會醫學,瑞典的大腦基礎(格蘭特fp2017 - 0131), Linnea和約瑟夫•Stiftelse,薩克斯的兒童和青少年醫院,Stiftelsen Samariten, H.K.H. Kronprinsessan Lovisas Forening barnasjukvard, Sallskapet Barnavard, Sigvard &瑪麗安貝納研究基金會兒童眼保健和瑪爾塔貢納Philipson基礎。UA是由斯德哥爾摩郡議會(臨床研究任命)。
免責聲明研究讚助商沒有參與研究設計、收集、分析和解釋數據,寫報告或決定提交出版的文章。
相互競爭的利益沒有宣布。
病人的同意細節已被刪除從這種情況下描述/這些案例描述,以確保匿名性。編輯和審稿人的詳細信息和滿意的信息備份的情況下,作者。
倫理批準這項研究是由當地倫理委員會批準在斯德哥爾摩和隆德(Regionala etikprovningsnamnden在斯德哥爾摩,醫囑04-889/2,2006/1217-32 2010/850-31/1;Regionala etikprovningsnamnden隆德,醫囑42/2004,醫囑2009/9和醫囑2016/104)。所有程序中執行研究涉及人類受試者按照道德標準的機構和/或國家研究委員會,與1964年赫爾辛基宣言》及其修正案晚些時候或類似的道德標準。
出處和同行評議不是委托;外部同行評議。
數據共享聲明任何數據共享的要求,應向作者UA。