Enjeu : Evaluer de façon longitudinale le développement et la maturation cérébrale du prématuré à l'aide de différentes mesures quantitatives obtenues grâce à l'imagerie par résonance magnétique (IRM).
Contexte de la recherche : Anciennement caractérisée par des lésions cérébrales sévères, telles que la leucomalacie périventriculaire kystique et l'hémorragie parenchymateuse, l'atteinte cérébrale liée à la prématurité se présente actuellement plus fréquemment sous forme d'une atteinte diffuse comprenant une atrophie de la substance blanche, une ventriculomégalie, un retard de développement de la gyration et un élargissement des espaces péri-cérébraux, entité connue sous le nom d'encéphalopathie de la prématurité. Ces anomalies qui touchent la maturation cérébrale contribuent aux difficultés neurodéveloppementales apparaissant dans l'enfance. Les techniques d'IRM récemment développées permettent de mieux les étudier et ce particulièrement par une approche longitudinale.
Description de l'article : L'objectif de l'étude consistait à évaluer au moyen d'IRM sérielles la maturation cérébrale du prématuré en réalisant des mesures quantitatives dans 12 régions d'intérêt de la substance blanche et grise. Les 2 séquences IRM spécifiques utilisées («diffusion-tensor imaging» et «magnetization-prepared dual rapid gradient echo - MP2RAGE») ont permis la mesure du coefficient de diffusion (ADC), de l'anisotropie fractionnée (FA) et du temps de relaxation T1. Ces paramètres reflètent la microstructure du tissu en renseignant sur le contenu en eau et en macromolécules, sur l'organisation des axones et sur la myélinisation. Les imageries sérielles ont été réalisées peu après la
naissance pour la première IRM, à terme corrigé pour la 3e IRM et à un temps intermédiaire
pour la 2e IRM.
Sur les 51 patients recrutés, 39 ont été gardés pour l'analyse finale, puisqu'ils représentaient un sous-groupe de patients sans lésion cérébrale sévère. Les mesures quantitatives provenaient de 107 IRM (35 précoces, 33 intermédiaires et 39 à terme corrigé). Les valeurs du temps de relaxation T1 ont montré une diminution significative au cours du temps d'une façon spécifique par région d'intérêt et par hémisphère. Les mesures d'ADC évoluaient de manière similaire dans le temps, mais avec une plus grande variabilité que le temps de relaxation T1. Les régions d'intérêt délimitant des tractus cérébraux étaient représentées par une valeur de FA en augmentation jusqu'à terme corrigé, tandis que ces mêmes valeurs diminuaient dans les régions corticales. Ces analyses ont permis de fournir des valeurs de référence pour ces 3 types de marqueurs cérébraux à des âges gestationnels donnés.
Conclusions : L'évolution des marqueurs de maturation issus de l'IRM (ADC, FA et temps de relaxation T1) au cours du temps dessine les trajectoires développementales des régions cérébrales étudiées entre 25 et 40 semaines de gestation et montre les changements spécifiques et séquentiels qui interviennent au sein de la microstructure cérébrale mesurés chez une population de prématurés à bas risque neurologique.
Perspectives : La corrélation des mesures quantitatives d'imagerie avec le développement neurologique des patients à moyen et long terme permettra d'en étudier la valeur pronostique et de mieux évaluer la validité de ces outils précoces pour caractériser le développement cérébral et les lésions des substances blanche et grise chez cette population vulnérable. Ces outils pourraient également faciliter l'évaluation de la réponse à d'éventuels traitements neuro-protecteurs dans le futur.
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BACKGROUND AND PURPOSE: The alteration of brain maturation in preterm infants contributes to neurodevelopmental disabilities during childhood. Serial imaging allows understanding of the mechanisms leading to dysmaturation in the preterm brain. The purpose of the present study was to provide reference quantitative MR imaging measures across time in preterm infants, by using ADC, fractional anisotropy, and T1 maps obtained by using the magnetization-prepared dual rapid acquisition of gradient echo technique.
MATERIALS AND METHODS: We included preterm neonates born at <30 weeks of gestational age without major brain lesions on early cranial sonography and performed 3 MRIs (3T) from birth to term-equivalent age. Multiple measurements (ADC, fractional anisotropy, and T1 relaxation) were performed on each examination in 12 defined white and gray matter ROIs.
RESULTS: We acquired 107 MRIs (35 early, 33 intermediary, and 39 at term-equivalent age) in 39 cerebral low-risk preterm infants. Measures of T1 relaxation time showed a gradual and significant decrease with time in a region- and hemispheric-specific manner. ADC values showed a similar decline with time, but with more variability than T1 relaxation. An increase of fractional anisotropy values was observed in WM regions and inversely a decrease in the cortex.
CONCLUSIONS: The gradual change with time reflects the progressive maturation of the cerebral microstructure in white and gray matter. Our study provides reference trajectories from 25 to 40 weeks of gestation of T1 relaxation, ADC, and fractional anisotropy values in low-risk preterm infants. We speculate that deviation thereof might reflect disturbed cerebral maturation; the correlation of this disturbed maturation with neurodevelopmental outcome remains to be addressed.