ASSESSMENT OF MOTOR AND SENSORY PATHWAYS OF THE BRAIN USING DIFFUSION-TENSOR TRACTOGRAPHY IN CHILDREN WITH CEREBRAL PALSY

Cover Page
  • Authors: Mamed"yarov A.M.1, Namazova-Baranova L.S.2, Ermolina Y.V.1, Anikin A.V.1, Maslova O.I.1, Kashkaradze M.Z.1, Klochkova O.A.1
  • Affiliations:
    1. Scientific Centre of Children Health, Moscow
    2. Scientific Centre of Children Health, Moscow I.M. Sechenov First Moscow State Medical University N.I. Pirogov Russian National Research Medical University, Moscow
  • Issue: Vol 69, No 9-10 (2014)
  • Pages: 70-76
  • Section: PEDIATRICS: CURRENT ISSUES
  • URL: https://vestnikramn.spr-journal.ru/jour/article/view/391
  • DOI: https://doi.org/10.15690/vramn.v69i9-10.1134

Abstract


Background: Diffusion tensor tractography — a new method of magnetic resonance imaging, that allows to visualize the pathways of the brain and to study their structural-functional state. Objective: The authors investigated the changes in motor and sensory pathways of brain in children with cerebral palsy using routine magnetic resonance imaging and diffusion-tensor tractography. Methods: The main group consisted of 26 patients with various forms of cerebral palsy and the comparison group was 25 people with normal psychomotor development (aged 2 to 6 years) and MR-picture of the brain. Magnetic resonance imaging was performed on the scanner with the induction of a magnetic field of 1.5 Tesla. Coefficients of fractional anisotropy and average diffusion coefficient estimated in regions of the brain containing the motor and sensory pathways: precentral gyrus, posterior limb of the internal capsule, thalamus, posterior thalamic radiation and corpus callosum. Results: Statistically significant differences (p <0.05) values of fractional anisotropy and average diffusion coefficient in patients with cerebral palsy in relation to the comparison group. All investigated regions, the coefficients of fractional anisotropy in children with cerebral palsy were significantly lower, and the average diffusion coefficient, respectively, higher. Conclusion: These changes indicate a lower degree of ordering of the white matter tracts associated with damage and subsequent development of gliosis of varying severity in children with cerebral palsy. It is shown that microstructural damage localized in both motor and sensory tracts that plays a leading role in the development of the clinical picture of cerebral palsy.


A. M. Mamed"yarov

Scientific Centre of Children Health, Moscow

Author for correspondence.
Email: amm@nczd.ru

Russian Federation кандидат медицинских наук, врач высшей категории, заведующий отделением вос- становительного лечения детей с болезнями нервной системы НИИ ППиВЛ НЦЗД Адрес: 119991, Москва, Ломоносовский пр-т, д. 2, стр. 3, тел.: +7 (499) 134-02-76

L. S. Namazova-Baranova

Scientific Centre of Children Health, Moscow
I.M. Sechenov First Moscow State Medical University
N.I. Pirogov Russian National Research Medical University, Moscow

Email: namazova@nczd.ru

Russian Federation член-корреспондент РАН, профессор, заместитель директора по научной работе, директор НИИ ППиВЛ НЦЗД, заведующая кафедрой аллергологии и клинической иммунологии педиатри- ческого факультета Первого МГМУ им. И.М. Сеченова, заведующая кафедрой факультетской педиатрии педиатри- ческого факультета РНИМУ им. Н.И. Пирогова, советник ВОЗ, член исполкома Международной педиатрической ассоциации, Президент Европейской педиатрической ассоциации (EPA/UNEPSA) Адрес: 119991, Москва, Ломоносовский проспект, д. 2, стр. 3

Yu. V. Ermolina

Scientific Centre of Children Health, Moscow

Email: ermolina_jv@mail.ru

Russian Federation аспирант отделения восстановительного лечения детей с болезнями нервной системы НИИ ППиВЛ НЦЗД Адрес: 119991, Москва, Ломоносовский пр-т, д. 2, стр. 3, тел.: +7 (499) 134-02-76

A. V. Anikin

Scientific Centre of Children Health, Moscow

Email: anikin@nczd.ru

Russian Federation кандидат медицинских наук, врач высшей категории, заведующий отделом лучевой диагностики КДЦ НИИ ППиВЛ НЦЗД Адрес: 119991, Москва, Ломоносовский пр-т, д. 2, стр. 2, тел.: +7 (499) 134-10-65

O. I. Maslova

Scientific Centre of Children Health, Moscow

Email: maslova@nczd.ru

Russian Federation доктор медицинских наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, заведующая отделом когнитивных исследований НЦЗД Адрес: 119991, Москва, Ломоносовский пр-т, д. 2, стр. 3, тел.: +7 (499) 134-02-57

M. Z. Kashkaradze

Scientific Centre of Children Health, Moscow

Email: magmr@mail.ru

Russian Federation кандидат медицинских наук, врач высшей категории, заведующая отделением МРТ отдела лучевой диагностики КДЦ НИИ ППиВЛ НЦЗД Адрес: 119991, Москва, Ломоносовский пр-т, д. 2, стр. 3, тел.: +7 (499) 134-12-65

O. A. Klochkova

Scientific Centre of Children Health, Moscow

Email: klochkova_oa@nczd.ru

Russian Federation врач-невролог отделения восстановительного лечения детей с болезнями нервной системы НИИ ППиВЛ НЦЗД Адрес: 119991, Москва, Ломоносовский пр-т, 2, стр. 3, тел.: +7 (499) 134-02-76

  1. Аникин А.В., Каркашадзе М.З., Кузнецова Г.В. Современные возможности магнитно-резонансной томографии в педиатрии. Вопросы диагностики в педиатрии. 2009; 2: 50–54.
  2. Баранов А.А., Намазова-Баранова Л.С., Ильин А.Г., Конова С.Р., Антонова Е.В., Вашакмадзе Н.Д., Геворкян А.К., Конова О.М., Краснов В.М., Лазуренко С.Б., Мамедъяров А.М., Маслова О.И., Поляков С.Д., Турти Т.В. Разноуровневая система оказания комплексной реабилитационной помощи детям с хронической патологией и детям-инвалидам. Справочник педиатра. 2012; 5: 4–22.
  3. Труфанов Г.Е., Фокин В.А., Иванов Д.О., Рязанов В.В., Ипатов В.В., Скворцова М.Ю., Нестеров Д.В., Садыкова Г.К., Михайловская Е.М. Особенности применения методов лучевой диагностики в педиатрической практике. Вестник современной клинической медицины. 2013; 6 (6): 48–54.
  4. Feldman H.M., Yeatman J.D., Lee E.S., Barde L.H.F., Gaman-Bean S. Diffusion Tensor Imaging: A Review for Pediatric Researchers and Clinicians. J. Dev. Behav. Pediatr. 2010; 31: 346–356.
  5. Wakana S., Caprihan A., Panzenboeck M., Fallon J., Perry M., Gollub R., Hua K., Zhang J., Jiang H., Dubey P., Blitz A., Zijl P., Mori S. Reproducibility of the quantitative tractography methods applied to cerebral white matter. Neuroimage. 2007; 36: 630–644.
  6. Thomas B., Eyssen M., Peeters R., Molenaers G., Van Hecke P., De Cock P., Sunaert S. Quantitative diffusion tensor imaging in cerebral palsy due to periventricular white matter injury. Brain. 2005; 128: 2562–2577.
  7. Bax M., Goldstein M., Rosenbaum P., Leviton A., Paneth N., Dan B., Jacobsson B., Damiano D. Proposed definition and classification of cerebral palsy. Dev. Med. Child Neurol. 2005; 47 (8): 571–576.
  8. Back SA. Perinatal white matter injury: the changing spectrum of pathology and emerging insights into pathogenetic mechanisms. Ment. Retard. Dev. Disabil. Res. Rev. 2006; 12: 129–140.
  9. Huppi P.S., Dubois J. Diffusion tensor imaging of brain development. Sem. Fet. Neonat. Med. 2006; 11: 489–497.
  10. Yung A., Poon G., Qiu D.Q., Chu J., Lam B., Leung C. White matter volume and anisotropy in preterm children: a pilot study of neuro-cognitive correlates. Pediatr. Res. 2007; 61: 732–736.
  11. Mori S., Oishi K., Faria A.V. White matter atlases based on diffusion tensor imaging. Curr. Opin. Neurol. 2009; 22 (4): 362– 369.
  12. Wakana S., Jiang H., Nagae-Poetscher L.M., Peter C.M. van Zijl, Mori S. Fiber Tract-based Atlas of Human White Matter Anatomy. Radiology. 2004; 230: 77–87.
  13. Yoshida S., Hayakawa K., Yamamoto A. et al. Quantitative diffusion tensor tractography of the motor and sensory tract in children with cerebral palsy. Dev. Med. Child. Neurol. 2010; 52: 935– 940.
  14. Nagae L.M., Hoon A.H., Jr, Stashinko E., Lin D., Zhang W., Levey E., Wakana S., Jiang H., Leite C.C., Lucato L.T., Van Zijl P.C.M., Johnston M.V., Mori S. Diffusion tensor imaging in children with periventricular leukomalacia: variability of injuries to white matter tracts. Am. J. Neuroradiology. 2007; 28: 1213–1222.
  15. Murakami A., Morimoto M., Yamada K., Kizu O., Nishimura A., Nishimura T., Sugimoto T. Fiber-tracking techniques can predict the degree of neurologic impairment for periventricular leukomalacia. Pediatrics. 2008; 122: 500–516.
  16. Ludeman N.A., Berman J.I., Wu Y.W., Jeremy R.J., Kornak J., Ba rtha A.I., Barkovich A.J., Ferriero D.M., Henry R.G., Glenn O.A. Diffusion tensor imaging of the pyramidal tracts in infants with motor dysfunction. Neurology. 2008; 71: 1676–1682.

Views

Abstract - 35

PDF (Russian) - 2

Cited-By


PlumX



Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.