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Volumetrische Entwicklung definierter ZNS-Kompartimente bei frühgeborenen Kindern - Einfluss klinischer Parameter und therapeutischer Prozeduren auf Neonatalen Intensivstationen (NICU) auf die zerebrale Entwicklung

  • In dieser Studie haben wir die Volumina definierter Hirnkompartimente und -Gewebeklassen frühgeborener Kinder am Geburtsterminäquivalent basierend auf MRT-Aufnahmen des Gehirns bestimmt und deren Korrelationen zu klinischen Parametern und therapeutischen Interventionen im Rahmen des Verlaufs auf der neonatologischen Intensiv- und Nachsorgestation untersucht. Anschließend erfolgte eine Fragebogenstudie im Sinne einer entwicklungsneurologischen Follow-up-Untersuchung. Entsprechend unserer Fragestellungen konnten wir in unserer Studie Korrelationen zwischen dem Gestationsalter und den Volumina verschiedener Hirnkompartimente nachweisen. Insbesondere konnte eine Zunahme der Volumina von kortikaler grauer und myelinisierter weißer Substanz mit zunehmendem Gestationsalter aber auch mit zunehmendem Alter am Untersuchungszeitpunkt gezeigt werden. Letzteres ist hinweisgebend darauf, dass bei Frühgeborenen ex utero das zerebrale Wachstum im Sinne einer Volumenzunahme voranschreitet. Bei den Kindern mit geringerem Gestationsalter (23-27 SSW) ist das Wachstum der kortikalen grauen Substanz bezogen auf das Gesamtparenchym der dominierende Wachstumsprozess bis zum errechneten Termin. Wir konnten zeigen, dass nicht nur das Gestationsalter allein, sondern insbesondere das Eintreten pathologischer Prozesse die Hirnentwicklung beeinflusst. Auffällig ist ein geringeres Kortexvolumen bei Kindern mit intrauteriner Wachstumsretardierung mit einem GA von 31-36 SSW. In dieser Gruppe ist – invers zu den Frühgeborenen geringerer Schwangerschaftswochen – die Zunahme der nicht-myelinisierten weißen Substanz dominierend. Das Volumen der subkortikalen grauen Substanz ist negativ mit der Beatmungsdauer und Dauer der Sauerstofftherapie korreliert. Das Auftreten intraventrikulärer Blutungen war entsprechend der Pathophysiologie (Hydrocephalus internus/malresorptivus) mit einer Erweiterung des Ventrikelsystems, nicht jedoch aber der äußeren Liquorräume, assoziiert. Bei diesen Kindern zeigt sich außerdem eine beeinträchtigte quantitative Entwicklung der myelinisierten weißen Substanz. Unter Berücksichtigung unserer Studiendaten liegt die Schlussfolgerung nahe, dass es im Rahmen der Hirnentwicklung vulnerable Perioden hinsichtlich der Reifung und des Wachstums spezifischer Hirnregionen gibt. Außerdem haben wir gezeigt, dass unser gewähltes manuelles Segmentierungs-/Volumetrieverfahren – die „Point-Counting-Methode“ in Verbindung mit dem „Cavalieri-Prinzip“ – ein valides Verfahren ist. Dies zeigte sich bei der Anwendung auf unser Kalibrations-Phantom sowie auch in der direkten Anwendung auf die MRT-Datensätze. Die Ergebnisse dieser Methode sind vergleichbar mit denen (semi-) automatischer Verfahren.
  • Aim: To determine volumes of defined CNS compartments and to identify risk factors for impaired brain maturation. Methods: 128 preterm infants (28.8 +/- 2.7 weeks of gestation) underwent cranial MRI at term-equivalent age (TEA; 38.2 +/- 1.5 weeks of gestation). Volumes of defined CNS compartments (cortical and subcortical grey matter (CGM, SGM, i.e. basal ganglia, amygdala, hippocampus), myelinated and unmyelinated white matter (MWM, UMWM), ventricular system and extracerebral cerebrospinal fluid (eCSF)) have been determined by using „point-counting method“ combined with Cavalieri’s principle. Accuracy and reliability had been proven by establishing this method on a „phantom“-study. The impact of certain pathologies (inflammation, intraventricular / periventricular haemorrhage (IVH/PVH), periventricular leukomalacia, pneumothorax…) and therapeutic procedures (medication, mechanical ventilation) as well as gestational age at birth and at time of the MRI examination on brain volumes had been investigated. Results: Development of MWM volume was impaired by prematurity. CGM volume gain was shown in accordance with later MRI examination. There was no influence of gestational age at birth on CGM volume growth detectable. IVH and PVH were associated with dilation of ventricular system. Duration of ventilatory support was associated with reduced SGM volume. Conclusion: These results suppose a vulnerable period of growth regarding CGM around TEA. Not premature birth alone, but especially occurrence of pathologic circumstances influences neonatal brain maturation.

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Metadaten
Author: Josefin Bruhs
URN:urn:nbn:de:gbv:9-opus-26580
Title Additional (English):Volumetric Development of Defined CNS Compartments in Premature Born Infants – Impact of Clinical Parameters and Neonatal Intensive Care Unit (NICU) Procedures on Brain Maturation
Referee:Prof. Dr. med. Matthias Heckmann, Prof. Dr. med. Thorsten Orlikowsky, PD Dr. med. Michael Kirsch
Advisor:Prof. Dr. med. Christoph Fusch
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of Completion:2019
Date of first Publication:2019/05/17
Granting Institution:Universität Greifswald, Universitätsmedizin
Date of final exam:2019/05/06
Release Date:2019/05/17
Tag:Frühgeborene, Hirnentwicklung
GND Keyword:Gehirn, Kernspintomografie, Neonatologie
Pagenumber:176
Faculties:Universitätsmedizin / Klinik und Poliklinik für Kinder- und Jugendmedizin
DDC class:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 610 Medizin und Gesundheit