Cerebral Magnetic Resonance Imaging in Children with Cerebral Palsy: a NorCP study

Abstract

SAMMENDRAG

HENSIKT MED STUDIEN Målet med denne studien var å beskrive fordelingen av funn på cerebral magnetresonanstomografi (MR) hos barn med cerebral parese (CP) og sammenligne dem med risikofaktorer for CP. Et sekundært mål var å beskrive fordelingen av cerebrale MR-funn i henhold til kliniske trekk ved CP.

MATERIALE OG METODE Barn med prenatal og perinatal CP født i Norge mellom 2000 og 2016, og registrert i Norsk kvalitets- og oppfølgingsregister for cerebral parese (NorCP) ble inkludert. Cerebrale MR-funn, klassifisert i henhold til MRI Classification System for barn med CP, og kliniske trekk ved CP ble samlet inn fra NorCP. Data på risikofaktorer ble samlet ved å koble data fra NorCP til data fra Medisinsk fødselsregister i Norge. Deskriptiv statistikk ble brukt for å beskrive hvert dominante patogene cerebrale MR-funn per risikofaktor og klinisk trekk. Chi-kvadrat-tester ble brukt for å sammenligne andelene av hver risikofaktor og dominerende patogene cerebrale MR-funn.

RESULTATER Studien inkluderte 1867 barn med CP. Blant disse hadde 1568 (84,0%) gjennomgått en cerebral MR, hvor 1463 (93,3%) hadde ett dominerende patogent funn. Det vanligste MR-funnet var hvit substans-skader hos 653 (44,6%) barn, etterfulgt av grå substans-skader hos 416 (28,4%), en normal MR hos 198 (13,5%), utviklingsforstyrrelser/medfødte misdannelser hos 115 (7,9%) og annen type hjerneskade hos 81 (5,5%) barn. Blant barn med en underkategori av hvit substans-skade var periventrikulær leukomalaci mest vanlig (n=138, 65,4%), mens blant barn med en underkategori av grå substans-skade var arterielt infarkt mest vanlig (n=189, 47,0%). Etter hvert som gestasjonsalderen økte, økte andelen av grå substans-skader, mens andelen av hvit substans-skader ble mindre. Blant barn født til termin, var hvit substans-skader vanligere hos barn født SGA (small for gestational age) enn hos de som ikke var født SGA. Hos barn født til termin økte andelen med grå substans-skader etter hvert som Apgar-skår etter 5 minutter ble lavere. Blant barn med en underkategori av grå substans-skade økte andelen av arterielt infarkt etter hvert som Apgar-skår etter 5 minutter økte. Blant barn med spastisk CP var hvit substans-skader mest vanlig, mens grå substans-skader var mest vanlig blant barn med dyskinetisk CP. Mens flertallet av barn med CP både i stand til å gå (GMFCS I+II) og ikke i stand til å gå (GMFCS IV+V), hadde hvit substans-skader, hadde en stor andel av barna som ikke kunne gå også grå substans-skader. Grå substans-skader var mest vanlig blant barn med CP og epilepsi, mens barn med psykisk utviklingshemming oftest hadde enten hvit eller grå substans-skader.

KONKLUSJON Hvit substans-skader var det vanligste MR-funnet blant barn med CP, etterfulgt av grå substans-skader. Det var forskjeller i fordelingen av MR-funn per gestasjonsalder, da barn født prematurt oftest hadde hvit substans-skader (hvit substans er mer sårbart i tidlig tredje trimester), mens barn født til termin oftest hadde grå substans-skader (grå substans er mer sårbart mot slutten av tredje trimester). Hvit substans-skader var vanligere blant barn født SGA (en indikator på prenatale hendelser hos terminfødte barn) enn hos de ikke født SGA. Barn født til termin med hvit substans-skader hadde høyere Apgar-skår etter 5 minutter enn barn med grå substans-skader, sannsynligvis på grunn av en prenatal skade. Blant barn med en underkategori av grå substans-skade hadde de med arterielt infarkt bedre Apgar-skår etter 5 minutter, sannsynligvis på grunn av en mekanisme uavhengig av Apgar-skåren. Barn med spastisk CP hadde oftest hvit substans-skader, mens grå substans-skader var vanligere blant barn med dyskinetisk CP. Hos barn med epilepsi var grå substans-skade mest vanlig, da epileptisk aktivitet forekommer i nevroner i grå substans. Barn med psykisk utviklingshemming hadde oftest enten grå eller hvit substans-skader.

ABSTRACT

OBJECTIVE The aim of this study was to describe the distribution of cerebral magnetic resonance imaging (MRI) findings in children with cerebral palsy (CP), and compare them to risk factors for CP. A secondary aim was to describe the distribution of cerebral MRI findings according to clinical features of CP.

METHODS Children with prenatal and perinatal CP born in Norway between 2000 and 2016 and registered in the Norwegian Quality and Surveillance Registry for Cerebral Palsy (NorCP) were included. Data on cerebral MRI findings, classified according to the MRI Classification System for children with CP, and clinical features of CP were collected from the NorCP. Data on risk factors were collected by linking data from the NorCP to data from the Medical Birth Registry of Norway. Descriptive statistics were used to describe each predominant pathogenic cerebral MRI finding per risk factor and clinical feature. Chi-square tests were used to compare the proportions of each risk factor and predominant pathogenic cerebral MRI finding.

RESULTS The study included 1867 children with CP. Among these, 1568 (84.0%) had undergone a cerebral MRI, where 1463 (93.3%) had one predominant pathogenic finding. The most common MRI pattern was white matter injuries in 653 (44.6%) children, followed by grey matter injuries in 416 (28.4%), a normal MRI in 198 (13.5%), maldevelopments in 115 (7.9%), and findings classified as miscellaneous in 81 (5.5%) children. Among children with a white matter injury subcategory, periventricular leukomalacia was most common (n=138, 65.4%), while among children with a grey matter subcategory, arterial infarction was most common (n=189, 47.0%). As gestational age increased, the proportion of grey matter injuries increased while the proportion of white matter injuries decreased. Among children born at term, white matter injuries were more common in children born small for gestational age (SGA) than in those born non-SGA. In children born at term, the proportion with grey matter injuries increased as Apgar scores at 5 minutes decreased. Among children with a grey matter injury subcategory, the proportion of arterial infarction increased as Apgar score at 5 minutes increased. Among children with spastic CP, white matter injuries were most common, while grey matter injuries were most common among children with dyskinetic CP. While the majority of children with CP both able to walk (GMFCS I+II) and not able to walk (GMFCS IV+V) had white matter injuries, a large proportion of children not able to walk also had grey matter injuries. Grey matter injuries were most common among children with CP and epilepsy, while children with intellectual disability most often had either white or grey matter injuries.

CONCLUSION White matter injuries were the most common MRI pattern among children with CP, followed by grey matter injuries. There were differences in the distributions of MRI patterns per gestational age, as children born preterm most often had white matter injuries (white matter is more vulnerable in the early third trimester), while children born at term most often had grey matter injuries (grey matter is more vulnerable during the late third trimester). Predominant white matter injuries were more common among children born SGA (an indicator of prenatal events in term born children), than non-SGA. Children born at term with white matter injuries had higher Apgar scores at 5 minutes than children with grey matter injuries, most likely due to a prenatal injury. Among children with a grey matter injury subcategory, those with arterial infarction had better Apgar scores at 5 minutes, likely due to a mechanism independent of the Apgar score. Children with spastic CP most often had white matter injuries, while grey matter injuries were more common among children with dyskinetic CP. In children with epilepsy, a grey matter injury was most common, as epileptic activity appears in neurons in grey matter. Children with intellectual disability most commonly had either grey or white matter injuries.