Zielsetzung: Ziel dieser retrospektiven Beobachtungsstudie war es, eine öffentlich zugängliche Vergleichsdatenbank für einen quantitativen Bildmarker der Myelinisierung (die longitudinale Relaxationsrate R1=1/T1) in verschiedenen Hirnregionen bei Kindern unterschiedlichen Alters zu erstellen. Diese Datenbasis kann in zukünftigen Studien, aber auch im klinischen Alltag als Grundlage für eine objektive Erfassung des Myelinisierungsgrads genutzt werden. Methoden: Es wurden 94 Kinder im Alter zwischen 3 Monaten und 6 Jahren in unserem digitalen Bildarchiv identifiziert. Inklusionskriterien waren normale und altersgerechte Bildbefunde, eine unauffällige klinische Vorgeschichte und das Vorliegen der MP2RAGE-Sequenz zur Berechnung der longitudinalen Relaxationszeit. Durchschnitts-R1-Werte in sechs Regionen der weißen und vier Regionen der grauen Substanz wurden bestimmt und als Funktion des Alters aufgetragen. Zudem wurden bei 36 Kindern mit verschiedensten Erkrankungen des Gehirns R1-Werte derselben Regionen gemessen. Zusätzlich erfolgte ein qualitativer Vergleich der Myelinisierung in der T2-Wichtung, der MPRAGE und der MP2RAGE. Ergebnisse: Die altersabhängige Änderung der mittleren R1-Werte wird in den zehn Regionen durch ein exponentielles Sättigungsmodell beschrieben, wobei der stärkste Anstieg meist in den ersten 500 Lebenstagen zu verzeichnen ist. Zum Zeitpunkt der Geburt lassen sich die höchsten R1-Werte in den prämyelinisierten Strukturen, wie dem Crus posterior der Capsula interna (0,74-0,76 ± 0,04 s-1), und die niedrigsten im noch wenig myelinisierten Corpus callosum callosi (0,37-0,44 ± 0,03 s-1) feststellen. Die höchste Myelinisierungsrate weist das Corpus callosum auf, die niedrigste die graue Substanz. Vier Patienten mit Hypomyelinisierung zeigten R1-Werte außerhalb Messunsicherheit, wobei die Signaländerungen bei einem Patienten visuell nicht erfassbar waren. Die MP2RAGE erlaubt darüber hinaus auch die qualitative Erfassung der Myelinisierung und zeigt im Vergleich zu konventionellen Sequenzen möglicherweise zusätzliche Myelinisierungsschritte. Zusammenfassung: Die Anwendung von T1-Mapping in der MP2RAGE stellt ein schnelles und einfach zu etablierendes Werkzeug zur quantitativen Evaluation der frühkindlichen Myelinisierung dar, das hier in 10 Hirnregionen von Kindern ohne Pathologien im MRT angewandt wird. Die erhobenen Werte können als Referenzdaten für die untersuchte Altersgruppe und für die Suche nach subtilen Pathologien genutzt werden. Darüber hinaus zeichnet sich die MP2RAGE durch ihre hohe Auflösung, ausgezeichnetes Kontrastverhalten und relativ kurze Messzeit aus, sodass der quantitative Aspekt durch die erleichterte qualitative Beurteilung myelinisierter Strukturen zur Bewertung der altersgerechten Hirnentwicklung erweitert wird.
Purpose: The assessment of myelination is an important part of MR image evaluation in young children. As axonal myelination proceeds, the longitudinal relaxation rate (R1=1/T1) has been shown to increase with increasing age. The aim of this retrospective observational study was to provide normative R1 data in various brain regions of infants without cerebral pathologies (MRI-negative), thereby describing myelination quantitatively. Methods: Average R1 values in six white and four grey matter regions of 94 MRI-negative children (three months to six years) were measured and fitted as a function of age. Inclusion criteria were normal and age-appropriate image findings, an unremarkable past medical history and the availability of the MP2RAGE sequence for calculating the longitudinal relaxation time. R1 values in the same regions of 36 children with different brain pathologies are presented for comparison. Additionally, a qualitative evaluation of myelination was performed using T2, MPRAGE, and MP2RAGE. Results: The age-dependent R1 data were described by a saturated exponential model in all 10 brain regions with the strongest increase during the first 500 days of life. At birth, the highest R1 values can be found in premyelinated structures, such as the posterior limb of the internal capsule (0.74-0.76 ± 0.04 s-1), whereas the poorly myelinated corpus callosum show low values (0.37-0.44 ± 0.03 s-1). The corpus callosum was found to have the highest myelination rate, the deep gray matter the lowest. Four patients with hypomyelination disorders demonstrated R1-values outside the uncertainties of the normative data. In one patient, these alterations were only measurable, but not visible. MP2RAGE allows, moreover, a detailed qualitative assessment of myelination and even seems to show additional myelination steps that are not discernible on conventional T2- and T1-weighted series. Conclusion: T1 mapping by using MP2RAGE is an easily implementable tool for quantitative myelin assessment in young children and provides an additional image contrast that facilitates a qualitative description of myelinated structures. We have established the R1 values for children with no pathological findings in the MRI as a function of age, which can be used as normative data in future MRI studies.
