Entwicklung, Normwerte und Fehlbildungen von Strukturen des Zentralen Nervensystems am Beispiel von Corpus callosum-Fehlbildungen und Spina bifida

Abstract

Einleitung: Aus dem Ektoderm entwickeln sich Gehirn und Rückenmark. Um Entwicklung und Anomalien darzustellen, stehen prä- und postnatal Ultraschall und Magnetresonanztomographie (MRT) zur Verfügung. Referenzwerte für die regelrechte Entwicklung gibt es wenig. Corpus callosum (CC)-Fehlbildungen und Spina bifida (SB) stellen häufige Fehlbildungen dar. CC-Fehlbildungen unterteilt man in komplette und partielle Agenesie und Hypoplasie, SB in offene (SBA) und geschlossene (SBO) Form. Ziele der vorliegenden Arbeit sind, Messverfahren und Standardwerte für Hirnstrukturen im ersten Lebensjahr, Outcome von Kindern mit CC-Fehlbildung und Zusammenhang von radiologischem Phänotyp und Outcome bei SB zu beschreiben. Material und Methoden: Es wurden MRT-Bilder im ersten Lebensjahr von 131 Kindern ohne intrazerebrale Pathologie retrospektiv ausgewertet und die Größe verschiedener Hirnstrukturen ermittelt. Zur Bestimmung des Outcomes von CC-Fehlbildungen wurden Daten von 23 Kindern mit CC-Fehlbildung (mittleres Alter 3,8 Jahre, 0,7 bis 9,7 Jahre) retrospektiv ausgewertet. Hierzu wurden prä- und postnatale Radiologie-, klinische und genetische Befunde sowie eine Intelligenztestung berücksichtigt. Um Outcome und radiologischen Phänotyp bei SB zu korrelieren, wurden Daten von 265 Patientinnen und Patienten mit SB (mittleres Alter 11,7 Jahre, 1 bis 47 Jahre), 206 mit SBA und 59 mit SBO retrospektiv untersucht. Der radiologische Phänotyp wurde mittels MRT (SBA n=171, SBO n=59), das Outcome mittels Intelligenztestung (SBA n= 116, SBO n=10) bestimmt. Ergebnisse: Es wurden für 14 Hirnstrukturen, darunter Seitenventrikel, frontaler externer Liquorraum, Mesencephalon, Pons, Medulla oblongata, Kleinhirn, Hypophyse, Nervus opticus, CC und tegmentovermaler Winkel Normwerte für absolute und relative Größe in vier Altersgruppen während des ersten Lebensjahres beschrieben. Kinder mit CC-Fehlbildung hatten größtenteils eine isolierte Fehlbildung (65%); die pränatale Diagnose musste in 39% der Fälle revidiert werden. Es zeigten 65% ein normales Outcome, 22% eine moderate und 13% eine schwere Entwicklungsverzögerung. SBA ist häufig mit Hirnfehlbildungen assoziiert, wobei 69% das CC, 50% den Pons und 20% das Mesencephalon betrafen. Intelligenztestungen ergaben bei SBA testabhängig in 44-49% unterdurchschnittliche Werte, bei SBO mindestens durchschnittliche. Es bestanden Korrelationen zwischen bestimmten Fehlbildungen und Intelligenztestung. 8 Diskussion: Durch die Standardwerte lässt sich das Vorliegen von Hirnfehlbildungen objektivieren und das Wachstum im ersten Lebensjahr differenzierter beschreiben. Das Outcome von Kindern mit CC-Fehlbildung ist zu zwei Dritteln normal, die individuelle Vorhersage gestaltet sich weiterhin schwierig. Im Vergleich zu SBO ist SBA häufig mit Hirnfehlbildungen und schlechterem Abschneiden in der Intelligenztestung assoziiert, die Defizite korrelieren mit dem Vorliegen von Stenogyrien, Pons-, Mesencephalon- und CC-Fehlbildungen.

Introduction: Brain and spinal cord develop from ectodermal cells. To visualize the development and anomalies pre- and postnatal sonography and magnetic resonance imaging (MRI) are used. Standard values for the development of brain structures are rare. Corpus callosum (CC) malformations and spina bifida (SB) are frequent anomalies. CC malformations can be divided into complete and partial agenesis and hypoplasia, SB into open (SBA) and closed (SBO) subtype. The purpose of this work is to characterize measurement and reference values of brain structures in the first year of life, outcome of children with congenital CC malformations and neuroradiologic phenotype and outcome of SB. Methods: To determine the size of different brain structures MRI studies during the first year of life of 131 children with exclusion of intracerebral pathological findings were retrospectively assessed. The outcome of CC malformations was defined by retrospective analysis of patient records of 23 children with congenital CC malformation (median age 3.8 years (0.7 to 9.7 years)) including pre- and postnatal radiological, clinical, genetic, and cognitive findings. Patient records of 265 patients with SB (median age 11.7 years (1 to 47 years), 206 with SBA and 59 with SBO were retrospectively assessed to determine the correlation of outcome and neuroradiological phenotype of SB. The neuroradiological phenotype was determined via MRI (171 with SBA, 59 with SBO) and the outcome via cognitive testing (116 with SBA, 10 with SBO). Results: Size and normalized size of the lateral ventricles, frontal subarachnoid space, mesencephalon, pons, medulla oblongata, cerebellar vermis, pituitary gland, optical nerve, CC, and tegmentovermal angle were obtained for four age groups during the first year of life. Most children with congenital CC malformation had isolated CC malformation (65%), and the prenatal diagnosis had to be changed in 39%. Outcome was normal in 65% children, while 22% had moderate developmental delay and 13% had severe developmental delay. Associated brain malformations are frequent in SBA, particularly of the CC (69%), the pons (50%), and the mesencephalon (20%). Cognitive testing of patients with SBA led in 44 to 49%, depending on the test, to lower-than-average results, of patients with SBO to at least average results. The presence of cerebral malformations was associated with poor cognitive outcome. 10 Discussion: The reference values can be used to determine brain malformations and provide useful information of the growing pattern of the brain in the first year of life. The outcome of children with congenital CC malformation is mostly normal, but the prediction of the individual outcome remains challenging. There is a significant difference between SBA and SBO. SBA is often associated with cerebral malformations, has poorer outcome in cognitive testing and the poor outcome is associated with presence of stenogyrias and malformations of pons, mesencephalon, and CC.