Resonancia magnética neonatal para predecir los resultados del desarrollo neurológico en recién nacidos prematuros

Lianne J. Woodward, Ph.D., Peter J. Anderson, Ph.D., Nicola C. Austin, MD, Howard Kelly, B.Sc., y Terrie Inder E.,

MD N Engl J Med 2008; 355:685-694 17 de agosto 2008 

El parto muy prematuro tiene profundas repercusiones para la salud pública y la educación

a nivel mundial. Los bebés nacidos antes de las 32 semanas de gestación ya representan

más del 2 por ciento de todos los nacimientos vivos, y sus tasas de supervivencia superior

a 85 por ciento. 1 Los estudios de seguimiento han revelado altas tasas de discapacidad

del desarrollo neurológico en lactantes muy prematuros que sobreviven, con un 5 a 15 por

ciento que tiene parálisis cerebral, discapacidad neurosensorial grave, o ambos, y 25 por

ciento a 50 que tiene dificultades cognitivas, conductuales y sociales que impiden el

progreso en la escuela y necesitan apoyo educativo especial. 2-4

Un problema importante que enfrentan los clínicos que trabajan con bebés prematuros y

sus familias es la identificación de los niños que están en mayor riesgo de discapacidad del

desarrollo neurológico posterior y que pueden beneficiarse de los servicios de intervención

temprana. Hay varios factores (incluyendo displasia broncopulmonar, sepsis, cirugía, el uso

de corticosteroides postnatales, y la evidencia en la ecografía de la hemorragia

intraventricular y leucomalacia periventricular) se reconocen a aumentar los riesgos del

desarrollo neurológico. Sin embargo, los índices de riesgo para los recién nacidos que

incorporan estos factores han demostrado una eficacia limitada en la identificación de los

niños que están en alto riesgo de pobres resultados del desarrollo neurológico. 5,6

Una herramienta que puede ayudar a primeras evaluaciones de pronóstico del niño

prematuro es la resonancia magnética (MRI) durante el período neonatal. Actualmente, la

técnica de imagen más utilizada es la ecografía craneal. Este método es útil para la

detección de la hemorragia intraventricular y leucomalacia periventricular quística, pero

tiene baja sensibilidad para difusas de la sustancia blanca anomalías detectadas por

resonancia magnética. 7,8 Neonatales estudios de resonancia magnética han revelado que

la mayoría de los recién nacidos muy prematuros tienen anormalidades de materia blanca ,

incluyendo anormalidades de señal, pérdida de volumen, anormalidad quística, ventrículos

agrandados, adelgazamiento del cuerpo calloso y la mielinización retardada. 9-11 materia

gris-anormalidades, incluyendo disminución de la materia gris cerebral volumen y giro

cortical retardada, también se han reportado en los recién nacidos muy prematuros a

término equivalente (edad gestacional de 40 semanas) con el uso de técnicas de

resonancia magnética neuroanatómicas. 12,13 

En estudios más pequeños de bebés prematuros, anomalías de este tipo se han

encontrado para ser correlacionados con deterioro de la memoria de trabajo 14 y el retraso

del desarrollo neurológico temprano. 15 , 16

Se realizó un estudio prospectivo longitudinal de los lactantes muy prematuros estudiados

desde el nacimiento hasta los dos años de edad, para examinar las asociaciones entre

cualitativamente definido la sustancia blanca cerebral y sustancia gris anomalías en

la RM en el plazo equivalencia de los resultados y del desarrollo neurológico a los

dos años de edad. También comparó el valor predictivo de los hallazgos de la RM

con la de los hallazgos derivados de otras evaluaciones durante el período neonatal,

como la ecografía craneal, que se utilizan actualmente para predecir el riesgo de desarrollo

neurológico.

MÉTODOS

Sujetos

La población de estudio incluyó a 167 recién nacidos muy prematuros (nacidos a las 30

semanas de gestación o menos) en el Hospital sea la mujer de Christchurch, Nueva

Zelanda, entre noviembre de 1998 y diciembre de 2000 (81 niños) o en el Hospital de la

Mujer Real, Melbourne, Australia, entre julio de 2001 y mayo de 2002 (86 niños). Cincuenta

niños, todos en la cohorte de Christchurch, recibieron algunos servicios de intervención

temprana. Referencia para estos servicios se basa en los hallazgos ultrasonográficos,

edad gestacional al nacimiento, historia clínica y la evaluación de la terapia física, los

resultados del MRI no fueron utilizados para hacer las decisiones de remisión, ni fueron

puestos a disposición de los proveedores de intervención temprana.

En Christchurch, el 92 por ciento de todos los niños elegibles se inscribieron. En

Melbourne, el 95 por ciento de los niños elegibles se acercó, con una tasa de reclutamiento

de 70 por ciento. No participación se debió principalmente a circunstancias familiares o de

participación en otros estudios. No se observaron diferencias significativas (P <0,05) las

diferencias en las características perinatales entre los niños que fueron reclutados y los

que no fueron reclutados. A los dos años de edad corregida para la prematuridad, la

retención de la muestra fue alta, con un 95 por ciento de los niños de Christchurch y el 98

por ciento de los niños de Melbourne está evaluando. Por escrito el consentimiento

informado se obtuvo de todos los padres o tutores, y los estudios fueron aprobados por los

comités de ética hospitalaria o regionales, o ambos. Tabla 1 enumera las características de

los niños en cada centro de estudio.

RM

Al término equivalente, todos los niños se sometieron a resonancia magnética. Antes de

someterse a resonancia magnética, cada niño fue alimentado, envuelto y colocado, no

sedados, en una bolsa de frijoles Fix Vac diseñado para mantener al niño quieto y apoyado

en el escáner. Se realizó resonancia magnética usando un 1,5 tesla General Electric Signa

System (GE Medical Systems) con secuencias previamente documentados.10 Todas las

exploraciones se calificaron de forma independiente por uno de los autores y por un

pediatra neurorradiólogo (Christchurch) o neonatólogo (Melbourne). Los evaluadores no

estaban al tanto de la historia de los bebés perinatal y hallazgos ecográficos.

 

Se utilizó un sistema de puntuación estandarizado, desarrollado en este estudio y que

consiste en ocho escalas de 3 puntos ( Figura 1   ) . 10,17 

materia blanca anomalía se clasifican de acuerdo con cinco escalas, que evaluó la

naturaleza y el alcance de la materia blanca señal de anomalía, la pérdida en el volumen de

la materia blanca periventricular, y el alcance de las anomalías quísticas, dilatación

ventricular, o el adelgazamiento del cuerpo calloso. 

Materia-gris anomalía se clasifican de acuerdo a tres escalas, que evaluaron el alcance de

la materia gris señal de anormalidad, la calidad de la maduración de las

circunvoluciones, y el tamaño del espacio subaracnoideo (ver anexo complementario

1 , disponible con el texto completo de este artículo en www.nejm.org). 

Compuestos de materia blanca partituras y partituras compuestas de materia gris se han

creado y utilizado para categorizar los niños de acuerdo a la medida de sus anormalidades

cerebrales. 10,17 

Las categorías de la materia blanca había ninguna anormalidad (una puntuación de 5 a

6), leve ( una puntuación de 7 a 9), moderada (puntuación de 10 a 12) y severa

(puntuación de 13 a 15). 

La materia gris se clasificó como normal (una puntuación de 3 a 5) o anormal (una

puntuación de 6 a 9). El acuerdo entre las asignaciones de categorías fue del 96 por

ciento.

La ecografía craneal

También se realizó la ecografía craneal a través de la fontanela anterior, con un

transductor de 7,5-o 8,5 MHz-(Acuson-Siemens), según un protocolo estandarizado. 18 Se

adquirieron imágenes dentro de las primeras 48 horas de vida, de cinco a siete días de

edad , y de nuevo en cuatro a seis semanas de edad. Si una anormalidad fue detectada, la

ecografía más frecuente se realizó como se indica clínicamente. Las exploraciones fueron

evaluados para determinar la presencia y el alcance de la materia blanca ecolucencia o

leucomalacia periventricular quística y el más alto grado de hemorragia intraventricular.

Resultados del desarrollo neurológico a los dos años de edad

Dentro de dos semanas antes o después de su segundo cumpleaños (corregida para la

prematuridad), los niños se sometieron a una evaluación integral del desarrollo neurológico

realizado por examinadores que no tenían conocimiento de los hallazgos de la RM y la

evolución perinatal. Los examinadores evaluaron el desarrollo cognitivo y psicomotor

utilizando las Escalas Bayley de Desarrollo Infantil (BSID-II) 19 : el Índice de Desarrollo

Mental evalúa la capacidad de respuesta del medio ambiente y las habilidades sensoriales

y de percepción, la memoria, el aprendizaje y el lenguaje temprano y las habilidades de

comunicación, el Índice de Desarrollo Psicomotor evalúa las habilidades motoras gruesas y

finas ambos. Los seis niños que tenían puntuaciones estándar por debajo de 50 se les

asignó una puntuación de 45, y los dos niños que no pudieron ser probados debido al

deterioro de la capacidad perceptiva o cognitiva se les asignó un puntaje de 40. Un retraso

leve en el desarrollo se definió por una puntuación que tenía más de 1 SD por debajo de la

media normativa, y un retraso grave se definió por una puntuación que fue de más de 2

desviaciones estándar por debajo de la media normativa.

Cada niño también se sometieron a una evaluación neurológica pediátrica estandarizado

para evaluar la calidad de sus habilidades motoras, la coordinación, la marcha y el

comportamiento. 20parálisis cerebral se diagnostica con el uso de criterios estándar,

incluyendo la ubicación o las partes del cuerpo con discapacidad (por ejemplo, hemiplejia o

diplejia ), el grado de deterioro del tono muscular y los reflejos, y los efectos de la condición

en la deambulación. 21 Por último, las evaluaciones de la visión y de la audición fueron

completadas por un oftalmólogo y un audiólogo, respectivamente, o se registraron en las

evaluaciones recientes del hospital. Un defecto visual se define por una exigencia de lentes

correctivos, cirugía o ambos para el estrabismo o la ceguera. Un defecto de audición se

define como una pérdida auditiva neurosensorial de más de 30 db.

Análisis estadístico

Las asociaciones entre la sustancia blanca y sustancia gris anomalías en la RM y

resultados del desarrollo neurológico adverso a los dos años de edad fueron examinados

con el uso de cualquiera de los dos análisis unidireccional de la varianza para variables de

distribución continua o la prueba de Mantel-Haenszel chi-cuadrado para los resultados

dicotómicos variables, con pruebas de tendencia lineal. La odds ratio (y de confianza del

95 por ciento) de chi-cuadrado análisis se informaron como medidas de la fuerza de las

asociaciones entre los factores de riesgo tempranos y posteriores resultados del desarrollo

neurológico.

 Modelos de regresión logística se utilizaron para evaluar la asociación entre las medidas

de resonancia magnética y posteriores alteraciones del desarrollo neurológico, después de

ajustar por otros factores, incluyendo anormalidades en la ecografía craneal (grado III o IV

hemorragia intraventricular, leucomalacia periventricular quística, o ambos), una edad

gestacional al nacer de menos de 28 semanas, restricción del crecimiento intrauterino, el

sexo, el uso de la terapia de oxígeno a las 36 semanas, persistencia del conducto

arterioso, parto múltiple, y el uso de corticoides postnatales.

 Por último, se comparó la precisión diagnóstica de las medidas de resonancia magnética y

ecografía mediante el cálculo de la sensibilidad y la especificidad de los índices (y los

intervalos del 95 por ciento de confianza) de las tablas de análisis de chi-cuadrado. Un

valor de P inferior a 0,05 se utiliza para indicar la significación estadística.

RESULTADOS

En la RM en el término equivalente, 47 niños (28 por ciento) no tenían anomalías de la

sustancia blanca, mientras que 85 recién nacidos (51 por ciento) tuvieron leves anomalías

de la sustancia blanca, 29 (17 por ciento) tenían moderadas alteraciones de la sustancia

blanca, y 6 (4 por ciento ) tenía graves anomalías de materia blanca.

 Además, 82 niños (49 por ciento) tenían anormalidades de materia gris. 

La gravedad de las anomalías de materia blanca fue altamente correlacionado con la

presencia de anomalías de materia gris (r = 0,62, P <0,001), con materia gris

anormalidades también está presente en 43 de los 85 niños con leves alteraciones de la

sustancia blanca (51 por ciento) y 34 de los 35 niños con moderados o graves anomalías

de la materia blanca (97 por ciento).

A los dos años de edad, 164 niños fueron evaluados con el BSID-II, un niño que había sido

ciego, y 2 niños para los cuales sólo algunos datos estaban disponibles, fueron excluidos. 

En el Índice de Desarrollo Mental, 87 (53 por ciento) tuvieron puntajes dentro de 1

desviación estándar de la media normalizada (83 niños) o más de 1 DE por encima de la

media normalizada (4 hijos), lo que significa por encima de la media desarrollo cognitivo. 

Además, 50 niños (30 por ciento) tenían un retraso cognitivo leve y 27 (17 por ciento)

tenían un retraso cognitivo grave. 

En el Índice de Desarrollo Psicomotor, 103 de los 164 niños examinados (63 por ciento)

anotó en el rango normal (102 niños) o el rango de aceleración (1 hijo), 44 niños (27 por

ciento) tenía retraso psicomotor leve, y 17 (10 por ciento ) tenía retraso psicomotor

severo. De los 167 niños, 17 niños (10 por ciento) cumplieron con los criterios para la

parálisis cerebral (7 tenía leve, moderada 4 y 6 parálisis cerebral grave), 9 (5 por ciento)

tenían un defecto del oído (3 hijos habían audífonos), y 12 (7 por ciento) tenían un defecto

visual (1 niño era ciego). Entre las personas con parálisis cerebral, nueve niños mostraron

retraso psicomotor severo.

Con la excepción de una mayor tasa de retraso psicomotor grave para los niños en la

cohorte de Melbourne (16 por ciento frente a un 5 por ciento en la cohorte de Christchurch,

p = 0,02), sin diferencias significativas entre las cohortes en la puntuación media de Índice

de Desarrollo Mental , la media de Desarrollo Psicomotor Índice de puntuación, o la tasa

media de retraso cognitivo severo, parálisis cerebral o trastornos neurosensoriales (véase

el anexo complementario 2 ).

 Un examen más detallado de las diferencias entre las cohortes en retraso psicomotor

reveló una tendencia a que más niños para anotar apenas por debajo del límite de 2 DE en

Melbourne que en Christchurch, a pesar de la ausencia de diferencias en la distribución

global de las puntuaciones de psicomotricidad en las dos cohortes.

En el seguimiento, la gravedad creciente de anomalías de la sustancia blanca en la RM en

equivalente término fue encontrado para ser asociado con un peor rendimiento en las

escalas cognitivas y psicomotoras del BSID-II (P <0,001 para ambas escalas), así como

con el aumento de riesgos de grave retraso cognitivo (p = 0,008), retraso motor severo (p

<0,001), parálisis cerebral (P <0,001), y la discapacidad neurosensorial (P = 0,003) ( Tabla

2   )

 Los niños con más severas anormalidades de materia blanca había un mayor número de

alteraciones del desarrollo neurológico de los niños con anomalías menos graves o no (P

<0,001).

Los recién nacidos prematuros con alteraciones de materia gris en el término equivalente

también tenían peores puntuaciones en el índice cognitivo (p = 0,02) y el índice psicomotor

(p = 0,002) de la BSID-II y tenían un mayor riesgo de grave retraso cognitivo (p = 0,02) ,

grave retraso motor (P = 0,02), y parálisis cerebral (P = 0,02) que los niños sin

anormalidades de materia gris. La asociación con deficiencia neurosensorial no fue

significativa (P = 0,08) ( Tabla 3   )

Los niños con anormalidades de materia gris también tuvo deficiencias del desarrollo

neurológico más que los niños sin anormalidades de materia gris (P = 0,004).

Un número de otros factores de riesgo durante el período neonatal, también predictivo de

los resultados del desarrollo neurológico ( Tabla 4   )

Además de las anomalías en la RM, la evidencia ecográfica de grado III o IV hemorragia

intraventricular fue un predictor significativo univariado de retraso cognitivo severo, y la

presencia de leucomalacia periventricular quística en la ecografía craneal y el uso de

corticoides postnatales predijo retraso motor severo. El uso postnatal de corticosteroides

también fue predictivo de la parálisis cerebral. Después de ajustar por factores perinatales

(como la edad gestacional al nacer de menos de 28 semanas, el tamaño pequeño para la

edad gestacional, el sexo masculino, la necesidad de la terapia de oxígeno a las 36

semanas, la presencia de persistencia del conducto arterioso, parto múltiple, el uso

postnatal de corticosteroides, y anormalidades en la ecografía craneal), las asociaciones

entre moderada a grave de materia blanca anomalías en la RM y posterior riesgos de

retraso motor grave (odds ratio, 9,79; intervalo de confianza del 95 por ciento, 2,56 a

37,47) y parálisis cerebral (razón de probabilidad, 8,39; intervalo de confianza del 95 por

ciento, 2,28 a 30,89) sigue siendo importante, mientras que la asociación con deficiencia

neurosensorial no lo hicieron (odds ratio, 3,27; intervalo de confianza del 95 por ciento,

desde 0,97 hasta 11,01, p = 0,06) ( tabla 4 ). En comparación, los hallazgos

ultrasonográficos de grado III o IV hemorragia intraventricular, leucomalacia periventricular,

o ambos, así como la materia gris anomalías en la RM, ya no eran predictores

significativos de riesgo del desarrollo neurológico posterior después del ajuste de

moderado a severo de la materia blanca anomalías en la RM en el término equivalente.

La presencia de alteraciones en la sustancia blanca-y la presencia de moderados a graves

alteraciones de la sustancia blanca en la RM son más sensibles que fueron hallazgos

ecográficos de hemorragia intraventricular o leucomalacia periventricular en la

identificación de niños con impedimentos severos posteriores del desarrollo neurológico

Aunque los hallazgos en la RM son menos específicas que las anormalidades en la

ecografía, el uso de moderado a grave anomalía para definir "anormal" dio lugar a una

especificidad razonable (82 a 89 por ciento): la mayoría de los niños con un resultado

normal o ligeramente anormales en la RM estaban libres de impedimentos graves a

los dos años de edad.

DISCUSIÓN

Se encontraron asociaciones significativas entre las medidas cualitativas de la materia

blanca cerebral y sustancia gris anomalías en la RM en equivalente plazo y los riesgos

posteriores de los resultados adversos del desarrollo neurológico a los dos años de edad

en los lactantes muy prematuros. 

La presencia de moderados a graves anomalías de materia blanca fue predictiva de

retraso psicomotor severo y parálisis cerebral, independientemente de las alteraciones en

la ecografía craneal y de otros factores perinatales.

Al igual que en estudios previos, 22-24 trastornos del neurodesarrollo fue común entre los

bebés prematuros en esta cohorte de dos años de edad. 

La deficiencia más frecuente fue el retraso cognitivo grave, casi uno de cada cinco niños

anotó seis meses o más por debajo de su nivel de edad corregida. 

Además, aproximadamente el 10 por ciento de los niños tienen retraso psicomotor grave y

un porcentaje similar recibió un diagnóstico de parálisis cerebral. 

Por último, el 11 por ciento tenía deficiencia neurosensorial (visual, auditiva, o ambos). 

Estas altas tasas de trastornos del neurodesarrollo de relieve la importancia de la

identificación temprana de los niños que están en mayor riesgo de desarrollo neurológico

.

Al igual que en nuestro estudio, estudios previos han demostrado asociaciones entre la

presencia de la sustancia blanca y sustancia gris anomalías en la RM en el plazo y riesgos

equivalentes posterior de alteraciones neuroconductuales, 17,25 parálisis cerebral, 26-

28 deterioro de la memoria de trabajo, 14 y globales retraso en el desarrollo. 15,29 

Sin embargo, estos estudios se han limitado por la utilización de muestras pequeñas o

seleccionado, o ambos, la evaluación de un estrecho rango de resultados, y la

combinación de los diferentes resultados que pueden tener diferentes causas y

correlaciones en la RM.

Además, ha sido claro hasta qué punto la información cedida por resonancia magnética

durante el período neonatal mejora otra información clínica disponible para la predicción

del riesgo.

Hemos encontrado anormalidades que la materia blanca, especialmente aquellos que son

moderados y graves, fueron marcadores útiles para el elevado riesgo de retraso cognitivo

severo, retraso psicomotor severo, parálisis cerebral y discapacidad neurosensorial. 

Materia gris anomalías, evaluados cualitativamente, también se asociaron con un mayor

riesgo de retraso cognitivo severo, retraso psicomotor y parálisis cerebral, pero en menor

medida que las anomalías de materia blanca. 

Estos resultados confirman la importancia de las primeras anormalidades neurológicas

estructurales para el riesgo de desarrollo neurológico posterior a través de varios dominios

que abarcan neurológico, cognitivo y el funcionamiento del motor.

Un número de otros factores durante el período neonatal que se reconocen para predecir

los resultados de neurodesarrollo posteriores fueron también predictivo de la subsiguiente

alteración grave en nuestra cohorte. 

Estos factores incluyen el uso posnatal de dexametasona y los hallazgos ecográficos de

grado III o IV hemorragia intraventricular y leucomalacia periventricular quística. 30-32

Sin embargo, estos factores fueron poco frecuentes en nuestra cohorte, lo que representa

sólo una pequeña proporción de los niños con discapacidad severa en dos años de

edad. Por otra parte, cuando las medidas de resonancia magnética y otras se han tenido

en cuenta, la exposición postnatal a los corticosteroides sigue siendo un predictor

significativo de deterioro motor posterior (retraso psicomotor o parálisis cerebral), pero la

presencia de hemorragia grado III o IV intraventricular o leucomalacia periventricular

quística ya no era un predictor significativo de resultados (datos no mostrados). Por el

contrario, las anomalías en la RM en equivalente cualitativo plazo fueron más fuertemente

asociado con trastornos del neurodesarrollo que fueron hallazgos en la ecografía craneal y

otras mediciones realizadas durante el período neonatal. Los hallazgos de la RM también

predijo discapacidad independientemente de esas medidas.

El potencial para la resonancia magnética realizada durante el período neonatal para

mejorar la predicción de los resultados adversos del desarrollo neurológico en recién

nacidos prematuros fue respaldada por los análisis que muestran una alta sensibilidad de

moderada a graves anomalías en la RM para estos resultados. 

Sin embargo, es importante notar que una proporción sustancial de niños con moderada a

graves anomalías de la materia blanca estaban libres de daño severo a los dos años de

edad. 

Aunque a largo plazo de seguimiento de estos niños es necesario, este hallazgo pone de

relieve el hecho de que los preocupantes resultados de la RM no necesariamente puede

dar lugar a graves problemas de desarrollo neurológico. También destaca la importancia

potencial de otros factores, tanto genéticos como ambientales, para influir en los resultados

del desarrollo neurológico.

Los puntos fuertes de nuestro estudio incluyen su diseño prospectivo, la alta tasa de

retención de los sujetos y la evaluación de una amplia gama de resultados por los

observadores que desconocían los resultados de la RM. Sin embargo, las limitaciones de

este estudio también se observó. En primer lugar, a pesar de un tamaño de muestra

relativamente grande, la baja tasa de discapacidad auditiva impidió un análisis separado de

los problemas auditivos y visuales. En segundo lugar, las bajas tasas de algunos factores

en el período neonatal puede haber limitado el poder estadístico del estudio para evaluar

su contribución a los resultados. En tercer lugar, dado que los retrasos tempranos del

desarrollo pueden no corresponder con la consiguiente alteración,33 más seguimiento

incluyendo el motor neuropsicológica, educativas y evaluaciones del comportamiento será

importante para comprender mejor las implicaciones clínicas de los resultados de la RM.

Sin embargo, nuestros resultados sugieren que la identificación temprana de

anormalidades cerebrales con el uso de la RM debe ofrecer un valioso complemento de

otros factores de riesgo psicosocial en los recién nacidos y mejorar la identificación de los

recién nacidos prematuros con alto riesgo de trastornos del neurodesarrollo posterior.

Scoring White and Gray Matter Abnormalities on Cerebral Magnetic Resonance

Imaging in the Preterm Infant at Term

The following protocol was followed in order to obtain good quality images with minimal motion

artifact to facilitate accurate qualitative scoring, without using sedation.

1. The infants were fed approximately 45 minutes before the imaging and then wrapped and

swaddled in a vacuum air extraction device to support the infant and reduce motion

artifact (Figure 1).

2. Because the T2 and T1 relaxation time constants are longer in newborn infants than older

children, optimum contrast in T2-weighted images was obtained at longer echo times

(TE) on the order of 160 ms and T1-weighted images were optimized with inversion

times (TI) on the order of 1100 ms. It is worthy of note that the T1 relaxation time

constant varies with magnetic field strength, being greater at higher field strengths, such

as 3 T.

The scoring system for the composite white matter and gray matter scores described in this study

consisted of eight assessments each using a 3-point scale. The development and use of this system

has been described in previous work from our group (1,2).

White matter abnormality was graded using five areas of assessment within the white matter

with a score of 1 (normal), 2 (mild abnormality) and 3 (moderate-severe abnormality) for each

area of assessment. The five areas of white matter abnormality that were scored included:

1. The nature and extent of white matter signal abnormality - This was scored based on the

T1- and T2-weighted signal abnormalities in the white matter best observed in the axial

imaging.

Grade 1: normal T1- and T2-weighted signal throughout the white matter. Grade 2: focal regions of high T1-or T2-weighted signal (2 or fewer regions per hemisphere). Grade 3: multiple regions of high T1- or T2-weighted signal (more than 2 regions per

hemisphere).

2. Periventricular white matter volume loss – This was also scored based on the combined T1-

and T2-weighted imaging analyzing the ratio of periventricular white matter to ventricular

volume in both the axial and sagittal imaging.

Grade 1: normal periventricular white matter volume usually associated with small ventricles Grade 2: mild reduction in white matter volume with mild to moderate increased ventricular size. Grade 3: marked reduction in white matter volume often occurring with marked increase in the size

of the ventricle and/or extra-axial space.

3. Cystic abnormalities – This was easily assessed on any imaging view or modality but occurred

rarely (only 5 percent or less of MR images).

Grade 1: normal, with no cystic abnormality. Grade 2: less than 2mm single focal cyst. Grade 3: multiple cysts or a single larger (2mm or greater) single focal cyst which is rare.

4. Ventricular dilatation – This was also scored based on the combined T1- and T2-weighted

imaging in both the axial and sagittal imaging.

Grade 1: normal with no evidence of ventricular dilatation. Grade 2: moderate enlargement resulting in mild rounding of the frontal horns, minimal

enlargement of the temporal horns and moderate enlargement of the occipital horns. Grade 3: more global enlargement of a moderate to severe nature including significant

enlargement of the frontal, temporal and occipital horns.

5. Thinning of the corpus callosum – This was scored based on the sagittal and coronal T1-

weighted MR imaging.

Grade 1: normal, with thick corpus callosum visible in all views. Grade 2 :focal thinning in the corpus callosum often visible in the mid region of the body of the

corpus on sagittal images. Grade 3 :global thinning across the entire corpus callosum.

These 5 assessments of the cerebral white matter were then combined to give an overall white

matter abnormality score which was categorized as:

a) no abnormality - Total score 5 to 6

b) mild abnormality – Total score 7 to 9

c) moderate abnormality – Total score 10 to 12

d) severe abnormality – Total score 13 to 15.

Gray matter abnormality was graded using three scales assessing:

1) Presence of gray matter cortical signal abnormality . This was very rarely detected (in

approximately 1% of infants) and thus did not contribute significantly to the overall scoring but

was scored on high signal intensity in the cortex on axial T1 and/or loss of cortical ribbon signal

on axial T2-weighted MR imaging.

2) Quality of gyral maturation – Cortical gyration maturation was rated by standard gyral model

(3,4) using representative MRI images and cerebral models of gyral development at 34 weeks, 36

weeks, 38 weeks and 40-42 weeks on axial T1- and T2-weighted MR imaging. The gyral pattern

assessment in these maturational assignments included at 34-36 weeks the presence of marginal

sulcus, paracentral gyrus with secondary sulci present in the frontal lobes, superior and middle

temporal, rolandic and occipital regions. By 36-38 weeks the gyral pattern should include

additional secondary gyri in the transverse and inferior temporal and cingulated gyri. At 40

weeks’ gestation there would be tertiary inferior temporal and inferior occipital gyri and sulci

Grade 1: normal for 40 weeks. Grade 2: 2 to 4 weeks delay in gyral development (i.e. consistent with 36 to 40 weeks). Grade 3: more than 4 weeks delay in gyral development.

3) Size of the subarachnoid space - This was scored based on the sagittal T1 and coronal T1- or

T2-weighted MR images for the size of the subarachnoid space in relation to the cerebral mantle.

Grade 1: small subarachnoid space which was barely visible. Grade 2:mildly enlarged CSF space with visible enlargement of the space between the major sulci

and the interhemispheric space in addition to the extracerebral space. Grade 3: more substantially enlarged global subarachnoid space with visible cerebrospinal fuid

between many gyri as well as interhemispheric and extracerebral.

The total gray matter score was then calculated and categorized as

(a) normal - score 3 to 5

(b) abnormal score 6 to 9.