Oxygen-enhanced functional low-field MRI of the lung in formerly very low birth weight infants with and without bronchopulmonary dysplasia (BPD)
Clemens Wirth1, Sandra Weiß1, Daniel Stäb1, Wolfgang Thomas2, Henning Neubauer1, Helge Hebestreit2, Herbert Köstler1, Dietbert Hahn1, Meinrad Beer1
1 Institute of Radiology, 2 Department of Pediatrics, University of Wuerzburg, Germany
Purpose:
To assess functional lung abnormalities in formerly very low birth weight infants (VLBW) with and without BPD compared with children born at term without lung pathology in an oxygen-enhanced open low-field MRI.
Materials and methods:
40 children aged 7–12 years were included in this study. 10 children had BPD, 15 were VLBW without BPD (non-BPD) and 15 formerly term infants served as
controls (CON). Sagittal T1-weighted single inversion multi-gradientecho sequences were acquired for both lungs at an open low-field MRI (Magnetom Open 0.2 Tesla, Siemens Medical Solutions, Erlangen, Germany). Acquisition was performed in 2 cycles: whilst breathing ambient air, then 100% oxygen via breathing mask. The mean relative change of the T1 relaxation time (ΔT1) between the two cycles was calculated after pixelwise subtraction of the parameter maps. ΔT1 of the different groups was compared statistically.
Results:
ΔT1 of the different groups was calculated as follows:
CON 10.7 +/− 2.3%; Non-BPD 10.8 +/− 3.0%; BPD 9.2 +/− 3.1%. ΔT1 was significantly lower in the BPD group compared to both other groups (Mann–Whitney-U; p<0.05). There was no significant change of ΔT1 between the Non-BPD and the control group (p=0.93).
Subanalysis of the lobes showed inhomogenieties of ΔT1 in the BPD group.
Conclusion:
Functional oxygen-enhanced MRI shows significant differences of ΔT1 in patients with BPD compared to children without BPD, reflecting probable long term functional sequelae of disturbed pulmonary vascular and alveolar development of the disease. / Die T1-Relaxationszeiten der gesunden Kontrollgruppe (Reifgeborene) lag durchschnittlich bei 662 ± 55 ms bei Raumluft und 591 ± 48 ms bei reinem Sauerstoff, die relativen Differenzen bei 10,7 ± 2,3 %. Dies deckt sich mit in der Literatur angegebenen Werten. Die relative Differenz gibt Aufschluss über den Sauerstofftransfer im Blut: je mehr Sauerstoff gelöst im Blut vorliegt, desto niedriger wird der T1-Wert und desto höher die absolute Differenz. Bei der Gruppe der Frühgeborenen mit BPD (Bronchopulmonale Dysplasie) zeigte sich eine geringere relative Differenz (Mittelwert = 9,2 +/- 3,1%) im Vergleich zu dem Mittelwert der Frühgeborenen ohne BPD (10,8 +/- 3,0%) sowie der Reifgeborenen (10,7 +/-2,3%), was auf einen geringeren Sauerstofftransfer in der Lunge schließen lässt. Bei statistischer Auswertung der einzelnen Schichten zeigte sich lediglich in der medialen linken Schicht ein signifikanter Unterschied der relativen Differenz der T1-Werte. Die Differenz war in der Gruppe der Frühgeborenen mit BPD signifikant niedriger als in der Gruppe der Frühgeborenen ohne BPD bzw. der Kontrollgruppe. Bei den ausgewerteten T1-Karten konnten keine lokalen Auffälligkeiten festgestellt werden. Auch morphologisch ergaben sich keinerlei Auffälligkeiten. Es scheint ein globales Problem im Sauerstofftransfer vorzuliegen.
Die Ergebnisse legen nahe, dass bei Kindern, die nach Geburt an einer schweren Form der BPD erkrankt sind, bis zumindest ins Schulkindesalter ein persistierend gestörter Sauerstofftransfer im Lungenparenchym gegeben ist. Diese funktionelle Einschränkung betrifft die gesamte Lunge, die höheren Abweichungen der Messergebnisse in einzelnen Lungenabschnitten bei den ehemaligen Frühgeborenen mit BPD legen eine höhere regionale Diversität nahe. Bei Frühgeborenen ohne chronische Lungenerkrankung sind in MRT-Messungen keine Unterschiede zu Reifgeborenen nachzuweisen. Es ist also anzunehmen, dass nicht allein durch die Frühgeburtlichkeit und das geringe Geburtsgewicht eine obstruktive Einschränkung in der Lungenfunktion als Langzeitfolge im Kindesalter weiter fort besteht, sondern der Faktor der BPD zusätzlich zu einem verminderten Gastransfer in der Lunge führt, welcher am ehesten durch eine verminderte Alveolarisierung und Vaskularisation in der Lunge bedingt ist.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:14373 |
| Date | January 2017 |
| Creators | Weiß, Sandra Elisabeth |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | deu |
| Detected Language | German |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de/deed.de, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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