Fonksiyonel Transkraniyal Doppler Ultrasonografi kullanarak Çocuklarda Serebral Lateralizasyon Değerlendirme (fTCD)

Özet

Fonksiyonel transkraniyal Doppler ultrasonografi (fTCD), bilişsel işlevler, özellikle dil lateralizasyonu değerlendirmek için kullanılan bir basit ve non-invaziv bir ultrason tekniği ve çocuklarla birlikte kullanım için uygundur.

Özet

Serebral lateralizasyonu ilgili pek çok yanıtlanmamış sorular vardır. Özellikle, serebral lateralizasyon atipik desenleri ile ilişkili herhangi bir dezavantajları var olup olmadığını, dil ve sözel olmayan yeteneği olan yönlerini lateralize belirsizliğini koruyor ve yaşla birlikte gelişir olmadığını serebral lateralizasyonu. Geçmişte, bu sorulara ilgilenen araştırmacılar ellilik serebral lateralizasyon vekil bir ölçüt olarak kullanmak eğilimindeydi, ancak ellilik sadece bilişsel işlevler ¹ lateralite zayıf ve dolaylı bir göstergesi olduğu için bu tatmin edici değil . Gibi fMRI gibi diğer yöntemler, pahalı ve büyük ölçekli çalışmalar için çocuk ² her zaman mümkün değildir.

Burada fonksiyonel transkraniyal Doppler ultrason (fTCD) kullanımı serebral lateralizasyonu değerlendirmek için bir maliyet-etkili, non-invaziv ve güvenilir bir yöntem olarak anlatacağız. Bu prosedür, kulağın hemen önünde yerleştirilen bir ultrason probu ile orta serebral arter kan akışını ölçmek içerir. Bizim çalışma-sol ve sağ orta serebral arter kan akışının eş zamanlı ölçümler kullanımına öncülük Münster Üniversitesi'nde 1982 yılında TCD birlikte sunulan Rune Aaslid, ve Stefan Knecht, Michael Deppe ve meslektaşları, çalışma üzerine inşa ve kalp atışı faaliyet düzeltmek için bir yöntem geliştirdi. Bu mümkün, diğer ^yöntemler 3 kullanılarak elde ile lateralizasyonu kabul ile, dil oluşumu sırasında sol taraflı kan akımı belirgin bir artış görmek için yapılmıştır .

Orta serebral arter, çok geniş bir damar topraklarında (bkz. Şekil 1) ve yöntem, bir hemisfer içinde lokalizasyon hakkında yararlı bilgiler sağlamaz. Deneyimlerimiz, açık veya örtülü bir konuşma üretimi gerektiren görevler için özellikle hassas olduğunu göstermektedir. 'Altın standart' görevi bir kelime oluşturma görevi ⁴ (o, 'B' harfi ile başlayan olarak örneğin birçok kelime olarak düşünün), fakat bu sınırlı okuma-yazma becerileri ile küçük çocuklar ve diğerleri için uygun değildir . Diğer beyin görüntüleme yöntemleri ile karşılaştırıldığında, fTCD konuşmanın hareket eserler nispeten etkilenmez ve bu yüzden yüksek sesle ^5,6 anlatan resimler içeren görevleri güvenilir bir sonuç almak mümkün. Buna göre, bir hikaye anlatmak video-klipleri bakıyor ve sonra görüldü açıklayan içeren bir çocuk dostu bir görev geliştirdik.

Protokol

1. Çocuklarda Dil Lateralizasyon değerlendirin fTCD kullanarak

1. Mümkün olan yerlerde, Doppler sistemi tanıtan önce ayrı bir oturumda video öyküleri karakterleri gösteren resimlerle çocuk alıştırın.
2. Bu prosedür, güvenilir bir önlem almak için yeterli çalışmalarda içerdiğini önemlidir: ideal 20 veya daha fazla, 10 ila 15 denemeler gibi birkaç yararlı veriler elde olsa. Her deneme dil aktivasyonu ile bir temel olarak kullanılmak üzere bir rahatlama dönemi, içerir. Aktivasyon döneminde kan akım hızı, başlangıçtaki karşılaştırılır. Biz, çocuk pasif bir temel olarak 12 saniyelik bir video klip izliyor süre kullanmak mümkün olduğunu bulduk. Bu can sıkıntısından uzak durmanıza yardımcı olur. Temel, çocuk ne olduğunu tarif etmeleri istenir olduğu bir 10 saniye yanıt dönemi takip eder. Bu, 16 saniyelik bir dinlenme dönemi takip eder.
3. 7 saniye kadar sürebilir metabolik taleplerini karşılamak için, kan akış hızı nedeniyle değişiklikleri saptamak amacıyla prosedürünün zamanlaması önemlidir. Biz her davasının zamanlaması kontrol Tanıtım veya Matlab yazılı bilgisayarlı görevler, kullanın. Kritik, bu programlar da, Doppler veri dosyası etkinleştirme süresi başlangıcı göstermek için bir belirteç kayıtları donanım bakliyat göndermek. Bunlar temel ve aktivasyon kan akışını dönemleri belirlemek için veri analizi kullanılır.
4. Biz aynı anda sağ ve sol taraftan ultrason kayıt sağlayan Multi-dop sistemi kullanır. Multi-dop sistemi kurmak ve katılımcı gelmeden önce gitmek için hazır olması en iyisidir. Probları geçmeden önce Multi-dop sistemine bağlı olduğundan emin olun. Bir diğer tarafta görülür Multi-dop bilgisayar ve bakliyat, paralel port üzerinden uyaran bilgisayarın bağlı olup olmadığını kontrol edin. Yüksek geçiren filtre, her iki taraf için de 300 Hz olarak ayarlanır olun ve insonation derinliği (45-55 mm) ve sinyal gücü kontrol edin. Sistem sadece güvenli düzeylere kullanılabilir sağlamak için farklı parametreler sınırları vardır.
5. Bir katılımcı, kodu, durumu, grup ya da eşleşen demografik veriler için Multi-dop veri dosyalarında kayıt altına alınmalıdır.
6. Sistem daha sonra probları hazırlarken duraklatılmış olmalıdır. Her ultrason probu, prob ve cilt arasında bir irtibat sağlayan jel ile kaplıdır. Mümkün olan en iyi temas sağlamak için bol miktarda jel kullanın.
7. Şimdi bu oturumu başlatmak için zamanı gelmiştir. Çocuk başlamadan önce tuvalete gitmek için ihtiyacı olup olmadığını kontrol edin! Biz, oyuncak hayvanları kullanarak kulaklık göstermek ve çocuk ne olacak ve ne yapmaları istenecektir ne anladığından emin olun. Bu aktivasyon süre sonra sessiz tutmak gerek anlamak özellikle önemlidir, sinyal başlangıca dönebilir. Tam bir görev 20 ile 30 dakika arasında sürebilir ve bir sürü brüt vücut hareketleri Doppler sinyali ile müdahale gibi çocuklar rahatça oturmuş olmalıdır.
8. Prosedürün en zor kısmı, jel kaplı probları konumlandırma. Yeni kullanıcılar sürecin bu kısmında uzman olmak için pratik aldığını farkında olmalıdır. Eğitim yardımcı olabilir Rune Aaslid yararlı bir bilgisayar simülasyonu
   ( http://www.transcranial.com/ ), ama öğrenmenin en iyi yolu, arkadaşlar ve iş arkadaşları üzerinde uygulayarak. Bir kez yaklaşık 10 kişi değerlendirildi var, çok daha kolay bulmak için başlayacaktır. Çocuklarla çalışma konusunda iyi bir şey, ince kafatasları var, çünkü bir çocuğun bir yetişkin daha bir sinyal bulmak için genellikle daha kolay olduğunu.
9. Her prob kafatası temporal pencere başın her iki tarafında yer almaktadır. Bu kafa kemik ince bölüm ve bir sinyal orta serebral arterlerin elde edilebilecek en iyi alanı sağlar. Bu pencereler her kulak sadece ileri bulunabilir. Çocuklarla birlikte çalışırken, iki deneyciler, her sonda ayarlayarak varsa, kurulum süresini azaltmak yardımcı olabilir. Çocukların çoğu bu prosedürün parçası sırasında bir DVD izlemek için mutluyuz, ama çocuğun davranışlarını izlemek ve konforlu ve rahat olmasını sağlamak için önemlidir. Oturumunu sonlandırmak çocuğun istekleri bu veya herhangi bir işaret sıkıntı varsa.
10. Probların pozisyon sonra orta serebral arter insonate için ayarlanır. Tatmin edici bir sinyali bulana kadar birkaç dakika sürebilir. Bu sinyal, Multi-dop bilgisayardan takip edilmelidir görsel desen gibi karakteristik bir ses vardır.
11. Karakteristik bir ses katılımcının kalp atışı hızı düşük bir hışırtısıydı gürültü. Karakteristik görsel desen, ardından da kalp atışı hızında tekrarlar kapalı bir üstel bozulma düşüş keskin bir yükseliş. Bağlı olarak, diğer kan damarlarının faaliyet pick up olabilir probun insonation ve yön derinliği. Yaklaşık 45 - 50 mm derinliğe çocuklarda genellikle iyi çalışır. Güçlü bir sinyal tespit edildikten sonra, mümkün olduğunca iyi bir sinyal korurken gücünü azaltır. Kazancı da zayıf bir sinyal yükseltmek için artırılabilir.
12. Her orta serebral arter sinyaller tatminkar sonra, Multi-dop sinyal işitsel çıkış geri çevirdi olmalıdır, ve prosedür başlar. Deneyci, sessizce bir video klibi izlemek için gidiyoruz çocuk açıklar. Soru işareti bilgisayarda gelip gördüğünüzde deneyci olarak video ne hakkında olabildiğince çok söylemek gerekir. Çocuk resmi 'Şşşş' gidiyor gördüğünüzde hemen konuşmaya durdurmak ve (bkz. Şekil 2 ve avi örnekler) başlamak için bir sonraki video için beklemek sessizce oturup var.
13. Multi-dop sistemi, kayıt ile birlikte; kayıt cihazları daha sonra, yani işitsel yanıtlar için bir ses kaydedici başlatılmış ve bilgisayar kontrol uyaran sunum.
14. Deneyci iş sonra çocuk ve Doppler sinyali izlemek için bir çocuk rahat ve görev ve b) uygun bir sinyal muhafaza edilmesini sağlamak katılıyor emin olun). Doppler sinyali fMRI bir sinyale göre hareket için daha az duyarlı, ama hala brüt vücut hareketleri bozulur, ya da prob hareket ederse olabilir. Önemli ölçüde bozulduğu sinyal olursa, ekran bilgisayar duraklatılmış ve problar uygun sıfırlamak olmalıdır. Zaman zaman onu yeniden kurmak tatmin edici bir sinyal elde etmek için daha fazla jel uygulamak için gerekli olabilir. Biz ise çocukların bu test iyi bir deneyci görev çocuk tutmak ve onların söylediklerine kayıt ve diğer monitörler Doppler sinyali sorumlu bulabilirsiniz.
15. Deneysel işlemin bittiğinde, Multi-dop kayıt durdurulur ve probları kaldırılmış olabilir. Herhangi bir aşırı jel kaldırmak için bazı dokularda olması faydalı.
16. Ham veri dosyaları, sağ ve sol Doppler sinyalleri karşılaştırmak için işlenir. Biz Deppe ⁷ tarafından geliştirilen yöntemler dayalı kendi Matlab yazılım geliştirdik. Bu işlem gerektirir aşağı örnekleme veri ve kalp atışı nedeniyle dalgalanmaları düzeltmek. Tek çalışmalarda, sol veya sağ aktivasyon dışında, belirli bir aralık, başlangıç ​​kan akış hızı genellikle 70 -% 130 ise analiz dışında tutulmuştur. Bu çalışmalarda aktivasyon sorunlu prob teması ile etkilenmesi muhtemel. Şekil 3 Şekil 4, sinyal periyodik olarak kaybolması bir durum gösterir ise, iyi bir sinyal için sinyal prob göre aktivasyonu gösterir.
17. Bazal kan akım hızının göreli farkı aktivasyonu (bkz. Şekil 5) hesaplamak için, sağ kanal aktivasyon soldan çıkarılır. Lateralizasyonu indeksi, maksimum fark ilgi önceden tanımlanmış bir süre içinde bir saniye iki tarafında fark aktivasyon ortalaması olarak hesaplanır. Bu dönem faiz ekran bilgisayar Multi-dop veri dosyasına gönderilen işaretiyle belirtilen 'tartışma' komutu başlamasından itibaren 7 ila 17 saniye. Fark aktivasyonu sol eksi sağ kanallar olduğu gibi, pozitif lateralizasyonu endeksleri sol lateralizasyonu yansıtan ve negatif doğru yansıtacak.

2. Temsilcisi Sonuçlar

Şekil 1: serebral arterlerin tarafından sağlanan alanlarda gösteren serebral hemisferin dış yüzeyi Pembe orta serebral arter tarafından verilen bir bölgedir. (: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Gray517.png )

Şekil 2: 12 ikinci bazal video, 10 saniyelik yanıt aralığı, ve 16 saniyelik bir dinlenme fazı ile deneysel çalışmada şematik anahat lateralite hesaplama için faiz periyodu da tasvir edilmiştir.

Şekil 3. Tek bir deneysel oturumu sırasında 130 ila 150 saniye (mavi), Sol ve Sağ (kırmızı) Doppler kanallar için ham Doppler hızı (cm / sn) Temizlik veri kayıt görünür Her darbe bir kalp atışı için karşılık gelir. Olay belirteç belirten uyaran başlangıcı, yeşil görüntülenir.

Şekil 4. Tek bir deneysel oturumu sırasında 400 ila 450 saniye (mavi), Sol ve Sağ (kırmızı) Doppler kanallar için ham Doppler hızı (cm / sn) kesintiye veri kayıt yeşil görüntülenen uyaran başlangıçlı belirten etkinlik işaretleyici. Ayrılma önemli kanıt, her iki kanal için görünür.

ftp_upload/2161/2161fig5.jpg "alt =" Şekil 5 "/>
Şekil 5. Sol (mavi) ve sağ (kırmızı) kanal (Panel A) ve eksi sağ sol fark (Panel B) Doppler Hız (cm / sn), kabul edilebilir bir katılımcı grubu için tüm çalışmalar boyunca ortalama Katılımcılar 12 "Talk "cued saniye ve lateralite hesaplanması için ilgili dönem aynı zamanda yeşil tasvir edilmiştir. B Paneli farkı hızı çevreleyen gri hata çubukları ortalamanın standart hata temsil eder.

Avi örnekler: "Freezefoot" hikaye anlatmak için video sekansları indirebilirsiniz: http://psyweb.psy.ox.ac.uk/oscci/Miscellaneous.htm

Tartışmalar

Yanı sıra normal gelişim eğitimi, dil ve okur-yazarlık ^{8, 9} gelişimsel bozukluğu olan yetişkin ve çocukların dil lateralizasyonu çalışma fTCD kullanarak edilmiştir. Ayrıca, görsel-uzamsal ^{yetenekler, 10,} 11 lateralizasyon değerlendirilmesi için fTCD kullanmanın yöntemlerini geliştirmek isteyen .

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
Multi-Dop T with Upgrade to 2 Channel MultiFlow Monitoring	Compumedics	5610 EN	soon to be superseded by digital version
Headset	Spencer Technologies, 701–16th Avenue, Seattle,WA 98122