MR-patterns of brain’s hypoxic-ischemic lesions in term newborns

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Perinatal hypoxic-ischemic encephalopathy (HIE) remains a major cause of neonatal mortality and development of severe neurological disorders that determine the quality of life of these children. In developed countries, the frequency of detection of hypoxic-ischemic encephalopathy (HIE) among full-term newborns is 1-6 per 1.000 live births. In our country, hypoxic-ischemic brain damage is observed in 15-30% of full-term newborns. The term HIE is a clinical diagnosis combining neurological disorders and biochemical changes caused by perinatal HI (hypoxiа-ischemia). The pattern of acute brain damage depends on the degree of cerebral maturity, the severity and duration of hypoxiа-ischemia. The most vulnerable regions are the structures of the brain with high level of metabolism. Such structures in term infants include cortical neurons and neurons of basal nuclei, a subcortical white matter. MRI allows to diagnose brain lesions in term infants in the acute period of HIE. Safety, non-invasiveness and large diagnostic capabilities of MRI allow this method to be considered the gold standard of neuroimaging in neonatology. In this review we described the main MRI patterns of brain injury in term neonates following HIE.

About the authors

Tat'yana V. Melashenko

St. Petersburg State Pediatric Medical University

Author for correspondence.
Email: pozdnyakovalex@ya.ru

PhD

Russian Federation, Saint Petersburg

Aleksandr V. Pozdnyakov

St. Petersburg State Pediatric Medical University

Email: pozdnyakovalex@ya.ru

MD, PhD, Dr Med Sci, Professor, Head of Department of Radiodiagnosis, Head of the Department of Medical Biophysics

Russian Federation, Saint Petersburg

Viktor S. Lvov

St. Petersburg State Pediatric Medical University

Email: viktorlvov@list.ru

post-graduate, Department of Medical Biophysics

Russian Federation, Saint Petersburg

Dmitry O. Ivanov

St. Petersburg State Pediatric Medical University

Email: doivanov@yandex.ru

MD, PhD, Dr Med Sci, Professor, Rector

Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. Неонатология: Национальное руководство / Под ред. Н.Н. Володина. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2007. [Volodin NN, editor. Neonatology: National guideline. Moscow: GEOTAR-Media; 2007. (In Russ.)]
  2. Agut T, Leon M, Rebollo M, et al. Early identification of brain injury in infants with hypoxic ischemic encephalopathy at high risk for severe impairments: accuracy of MRI performed in the first days of life. BMC Pediatr. 2014;14:177. doi: 10.1186/1471-2431-14-177.
  3. Antonucci R, Porcella A, Pilloni MD. Perinatal asphyxia in the term newborn. Journal of Pediatric and Neonatal Individualized Medicine. 2014;3(2):e030269. doi: 10.7363/030269.
  4. Armstrong-Wells J, Johnston SC, Wu YW, et al. Prevalence and predictors of perinatal hemorrhagic stroke: results from the kaiser pediatric stroke study. Pediatrics. 2009;123(3):823-828. doi: 10.1542/peds.2008-0874.
  5. Barkovich AJ. Concepts of myelin and myelination in neuroradiology. AJNR Am J Neuroradiol. 2000;21(6):1099-1109.
  6. Barkovich AJ. MR and CT evaluation of profound neonatal and infantile asphyxia. AJNR Am J Neuroradiol. 1992;13(3):959-972.
  7. Barkovich AJ. MR imaging of the neonatal brain. Neuroimaging Clin N Am. 2006;16(1):117-135,viii-ix. doi: 10.1016/j.nic.2005.10.003.
  8. Barkovich AJ. Normal development of the neonatal and infant brain, skull, and spine. In: Barkovich AJ, editor Pediatric Neuroimaging. Philadelphia: Lippincott, Williams & Wilkins; 2005. P. 17-75.
  9. Barkovich AJ, Hallam D. Neuroimaging in perinatal hypoxic-ischemic injury. Ment Retard Dev Disabil Res Rev. 1997;3(1):28-41. doi: 10.1002/(sici)1098-2779(1997)3:1<28:: aid-mrdd5>3.0.co;2-t.
  10. Barkovich AJ, Miller SP, Bartha A, et al. MR imaging, MR spectroscopy, and diffusion tensor imaging of sequential studies in neonates with encephalopathy. AJNR Am J Neuroradiol. 2006;27(3):533-547.
  11. Barkovich AJ, Westmark K, Partridge C, et al. Perinatal asphyxia: MR findings in the first 10 days. AJNR Am J Neuroradiol. 1995;16(3):427-438.
  12. Cavalleri F, Lugli L, Pugliese M, et al. Prognostic value of diffusion-weighted imaging summation scores or apparent diffusion coefficient maps in newborns with hypoxic-ischemic encephalopathy. Pediatr Radiol. 2014;44(9):1141-1154. doi: 10.1007/s00247-014-2945-9.
  13. Chao CP, Zaleski CG, Patton AC. Neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy: multimodality imaging findings. Radiographics. 2006;26 Suppl 1:S159-172. doi: 10.1148/rg.26si065504.
  14. Chugani HT, Phelps ME, Mazziotta JC. Positron emission tomography study of human brain functional development. Ann Neurol. 1987;22(4):487-497. doi: 10.1002/ana.410220408.
  15. Carmody DP, Dunn SM, Boddie-Willis AS, et al. A quantitative measure of myelination development in infants, using MR images. Neuroradiology. 2004;46(9):781-786. doi: 10.1007/s00234-004-1241-z.
  16. Cowan F, Azzopardi D. Hypoxic-ischaemic encephalopathy. Paediat Child Health. 2007;17(2):47-57. doi: 10.1016/j.paed.2007.01.005.
  17. Cowan F, Rutherford M, Groenendaal F, et al. Origin and timing of brain lesions in term infants with neonatal encephalopathy. Lancet. 2003;361(9359):736-42. doi: 10.1016/s0140-6736(03)12658-x.
  18. Kurinczuk JJ, White-Koning M, Badawi N. Epidemiology of neonatal encephalopathy and hypoxic-ischaemic encephalopathy. Early Hum Dev. 2010;86(6):329-38. doi: 10.1016/j.earlhumdev.2010.05.010.
  19. Ferriero DM. Neonatal brain injury. N Engl J Med. 2004;351(19):1985-1995. doi: 10.1056/NEJMra041996.
  20. Forbes KP, Pipe JG, Bird R. Neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy: detection with diffusion-weighted MR imaging. AJNR Am J Neuroradiol. 2000;21(8):1490-1496.
  21. Glass HC, Hong KJ, Rogers EE, et al. Risk factors for epilepsy in children with neonatal encephalopathy. Pediatr Res. 2011;70(5):535-540. doi: 10.1203/PDR.0b013e31822f24c7.
  22. Grant PE, Yu D. Acute injury to the immature brain with hypoxia with or without hypoperfusion. Radiol Clin North Am. 2006;44(1):63-77, viii. doi: 10.1016/j.rcl.2005.08.001.
  23. Hogan AM, de Haan M, Datta A, Kirkham FJ. Hypoxia: an acute, intermittent and chronic challenge to cognitive development. Dev Sci. 2006;9(4):335-337. doi: 10.1111/j.1467-7687.2006.00497.x.
  24. Heinz ER, Provenzale JM. Imaging findings in neonatal hypoxia: a practical review. AJR Am J Roentgenol. 2009;192(1):41-47. doi: 10.2214/AJR.08.1321.
  25. Johnston MV, Trescher WH, Ishida A, Nakajima W. Neurobiology of hypoxic-ischemic injury in the developing brain. Pediatr Res. 2001;49(6):735-741. doi: 10.1203/00006450-200106000-00003.
  26. Kirton A, Shroff M, Visvanathan T, deVeber G. Quantified corticospinal tract diffusion restriction predicts neonatal stroke outcome. Stroke. 2007;38(3):974-80. doi: 10.1161/01.STR.0000258101.67119.72.
  27. Liauw L, Palm-Meinders IH, van der Grond J, et al. Differentiating normal myelination from hypoxic-ischemic encephalopathy on T1-weighted MR Images: a new approach. AJNR Am J Neuroradiol. 2007;28(4):660-665.
  28. Martinez-Biarge M, Diez-Sebastian J, Kapellou O, et al. Predicting motor outcome and death in term hypoxic-ischemic encephalopathy. Neurology. 2011;76(24):2055-2061. doi: 10.1212/WNL.0b013e31821f442d.
  29. Mathur AM, Neil JJ, McKinstry RC, Inder TE. Transport, monitoring, and successful brain MR imaging in unsedated neonates. Pediatr Radiol. 2008;38(3):260-4. doi: 10.1007/s00247-007-0705-9.
  30. Miller SP, Ramaswamy V, Michelson D, et al. Patterns of brain injury in term neonatal encephalopathy. J Pediatr. 2005;146(4):453-460. doi: 10.1016/j.jpeds.2004.12.026.
  31. Rivkin MJ. Hypoxic-ischemic brain injury in the term newborn. Neuropathology, clinical aspects, and neuroimaging. Clin Perinatol. 1997;24(3):607-625.
  32. Robertson CMT, Perlman M. Follow-up of the term infant after hypoxic-ischemic encephalopathy. Pediatr Child Health. 2006;11(5):278-282. doi: 10.1093/pch/11.5.278.
  33. Lawrence RK, Inder TE. Anatomic changes and imaging in assessing brain injury in the term infant. Clin Perinatol. 2008;35(4):679-693. doi: 10.1016/j.clp.2008.07.013.
  34. Rutherford MA, Pennock JM, Counsell SJ, et al. Abnormal Magnetic Resonance Signal in the Internal Capsule Predicts Poor Neurodevelopmental Outcome in Infants With Hypoxic-Ischemic Encephalopathy. Pediatrics. 1998;102(2):323-328. doi: 10.1542/peds.102.2.323.
  35. Rutherford M, Srinivasan L, Dyet L, et al. Magnetic resonance imaging in perinatal brain injury: clinical presentation, lesions and outcome. Pediatr Radiol. 2006;36(7):582-592. doi: 10.1007/s00247-006-0164-8.
  36. Khaladkar DSM, Gujarathi DAM, Kamal DV, et al. MRI Brain in Perinatal Hypoxia – A Case Series. IOSR Journal of Dental and Medical Sciences. 2016;15(07):100-14. doi: 10.9790/0853-15075100114.
  37. Schiering IA, de Haan TR, Niermeijer JM, et al. Correlation between clinical and histologic findings in the human neonatal hippocampus after perinatal asphyxia. J Neuropathol Exp Neurol. 2014;73(4):324-34. doi: 10.1097/NEN.0000000000000056.
  38. Stoll BJ, Kliegman RM. Hypoxia-ischemia. In: Behrman RE, Kliegman RM, Jenson HB. Nelson Texbook of Pediatrics. Philadelphia: WB Saunders; 2004. p. 566-568.
  39. Shroff MM, Soares-Fernandes JP, Whyte H, Raybaud C. MR imaging for diagnostic evaluation of encephalopathy in the newborn. Radiographics. 2010;30(3):763-80. doi: 10.1148/rg.303095126.
  40. Varghese B, Xavier R, Manoj VC, et al. Magnetic resonance imaging spectrum of perinatal hypoxic-ischemic brain injury. Indian J Radiol Imaging. 2016;26(3):316-27. doi: 10.4103/0971-3026.190421.
  41. de Vries LS, Groenendaal F. Patterns of neonatal hypoxic-ischaemic brain injury. Neuroradiology. 2010;52(6):555-566. doi: 10.1007/s00234-010-0674-9.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2017 Melashenko T.V., Pozdnyakov A.V., Lvov V.S., Ivanov D.O.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».