Visualization of maturation of the corpus callosum during childhood and adolescence using T2 relaxometry

Abstract

Previous studies have shown that maturation of the white matter in terms of its relative signal intensity changes on MRI is almost complete at 2-3 years of age. We hypothesized that quantitative analysis may show maturation of the white matter during childhood and adolescence. In the present study we performed multi-echo T2 relaxometry in 33 healthy subjects (girls, 15; boys, 18) aged 3-15 years. T2 relaxation times of the genu and splenium were measured. In healthy subjects, the T2 relaxation times were significantly correlated with age in both girls (r=0.611, p=.016) and boys (r=0.721, p=.001) in the splenium, but not in the genu (p>.05). To further confirm genu-to-splenium signal intensity ratio changes, a total of 389 brain MRIs were retrospectively selected from the patients who had normal results (189 girls/women, 200 boys/men; age range, 3-20 years). The genu-to-splenium signal intensity ratio was obtained from the T2-weighted images. In patients with normal MRI, the genu-to-splenium signal intensity ratio was significantly decreased with age (p<.001) by 16 years. The T2 relaxation times gradually increase in the splenium during childhood and adolescence, suggestive of maturation.

아동기와 청소년기에 뇌량의 백질이 계속 성숙하는지를 정량적 MRI로 살핀 연구입니다. 기존에는 MRI 신호 강도로 볼 때 백질 성숙이 두세 살 무렵 거의 끝난다고 여겨졌으나, 연구팀은 정량 분석이 그 이후의 변화도 드러낼 것이라고 가정했습니다. 건강한 아동과 청소년에게 다중 에코 T2 이완시간 측정을 시행해 뇌량 앞부분(무릎)과 뒷부분(팽대)을 비교하고, 정상 판독을 받은 대규모 MRI 자료에서 두 부위의 신호 강도 비율을 추가로 분석했습니다. 그 결과 뇌량 팽대의 T2 이완시간은 나이에 따라 꾸준히 증가한 반면 무릎에서는 그런 관계가 없었고, 무릎 대비 팽대의 신호 비율도 청소년기 중반까지 계속 감소했습니다. 이는 뇌량이 아동기와 청소년기에도 성숙을 이어 간다는 것을 시사하며, T2 이완시간 측정이 백질 발달을 추적하는 지표로 쓰일 수 있음을 보여 줍니다.