Simultaneous continuous wave Doppler echocardiography and right-sided cardiac pressure measurements were performed during cardiac catheterization in 127 patients. Tricuspid regurgitation was detected by the Doppler method in 117 patients and was of adequate quality to analyze in 111 patients. Maximal systolic pressure gradient between the right ventricle and right atrium was 11 to 136 mm Hg (mean 53 ± 29) and simultaneously measured Doppler gradient was 9 to 127 mm Hg (mean 49 ± 26); for these two measurements, r = 0.96 and SEE = 7 mm Hg. Right ventricular systolic pressure was estimated by three methods from the Doppler gradient. These were 1) Doppler gradient + mean jugular venous pressure; 2) using a regression equation derived from the first 63 patients (Group 1); and 3) Doppler gradient + 10. These methods were tested on the remaining 48 patients with Doppler-analyzable tricuspid regurgitation (Group 2). The correlation between Doppler-estimated and catheter-measured right ventricular systolic pressure was similar using all three methods; however, the regression equation produced a significantly better estimate (p < 0.05). Use of continuous wave Doppler blood flow velocity of tricuspid regurgitation permitted determination of the systolic pressure gradient across the tricuspid valve and the right ventricular systolic pressure. This noninvasive technique yielded information comparable with that obtained at catheterization. Approximately 80% of patients with increased and 57% with normal right ventricular pressure had analyzable Doppler tricuspid regurgitant velocities that could be used to accurately predict right ventricular systolic pressure.

Cortical surface-based analysis of fMRI data has proven to be a useful method with several advantages over 3-dimensional volumetric analyses. Many of the statistical methods used in 3D analyses can be adapted for use with surface-based analyses. Operating within the framework of the FreeSurfer software package, we have implemented a surface-based version of the cluster size exclusion method used for multiple comparisons correction. Furthermore, we have a developed a new method for generating regions of interest on the cortical surface using a sliding threshold of cluster exclusion followed by cluster growth. Cluster size limits for multiple probability thresholds were estimated using random field theory and validated with Monte Carlo simulation. A prerequisite of RFT or cluster size simulation is an estimate of the smoothness of the data. In order to estimate the intrinsic smoothness of group analysis statistics, independent of true activations, we conducted a group analysis of simulated noise data sets. Because smoothing on a cortical surface mesh is typically implemented using an iterative method, rather than directly applying a Gaussian blurring kernel, it is also necessary to determine the width of the equivalent Gaussian blurring kernel as a function of smoothing steps. Iterative smoothing has previously been modeled as continuous heat diffusion, providing a theoretical basis for predicting the equivalent kernel width, but the predictions of the model were not empirically tested. We generated an empirical heat diffusion kernel width function by performing surface-based smoothing simulations and found a large disparity between the expected and actual kernel widths.

The Adolescent Brain Cognitive Development (ABCD) Study is an ongoing, nationwide study of the effects of environmental influences on behavioral and brain development in adolescents. The main objective of the study is to recruit and assess over eleven thousand 9-10-year-olds and follow them over the course of 10 years to characterize normative brain and cognitive development, the many factors that influence brain development, and the effects of those factors on mental health and other outcomes. The study employs state-of-the-art multimodal brain imaging, cognitive and clinical assessments, bioassays, and careful assessment of substance use, environment, psychopathological symptoms, and social functioning. The data is a resource of unprecedented scale and depth for studying typical and atypical development. The aim of this manuscript is to describe the baseline neuroimaging processing and subject-level analysis methods used by ABCD. Processing and analyses include modality-specific corrections for distortions and motion, brain segmentation and cortical surface reconstruction derived from structural magnetic resonance imaging (sMRI), analysis of brain microstructure using diffusion MRI (dMRI), task-related analysis of functional MRI (fMRI), and functional connectivity analysis of resting-state fMRI. This manuscript serves as a methodological reference for users of publicly shared neuroimaging data from the ABCD Study.

Paul Thompson and colleagues report a genome-wide association study for hippocampal, intracranial and total brain volume. They identify a locus at 12q24 associated with hippocampal volume and a locus at 12q14 associated with intracranial volume. Identifying genetic variants influencing human brain structures may reveal new biological mechanisms underlying cognition and neuropsychiatric illness. The volume of the hippocampus is a biomarker of incipient Alzheimer's disease1,2 and is reduced in schizophrenia3, major depression4 and mesial temporal lobe epilepsy5. Whereas many brain imaging phenotypes are highly heritable6,7, identifying and replicating genetic influences has been difficult, as small effects and the high costs of magnetic resonance imaging (MRI) have led to underpowered studies. Here we report genome-wide association meta-analyses and replication for mean bilateral hippocampal, total brain and intracranial volumes from a large multinational consortium. The intergenic variant rs7294919 was associated with hippocampal volume (12q24.22; N = 21,151; P = 6.70 × 10−16) and the expression levels of the positional candidate gene TESC in brain tissue. Additionally, rs10784502, located within HMGA2, was associated with intracranial volume (12q14.3; N = 15,782; P = 1.12 × 10−12). We also identified a suggestive association with total brain volume at rs10494373 within DDR2 (1q23.3; N = 6,500; P = 5.81 × 10−7).

An accurate description of changes in the brain in healthy aging is needed to understand the basis of age-related changes in cognitive function. Cross-sectional magnetic resonance imaging (MRI) studies suggest thinning of the cerebral cortex, volumetric reductions of most subcortical structures, and ventricular expansion. However, there is a paucity of detailed longitudinal studies to support the cross-sectional findings. In the present study, 142 healthy elderly participants (60–91 years of age) were followed with repeated MRI, and were compared with 122 patients with mild to moderate Alzheimer's disease (AD). Volume changes were measured across the entire cortex and in 48 regions of interest. Cortical reductions in the healthy elderly were extensive after only 1 year, especially evident in temporal and prefrontal cortices, where annual decline was ∼0.5%. All subcortical and ventricular regions except caudate nucleus and the fourth ventricle changed significantly over 1 year. Some of the atrophy occurred in areas vulnerable to AD, while other changes were observed in areas less characteristic of the disease in early stages. This suggests that the changes are not primarily driven by degenerative processes associated with AD, although it is likely that preclinical changes associated with AD are superposed on changes due to normal aging in some subjects, especially in the temporal lobes. Finally, atrophy was found to accelerate with increasing age, and this was especially prominent in areas vulnerable to AD. Thus, it is possible that the accelerating atrophy with increasing age is due to preclinical AD.

We used functional magnetic resonance imaging (fMRI) to map the cortical representations of executed reaching, observed reaching, and imagined reaching in humans. Whereas previous studies have mostly examined hand actions related to grasping, hand–object interactions, or local finger movements, here we were interested in reaching only (i.e. the transport phase of the hand to a particular location in space), without grasping. We hypothesized that mirror neuron areas specific to reaching-related representations would be active in all three conditions. An overlap between executed, observed, and imagined reaching activations was found in dorsal premotor cortex as well as in the superior parietal lobe and the intraparietal sulcus, in accord with our hypothesis. Activations for observed reaching were more dorsal than activations typically reported in the literature for observation of hand–object interactions (grasping). Our results suggest that the mirror neuron system is specific to the type of hand action performed, and that these fronto-parietal activations are a putative human homologue of the neural circuits underlying reaching in macaques. The parietal activations reported here for executed, imagined, and observed reaching are also consistent with previous functional imaging studies on planned reaching and delayed pointing movements, and extend the proposed localization of human reach-related brain areas to observation as well as imagery of reaching.

Cross-sectional magnetic resonance imaging (MRI) studies have long hypothesized that the brain in children with autism undergoes an abnormal growth trajectory that includes a period of early overgrowth; however, this has never been confirmed by a longitudinal study. We performed the first longitudinal study of brain growth in toddlers at the time symptoms of autism are becoming clinically apparent using structural MRI scans at multiple time points beginning at 1.5 years up to 5 years of age. We collected 193 scans on 41 toddlers who received a confirmed diagnosis of autistic disorder at ∼48 months of age and 44 typically developing controls. By 2.5 years of age, both cerebral gray and white matter were significantly enlarged in toddlers with autistic disorder, with the most severe enlargement occurring in frontal, temporal, and cingulate cortices. In the longitudinal analyses, which we accounted for age and gender effect, we found that all regions (cerebral gray, cerebral white, frontal gray, temporal gray, cingulate gray, and parietal gray) except occipital gray developed at an abnormal growth rate in toddlers with autistic disorder that was mainly characterized by a quadratic age effect. Females with autistic disorder displayed a more pronounced abnormal growth profile in more brain regions than males with the disorder. Given that overgrowth clearly begins before 2 years of age, future longitudinal studies would benefit from inclusion of even younger populations as well as further characterization of genetic and other biomarkers to determine the underlying neuropathological processes causing the onset of autistic symptoms.

Studies of the correlation of aortic valve gradient determined by continuous-wave Doppler echocardiography and that determined at catheterization have, to date, involved young patients and nonsimultaneous measurements. We therefore obtained simultaneous Doppler echocardiographic and catheter measurements of pressure gradient in 100 consecutive adults (mean age 69, range 50 to 89 years). In 63 patients pressure measurements were obtained with dual-catheter techniques and in 37 they were obtained by withdrawal of the catheter from the left ventricle to the ascending aorta. Forty-six of these patients also underwent an outpatient Doppler study 7 days or less before catheterization. The simultaneous pressure waveforms and Doppler spectral velocity profiles were digitized at 10 msec intervals and maximum, mean, and instantaneous gradients (mm Hg) were derived for each. The correlation between the Doppler-determined gradient and the simultaneously measured maximum catheter gradient was r = .92 (SEE = 15 mm Hg), that between the Doppler-determined and mean catheter gradient was r = .93 (SEE = 10 mm Hg), and that between the Doppler and peak-to-peak catheter gradient was r = .91 (SEE = 14). The correlation between the nonsimultaneously Doppler-determined gradient and the maximum gradient measured by catheter was not as strong (r = .79, SEE = 24). The continuous-wave Doppler echocardiographic velocity profile represents the instantaneous transaortic pressure gradient throughout the cardiac cycle. The best correlation with continuous-wave Doppler-determined gradient was obtained with maximum and mean gradients measured by catheter. Continuous-wave Doppler echocardiography can be used to reliably predict the pressure gradient in adults with calcific aortic stenosis.

Objective: This multicenter study retrospectively analyzes the data on 114 patients with protein-losing enteropathy after Fontan-type surgery. Special attention was given to the different treatment strategies used and their effect on outcome. Methods and results: In 35 participating centers 3029 Fontan operations were performed. The incidence of protein-losing enteropathy in the survivors was 3.7%. The median age at Fontan-type surgery was 8.2 years (range: 0.6 to 32.9 years). Median age at diagnosis of protein-losing enteropathy was 11.7 years with a median time interval between surgery and diagnosis of 2.7 years (range: 0.1 to 16.4 years). Most patients had edema (79%) and effusions (75%). Hemodynamic data revealed a mean right atrial pressure of 17 ± SD 5.3 mm Hg with a cardiac index of 2.4 ± 0.8 L/min/m2. Medical treatment only (n = 52) resulted in a complete resolution of symptoms in 25%, no improvement in 29%, and death in 46%. Surgical treatment (n = 52) was associated with relief of protein-losing enteropathy in 19%, no improvement in 19%, and death in 62%. In 13 patients 16 percutaneous interventions were performed. This resulted in symptomatic improvement after 12 interventions and no improvement after 4 interventions. Conclusions: We conclude that the current treatment of protein-losing enteropathy after Fontan operation is associated with a very high mortality and morbidity rate. Preventive strategies and new therapeutic approaches are necessary. (J Thorac Cardiovasc Surg 1998;115:1063-73)

Schizophrenia and bipolar disorder are severe psychiatric diseases with overlapping symptomatology. Widespread brain morphologic abnormalities, including cortical thinning and subcortical volume reductions, have been demonstrated in schizophrenia but it is unclear whether similar abnormalities are present in bipolar disorder. The purpose of this study was to compare cortical thickness and subcortical volumes in schizophrenia and bipolar disorder, to assess differences and similarities in cortical and subcortical brain structure.We analyzed magnetic resonance images from a sample of 173 patients with schizophrenia spectrum disorder, 139 patients with bipolar disorder, and 207 healthy control subjects. Cortical thickness was compared between the groups in multiple locations across the continuous cortical surface. Subcortical volumes were compared on a structure-by-structure basis.There was widespread cortical thinning in schizophrenia compared with control subjects, in frontal, temporal, occipital, and smaller parietal regions. There was no cortical thinning in bipolar disorder compared with control subjects or in schizophrenia compared with bipolar disorder. However, the subgroup of patients with bipolar disorder Type 1 showed cortical thinning, primarily in the frontal lobes and superior temporal and temporoparietal regions. Both patient groups showed substantial subcortical volume reductions bilaterally in the hippocampus, the left thalamus, the right nucleus accumbens, the left cerebellar cortex, and the brainstem, along with substantial ventricular enlargements.We found substantial overlap in the underlying brain morphologic abnormalities in schizophrenia and bipolar disorder in subcortical structures, and between schizophrenia and bipolar disorder Type 1 in the cerebral cortex.