Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Bioengineering
Click here for the English version

Bioengineering

استكشاف الأخطاء وإصلاحها وضمان الجودة في التصوير بالرنين المغناطيسي Xenon شديد الاستقطاب: أدوات للحصول على صور عالية الجودة

Published: January 5, 2024 doi: 10.3791/65972
Automatic Translation
1, 2, 2,3
1Roy Blunt NextGen Precision Health Center, University of Missouri, 2Chemical and Biomedical Engineering, University of Missouri, 3Radiology, School of Medicine, University of Missouri

Summary

هنا ، نقدم بروتوكولا للحصول على صور الرنين المغناطيسي xenon-129 عالية الجودة شديدة الاستقطاب ، والتي تغطي الأجهزة والبرامج والحصول على البيانات واختيار التسلسل وإدارة البيانات واستخدام مساحة k وتحليل الضوضاء.

Abstract

التصوير بالرنين المغناطيسي للزينون مفرط الاستقطاب (HP) (129Xe MRI) هو طريقة تصوير معتمدة مؤخرا من إدارة الأدوية الفيدرالية (FDA) تنتج صورا عالية الدقة لاستنشاق استنشاق غاز الزينون للتحقيق في وظائف الرئة. ومع ذلك ، فإن تنفيذ 129Xe MRI يمثل تحديا فريدا لأنه يتطلب أجهزة ومعدات متخصصة لفرط الاستقطاب ، وشراء ملفات تصوير الزينون وبرامج الملفات ، وتطوير وتجميع تسلسلات التصوير بالرنين المغناطيسي متعددة النواة ، وإعادة بناء / تحليل البيانات المكتسبة. بدون الخبرة المناسبة ، يمكن أن تكون هذه المهام شاقة ، وقد يكون الفشل في الحصول على صور عالية الجودة محبطا ومكلفا. نقدم هنا بعض بروتوكولات مراقبة الجودة (QC) وممارسات استكشاف الأخطاء وإصلاحها والأدوات المفيدة ل129موقعا للتصوير بالرنين المغناطيسي Xe ، والتي قد تساعد في الحصول على بيانات محسنة وعالية الجودة ونتائج دقيقة. ستبدأ المناقشة بنظرة عامة على عملية تنفيذ التصوير بالرنين المغناطيسي HP 129Xe ، بما في ذلك متطلبات مختبر فرط الاستقطاب ، والجمع بين أجهزة / برامج ملف التصوير بالرنين المغناطيسي 129Xe ، والحصول على البيانات واعتبارات التسلسل ، وهياكل البيانات ، وخصائص k-space والصورة ، وخصائص الإشارة والضوضاء المقاسة. ضمن كل خطوة من هذه الخطوات الضرورية تكمن فرص الأخطاء والتحديات والأحداث غير المواتية التي تؤدي إلى جودة صورة رديئة أو فشل التصوير ، ويهدف هذا العرض التقديمي إلى معالجة بعض المشكلات الأكثر شيوعا. وعلى وجه الخصوص، من الضروري تحديد وتوصيف أنماط الضوضاء الشاذة في البيانات المكتسبة لتجنب آثار الصور والصور المنخفضة الجودة؛ سيتم إعطاء أمثلة ، وسيتم مناقشة استراتيجيات التخفيف. نهدف إلى جعل عملية تنفيذ التصوير بالرنين المغناطيسي 129Xe أسهل للمواقع الجديدة مع توفير بعض الإرشادات والاستراتيجيات لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها في الوقت الفعلي.

Introduction

لأكثر من قرن من الزمان ، اعتمد تقييم وظائف الرئة بشكل أساسي على القياسات العالمية من قياس التنفس وتخطيط التحجم في الجسم. ومع ذلك ، فإن اختبارات وظائف الرئة التقليدية (PFTs) محدودة في قدرتها على التقاط الفروق الدقيقة الإقليمية للمرض في المراحل المبكرة والتغيرات الطفيفة في أنسجة الرئة1. وقد استخدم الطب النووي المزود بمقتفيات إشعاعية مستنشقة على نطاق واسع لتقييم عدم تطابق التهوية / التروية المرتبط عادة بالصمات الرئوية ، ولكن هذا ينطوي على إشعاع مؤين وينتج عنه دقة أقل. في المقابل ، برز التصوير المقطعي المحوسب (CT) كمعيار ذهبي لتصوير الرئة ، حيث يوفر وضوحا مكانيا وزمانيا استثنائيا مقارنة بالتصوير النووي2. في حين أن الجرعات المنخفضة من التصوير المقطعي المحوسب يمكن أن تخفف من التعرض للإشعاع ، إلا أنه لا يزال يتعين النظر في مخاطر الإشعاع المحتملة 3,4. التصوير بالرنين المغناطيسي بالبروتون في الرئة غير شائع بسبب انخفاض كثافة أنسجة الرئة وتسوس الإشارة السريع من أنسجة الرئة ، على الرغم من أن التطورات الحديثة تقدم معلومات وظيفية على الرغم من الإشارة المنخفضة المحتملة. من ناحية أخرى ، فإن التصوير بالرنين المغناطيسي للزينون شديد الاستقطاب (HP 129Xe MRI) هو طريقة غير جراحية تسمح بتصوير وظائف الرئة بخصوصية إقليمية 5,6. ينتج مغنطة نووية عالية غير متوازنة للغاز بكميات لتر. ثم يتم استنشاق الغاز الخامل بواسطة موضوع داخل ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي لنفس واحد ويتم تصويره مباشرة بواسطة الماسح الضوئي. وبالتالي ، يتم تصوير الغاز المستنشق مباشرة بدلا من الأنسجة نفسها. تم استخدام هذه التقنية لتقييم تهوية الرئة عبر العديد من الأمراض ، بما في ذلك الربو ومرض الانسداد الرئوي المزمن (COPD) والتليف الكيسي والتليف الرئوي مجهول السبب ومرض فيروس كورونا 2019 (COVID-19) وغيرها الكثير3. في ديسمبر 2022 ، تمت الموافقة على HP 129Xe MRI من قبل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية كعامل تباين تهوية بالرنين المغناطيسي لاستخدامه في الولايات المتحدة الأمريكية (الولايات المتحدة الأمريكية) للبالغين والأطفال الذين تتراوح أعمارهم بين 12 عاما وما فوق7 سنوات. يمكن للأطباء الآن استخدام 129Xe MRI لرعاية أفضل للمرضى الذين لديهم خطط علاج محسنة / شخصية.

تاريخيا ، يركز التصوير بالرنين المغناطيسي السريري حصريا على تصوير نوى الهيدروجين (البروتونات) التي تكون وفيرة في جميع الأحشاء البشرية تقريبا. يتم الاحتفاظ بماسحات التصوير بالرنين المغناطيسي والتسلسلات ومراقبة الجودة بشكل عام من قبل الشركة المصنعة للماسح الضوئي كجزء من ترخيص الموقع والضمان. ومع ذلك ، يتطلب 129Xe ماسحا ضوئيا للتصوير بالرنين المغناطيسي متعدد النواة ويتطلب فريقا بحثيا مخصصا لتشغيل فرط الاستقطاب ، وملفات الترددات الراديوية (RF) المصممة خصيصا ، وتسلسل النبضات المخصص ، وبرامج إعادة البناء / التحليل غير المتصلة بالإنترنت. يمكن توفير كل مكون من هذه المكونات من قبل بائعين تابعين لجهات خارجية أو تطويره داخليا. وبالتالي ، فإن عبء مراقبة الجودة يقع عموما على عاتق فريق البحث 129Xe بدلا من الشركة المصنعة للماسح الضوئي أو طرف ثالث فردي. وبالتالي ، فإن الحصول المتسق على بيانات 129Xe عالية الجودة يمثل تحديا فريدا لأن كل مكون من مكونات عملية التصوير بالرنين المغناطيسي 129Xe يقدم إمكانية الخطأ ، والتي يجب مراقبتها عن كثب من قبل فريق 129Xe. لا يمكن أن تكون هذه المواقف محبطة للغاية فحسب ، حيث يتعين على الباحثين استكشاف الأخطاء وإصلاحها والتحقيق في الأسباب المحتملة لأي تحديات قد تكون نشأت ، ولكنها قد تكون مكلفة للغاية لأن هذا يبطئ تصوير المرضى وتجنيد الموضوع. تتضمن بعض التكاليف المرتبطة باستكشاف الأخطاء وإصلاحها تكاليف وقت التصوير بالرنين المغناطيسي ، وفرط استقطاب 129Xe ، والذي يتضمن استهلاك غازات مختلفة ، واستخدام المواد. بالإضافة إلى ذلك ، مع موافقة إدارة الغذاء والدواء الأمريكية الأخيرة والنمو في تصوير 129Xe ، يعد توفير بروتوكول موحد لمراقبة الجودة ضروريا لتجنب المشكلات والنكسات الشائعة في عملية 129Xe 8,9.

هنا ، نقدم بعض المشكلات الأكثر شيوعا في 129Xe MRI ، بما في ذلك فشل ملف RF ، وظهور ملفات تعريف ضوضاء مختلفة تؤدي إلى انخفاض نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) ، والصور ذات الجودةالرديئة 10. نهدف إلى توفير بعض الإرشادات والبروتوكولات الموجزة لمراقبة الجودة (QC) لضمان الحصول على بيانات صور عالية الجودة واستكشاف بعض المشكلات الأكثر شيوعا التي يمكن أن تنشأ في 129Xe MRI. الرؤى المقدمة هنا ذات صلة أيضا باستكشاف أخطاء الهيليوم -3 شديدة الاستقطاب وإصلاحها.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

يلتزم البروتوكول الموضح أدناه بالمبادئ التوجيهية والمعايير التي وضعتها لجنة أخلاقيات البحوث البشرية بجامعة ميسوري ، مما يضمن السلوك الأخلاقي للدراسة وحماية حقوق المشاركين وسلامتهم ورفاهيتهم.

ملاحظة: لضمان موثوقية ودقة دراسات التصوير بالرنين المغناطيسي للزينون مفرط الاستقطاب ، من الأهمية بمكان إجراء توصيف صارم للصور المكتسبة ، واتباع بروتوكول شامل ، واستخدام استراتيجيات فعالة لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها. تتضمن جلسة التصوير عدة خطوات: فرط استقطاب الغاز ، واتصال الملف / الماسح الضوئي 129Xe ، والتحليل الطيفي 129Xe ، والحصول على البيانات ، وإعادة بناء البيانات ، وتحليل الصور. يبدأ البروتوكول بمناقشة هذه الخطوات بالتفصيل ويسلط الضوء على الاحتياطات اللازمة واستراتيجيات استكشاف الأخطاء وإصلاحها لتحسين عملية التصوير. من خلال اتباع هذه الإجراءات ودمج استراتيجيات استكشاف الأخطاء وإصلاحها ، يمكن للباحثين تحسين عملية التصوير والتغلب على التحديات التي قد تنشأ أثناء دراسات التصوير بالرنين المغناطيسي للزينون مفرط الاستقطاب. ثم سنتناول ممارسات استكشاف الأخطاء وإصلاحها الشائعة التي قد تنشأ في العديد من حالات البيانات دون المستوى الأمثل.

1. الخطوات الرئيسية لدراسة شاملة للتصوير بالرنين المغناطيسي HPG

قدمنا هنا لمحة موجزة عن العمليات التي تنطوي عليها جلسة تصوير 129Xe نموذجية مفرطة الاستقطاب. وترد توصيات البروتوكول التفصيلية من اتحاد التجارب السريرية 129Xe في Niedbalski et al.11.

  1. 129Xe فرط الاستقطاب
    1. تأكد من إعداد جهاز الاستقطاب الفائق 129Xe وتشغيله وفقا لإرشادات الشركة المصنعة أو البروتوكولات الخاصة بالمختبر لأجهزة الاستقطاب المخصصة.
    2. قم بإجراء قياسات الاسترخاء T1 باستخدام تقنية الرنين المغناطيسي النووي (NMR) على عينة تمثيلية من غاز HP 129Xe في محطة قياس HP. في مجال مستقر يبلغ 30 mT ، يجب أن يحتوي الزينون في كيس جرعة غاز سعة 1 لتر على T1 > 45 دقيقة.
      ملاحظة: بعد الانتهاء من قياس الاستقطاب، يجب الاحتفاظ بحقيبة الجرعة HP 129Xe داخل المجال المغناطيسي لمحطة قياس HP للحفاظ على استقطابها حتى تصبح جاهزة للنقل إلى الماسحة الضوئية MR. سوف يضمحل الاستقطاب وفقا ل12 ،
      Equation 1(1.1)
      حيث P (t) هو الاستقطاب في الوقت t ، P0 هو الاستقطاب الأولي ، و T1 هو معدل اضمحلال المغنطة (دون النظر في خسائر الاستقطاب بسبب الإثارة).
  2. قياس فقدان الاستقطاب بسبب نقل الغاز
    1. تأكد من وجود طريق مباشر وفعال من نقطة تجميع الزينون إلى غرفة المغناطيس حيث سيتم التصوير.
    2. قلل من أي تأخير أثناء نقل الزينون من HP للحفاظ على الاستقطاب ، حيث أن الاستقطاب سوف يتحلل بسرعة بمجرد أن تكون الجرعة خارج المجال المغناطيسي الذي يحافظ على T1. إذا انخفض الاستقطاب بنسبة 20٪ أو أكثر أثناء النقل ، فاستخدم حقيبة محمية مغناطيسيا.
    3. تجنب إشارات التردد اللاسلكي الدخيلة على طول طريق النقل (على سبيل المثال ، قارئ البطاقات ، الليزر ، لوح الفولاذ المقاوم للصدأ ، إلخ) ، لأنها يمكن أن تسهم في فقدان الاستقطاب.
    4. قم بقياس مكافئ الجرعة الأولية (DE) لغاز HP 129Xe قبل النقل. DE يعطى ب ١١،
      Equation 2(1.2)
      حيث f129 هو الكسر الخواص ل 129Xe ، P129 هو 129Xe استقطاب الدوران النووي ، و VXe هو الحجم الكلي لغاز الزينون.
    5. انقل الغاز من محطة القياس إلى تجويف المغناطيس ، ثم عاد على نفس الطريق إلى محطة قياس الاستقطاب. قم بقياس DE مرة أخرى بعد الرحلة ذهابا وإيابا لتحديد فقدان الإشارة المتوقع أثناء نقل الغاز. إذا لم تتداخل إشارات RF إضافية على طول مسار النقل ، فإن الاستقطاب المقدر سيتبع عن كثب منحنى اضمحلال T1 الموضح في المعادلة 1.1.
  3. لفائف متعددة النوى (129Xe MRI)
    1. ضع ملف 129Xe بشكل صحيح في المغناطيس لضمان التوجيه الصحيح. إذا تم استخدام ملف تربيع ، فتجنب الإثارة المضادة للتربيع ، حيث يمكن أن يتسبب ذلك في انخفاض كبير في الإشارة في وسط حجم التصوير.
      ملاحظة: يجب أن يستوعب ملف الزينون مجموعة واسعة من أحجام الصدر لاستيعاب الاختلافات في ضبط / تحميل الملف بين الموضوعات وأثناء مراحل التنفس المختلفة ، مما يؤدي إلى زوايا قلب متغيرة عبر عمليات المسح.
    2. قم بإنشاء اتصال مادي آمن بين قابس الملف ونظام MR من خلال المقبس المعين وقم بتكوين برنامج الملف لتحديد النوى المسموح بها (129Xe في حالتنا).
    3. اقسم تردد رنين البروتون المميز جيدا على ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي على 3.61529 للحصول على تردد الزينون11.
    4. توصيف معلمات الملف (السعة القصوى للإرسال ، السعة المرجعية لجهاز الإرسال ، معدل الامتصاص النوعي - SAR).
  4. قياس مطيافية 129Xe
    1. قم بإنشاء شبح 129-xenon مستقطب حراريا.
      1. قم بتوصيل وعاء ضغط زجاجي بكيس مملوء بغاز الزينون ، مما يضمن حجم الكيس المناسب وحجم الزينون ليتماشى مع سعة الوعاء.
      2. اغمر وعاء الضغط في كمية صغيرة من النيتروجين السائل (LN2) للسماح بانتشار الزينون وتجميده (انظر الشكل 1).
      3. أغلق الوعاء بعد أن يكون الزينون ثلجا متجمدا بالداخل ، ثم اتركه يذوب ، مع الضغط على الوعاء. احسب الضغط في الوعاء: P = (وعاء V +كيس V) /وعاء V حيث يكونالوعاء V هو حجم الوعاءوكيس V هو حجم الزينون في الكيس.
        ملاحظة: على عكس أكياس الغاز شديد الاستقطاب (HPG) ، لا يحتاج وعاء 129Xe المستقطب حراريا إلى تطهيره من الأكسجين أو تفريغه لأن الأكسجين الإضافي سيقلل من الزينون T1- وهو تأثير إيجابي في الشبح المستقطب حراريا. أيضا ، من المهم التأكد من أن ضغط الغاز في الوعاء لن يتجاوز حد الضغط المعلن من قبل الشركة المصنعة. مع شبح من غاز 129Xe ، يمكن قياس تردد الزينون على وحدة تحكم التصوير بالرنين المغناطيسي. تتوفر أيضا أشباح زينون تجارية لضمان الجودة13.
    2. كشف تردد الذروة مع شبح زينون مستقطب حراريا.
      1. ضع شبح الزينون داخل ملف 129Xe وضعه مشابها لملف المريض المحمل ، لأن الاختلافات في هندسة الملف يمكن أن تغير بشكل كبير B1 الذي تم تسليمه إلى الشبح (الشكل 2).
        ملاحظة: يوصى بتحميل شبح ماء مناسب أيضا لتحميل الملف بشكل صحيح.
      2. قم بإجراء مسح بتردد البروتون ، حيث قد لا تسمح بعض الماسحات الضوئية بإجراء عمليات مسح متعددة النواة بدون محدد تردد البروتون الأولي.
      3. استخدم نبضة إرسال النطاق العريض (إن وجدت) ، وعرض النطاق الترددي العالي ، وتجربة قراءات عالية الدقة لاكتشاف ذروة تردد الزينون بدقة. ستثير نبضة النطاق العريض نطاقا عاليا من الترددات ، مما يضمن إمكانية اكتشاف الرنين المغناطيسي النووي للزينون.
      4. بمجرد اكتشاف ذروة محددة جيدا ، سجل التردد بدقة كاملة وكرر التجربة على التردد الجديد مع عرض نطاق ترددي منخفض (~ 1000 هرتز) لزيادة نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) ودقة تردد الذروة (الشكل 3).
      5. بمجرد اكتشاف ذروة مرضية وعالية الإشارة ، احفظ البروتوكول لاختبارات مراقبة الجودة المستقبلية.
        ملاحظة: يوفر الموضع الهندسي الدقيق للملف في الماسح الضوئي مسحا طيفيا أساسيا ، والذي يمكن تكراره في المستقبل لتحديد المشكلات الناشئة إذا لوحظ أن نسبة الإشارة إلى الضوضاء تزداد سوءا. يمكن تصوير الشبح نفسه مباشرة ، على الرغم من أنه قد يتطلب عمليات استحواذ متعددة لبناء إشارة كافية لإعادة بناء الصورة وقد لا يوفر تقديرا عادلا لنسبة الإشارة إلى الضوضاء التي يمكن تحقيقها حيث يلزم عموما زوايا قلب أعلى. الكيس المحضر من الزينون شديد الاستقطاب هو الخيار الأفضل لاختبار بروتوكول التصوير المطلوب مع معلمات التصوير في الجسم الحي .
  5. تصوير HP 129Xe مع حقيبة اختبار
    1. استخدم كمية صغيرة من HP 129Xe (>300 مل) للتصوير ، وهو مركز جيدا وخالي من الأكسجين.
    2. قم بقياس 129Xe DE بدقة قبل التصوير مباشرة.
    3. اضبط بروتوكول التصوير التجريبي ليعكس المعلمات المطلوبة في الجسم الحي بأكبر قدر ممكن11.
    4. احصل على صورة كيس الزينون واحفظها كمقياس أساسي لأداء الماسحة الضوئية.
    5. قم بقياس وتسجيل نسبة الإشارة إلى الضوضاء للصور التي تم الحصول عليها جنبا إلى جنب مع جميع معلمات المسح الضوئي و xenon DE. قد يختلف معدل الإشارة إلى الضوضاء المقبول لمسح 2D GRE حسب الموقع ، ولكن يجب أن يكون عادة حوالي 30 أو أعلى ، مع حد أدنى يبلغ 15 لتحليل الصور اللاحق11.
    6. لقياس زاوية الوجه (FA) ، α ، قم بإجراء مسح صدى التدرج المدلل كامل الحجم حيث يتم تصوير مجال الرؤية مرتين متتاليتين (مع FA ≈ 8-10 درجة) ، باستخدام معلمات تسلسل متطابقة وبدون فجوة بين نهاية الصورة الأولى وبداية الثانية. قم بقياس نسبة الإشارة إلى الضوضاء عند إزاحة التيار المستمر للصورتين ، S0 و S1 ، واحسب عدد خطوات ترميز الطور ، n ، واحسب خريطة زاوية الوجه على النحو التالي 14:
      Equation 3(1.3)
      ملاحظات: يتم إعطاء المعلمات الشائعة للتصوير بالرنين المغناطيسي HP 129Xe في الجسم الحي ، بالإضافة إلى طريقة معايرة زاوية الوجه الأكثر تعقيدا ولكنها دقيقة للغاية (تجربة النبض / الاستحواذ متعددة الطلقات) ، في Niedbalski et al.11.
  6. في الجسم الحي تصوير HP 129Xe
    1. قدم التدريب المناسب للموضوع فيما يتعلق بتقنيات حبس النفس واسمح للشخص بممارسة إجراء الاستنشاق باستخدام كيس من الهواء قبل تقديم حقيبة HP 129Xe.
    2. اطلب من الشخص إجراء سلسلة من الأنفاس للداخل والخارج بهواء الغرفة ، متبوعا باستنشاق عميق لغاز HP 129Xe ، وحبس النفس ، وبدء الفحص (طريقة شائعة الاستخدام). راقب عن كثب حركة صدر الشخص للتأكد من أن التنفس يظل متزامنا مع التعليمات المقدمة.
      ملاحظة: يتم حاليا استخدام طرق تدريب مختلفة لإجراءات حبس النفس ، ومن المرجح أن تنشئ ورقة اتحاد مستقبلية بيانا توافقيا حول هذا الموضوع.
    3. استخدم مشابك الأنف لمنع استنشاق الأنف للغاز أثناء حبس النفس.
    4. بعد التصوير بحبس النفس ، درب الأشخاص على أخذ نفس عميق لإزالة الزينون من الرئتين وحل أي آثار جانبية مؤقتة11.
    5. بالنسبة لأولئك الذين يتابعون تصوير الزينون في المرحلة الذائبة ، كن على دراية بأن حجم استنشاق الموضوع من المحتمل أن يؤثر على بيانات المرحلة الذائبة المكتسبةبشكل كبير 15.
  7. إعادة بناء البيانات وتحليلها
    1. تصدير البيانات "الأولية" من الماسح الضوئي ، عادة في شكل قائمة من البيانات المعقدة من أجل الحصول على القراءة.
    2. بالنسبة لمسارات k-space المكتسبة بشكل مستقيم ، تتوافق كل نقطة بيانات معقدة مع تردد عدد صحيح في مساحة k ثنائية الأبعاد (2D) أو ثلاثية الأبعاد (3D). أعد بناء الصورة باستخدام تحويل فورييه (FFT) بسيط وسريع للمسارات المستقيمة.
    3. بالنسبة للمسارات غير المستقيمة (على سبيل المثال ، البيانات الشعاعية أو الحلزونية) ، قم بإجراء "شبكة" البيانات لاستيفاء أو تجميع البيانات المعقدة في صناديق عدد صحيح قبل FFT اللاحق. افحص البيانات قبل إجراء التجميع ، إذا لزم الأمر ، لضمان الدقة وتجنب القطع الأثرية المحتملة.
      ملاحظة: قد ينتج عن FFT لبيانات k-space الخام صورا مماثلة ولكنها ليست متطابقة مع صور DICOM المعاد بناؤها بواسطة الماسح الضوئي نظرا لأن الماسح الضوئي يصحح الصور المعاد بناؤها بناء على عدم الخطية المعروفة في سلوك التدرج. هذه التأثيرات صغيرة بشكل عام ، ولكن يمكن أن تكون أكثر وضوحا عند حواف حجم تصوير الماسح الضوئي ، خاصة عند تصوير الأعضاء الكبيرة مثل الرئتين. يوصى باستخدام الصورة المعاد بناؤها بواسطة الماسحة الضوئية (إن وجدت) للمعالجة اللاحقة.

2. خطوات استكشاف الأخطاء وإصلاحها

ملاحظة: بينما حدد البروتوكول بعض إجراءات مراقبة الجودة (QC) في التصوير بالرنين المغناطيسي 129Xe شديد الاستقطاب ، فقد يكون استكشاف الأخطاء وإصلاحها ضروريا بسبب المشكلات الناشئة والحالات الشاذة والتحديات. يمكن أن يكون لأي أخطاء أو عثرات في العملية تأثير مضاعف ، مما يؤثر على الخطوات اللاحقة ويؤدي إلى مشكلات مثل الصور المفقودة أو منخفضة الجودة ذات كثافة الإشارة المنخفضة أو مستويات الضوضاء العالية أو فقدان الإشارة بالكامل. ولمواجهة هذه التحديات، ينبغي استخدام نهج استراتيجية لتحديد المشاكل والتحقيق فيها بالتفصيل.

  1. إعداد كيس جرعة HP 129Xe لمراقبة الجودة
    1. قم بتحضير كمية دقيقة من غاز الزينون بعناية لكيس زينون التحكم ، مع ملاحظة أي نيتروجين ممزوج به.
    2. تخيل كيس الزينون في ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي وقم بإجراء قياسات استقطاب دقيقة قبل جلسة التصوير وبعدها لإجراء مقارنات موثوقة.
    3. استخدم نفس تسلسل التصوير لجميع عمليات مسح مراقبة الجودة لتسهيل المقارنات الموثوقة.
    4. لاحظ قيم xenon DE قبل وبعد إجراء جميع عمليات مسح مراقبة الجودة لتمكين المقارنات المستقبلية.
  2. توصيف الضوضاء النظامية
    1. إنشاء ملف تعريف ضوضاء التحكم لأغراض مراقبة الجودة. استخدم تسلسل 2D GRE مخصصا محددا يتضمن مجال رؤية مرتفعا (مجال الرؤية ؛ 400-500 مم) لالتقاط أقصى إشارة من المنطقة ، وعرض نطاق ترددي مرتفع لكل بكسل (الحد الأقصى المتاح أو على الأقل >50 كيلو هرتز) لتحديد رنين الضوضاء القريبة ، وأقل وقت تكرار ممكن (TR) ووقت الصدى (TE) 11 ، 13. احصل على مراقبة الجودة لملف تعريف الضوضاء باستخدام سترة زينون أو ملف حلقة.
    2. احصل على صورة بدون عينة (HP 129Xe) في الملف. ستميز هذه الصورة ملف تعريف الضوضاء.
    3. افحص بيانات الضوضاء المكتسبة ، وخاصة مساحة k ، بحثا عن عناصر غير غاوسية مثل المسامير أو الأنماط أو القيم المنفصلة / المثبتة.
    4. قم بإنشاء مخطط QQ عن طريق رسم البيانات الحقيقية / الخيالية المكتسبة مقابل مجموعة بيانات Gaussian مركبة (مع وظيفة توليد الأرقام العشوائية المناسبة) بمتوسط متطابق وانحراف معياري وطول متجه ، وكلاهما مرتب من الأصغر إلى الأكبر. تشير الانحرافات عن الخط y = x في مخطط QQ إلى وجود مكونات غير غاوسية ضمن البيانات المكتسبة ، مما يتطلب مزيدا من التحقيق. (الشكل 4).
      ملاحظة: يمكن أن يوفر مخطط الكمي الكمي (مخطط QQ) نظرة ثاقبة حول ما إذا كانت مجموعتا بيانات تظهران توزيعات مماثلة. تتيح مقارنة البيانات بمجموعة بيانات موزعة بشكل طبيعي تقييم ما إذا كان التوزيع غاوسيا أم لا. يفترض البروتوكول أن الجزء الحقيقي والخيالي من k-space يقترب من التوزيع الغاوسي في حالة عدم وجود عينة.
    5. حدد نمط توزيع الضوضاء والقيم المتطرفة المحتملة باستخدام مخطط اختيار مناسب (استخدم معيار Chauvenet إذا لزم الأمر16).
    6. صنف الضوضاء إلى أنواع منتظمة وغير منتظمة بناء على خصائصها (انظر الخطوتين 2.3 و 2.4).
      ملاحظة: تتضمن الضوضاء العادية ظهور أنماط بانتظام في بيانات القراءة أو k-space. تبدو الضوضاء غير المنتظمة عشوائية نسبيا وغالبا ما تكون عالية الكثافة مع عدم وجود نمط توقيت واضح ولكنها لا تظهر مظهرا غاوسيا مثل الضوضاء الحرارية التي لا يمكن تجنبها.
  3. الكشف المنتظم عن الضوضاء
    1. لاستبعاد الماسح الضوئي كمصدر للضوضاء ، احصل على الصور باستخدام بروتوكول الموقع القياسي مع تعطيل معلمات تسلسل النبض المختلفة وإيقاف تشغيل المكونات الإلكترونية. على سبيل المثال ، إذا كان ملف تدرج معين يصدر ضوضاء ، فيجب إيقاف تشغيل التدرجات قبل تشغيل الفحص لفحص ما إذا كانت الضوضاء تحل أم لا.
      ملاحظة: يتطلب خفض درجة التدرج بشكل عام وصولا مرتفعا إلى وحدة تحكم الماسحة الضوئية وقد يتطلب وجود مهندس خدمة. في النهاية ، يجب أن يكون التسلسل الذي يكون فيه مقياس الطيف متعدد النواة نشطا ، ولكن لا يتم تشغيل التدرجات ، ولا يتم توصيل أي تردد لاسلكي كافيا لتحديد ما إذا كانت مشكلة الضوضاء تنشأ داخل هذه المكونات.
    2. تخلص من مصادر الضوضاء من الغرفة وحدد لاحقا الأصول المحتملة للضوضاء العادية.
      ملاحظة: قد تتضمن مصادر الضوضاء مكونات إلكترونية مثل حاقنات التباين أو أزرار التعليمات البرمجية أو المستشعرات أو شاشات الإشارات الحيوية أو مكونات الماسح الضوئي (على سبيل المثال ، ليزر تحديد المواقع أو الإلكترونيات الميكانيكية للسرير أو المراوح أو الأضواء) أو أدلة الموجات بين جدران وحدة التحكم / المغناطيس.
    3. استخدم ملف حلقة سطحية بسيط مضبوط على تردد 129Xe "للشم" حول غرفة المغناطيس لمصادر الضوضاء. ضع عنصر ملف الزينون فعليا بالقرب من الأجهزة التي يحتمل أن تكون بها مشكلات وقم بتشغيل تسلسل اختبار (انظر الخطوة 2.2.1) لاكتشاف الضوضاء المتضخمة.
    4. افحص مساحة k وبيانات الصورة لتحديد المصدر الدقيق لضوضاء التماسك.
    5. إذا تم تحديد مصدر معين ، فحاول تعطيله أو تغطيته بورق الألمنيوم / الوميض أو شبكة نحاسية لتقليل الضوضاء.
    6. أعد تشغيل الفحص بعد تعطيل مصادر الضوضاء أو تغطيتها لمعرفة ما إذا كانت الضوضاء قد تم حلها. استمر في هذه العملية حتى يتم التخلص من جميع مصادر الضوضاء ، تاركا فقط ضوضاء غاوسية منخفضة الجذر المتوسط (RMS).
  4. كشف الضوضاء غير النظامية
    1. حدد الضوضاء غير المنتظمة على أنها "طفرات" عالية الإشارة في وحدات بكسل k-space الفردية ذات الإشارات العالية أو المنخفضة بشكل غير طبيعي في القنوات الحقيقية أو الوهمية.
      ملاحظة: غالبا ما تؤدي طفرات K-space إلى صور ذات أنماط شريطية أو "سروال قصير" (الشكل 5). غالبا ما يؤدي وجود قيم عالية أو طفرات في بيانات k-space إلى حدوث نمط مخطط في مساحة الصورة. وكثيرا ما ترتبط هذه الظاهرة بالقضايا المتعلقة بالتدرج.
    2. تخلص من المشكلات المحتملة مع تدرجات X أو Y أو Z من خلال تحديد الاتجاه المسؤول عن النمط المخطط (الشكل 5). قم بإجراء التصوير في اتجاهات ترميز طور مختلفة ، بما في ذلك من الأمام إلى الخلف ، ومن الرأس إلى القدم ، ومن اليسار إلى اليمين.
    3. افحص الصور الناتجة بشكل منهجي في كل اتجاه لتحديد اتجاه التدرج المحدد الذي يساهم في النمط المخطط. إذا لزم الأمر ، اتصل بالمهندس السريري للموقع لتمكين وتعطيل التدرجات الفردية بشكل انتقائي ، مما يسمح بتحديد مصدر أي طفرات في الضوضاء.
  5. لا توجد إشارة
    ملاحظة: عند مواجهة موقف لا يتم فيه ملاحظة أي إشارة بعد الاستحواذ في دراسات التصوير بالرنين المغناطيسي HPG ، يمكن اتباع نهج منهجي لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها. فيما يلي بعض التوصيات لمعالجة هذه المشكلة ،
    1. تحقق من ملف الزينون والاتصال.
      1. تأكد من اختيار ملف الزينون في ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي وتوصيله بشكل صحيح.
      2. قد تتسبب حركة المريض أثناء الفحص في فصل الملف ، لذا افحص اتصال الملف بعناية.
      3. تحقق مما إذا كان باب ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي مغلقا بإحكام ، حيث يمكن أن يسمح الباب المفتوح بدخول RF الخارجي إلى غرفة المغناطيس.
      4. قم بإجراء التحليل الطيفي على شبح الزينون (انظر القسم 1.4.2) وتحقق من ارتفاع ذروة الزينون وأرضية الضوضاء من التحليل الطيفي. استخدم زاوية قلب 90 درجة لضمان وجود قمة زينون. احسب الحد الأقصى للإشارة المرتبطة بإثارة 90 درجة وقارن الجهد / الطاقة بنتائج مسح مراقبة الجودة.
    2. أوجد قيمة ملف الزينون.
      1. تحضير كيس صغير من زينون وقياس الاستقطاب في محطة القياس.
      2. تخيل الحقيبة بمسح ضوئي 2D GRE بسيط على حقيبة HP 129Xe مع المعلمات التالية: زاوية قلب أعلى تبلغ 90 درجة (اضبط مدة النبضة إذا لزم الأمر لأن مدة النبضة تملي عرض النطاق الترددي للإرسال [BW]) ، استخدم الجهد المرجعي بناء على مراقبة الجودة السابقة للشبح ، ومجال الرؤية العالي وانخفاض وزن الجسم ، مع الحفاظ على دقة القاعدة منخفضة.
      3. قم بقياس الاستقطاب مرة أخرى في محطة القياس. إذا لم ينخفض الاستقطاب بشكل كبير ، فهذا يشير إلى وجود مشكلة محتملة في جهاز إرسال أو مكبر لفائف الزينون.
        ملاحظة: يشهد مستوى الاستقطاب انخفاضا تدريجيا بسبب اضمحلال T1 طوال هذه العملية ، بغض النظر عن نجاح نبضات الإثارة من ملف سترة الزينون. لذلك ، يقترح ارتفاع 90 درجة FA لمراقبة اضمحلال الاستقطاب الكافي الناجم عن نبضة الإثارة لاستبعاد مشكلة وظيفة جهاز إرسال ملف زينون. إذا انخفض الاستقطاب بشكل كبير ، ولكن لم يتم اكتشاف أي إشارة في الصورة ، تتم الإشارة إلى مشكلة في مستقبل ملف زينون.
    3. تحليل شامل
      1. قم بتحليل كل من بيانات مساحة k ومساحة الصورة لفحص أي تشوهات أو تناقضات.
      2. قارن البيانات التي تم الحصول عليها مع عمليات المسح السابقة أو البيانات المرجعية لتحديد الاختلافات أو الانحرافات المحتملة.
  6. تمييز البيانات
    1. تحقق من تمييز البيانات (الشكل 6).
      ملاحظة: عندما يتم تسجيل جهد الملف بواسطة مطياف الماسح الضوئي ، يتم تضخيمها إلى المستويات المناسبة لضمان استخدام النطاق الديناميكي الكامل لمقياس الطيف وتحقيق أعلى دقة. يتم تمييز الإشارة مؤقتا وفقا لعرض النطاق الترددي للقراءة ، والذي يتناسب عكسيا مع وقت سكون نقطة البيانات ، ويتم رقمنة قيم الجهد التناظري المسجلة في "صناديق" إشارة منفصلة يحددها عمق بت مقياس الطيف. يتطلب التضخيم المناسب للإشارة الواردة لتمتد على عمق البت الكامل أن يكون المستخدم قد قدم قيما صحيحة لجهد الملف / التضخيم / التحجيم. في بعض الماسحات الضوئية ، سيتم عدم السماح بفحص التصوير حتى يتم إجراء نبضات التحضير على التردد المستهدف - وهي عملية يجب تجنبها للدراسات شديدة الاستقطاب لأن الترددات اللاسلكية الإضافية ستقلل من الاستقطاب وتزيد من وقت حبس النفس. إذا تمت معايرة مقياس الطيف بشكل غير صحيح أو فشل في تضخيم الإشارة بشكل كاف ، فقد يتم تمييز البيانات المسجلة بشكل خشن - يتم ملء نسبة صغيرة فقط من صناديق السعة بنقاط بيانات رقمية. يمكن أن يؤثر تمييز البيانات أيضا على محتوى المعلومات عن طريق إدخال أخطاء التكميم وفقدان التفاصيل الدقيقة. يمكن أن يؤدي تمييز البيانات أيضا إلى إدخال القطع الأثرية ، وتعريض SNR للخطر ، والحد من القدرة على تحليل التغيرات الفسيولوجية بدقة. الأهم من ذلك ، أن التمييز التقريبي لبيانات k-space قد لا يمنع إنتاج صورة تبدو مرضية (الشكل 6).
    2. تحسين معلمات الاستحواذ واستخدام خوارزميات إعادة البناء المناسبة لتقليل تمييز البيانات.
    3. تحسين الأجهزة واستخدام تقنيات مثل معدلات أخذ العينات العالية وطرق الاستيفاء المتقدمة واستراتيجيات تقليل الضوضاء للتخفيف من الآثار السلبية لتمييز البيانات.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

يوضح الشكل 4 نتائج تحليل توصيف الضوضاء الذي تم إجراؤه على مسح الضوضاء. يوضح المخطط تأثير كل من الضوضاء العادية وغير المنتظمة على مساحة k ، حيث لوحظ الانحراف عن الخط المرجعي المثالي y = x. تؤدي الضوضاء العادية إلى نمط مستمر في مساحة k ، بينما تؤدي الضوضاء غير المنتظمة إلى قيم متطرفة عالية القيمة في مخطط QQ.

بالانتقال إلى الشكل 5 ، يتم تقديم سلسلة من صور الرئة التي تم الحصول عليها باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي HPG. يعرض الصف العلوي أمثلة في مساحة الصورة ، بما في ذلك المسح الضوئي المرجعي ، وصورة الرئة المتأثرة بالضوضاء العادية و / أو غير المنتظمة ، وصورة بدون إشارة. يعرض الصف السفلي تمثيلات معامل k-space المقابلة.

في الشكل 5 أ ، تتمركز نقطة مضيئة مميزة في الفضاء k ، مما يشير إلى إشارة رئوية واضحة ذات ضوضاء منخفضة. على العكس من ذلك ، يوضح الشكل 5B وجود ضوضاء منتظمة (ضوضاء غاوسية) منتشرة في جميع أنحاء الصور. في الشكل 5C ، تكون الضوضاء غير المنتظمة واضحة ، مما يتسبب في ارتفاعات عالية القيمة في مساحة k وينتج عنه نمط شريطي في مساحة الصورة. يوضح الشكل 5D سيناريو توجد فيه ضوضاء منتظمة وغير منتظمة في وقت واحد ، مما يؤثر على صورة الرئة. أخيرا ، يمثل الشكل 5E حالة لا يتم فيها اكتشاف أي إشارة في صورة الرئة المكتسبة.

يوضح الشكل 6 مثالا على تمييز البيانات التقريبي مقارنة ببيانات k-space ذات الحجم الصحيح. عند حساب نسبة الإشارة إلى الضوضاء ، يصبح من الواضح أن البيانات المنفصلة تظهر مستوى إشارة منخفضا.

Figure 1
الشكل 1: رسم توضيحي لتكوين شبح زينون. يتم وضع وعاء الضغط في كمية صغيرة من النيتروجين السائل لجعل الزينون يتجمد عند حوالي -203.15 درجة مئوية (70 كلفن). يتم توصيل كيس من 129Xe مباشرة بالسفينة. عندما ينتشر الزينون في الوعاء ، يتجمد عند لمس الجدران الباردة ، مما يخلق بنية تشبه الثلج المتجمد. بمجرد تجميدها بالكامل ، يتم إغلاق الوعاء ، ويسمح للزينون بالذوبان ، مما يؤدي إلى زيادة الضغط داخل الوعاء. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 2
الشكل 2: ترتيب التحليل الطيفي. (أ) شبح 129-زينون متمركز بين شبحين بروتونيين ، وكلها محاطة بملف سترة 129Xe. (ب) قم بتأمين ملف سترة الزينون بأشرطة. (ج) أدخل التجميع في تجويف المغناطيس لتحديد موقعه. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 3
الشكل 3: استجابة الإشارة فيما يتعلق بإثارة عرض النطاق المتغير عند تردد زينون ثابت (34,081,645 هرتز). تؤدي زيادة عرض النطاق الترددي إلى ارتفاع مستوى الضوضاء. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 4
الشكل 4: ثلاثة أنواع من عمليات مسح الضوضاء: الضوضاء المقبولة والعادية وغير المنتظمة. (A) تعرض اللوحة A تمثيل معامل الفضاء k لكل نمط ضوضاء ، مع ضوضاء منتظمة تظهر نمطا شريطيا وضوضاء غير منتظمة تظهر طفرات (نقاط مضيئة). (ب) الرسم البياني للأجزاء الحقيقية والتخيلية من بيانات k-space لكل مسح للضوضاء. (ج) مخطط QQ للمكونات الحقيقية / التخيلية لبيانات k-space ، بمقارنة مجموعة البيانات المكتسبة بمجموعة بيانات موزعة بشكل طبيعي ذات متوسط متساو وانحراف معياري بترتيب تصاعدي. يمثل الخط الأحمر الخط المرجعي y = x. تشير الانحرافات عن هذا الخط إلى وجود مكونات غير غاوسية داخل البيانات المكتسبة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 5
الشكل 5: رسم توضيحي لأنماط الضوضاء المختلفة في تصوير الرئة HPG 129Xe. يعرض الصف العلوي أمثلة على مساحة الصورة ، بما في ذلك مسح ضوئي مرجعي ، وصورة رئة ذات ضوضاء منتظمة و / أو غير منتظمة ، وصورة بدون إشارة. يظهر الصف السفلي تمثيلات معامل الفضاء k المقابلة. في الصورة مع الإشارة ، تتمركز نقطة مضيئة في مساحة k ، تمثل إشارة الرئة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 6
الشكل 6: توضيح لتأثير الدقة الرقمية العالية / المنخفضة في بيانات 129Xe كيس اختبار أعيد بناؤها. بالنسبة للصورة عالية الدقة الرقمية (الصف العلوي) ، تحتوي الصورة على نسبة SNR عالية تبلغ 600 ، ويظهرمعامل الصف 55 من K-space منحنى سلس يعرض تفاصيل دقيقة للبيانات. ومع ذلك ، في الصورة منخفضة الدقة الرقمية (الصف السفلي) ، يتم "تثبيت" نقاط البيانات الفردية إلى عدد محدود من المستويات الرقمية التي تغطي نطاق الإشارة ، مما يؤدي إلى تقليل نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR = 98) في الصورة المعاد بناؤها. لا يمكن تحديد هذه المشكلة إلا من خلال الفحص الدقيق لبيانات الإشارة الأولية ، لأنها لا تمنع إنتاج صورة تبدو مرضية. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

تعد القدرة على استكشاف مشكلات التصوير بالرنين المغناطيسي 129Xe وإصلاحها مهارة ضرورية وقد تساعد في تخفيف المشكلات في الوقت الفعلي. إلى أن يتم شراء بنية تحتية للغاز شديد الاستقطاب من طرف واحد والحصول على الدعم من الشركات المصنعة للماسحات الضوئية ، فإن مهام مراقبة الجودة هذه هي مسؤولية المختبرات الفردية وحدها. الهدف من هذه المخطوطة هو تزويد القارئ بممارسات واقتراحات مفيدة للحدث الحتمي المتمثل في ضعف الحصول على البيانات. بينما نحاول معالجة أكبر عدد ممكن من المشكلات المحتملة ، فإن العديد من التحديات الأخرى في 129Xe MRI خاصة بالشركة المصنعة للماسح الضوئي ولا يمكن مناقشتها بالتفصيل بسبب قيود الملكية الفكرية. ومع ذلك ، فإن اتحاد التجارب السريرية 129Xe ، وهو مجتمع له هدف صريح يتمثل في تطوير تجارب متعددة المواقع باستخدام 129Xe MRI ، يتكون من العديد من المشاركين في الموقع والخبراء المخضرمين ذوي الخبرة في تشغيل 129Xe MRI على منصات وبرامج متعددة17. يوصى بالاتصال بأي من المشاركين في الموقع مع أي أسئلة تتعلق بالتنفيذ و / أو استكشاف الأخطاء وإصلاحها لم يتم تناولها هنا.

يجب إجراء فحوصات أداء منتظمة للملف لتحديد المؤشرات المبكرة لانخفاض الإشارة أو مشاكل الضوضاء الناشئة. تتضمن هذه الفحوصات فحص واجهة الملف والوصلات الداخلية ، بالإضافة إلى تقييم التأثير المحتمل للسقوط أو الوزن الزائد على الملف. بالإضافة إلى عمليات الفحص المادي ، يمكن أن تساعد مقارنة عمليات المسح الطيفي بشكل متكرر في تحديد المشكلات المتعلقة بأداء الملف. نظرا لأن الوظيفة متعددة النوى لنظام التصوير بالرنين المغناطيسي هي مكون مشترك مع مرفق البروتون ، يجب أن تخضع أي أجهزة أو معدات تم إدخالها حديثا في الغرفة المغناطيسية للاختبار لمنع التداخل المحتمل في تردد الزينون. بالإضافة إلى الاعتبارات الفنية ، ينبغي إيلاء الاهتمام بالتفاصيل في الإجراءات التجريبية. وهذا يشمل تدريب الموضوعات بشكل فعال ، وضمان التواصل الواضح مع منسقي الدراسة ، وتحديد المواقع الدقيقة لحقيبة الزينون أثناء فحوصات مراقبة الجودة. لا ينبغي التغاضي عن هذه التفاصيل التي تبدو بسيطة ، لأنها يمكن أن تحسن بشكل كبير من جودة الصورة ونتائج الدراسة الإجمالية.

يوفر البروتوكول المقدم في هذه الورقة للباحثين إطارا شاملا لتحديد ومعالجة المشكلات المحتملة أثناء عملية التصوير. من خلال اتباع خطوات استكشاف الأخطاء وإصلاحها بشكل منهجي ، يمكن للباحثين تحسين جودة الصورة ، وتعزيز دقة البيانات ، وتطوير مجال التصوير بالرنين المغناطيسي للزينون شديد الاستقطاب. سيساهم التحسين المستمر وتكييف استراتيجيات استكشاف الأخطاء وإصلاحها هذه ، إلى جانب التقدم في تكنولوجيا التصوير ، في مزيد من التحسينات في جودة وموثوقية دراسات التصوير بالرنين المغناطيسي للزينون مفرط الاستقطاب.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

قدم روبرت تومين الاستشارات لشركة Polarean، LLC.

Acknowledgments

اي.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Polarization measurement station  Polerean 42881 https://polarean.com/
Pressure vessele with plunger valve Ace glass 8648-85 https://www.aceglass.com/html/3dissues/Pressure_Vessels/offline/download.pdf
Tedlar bag Jensen inert GST381S-0707TJO   http://www.jenseninert.com/
Xenon Hyperpolarizer 9820 Polerean 49820 https://polarean.com/
Xenon loop coil Clinical MR Solutions Custom device https://www.sbir.gov/sbc/clinical-mr-solutions-llc
Xenon vest coil Clinical MR Solutions Custom device https://www.sbir.gov/sbc/clinical-mr-solutions-llc

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Pellegrino, R., et al. Interpretative strategies for lung function tests. European Respiratory Journal. 26 (5), 948-968 (2005).
  2. Ebner, L., et al. Hyperpolarized 129Xenon MRI to quantify regional ventilation differences in mild to moderate asthma: A prospective comparison between semi-automated ventilation defect percentage calculation and pulmonary function tests. Investigative Radiology. 52 (2), 120-127 (2017).
  3. Abuelhia, E., Alghamdi, A. Evaluation of arising exposure of ionizing radiation from computed tomography and the associated health concerns. Journal of Radiation Research and Applied Sciences. 13 (1), 295-300 (2020).
  4. Kern, A. L., Vogel-Claussen, J. Hyperpolarized gas MRI in pulmonology. The British Journal of Radiology. 91 (1084), 20170647 (2018).
  5. Möller, H. E., et al. MRI of the lungs using hyperpolarized noble gases. Magnetic Resonance in Medicine. 47 (6), 1029-1051 (2002).
  6. Salerno, M., Altes, T. A., Mugler, J. P., Nakatsu, M., Hatabu, H., de Lange, E. E. Hyperpolarized noble gas MR imaging of the lung: Potential clinical applications. European Journal of Radiology. 40 (1), 33-44 (2001).
  7. US FDA. New Drug Therapy Approvals at 2022. , https://www.fda.gov/drugs/new-drugs-fda-cders-new-molecular-entities-and-new-therapeutic-biological-products/new-drug-therapy-approvals-2022 (2023).
  8. Nikolaou, P., et al. Near-unity nuclear polarization with an open-source 129Xe hyperpolarizer for NMR and MRI. Proceedings of the National Academy of Sciences. 110 (35), 14150-14155 (2013).
  9. Birchall, J. R., et al. XeUS: A second-generation automated open-source batch-mode clinical-scale hyperpolarizer. Journal of Magnetic Resonance. 319, 106813 (2020).
  10. He, M., Zha, W., Tan, F., Rankine, L., Fain, S., Driehuys, B. A comparison of two hyperpolarized 129Xe MRI ventilation quantification pipelines: The effect of signal to noise ratio. Academic Radiology. 26 (7), 949-959 (2019).
  11. Niedbalski, P. J., et al. Protocols for multi-site trials using hyperpolarized 129 Xe MRI for imaging of ventilation, alveolar-airspace size, and gas exchange: A position paper from the 129 Xe MRI clinical trials consortium. Magnetic Resonance in Medicine. 86 (6), 2966-2986 (2021).
  12. Möller, H. E., et al. MRI of the lungs using hyperpolarized noble gases. Magnetic Resonance in Medicine. 47 (6), 1029-1051 (2002).
  13. Bier, E. A., et al. A thermally polarized 129Xe phantom for quality assurance in multi-center hyperpolarized gas MRI studies. Magnetic Resonance in Medicine. 82 (5), 1961-1968 (2019).
  14. Wild, J. M., et al. Comparison between 2D and 3D gradient-echo sequences for MRI of human lung ventilation with hyperpolarized 3He. Magnetic Resonance in Medicine. 52 (3), 673-678 (2004).
  15. Garrison, W. J., et al. Lung volume dependence and repeatability of hyperpolarized 129Xe MRI gas uptake metrics in healthy volunteers and participants with COPD. Radiology: Cardiothoracic Imaging. 5 (3), e220096 (2023).
  16. Ni, W., Qi, J., Liu, L., Li, S. A pulse signal preprocessing method based on the Chauvenet criterion. Computational and Mathematical Methods in Medicine. 2019, 2067196 (2019).
  17. 129Xe MRI Clinical Trials Consortium. , https://www.129xectc.org (2023).

Tags

الهندسة الحيوية ، العدد 203 ، الغاز المفرط الاستقطاب ، التصوير بالرنين المغناطيسي زينون ، ضوضاء استكشاف الأخطاء وإصلاحها ، نسبة الإشارة إلى الضوضاء العالية ، ضمان الجودة ، مراقبة الجودة ، التصوير بالرنين المغناطيسي للرئة
استكشاف الأخطاء وإصلاحها وضمان الجودة في التصوير بالرنين المغناطيسي Xenon شديد الاستقطاب: أدوات للحصول على صور عالية الجودة
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Shammi, U. A., Garcίa Delgado, … More

Shammi, U. A., Garcίa Delgado, G. M., Thomen, R. Troubleshooting and Quality Assurance in Hyperpolarized Xenon Magnetic Resonance Imaging: Tools for High-Quality Image Acquisition. J. Vis. Exp. (203), e65972, doi:10.3791/65972 (2024).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter