Method Article

الخرائط الكمية للتهوية الخاصة في الرئة البشرية باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي البروتون والأكسجين كعامل تباين

DOI:

10.3791/59579

⸱

June 5th, 2019

 ,  ,  ,  , 
1Pulmonary Imaging Laboratory, Department of Medicine, University of California, San Diego, 2Pulmonary Imaging Laboratory, Department of Radiology, University of California, San Diego

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

التصوير التهوية المحددة هي تقنيه التصوير بالرنين المغناطيسي وظيفية التي تسمح للقياس الكمي من التهوية الاقليميه المحددة في الرئة البشرية ، وذلك باستخدام استنشاق الأكسجين كعامل النقيض. هنا ، نقدم بروتوكولا لجمع وتحليل بيانات التصوير التهوية محدده.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تصوير التهوية المحددة (SVI) هو تقنيه التصوير بالرنين المغناطيسي وظيفية قادره علي تحديد كميه التهوية المحددة-نسبه الغاز الطازج الذي يدخل منطقه الرئة مقسوما علي الحجم النهائي للمنطقة-في الرئة البشرية ، وذلك باستخدام فقط استنشاق الأكسجين كعامل تباين. القياس الكمي الإقليمي للتهوية محدده لديه القدرة علي المساعدة في تحديد مجالات وظيفة الرئة المرضية. الأكسجين في المحلول في الانسجه يقصر وقت الاسترخاء الطولي للانسجه (T1) ، التالي يمكن الكشف عن تغيير في الأوكسجين في الانسجه كتغيير في اشاره T1المرجحة مع استعاده انعكاس المكتسبة الصورة. بعد التغير المفاجئ بين تركيزين من الأكسجين الملهم ، يعكس المعدل الذي فيه انسجه الرئة داخل يتوازن فوكسل إلى حاله ثابته جديده المعدل الذي يتم فيه استبدال الغاز المقيم بالغاز المستنشق. يتم تحديد هذا المعدل بواسطة تهويه محدده. للحصول علي هذا التغيير المفاجئ في الأوكسجين ، والموضوعات تتنفس بالتناوب كتل 20 التنفس من الهواء (21 ٪ الأكسجين) و 100 ٪ الأكسجين في حين في الماسح الضوئي التصوير بالرنين المغناطيسي. يتم تحقيق تغيير تدريجي في جزء الأكسجين المستوحي من خلال استخدام نظام تجاوز التدفق المطبوع ثلاثي الابعاد (3D) مع مفتاح يدوي اثناء عقد التنفس القصير النهاية. للكشف عن التغيير المطابق في T1, نبض انعكاس العالمي تليها طلقه واحده سريعة تدور صدي تسلسل تم استخدامها للحصول علي ثنائي الابعاد t1-الصور المرجحة في الماسح الضوئي 1.5 t التصوير بالرنين المغناطيسي, باستخدام لفائف الجذع ثمانيه عناصر. كل من شريحة واحده والتصوير متعدد الشرائح ممكن ، مع معلمات التصوير مختلفه قليلا. ويتحقق القياس الكمي للتهوية محدده عن طريق الربط الزمني لكثافة الاشاره لكل فوكسل الرئة مع مكتبه من الاستجابات محاكاة لتحفيز الهواء/الأكسجين. وقد تم التحقق من تقديرات SVI من تغاير التهوية محدده ضد غسل النفس متعددة وثبت لتحديد بدقه عدم تجانس توزيع التهوية محدده.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الهدف العام للتصوير التهوية المحددة (SVI)-تقنيه التصوير بالرنين المغناطيسي البروتون (MRI) التي تستخدم الأكسجين كعامل النقيض1 -هو لتحديد كميه التهوية محدده في الرئة البشرية. التهوية المحددة هي نسبه الغاز الطازج الذي يتم تسليمه إلى منطقه الرئة في نفس واحد مقسوما علي الحجم النهائي لنفس منطقه الرئة1. بالتزامن مع قياسات كثافة الرئة المحلية ، يمكن استخدام تهويه محدده لحساب التهوية الاقليميه2. قياسات التهوية المحلية والتهوية التغاير التي تقدمها svi لديها القدرة علي إثراء فهم كيفيه وظائف الرئة ، سواء بشكل طبيعي أو غير طبيعي3،4.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وقد وافقت جامعه كاليفورنيا ، سان دييغو برنامج حماية البحوث البشرية هذا البروتوكول.

1. موضوع السلامة والتدريب

  1. الحصول علي موافقه خطيه ومستنيرة من الموضوع. وصف المخاطر المحتملة التي ينطوي عليها التعرض للمجالات المغناطيسية المتغيرة بسرعة ، والانزعاج المحتمل من استخدام قناع الوجه والتنفس الغاز الجاف.
  2. تاكد من ان الموضوع يمكن ان يخضع لفحص MR بأمان ، وذلك باستخدام استبيان فحص سلامه التصوير بالرنين المغناطيسي المعتمد محليا.
  3. إذا كان الموضوع انثي في سن الإنجاب ، وغير مؤكده من حاله الحمل لها ، اطلب منها ان تدير نفسها اختبار الحمل دون وصفه طبية. إذا كان الموضوع حاملا ، فقم باستبعاد الموضوع من باقي الدراسة.
  4. قياس وز....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

شريحة واحده SVI في موضوع صحي
وتنتج صور التهوية المحددة خرائط كميه للتهوية المحددة كما هو مبين في الشكل 3A، الذي يصور شريحة واحده في الرئة اليمني لانثي صحية تبلغ من العمر 39 سنه. لاحظ وجود الانحدار العمودي المتوقع في تهويه معينه; يقدم الجزء متدلية من الرئة تهويه [هيغر] خاصه من الجزء [نون-ول] من الرئة. يتم عرض الرسم البياني لقيم التهوية المحددة المعينة (الشكل 3 ب، الدوائر المملوءة) مع وظيفة توزيع الاحتمالات العادية التي تناسب السجل الأفض.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وتسمح الصور المحددة للتهوية برسم خرائط كميه للتوزيع المكاني للتهوية المحددة في الرئة البشرية. بدائل لل SVI موجودة ولكنها محدوده بطريقه ما: يوفر غسل النفس المتعدد مقياسا للتغزيه ولكنه يفتقر إلى المعلومات المكانية23. طرق التصوير البديلة تعرض المرضي للإشعاع المؤين (علي سبيل المثال ، SPECT ، PET ، CT ، أشعه غاما) أو غير متوفرة علي نطاق واسع (التصوير بالرنين المغناطيسي للغاز باستخدام MRI). توفر صور التهوية المحددة معلومات مكانيه ويمكن تنفيذها باستخدام ماسحه سريريه قياسيه واستنشاق الأكسجين كمصدر تباين ،.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وليس لدي المؤلفين ما يفصحون عنه.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وكان هذا العمل مدعوما من المعهد الوطني للقلب والرئة والدم (NHLBI) (منح R01 HL-080203 ، R01 HL-081171 ، R01 HL-104118 و R01-HL119263) والمعهد الوطني لبحوث الطب الإحيائي الفضائي (الاداره الوطنية للملاحة الفضائية والفضاء منحه NCC 9-58). تم دعم اي تي غايير من قبل NHLBI غرانت F30 HL127980.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
تجاوز التدفق المطبوع ثلاثي الأبعاد
قناع الوجههانز رودولف7400 قناع أنف الفم ، أحجام مختلفة
منظم الغاز / الأكسجين
مجموعة رأس قناعهانز رودولف7400 مجموعة رأس متوافقة
مع MatlabMathworksتم تطويرها
محليا طبي الأكسجينAir Liquide / LindeOxygen ليتم تسليمها إلى الموضوع
التصوير بالرنين المغناطيسيGE الرعاية الصحية1.5 T GE HDx Excite الماسح الضوئي ثنائي السرعة
أنابيب بلاستيكية¼ ؛ "، 3/8" و 1/2 " الأنابيب والموصلات
مقياس التأكسج النبضيNonin7500 FO (متوافق مع MR) صمام
التبديل لفائف الجذعGE الرعاية الصحيةلفائف الجذع عالية الكسب للماسح الضوئي GE
نظام سلسلة

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Sá, R. C., et al. Vertical distribution of specific ventilation in normal supine humans measured by oxygen-enhanced proton MRI. Journal of Applied Physiology. 109 (6), 1950-1959 (2010).
  2. Henderson, A. C., et al.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Specific Ventilation ImagingProton Magnetic Resonance ImagingOxygen Contrast AgentLung Ventilation MappingT1 weighted ImagingInversion Recovery SequenceFunctional Residual CapacityMultiple Breath WashoutVentilation Heterogeneity AnalysisMRI Safety Screening

Related Articles