Quantitative Mapping spezieller Belüftung in der menschlichen Lung mit Proton-Magnetresonanztomographie und Sauerstoff als Kontrastmittel

Specific Ventilation Imaging,(SVI) ist eine qualitative Lungenbildgebungstechnik, die uns helfen wird, unser grundlegendes Verständnis der Physiologie und des Managements von Atemwegserkrankungen zu fördern. SVI ist strahlungsfrei und benötigt nur allgemein verfügbare Geräte, einen MRT-Scanner und medizinischen Sauerstoff. Dies macht es sicher für Kinder und ideal für Wiederholungsstudien bei Erwachsenen.

Die Übersetzung von SVI in die klinische Praxis kann das Management von Asthma verbessern, da sie es uns ermöglichen wird, Bereiche zu identifizieren, die am stärksten von der Krankheit betroffen sind. Die Fähigkeit, Veränderungen innerhalb der Lunge als Reaktion auf die Therapie abzubilden, kann dazu beitragen, die Inhalationstherapie zu optimieren und individuelle therapeutische Entscheidungen zu beeinflussen. Vincent Tedjasaputra, Postdoktorand am Institut für Medizin, hilft bei der Demonstration dieses Verfahrens.

Beginnen Sie mit dem Verfahren, erhalten Sie eine schriftliche Informierteeinerkennung des Fachs und beschreiben Sie die potenziellen Risiken, die sich aus der Exposition gegenüber sich schnell verändernden Magnetfeldern und den potenziellen Beschwerden bei der Verwendung einer Gesichtsmaske und atembringendem Trockengas mit sich bringen. Vergewissern Sie sich, dass das Motiv sicher einem Magnetresonanzscan unterzogen werden kann, indem Sie den lokal zugelassenen Fragebogen zur Magnetresonanztomographie oder mrT-Sicherheitsuntersuchung verwenden. Trainieren Sie das Subjekt mit der MR-Scansequenz rechtzeitig atmen und messen Sie die Nase-zu-Kinn-Maße des Motivs, um die Größe der Gesichtsmaske zu bestimmen, die am besten zum Motiv passt.

Überprüfen Sie dann, ob die Taschen und Die Kleidung des Motivs frei von magnetisch-basierten Kreditkarten und eisenhaltigen Metallstücken sind. Schließen Sie zur Vorbereitung des MR-Scanners eine Torsospule an den entsprechenden Stecker in der Scannertabelle an, um den Scanner für die Verwendung und das Platzieren von Blättern, Pads und Kissen auf dem Scannertisch zu konfigurieren, sodass sich das Motiv für mindestens 30 Minuten der Bildgebung angenehm eignet. Um das Sauerstoffzufuhrsystem zu montieren, legen Sie ein Zwei-Wege-Schalterventil in Reichweite des Scanner-Betreibers und verwenden Sie ein Stück von acht Meter Länge ein Viertel Zoll Durchmesser Kunststoffrohre, um die Sauerstoffversorgung an einen Einlass des Schaltventils anzuschließen.

Schließen Sie den Auslass des Schaltventils im Kontrollraum an die einviertel Kunststoffschläuche an und speisen Sie die Schläuche durch den Durchgang des Kontrollraums in den Scannerraum, um darauf zu achten, dass der Schlauch die Mitte der Scannerbohrung erreicht. Sichern Sie die Flow Bypass-Befestigung an der Gesichtsmaske für das Motiv. Schließen Sie das halb zollgroße Messingende des Schlauches an den Flow Bypass Maskenaufsatz an.

Stellen Sie den Druck auf den Sauerstoffzufuhrregler auf einen Wert, der je nach Art der Studie und dem Gesamtwiderstand des Gaszufuhrsystems einen Sauerstoffstrom erzeugt, der größer ist als der erwartete Spitzeninspiratoriumsstrom. Aktivieren Sie dann den Sauerstofffluss, um das Schaltventil zu testen, um sicherzustellen, dass am Auslass des Durchfluss-Bypass-Aufsatzes ein ausreichender Durchfluss vorhanden ist und keine Leckagen in den Kunststoffschläuchen vorhanden sind. Um das Motiv für die Bildgebung vorzubereiten, lassen Sie das Motiv auf dem Scannertisch liegen und stellen Sie sicher, dass die Oberseite des unteren Spulenelements höher ist als die Schultern des Motivs, um sicherzustellen, dass die Oberseite des unteren Spulenelements eine ausreichende Abdeckung der Lungenapices bietet.

Lassen Sie das Motiv Ohrstöpsel einsetzen und überprüfen Sie, ob der Ton blockiert wird. Befestigen Sie einen Sicherheitsmechanismus am Handgelenk des Motivs, so dass er leicht zugänglich ist, und befestigen Sie das Masken- und Durchfluss-Bypass-System am Gesicht des Motivs. Kurz die expiratorische Seite des Flussumgehungsaufsatzes zu verschließen und das Subjekt zu bitten, eine normale Inspiration und Ablauf zu versuchen, um auf Lecks zu überprüfen.

Laden Sie nun das Motiv mit dem Lichtzentrierungswerkzeug in den Scanner, um sicherzustellen, dass die Rumpfspule die Mitte der Bohrung einnimmt, und führen Sie die Durchflussumgehungslinie, um den Komfort des Motivs zu gewährleisten, während das Motiv in Die Mitte des Scanners bewegt wird. Nachdem Sie die Lungenposition für bildgebende Slices ausgewählt haben, erwerben Sie eine Lokalisierersequenz, um eine anatomische Karte zu erhalten, die verwendet wird, um den Rest der Prüfung zu verschreiben. Verwenden Sie die grafische Benutzeroberfläche des Scanners, um auf das bildgebende Slice zu klicken und zu ziehen, das im Lungenfeld zentriert ist und auf den betreffenden Bereich abzielt, um bis zu vier sagittale Lungenscheiben auszuwählen, die untersucht werden sollen.

Notieren Sie sich dann die Position der bildgebenden Scheiben in Bezug auf die Position der Wirbelsäule, so dass das gleiche Volumen für Längsschnittstudien neu abgebildet werden kann. Legen Sie für eine spezifische Belüftungsbildgebung die Inversionszeit im MR-Computer für die medialste Scheibe auf 1100 Millisekunden fest, um den Luftsauerstoffkontrast, die Anzahl der Wiederholungen auf 220 und die Wiederholungszeit auf fünf Sekunden zu maximal zu erlegen. Überwachen Sie die Konsistenz des Lungenvolumens und des Ablaufs des Motivs bei nachfolgenden Erfassungen und geben Sie Feedback, um die Qualität bei Bedarf zu verbessern.

Schalten Sie das inspirierte Gasgemisch des Motivs alle 20 Atemzüge während des Anschaffungsatemhaltens für den Komfort des Motivs, abwechselnd zwischen Raumluft und medizinischem Sauerstoff. Überprüfen Sie das Pulsoximeter regelmäßig, um die Herzfrequenz und Sauerstoffsättigung zu überprüfen, und checken Sie häufig mit dem Betreffenden ein, um die verbleibende Zeit regelmäßig zu aktualisieren. Nach Dem Atem 220 ist die Bildgebung abgeschlossen.

Geben Sie das Motiv an raumluft zurück und entfernen Sie es aus dem Scanner. Um eine bestimmte Belüftungskarte zu erstellen, importieren Sie die Bilder für die Registrierung in die Bildanalysesoftware, und überprüfen Sie visuell den gesamten 220-Bildstapel, um das Bild für jedes Slice auszuwählen, das die funktionale Restkapazität am besten darstellt. Verwenden Sie das Modusbild als Referenz, verwenden Sie projektive oder eine feine Registrierung, um alle Bilder auf die funktionelle Restkapazitätsreferenz zu registrieren und die spezifische Belüftung in der Lunge aus dem registrierten Stapel mit einem geeigneten Algorithmus zu quantifizieren.

Es wird eine Karte der jeweiligen Belüftung erstellt. SVI erstellt quantitative Karten der spezifischen Beatmung, z.B. wie in diesem Einzelscheibenbild in der rechten Lunge eines 39-jährigen gesunden Weibchens dargestellt. Beachten Sie das Vorhandensein des erwarteten vertikalen Gradienten in der spezifischen Belüftung mit dem abhängigen Teil der Lunge, der eine höhere spezifische Belüftung aufweist als der nicht abhängige Teil der Lunge.

Ein Histogramm der kartenspezifischen Belüftungswerte mit einer optimalen Anpassungsprotokoll-Normalwahrscheinlichkeitsverteilungsfunktion ermöglicht die Verwendung der Breite der am besten passenden Verteilung als Metrik der spezifischen Lüftungsheterogenität. Hier wird eine mehrfache Atemwäsche gezeigt, die im selben Motiv in der gleichen Haltung erworben wurde. Die zeitliche Erfassung der Stickstoffkonzentration wurde an der Mündung gemessen, nachdem sich die Luft von inspirierter Luft zu 100% Sauerstoff verlagert hatte.

Bei dieser Verteilung der spezifischen Belüftung, wie sie aus dem Auswaschen sowohl für die spezifische Belüftungsbildgebung als auch für das mehrfache Atemauswaschen geschätzt wird, wurde festgestellt, dass die Breite der Verteilung innerhalb eines gesunden Normalbereichs liegt. Die Schulung der Probanden, um rechtzeitig mit dem Scanner zu atmen und ihnen Feedback während der Erfassung zu geben, kann dazu beitragen, qualitativ hochwertige Daten zu gewährleisten. In Kombination mit Messungen der Dichte und Perfusion kann SVI verwendet werden, um das lokale Verhältnis von Belüftung zu Perfusion und Messung der Gasaustauscheffizienz abzubilden.

Diese Technik wurde verwendet, um die Verteilung der Beatmung nach anstrengender Übung und einem speziellen Panel der wiederholten Bronchialeinschränkung bei Asthma zu verstehen. Die MRT-Umgebung erfordert Aufmerksamkeit für die Sicherheit, da ein starkes Magnetfeld immer eingeschaltet ist und ferromagnetische Objekte zu Projektil werden können, was zu Verletzungen führt.