Method Article

Mapeo cuantitativo de ventilación específica en el pulmón humano usando resonancia magnética de protones y oxígeno como agente de contraste

DOI:

10.3791/59579

June 5th, 2019

In This Article

Summary

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

La toma de imágenes de ventilación específica es una técnica de resonancia magnética funcional que permite la cuantificación de la ventilación regional específica en el pulmón humano, utilizando oxígeno inhalado como un agente de contraste. Aquí, presentamos un protocolo para recopilar y analizar datos de imágenes de ventilación específicos.

Abstract

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

La imagen de ventilación específica (SVI) es una técnica funcional de imagen por resonancia magnética capaz de cuantificar la ventilación específica, la proporción del gas fresco que entra en una región pulmonar dividida por el volumen espiratorio final de la región, en el pulmón humano, utilizando sólo oxígeno inhalado como agente de contraste. La cuantificación regional de la ventilación específica tiene el potencial de ayudar a identificar las áreas de la función patológica pulmonar. El oxígeno en solución en el tejido acorta el tiempo de relajación longitudinal del tejido (T1), y por lo tanto un cambio en la oxigenación de los tejidos puede detectarse como un cambio en la señal ponderada en T1con una imagen adquirida de recuperación de inversión. Tras un cambio abrupto entre dos concentraciones de oxígeno inspirado, la velocidad a la que el tejido pulmonar dentro de un vóxin se equilibra con un nuevo estado estacionario refleja la velocidad a la que se reemplaza el gas residente por el gas inhalado. Esta tasa se determina por la ventilación específica. Para provocar este cambio repentino en la oxigenación, los sujetos respiran alternativamente 20 bloques de aliento de aire (21% de oxígeno) y 100% de oxígeno en el escáner de RMN. Un cambio gradual en la fracción de oxígeno inspirada se logra mediante el uso de un sistema de derivación de flujo impreso tridimensional (3D) con un interruptor manual durante una retención de respiración espiratoria corta final. Para detectar el cambio correspondiente en T1, se usó un pulso de inversión global seguido de una secuencia de eco de giro rápido de un solo disparo para adquirir imágenes bidimensionales t1ponderadas en un escáner MRI de 1,5 t, utilizando una bobina de torso de ocho elementos. Es posible la creación de imágenes de una sola rebanada y de varias rebanada, con parámetros de imagen ligeramente diferentes. La cuantificación de la ventilación específica se logra correlacionando el tiempo-curso de la intensidad de la señal para cada voxel pulmonar con una biblioteca de respuestas simuladas al estímulo del aire/oxígeno. Las estimaciones de SVI de heterogeneidad de ventilación específica han sido validadas contra múltiples lavados respiratorios y demostraron determinar con precisión la heterogeneidad de la distribución de ventilación específica.

Introduction

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

El objetivo general de la toma de imágenes de ventilación específica (SVI), una técnica de resonancia magnética de protones (RMN) que utiliza oxígeno como agente de contraste1 , es cuantificar cuantitativamente la ventilación específica en el pulmón humano. La ventilación específica es la proporción de gas fresco entregado a una región pulmonar en una respiración dividida por el volumen espiratorio final de la misma región pulmonar1. Junto con las mediciones de la densidad pulmonar local, se puede utilizar una ventilación específica para computar la ventilación regional2. Las mediciones de la vent....

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

Protocol

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

La Universidad de California, programa de protección de la investigación humana de San Diego ha aprobado este protocolo.

1. seguridad y capacitación del sujeto

  1. Obtener el consentimiento informado por escrito del sujeto. Describa los riesgos potenciales presentados por la exposición a campos magnéticos que cambian rápidamente y la molestia potencial de usar mascarilla facial y gas seco para respirar.
  2. Asegúrese de que el sujeto pueda someterse de forma segura al escaneo MR, utilizando el cuestionario de detección de seguridad MRI aprobado localmente.
  3. Si el sujeto es una hembra en edad fértil, y no está seguro de ....

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

Results

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

SVI de una sola rebanada en un sujeto saludable
Las imágenes de ventilación específicas producen mapas cuantitativos de ventilación específica, como se muestra en la figura 3a, que representa una sola rebanada en el pulmón derecho de una hembra sana de 39 años de edad. Observe la presencia del gradiente vertical esperado en la ventilación específica; la porción dependiente del pulmón presenta una ventilación específica más alta que la porción no depend.......

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

Discussion

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

Las imágenes de ventilación específicas permiten el mapeo cuantitativo de la distribución espacial de la ventilación específica en el pulmón humano. Existen alternativas a la SVI pero son limitadas de alguna manera: el lavado múltiple del aliento proporciona una medida de heterogeneidad pero carece de información espacial23. Los métodos alternativos de diagnóstico por imágenes exponen a los pacientes a la radiación ionizante (p. ej., SPECT, PET, CT, centellografía gamma) o no están ampliamente dis.......

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

Disclosures

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

Los autores no tienen nada que revelar.

Acknowledgements

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

Este trabajo fue apoyado por el Instituto Nacional de corazón, pulmón y sangre (NHLBI) (subvenciones r01 HL-080203, r01 HL-081171, r01 HL-104118 y r01-HL119263) y el Instituto Nacional de investigación biomédica espacial (Administración Nacional de Aeronáutica y el espacio de la concesión NCC 9-58). E.T. Geier recibió el apoyo de NHLBI Grant 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
de derivación de flujo impreso en 3D
MascarillaHans Rudolphserie 7400 Mascarilla oronasal, diferentes tamaños
gas/oxígeno
Juego de cabeza para mascarillaCabezal compatible con Hans Rudolph7400
MatlabMathworksdesarrollado localmente
Medicina oxígenoAir Liquide/LindeOxígeno que se suministrará al sujeto
Resonancia magnéticaGE healthcare1,5 T GE HDx Excite escáner de doble velocidad
Tubo de¼ ", 3/8" y 1/2" tubos y conectores
Oxímetro de pulsoNonin7500 FO (compatible con MR)
conmutación
Bobina de torsoGE healthcareBobina de torso de alta ganancia para escáner GE
Sistema Regulador deSoftware deanálisis plásticoVálvula de

References

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