Quantification magnétique Imagerie par Résonance de la perfusion pulmonaire en utilisant Calibré marquage de spins artériels

L’objectif général de l’expérience suivante est d’utiliser des techniques physiologiques combinées à l’imagerie par résonance magnétique pour mesurer la distribution de la perfusion pulmonaire de manière non invasive dans différentes conditions d’oxygène inspiré. Ceci est réalisé en entraînant d’abord un sujet à retenir sa respiration à sa capacité résiduelle fonctionnelle pendant l’acquisition de l’image, et à respirer pendant l’intervalle entre les images pour permettre la collecte de plusieurs images. Dans un deuxième temps, le sujet est équipé du masque facial et les tubes inspiratoires et expiratoires sont fixés afin de fournir les différents mélanges de gaz au sujet et de collecter des échantillons de gaz expiratoires pour effectuer des mesures métaboliques.

Ensuite, dans l’IRM, après une image d’alignement de piste, un marquage de spin artériel et le gradient rapide multi-échos, des séquences d’écho sont utilisées afin d’obtenir des images du débit sanguin pulmonaire et de la densité des protons. Les images résultantes sont quantifiées pour donner la distribution du débit sanguin pulmonaire exprimée en millilitres par minute et par gramme dérivée des deux images IRM différentes. Le principal avantage de cette technique est que la perfusion pulmonaire est mesurée de manière non invasive in vivo sans exposition aux rayonnements ionisants, ce qui permet des mesures répétées.

Cette méthode peut donner un aperçu des mécanismes qui contrôlent la distribution spatiale de la perfusion pulmonaire, et elle peut également être utilisée pour étudier d’autres mécanismes physiologiques dans l’environnement de la scographie MS. La démonstration des procédures d’aujourd’hui sera faite par TSIA rye, un étudiant diplômé Sebastian Verta et des boursiers postdoctoraux RU Carlos SA de notre laboratoire avant de mener l’expérience. Tout d’abord, obtenez le consentement écrit et éclairé du sujet de recherche et demandez-lui de remplir un formulaire de dépistage de la sécurité par IRM.

Effectuez également un examen physique, un test de la fonction respiratoire et une séance d’entraînement au cours de laquelle le sujet apprend à retenir sa respiration à sa capacité résiduelle fonctionnelle. Ou FRC commence à installer l’appareil respiratoire en ajustant d’abord le masque sur le visage du sujet. Avec une fixation en maille, le masque est équipé d’une valve et de tubes pré-stérilisés et non réinspirants.

Assurez-vous de vérifier que le masque ne fuit pas. Installez les sacs de gaz dans la salle du scanner et connectez-les à un réservoir dans la salle de la console IRM. Celui-ci doit être configuré de manière à ce que le gaz puisse être ajouté au sac par l’enquêteur en manipulant le réservoir de gaz.

Le régulateur s’assure que le sac de gaz est à portée de vue. Comme pendant l’expérience, l’enquêteur doit surveiller le sac à travers la fenêtre de la console pour s’assurer que le volume de gaz est suffisant. Sinon, le sujet peut ne pas être en mesure d’inspirer la fraction d’oxygène inspiré des gaz hyperoxiques et hypoxiques dans ce cas sont respectivement de 1,0 et 0,125 et l’air ambiant peut être utilisé pour le gaz normoxique.

Assurez-vous que le tube respiratoire expiratoire est suffisamment long pour se connecter du sujet dans le scanner IRM à travers un guide d’ondes et au chariot métabolique dans la salle de la console IRM. Le chariot métabolique vu ici mesure le volume d’air expiré ainsi que les concentrations d’oxygène expiratoire et de dioxyde de carbone mélangés. Sur la base de ces paramètres, il calcule également différents volumes respiratoires.

EG, le volume courant VO deux VC O2, ainsi que le quotient respiratoire. Demandez au sujet de s’allonger sur le dos sur le lit du scanner et utilisez des oreillers et des coussinets en mousse pour maximiser le confort. Ensuite, connectez le tube respiratoire inspiratoire au côté inspiratoire du masque du sujet.

Le tube sera utilisé pour administrer soit des gaz hyperoxiques et hypoxiques, soit de l’air normoxique à partir des sacs Mylar via une vanne de commutation. Placez également un électrocardiogramme sur la poitrine du sujet. Cela permettra au marquage de spin artériel Mr.Sequence d’être lié au complexe QRS dans l’électrocardiogramme du sujet.

Assurez-vous de vérifier la vanne pour vous assurer qu’elle fonctionne normalement. Fournissez des bouchons d’oreille pour protéger le sujet du bruit du scanner. De plus, comme le sujet porte un masque et qu’il ne peut pas communiquer facilement avec le personnel de l’étude, placez une balle de compression dans la main du sujet et fixez-la avec du ruban adhésif.

Cela permet de communiquer avec les enquêteurs si de l’aide est nécessaire. Enfin, placez un oxymètre de pouls sur le doigt du sujet pour surveiller la saturation en oxygène, ce qui est essentiel lorsque le sujet est exposé à l’hypoxie. Maintenant, placez deux M. Phantom sur la poitrine du sujet.

Ces fantômes doivent être utilisés pour quantifier le signal MR pendant le post-traitement. Placez ensuite la bobine de torse sur les fantômes. La bobine de torse est utilisée pour augmenter le rapport signal/bruit de l’image IRM par rapport à la bobine corporelle en réduisant la distance physique entre le récepteur et le sujet.

Enfin, couvrez le sujet avec une couverture pour assurer son confort avant de l’envoyer au centre de l’alésage du scanner IRM. Une fois que le sujet est dans le scanner, l’opérateur doit lui parler fréquemment afin de s’assurer qu’il est à l’aise et de lui rappeler d’utiliser la balle de compression si une assistance est nécessaire. Et nous allons configurer l’alignement de piste, qui est le premier balayage.

Cela va prendre environ 30 secondes. Je veux que vous vous détendiez et respiriez normalement pendant que tous les bangs et clics continuent. Assurez-vous de surveiller l’ECG, la saturation en oxygène, le volume courant VO O2 et VC O2. Les premières minutes de surveillance sont particulièrement importantes pour garantir des données de bonne qualité.

Si ces valeurs sont en dehors des valeurs attendues, l’étalonnage doit être refait et le masque facial et la tubulure doivent être vérifiés pour détecter les fuites. Tout d’abord, acquérir une séquence de localisation pour obtenir les images anatomiques dans le torse du sujet. Ce sera un localisateur qui dure environ 20 secondes.

Détendez-vous. Respirez normalement tout au long de celle-ci. C’est parti.

Mettons maintenant en place un marquage de spin artériel, une séquence de Farer SL avec une acquisition de la moitié de Fourier. Utilisez un schéma d’imagerie par écho de spin turbo à injection unique, tel que la hâte, pour acquérir des données de perfusion pulmonaire régionale. Sélectionnez ensuite le plan sagittal de la partie du poumon droit où la distance antéro-postérieure est la plus grande.

Une épaisseur de tranche de 15 millimètres et un champ de vision de 40 centimètres sur 40 centimètres sont typiques. Ici, les numérisations sont acquises à l’aide d’un scanner à double vitesse Tesla GE HDX ex excite. Le sujet entendra une série de bruits de claquement forts par paires.

Il y a un intervalle de cinq secondes entre ces détonations au cours duquel le sujet doit effectuer un cycle de respiration. Inspirez, puis expirez jusqu’à la capacité résiduelle fonctionnelle. Pendant le bruit de claquement, le sujet doit retenir sa respiration et rester au volume pulmonaire du FRC.

Bien que les sujets soient familiarisés avec la technique de respiration avant le balayage, la première série d’acquisition d’images doit être un essai afin que le sujet puisse s’entraîner à respirer et à retenir sa respiration pendant qu’il est dans le scanner. L’opérateur IRM doit évaluer la qualité des images pulmonaires en fonction du mouvement du diaphragme. Si le mouvement est minime, les mesures A SL peuvent commencer à surveiller le volume courant pendant le balayage.

L’objectif approximatif. Un volume courant de 500 millilitres correspond à une ventilation normale. Dans la séquence A SL.

Deux images cardiaques différentes sont acquises. La synchronisation de l’image de 80 % de l’intervalle RR doit être réglée individuellement pour chaque sujet et chaque condition expérimentale et garantit que l’image contient le signal sanguin d’une période d’éjection systolique lorsque les deux images sont soustraites, annulant ainsi le signal stationnaire. Le résultat est une carte quantitative du sang délivré dans le plan de l’image au cours d’une période d’éjection systolique.

En plus des images A SL, acquérez une image de la densité de protons pulmonaires à l’aide d’une séquence d’échos à gradient rapide multi-échos. La mesure de la densité des protons permet d’exprimer les mesures de perfusion en millilitres par minute et par gramme, et tient compte de la déformation du tissu pulmonaire. À l’intérieur du thorax, le sujet entendra un bruit continu qui durera environ 10 secondes pendant ce balayage et devra retenir sa respiration et rester à FRC pendant toute la durée du bruit.

Se détendre, respirer normalement, ça avait l’air bien pour cette expérience. Les gaz de normoxie ou d’air ambiant, d’hypoxie et d’hyperoxie sont présentés dans un ordre équilibré entre les sujets. Bien que ceux-ci puissent varier d’un sujet à l’autre si nécessaire, un sujet doit respirer un gaz particulier pendant environ 20 minutes afin d’établir des conditions d’état d’équilibre dans le tissu pulmonaire avant que les mesures IRM de la profusion et de la densité de protons ne soient acquises.

Suivez ensuite le même protocole d’imagerie décrit dans la section précédente, la période d’exposition de 20 minutes au gaz avant que l’imagerie ne soit choisie. Parce que, bien que l’initiation de la réponse hypoxique de vasoconstriction pulmonaire se produise en quelques secondes, la réponse à l’hypoxie alvéolaire n’est pas maximale avant environ 20 minutes, conformément à l’objectif de cette étude particulière. Le post-traitement peut être effectué à l’aide d’un logiciel développé sur mesure basé sur MATLAB en utilisant les images MGRE appariées de la bobine de corps homogène et de la bobine de torse homogène.

Toutes les images de flux sanguin et de densité de protons peuvent être corrigées pour l’homogénéité de la bobine sujet par sujet. Une fois que l’image SL soustraite est corrigée pour l’homogénéité de la bobine, le débit sanguin pulmonaire régional peut être quantifié en millilitres de sang par minute et par voxel. Ensuite, des images de densité et de perfusion normalisées peuvent être créées.

La perfusion normalisée en termes de densité est exprimée en millilitres de sang par minute et par gramme d’eau, et est calculée en divisant l’image A SL par l’image de densité de protons pour donner les images de perfusion en millilitres par minute par gramme de poumon par exemple, les données physiologiques sont vues ici. La fréquence cardiaque a augmenté en cas d’hypoxie et la saturation a diminué. La ventilation était de 8,31 litres par minute.

BTPS en cas d’hypoxie, 7,04 litres par minute en cas de normoxie et 6,64 litres par minute. Pendant l’hyperoxie, le volume courant était de 0,76 litre pour l’hypoxie, 0,69 litre pour la normoxie et 0,67 litre pour l’hyperoxie. L’exposition à l’hypoxie augmente à la fois la ventilation et le volume courant, tandis que l’hyperoxie diminue la ventilation et le volume courant.

Trois images de perfusion normalisées de densité collectées sur un sujet sous les trois différentes concentrations d’oxygène inspirées sont présentées ici. Les résultats de l’analyse des données sur l’hétérogénéité de la perfusion sont présentés dans le tableau deux. On peut voir que l’hypoxie a augmenté la dispersion relative, cependant, les autres indices sont restés largement inchangés.

Une fois maîtrisée, cette technique peut être réalisée en moins de deux heures si elle est correctement exécutée. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon de mesurer la profusion pulmonaire et de former d’autres études physiologiques dans le cadre de l’IRM. Environnement du scanner.