מיפוי כמותי של אוורור ספציפי בריאה האנושית באמצעות דימות תהודה מגנטית פרוטון וחמצן כסוכן ניגודיות

Summary

הדמיה של אוורור ספציפי היא טכניקת תהודה מגנטית תפקודית המאפשר כימות אוורור ספציפי באזור הריאה האנושית, באמצעות חמצן בשאיפה כסוכן ניגודיות. כאן, אנו מציגים פרוטוקול כדי לאסוף ולנתח נתונים ספציפיים הדמיה אוורור.

Abstract

הדמיה של אוורור ספציפי (SVI) היא טכניקת תהודה מגנטית תפקודית המסוגלת לכמת אוורור ספציפי-היחס של הגז הטרי הנכנסים לאזור הריאה מחולק על ידי נפח הקצה של האזור בריאות האדם, שימוש רק שאפה חמצן כסוכן ניגודיות. הקוונפיקציה אזורית של אוורור ספציפי יש פוטנציאל לעזור לזהות אזורים של תפקוד ריאות פתולוגי. חמצן בתמיסה מקצר את זמן הרפיה האורך של הרקמה (T₁), ולכן שינוי בחמצון רקמות ניתן להבחין כשינוי באות T₁משוקלל עם תמונה התאוששות היפוך שנרכש. בעקבות שינוי פתאומי בין שני ריכוזים של חמצן השראה, את הקצב שבו רקמת הריאה בתוך voxel מבטטים למצב קבוע חדש משקף את הקצב שבו גז תושב מוחלף על ידי גז שאפה. שיעור זה נקבע על ידי אוורור ספציפי. כדי להפיק את השינוי הפתאומי הזה בחמצן, נושאים לסירוגין לנשום 20 נשימה בלוקים של אוויר (21% חמצן) ו 100% חמצן בזמן סורק ה-MRI. שינוי צעד ושוב השראה בשבר החמצן מושגת באמצעות שימוש במערכת מותאמת אישית תלת ממדית (3D)-מערכת מעקף תזרים מודפס עם מתג ידני במהלך החזקת הנשימה קצר הקצה. כדי לזהות את השינוי המתאים ב-T₁, פולס היפוך כללי ואחריו רצף מהיר של זריקה במהירות מהירה שימש לרכישת תמונות דו מימדי t₁משוקלל בסורק 1.5 T MRI, באמצעות סליל גוף שמונה אלמנט. ניתן לעשות הדמיה של פרוסה אחת ומרובת פרוסות, עם פרמטרי דימות שונים במקצת. הקוונפיקציה של אוורור ספציפי מושגת על ידי התייחסות הזמן-מסלול של עוצמת האות עבור כל ריאה voxel עם ספרייה של תגובות מדומה לאוויר/גירוי בחמצן. SVI הערכות של טרוגניות אוורור ספציפיים אומתו נגד כשלון נשימה מרובים הוכיחו כדי לקבוע במדויק את הטרוגניות של התפלגות אוורור ספציפי.

Introduction

המטרה הכוללת של דימות אוורור ספציפי (SVI)-טכניקה של דימות תהודה מגנטית של פרוטונים (MRI) המשתמשת בחמצן כסוכן ניגודיות¹ -היא האוורור הסגולי של המפה בריאה האנושית. אוורור ספציפי הוא היחס של הגז הטרי המועבר לאזור ריאות בנשימה אחת מחולק על ידי הקצה הסופי של אותו אזור ריאות¹. בשילוב עם מדידות של צפיפות ריאה מקומית, אוורור ספציפי יכול לשמש כדי לחשב אוורור אזורי². מדידות של אוורור ואוורור מקומיות טרוגניות המסופקים על ידי svi יש את הפוטנציאל להעשיר את ההבנה של איך פונקציות הריאות, הן בדרך כלל ובאופן חריג^3,4.

הדמיה אוורו....

Protocol

אוניברסיטת קליפורניה, סן דייגו התוכנית להגנת האדם אישר את הפרוטוקול הזה.

1. בטיחות והדרכה בנושא

1. . לקבל כתב, הסכמה מושכלת מהנושא תארו את הסיכונים הפוטנציאליים שהוצגו על ידי חשיפה לשדות מגנטיים שמשתנים במהירות, ואת אי הנוחות הפוטנציאלית של שימוש במסיכת הפנים ולנשום גז יבש.
2. ודא כי הנושא יכול לעבור בבטחה סריקת MR, ניצול מאושר מקומית MRI שאלון ההקרנה בטיחות.
3. אם הנושא הוא נקבה של גיל הילד, ולא בטוח של מצב ההריון שלה, לבקש ממנה לנהל בעצמי בדיקת הריון מעל לדלפק. אם הנושא בהריון, אל תכלול את הנושא משאר המחקר.
4. מדוד את משקל הנושא. פרמטרי בטיחות של סורק המגבילים את כמות האנרגיה של תדר רדיו (RF) המועבר לנושא דורשי....

Results

לחתוך בודד SVI בנושא בריא
הדמיית אוורור ספציפית מייצרת מפות כמותיים של אוורור ספציפי כפי שמוצג באיור 3A, אשר מתארת פרוסה אחת בריאה הימנית של נקבה בריאה 39 בן. שים לב לנוכחות המעבר האנכי הצפוי באוורור ספציפי; החלק התלוי של הריאה מציג אוורור ספציפי גבוה יותר מאשר החלק הלא תלוי של הריאה. מוצגת היסטוגרמה של ערכי האוורור הספציפיים הממופים (איור 3B, עיגולים מלאים) יחד עם פונקציית התפלגות ההסתברות הנורמלית המתאימה ביותר של יומן הרישום (קו מנו.......

Discussion

דימות אוורור ספציפי מאפשר מיפוי כמותי של התפלגות מרחבית של אוורור ספציפי בריאה האנושית. חלופות ל-SVI קיימות אך מוגבלות באופן כלשהו: כשלון נשימה מרובה מספק מידה של מידע טרוגניות אך חסר מרחבית²³. שיטות הדמיה חלופיות לחשוף חולים לקרינה מייננת (למשל, הזהיר, PET, CT, גמא מיפוי) או לא זמין נרחב (דימות גז היפרקוטב באמצעות MRI). הדמיה אוורור ספציפי מספק מידע מרחבי ניתן לבצע באמצעות סורק קליני סטנדרטי שואף חמצן כמו מקור הניגודיות, ובכך ניתן לתרגם כמעט כל הגדרת מחקר קליני. העובדה כי SVI אינו דורש שימוש בחומ.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
			מעקף זרימה מודפסת בתלת מימד
מסכת פנים	מסדרת Hans Rudolph		7400 מסכת אורו-אף, גדלים שונים
ווסת
סט ראש מסכה	Hans Rudolph		7400 סט ראש תואם
Matlab	Mathworks		תוכנת ניתוח שפותחה באופן מקומי
רפואי חמצן	אוויר נוזלי/לינדה		חמצן יימסר לנבדק
MRI	GE healthcare		1.5 T GE HDx Excite סורק דו-מהיר
פלסטיק			ו-frac14; ", 3/8" ו-1/2 אינץ' צינורות ומחברים
אוקסימטר דופק	Nonin		7500 FO (תואם MR)
שסתום
סליל פלג גוף עליון	GE בריאות		סליל פלג גוף עליון רווח גבוה לסורק GE