과분극 129Xe 자기 공명 영상(MRI)은 폐 기능의 국소적으로 해결된 측면을 연구하는 방법입니다. 이 작업은 펄스 시퀀스 설계, 129Xe 선량 준비, 스캔 워크플로우 및 피험자 안전 모니터링을 위한 모범 사례에 특히 주의를 기울여 폐 환기의 과분극 129Xe MRI에 대한 엔드 투 엔드 표준화된 워크플로우를 제시합니다.
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이 논문에서
요약
초록
과분극 129Xe MRI는 독특한 구조적, 기능적 폐 영상 기법으로 구성되어 있습니다. 최근 FDA가 129Xe를 MR 조영제로 승인하고 연구 및 임상 기관에서 129Xe MRI에 대한 관심이 증가함에 따라 기관 간 기술 표준화가 점점 더 중요해지고 있습니다. 129Xe MRI 임상시험 컨소시엄(Xe MRI CTC)의 회원들은 129Xe MRI 워크플로우의 각 주요 측면에 대한 모범 사례에 동의했으며, 이러한 권장 사항은 최근 간행물에 요약되어 있습니다. 이 작업은 Xe MRI CTC 권장 사항에 따라 폐 환기에 대한 129개의 Xe MR 이미지를 수집하기 위한 엔드 투 엔드 워크플로우를 개발하기 위한 실용적인 정보를 제공합니다. MR 연구를 위한 129Xe의 준비 및 투여는 전체 연구 및 개별 MR 스캔에 적합한 가스량 선택, 개별 129Xe 용량의 준비 및 전달, 연구 중 피험자 안전 및 129Xe 내약성을 모니터링하기 위한 모범 사례를 포함한 특정 주제와 함께 논의되고 시연됩니다. 펄스 시퀀스 유형 및 최적화된 매개변수, 129Xe 플립 각도 및 중심 주파수 보정, 129Xe MRI 환기 이미지 분석을 포함한 주요 MR 기술 고려 사항도 다룹니다.
서론
과분극 129Xe MRI는 폐 기능 1,2,3의 특정 측면에 대한 비침습적, 공간적으로 분해된 특성화 및 정량화를 위한 흥미로운 도구입니다. 해부학적 양성자 MRI에 사용된 것과 유사한 획득 및 재구성 접근법은 폐에서 흡입된 129Xe의 이미지를 생성하여 환기되지 않는 폐 영역의 시각화 및 환기 분포의 영역 분해 정량화를 가능하게 합니다 4,5,6,7,8 . 보다 발전된 펄스 시퀀스 및 분석 기술은 분광 MRI 9,10,11,12,13....
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프로토콜
인간을 대상으로 하는 모든 연구는 기관 검토 위원회(IRB)의 승인을 받아야 합니다. IRB 참여는 129Xe MRI의 규제 승인 임상 사용에 필요하지 않습니다. 연구에 참여하기 전에 예비 피험자에게 승인된 정보에 입각한 동의 문서를 제공해야 합니다. 동의를 받는 사람은 연구의 목적, 절차, 이점 및 위험을 포함하여 문서의 내용을 설명해야 하고, 모든 질문에 답해야 하며, 정보에 입각한 동의서에 피험자의 서명으로 문서화된 대로 연구를 진행하기 위해 피험자로부터 동의를 얻어야 합니다. 소아 피험자 또는 기타 특별한 상황의 경우, 동의를 얻기 위해 승인된 관행을 따라야 합니다. 이하에 기술된 프로토콜은 버지니아 대학교 IRB의 가이드라인을 따르며, 본 원고의 예시 피험자들은 버지니아 대학교 IRB가 승인한 동의서(IRB 13647, 16215, 16885, 19569)에 서명하였다.
1. 129Xe MRI를 위한 하드웨어 및 펄스 시퀀스 준비
알림: 1단계의 프로토콜 단계는 사람을 스캔하기 전에 수행해야 합니다. 각 과목에 대해 반복할 필요는 없습니다.
- MRI 스캐너가 129Xe를 포함한 다....
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결과
그림 1 은 건강한 사람의 대표적인 환기 및 3면 로컬라이저 이미지를 보여줍니다. 높은 129Xe 신호는 환기 영상에서 폐 전체에서 관찰될 수 있으며, 이 사람에게서 환기 장애는 분명하지 않습니다.
그림 2, 그림 3 및 그림 4 는 질병에 걸린 개인의 대표적인 환기 및 해부학적 이미지를 보여줍니다. 그림 2 는 알파-1 항트립신 결핍증이 있는 개인을 묘사한 것으로, 129개의 Xe 이미지의 고르지 못한 모양을 관찰하여 심각한 환기 장애를 쉽게 감지할 수 있습니다. 마찬가지로, 중증 낭포성 섬유증을 앓고 있는 개인을 묘사한 그림 3
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토론
위에서 설명한 환기 및 해부학적 MRI 접근법은 구현의 단순성을 유지하면서 이미지 품질과 SNR을 극대화하도록 설계되었으며, 이러한 시퀀스 프로토콜은 일반적으로 다핵 작동이 활성화된 경우 공급업체 제품 펄스 시퀀스에서 조정할 수 있으며 이미지는 스캐너 컴퓨터에서 자동으로 재구성됩니다. 여기에 설명된 2D 접근법의 한 가지 단점은 슬라이스 선택적 여기 RF 펄스를 사용한다는 것인데, 이는 스캔 중에 흡입된 과분극된 129Xe의T1 이완으로 인해 129Xe 환기 획득 초기에 수집된 슬라이스 간의 신호 차이를 발생시킵니다. 여기에 설명된 절차의 또 다른 단점은 129Xe 인공호흡 스캔과 해당 1H해부학적 스캔이 서로 다른 호흡 참기에서 획득되어 인공호흡과 해부학적 스캔 간에 폐 팽창 수준 또는 위치에 변동이 발생할 수 있다는 것입니다.
3D 환기 이미징 및 129Xe .......
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공개 사항
저자 J.F.M., J.P.M. 및 Y.M.S.는 Polarean, Inc.가 지원하는 임상시험에 참여하며, 저자 J.F.M. 및 Y.M.S.는 Polarean, Inc.에 컨설팅 서비스를 제공합니다($5000 미만). 저자 JPM은 Polarean, Inc.로부터 연구 지원을 받습니다.
감사의 글
이 연구는 미국 국립보건원(National Institutes of Health, 보조금 번호 R01-CA172595-01, R01-HL132177, R01-HL167202, S10-OD018079, UL1-TR003015)과 지멘스 메디컬 솔루션즈(Siemens Medical Solutions)의 지원을 받았습니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 1.5T 또는 3T 인간 MRI 스캐너 | Siemens | MAGNETOM Symphony (1.5T) 또는 Vida (3T); 다핵 옵션이 설치될 수 있는 한 이전 모델은 괜찮습니다; 스캐너는 GE와 Philips에서도 사용할 수 있습니다 | |
| 129Xe hyperpolarizer | Polarean | 9820 | |
| 129Xe MRI 팬텀 | |||
| 129Xe MRI 조끼 코일 | 임상 MR 솔루션 | 다른 곳에서도 사용 가능 공급 업체 | |
| 129Xe 편광 측정 스테이션 | Polarean | 2881 | |
| 1H MRI 팬텀 | |||
| 코일 파일 129Xe MRI 조끼 코일 | 다른 공급 업체에서도 해당 코일에 대해 사용 가능 | ||
| ECG 기계 | |||
| 헬륨 버퍼 가스 | |||
| 코일에서 스캐너까지 인터페이스 박스 | 코일에 내장할 수 있지만 그렇지 않은 경우 별도로 포함해야 | ||
| 액체 질소 | |||
| MRI 안전 맥박 산소 측정기 | Philips | Expression MR200 | |
| 질소 버퍼 가스 | |||
| PFT 기계 | |||
| 프로그래밍/이미지 분석 소프트웨어 | MATLAB | R2023a | 기타 다양한 옵션 |
| 펄스 시퀀스 설계 소프트웨어 | Siemens | IDEA 소프트웨어 패키지 사용 가능, GE 및 Philips에서 해당 스캐너용 | |
| 스캐너 다핵 옵션 | Siemens | 스캐너 통합 하드웨어/소프트웨어 패키지, 해당 스캐너용 GE 및 Philips에서도 사용 가능 | |
| Tedlar 가스 샘플링 백(500, 750, 1000, 1250, 1500mL) | |||
| 크세논 가스(129Xe 동위원소 농축) |
참고문헌
- Roos, J. E., McAdams, H. P., Kaushik, S. S., Driehuys, B. Hyperpolarized gas MRI: Technique and applications. Magn Reson Imaging Clin N Am. 23 (2), 217-229 (2015).
- Mugler, J. P., Altes, T. A. Hyperpolarized 129Xe MRI of the human lung. J Magn Reson Imaging. 37 (2), 313....
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재인쇄 및 허가
