Name: Troubleshooting and Quality Assurance in Hyperpolarized Xenon Magnetic Resonance Imaging: Tools for High-Quality Image Acquisition(과분극 제논 자기 공명 영상의 문제 해결 및 품질 보증: 고품질 이미지 획득을 위한 도구) (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-01-05T14:10:00.000+00:00
Duration: 9 min 55 s
Description: 학습하세요 과분극 제논-129 MRI를 이용한 고품질 폐 영상 획득 프로토콜로, 천식·COPD·낭포성 섬유증 등 폐 질환의 환기 및 가스 교환을 비침습적으로 평가하는 방법을 익히세요.

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고품질 Hyperpolarized Xenon-129 자기 공명 이미지 획득

<ol><li>Pellegrino, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interpretative+strategies+for+lung+function+tests%5BTitle%5D)+AND+%22European+Respiratory+Journal%22%5BJournal%5D)">Interpretative strategies for lung function tests.</a> European Respiratory Journal. 26 (5), 948-968 (2005).</li>
<li>Ebner, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hyperpolarized+129Xenon+MRI+to+quantify+regional+ventilation+differences+in+mild+to+moderate+asthma%3A+A+prospective+comparison+between+semi-automated+ventilation+defect+percentage+calculation+and+pulmonary+function+tests%5BTitle%5D)+AND+%22Investigative+Radiology%22%5BJournal%5D)">Hyperpolarized 129Xenon MRI to quantify regional ventilation differences in mild to moderate asthma: A prospective comparison between semi-automated ventilation defect percentage calculation and pulmonary function tests.</a> Investigative Radiology. 52 (2), 120-127 (2017).</li>
<li>Abuelhia, E., Alghamdi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+arising+exposure+of+ionizing+radiation+from+computed+tomography+and+the+associated+health+concerns%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Radiation+Research+and+Applied+Sciences%22%5BJournal%5D)">Evaluation of arising exposure of ionizing radiation from computed tomography and the associated health concerns.</a> Journal of Radiation Research and Applied Sciences. 13 (1), 295-300 (2020).</li>
<li>Kern, A. L., Vogel-Claussen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hyperpolarized+gas+MRI+in+pulmonology%5BTitle%5D)+AND+%22The+British+Journal+of+Radiology%22%5BJournal%5D)">Hyperpolarized gas MRI in pulmonology.</a> The British Journal of Radiology. 91 (1084), 20170647(2018).</li>
<li>Möller, H. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MRI+of+the+lungs+using+hyperpolarized+noble+gases%5BTitle%5D)+AND+%22Magnetic+Resonance+in+Medicine%22%5BJournal%5D)">MRI of the lungs using hyperpolarized noble gases.</a> Magnetic Resonance in Medicine. 47 (6), 1029-1051 (2002).</li>
<li>Salerno, M., Altes, T. A., Mugler, J. P., Nakatsu, M., Hatabu, H., de Lange, E. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hyperpolarized+noble+gas+MR+imaging+of+the+lung%3A+Potential+clinical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Radiology%22%5BJournal%5D)">Hyperpolarized noble gas MR imaging of the lung: Potential clinical applications.</a> European Journal of Radiology. 40 (1), 33-44 (2001).</li>
<li>US FDA. New Drug Therapy Approvals at 2022. , https://www.fda.gov/drugs/new-drugs-fda-cders-new-molecular-entities-and-new-therapeutic-biological-products/new-drug-therapy-approvals-2022 (2023).</li>
<li>Nikolaou, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Near-unity+nuclear+polarization+with+an+open-source+129Xe+hyperpolarizer+for+NMR+and+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Near-unity nuclear polarization with an open-source 129Xe hyperpolarizer for NMR and MRI.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 110 (35), 14150-14155 (2013).</li>
<li>Birchall, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((XeUS%3A+A+second-generation+automated+open-source+batch-mode+clinical-scale+hyperpolarizer%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Magnetic+Resonance%22%5BJournal%5D)">XeUS: A second-generation automated open-source batch-mode clinical-scale hyperpolarizer.</a> Journal of Magnetic Resonance. 319, 106813(2020).</li>
<li>He, M., Zha, W., Tan, F., Rankine, L., Fain, S., Driehuys, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comparison+of+two+hyperpolarized+129Xe+MRI+ventilation+quantification+pipelines%3A+The+effect+of+signal+to+noise+ratio%5BTitle%5D)+AND+%22Academic+Radiology%22%5BJournal%5D)">A comparison of two hyperpolarized 129Xe MRI ventilation quantification pipelines: The effect of signal to noise ratio.</a> Academic Radiology. 26 (7), 949-959 (2019).</li>
<li>Niedbalski, P. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Protocols+for+multi-site+trials+using+hyperpolarized+129+Xe+MRI+for+imaging+of+ventilation%2C+alveolar-airspace+size%2C+and+gas+exchange%3A+A+position+paper+from+the+129+Xe+MRI+clinical+trials+consortium%5BTitle%5D)+AND+%22Magnetic+Resonance+in+Medicine%22%5BJournal%5D)">Protocols for multi-site trials using hyperpolarized 129 Xe MRI for imaging of ventilation, alveolar-airspace size, and gas exchange: A position paper from the 129 Xe MRI clinical trials consortium.</a> Magnetic Resonance in Medicine. 86 (6), 2966-2986 (2021).</li>
<li>Möller, H. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MRI+of+the+lungs+using+hyperpolarized+noble+gases%5BTitle%5D)+AND+%22Magnetic+Resonance+in+Medicine%22%5BJournal%5D)">MRI of the lungs using hyperpolarized noble gases.</a> Magnetic Resonance in Medicine. 47 (6), 1029-1051 (2002).</li>
<li>Bier, E. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+thermally+polarized+129Xe+phantom+for+quality+assurance+in+multi-center+hyperpolarized+gas+MRI+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Magnetic+Resonance+in+Medicine%22%5BJournal%5D)">A thermally polarized 129Xe phantom for quality assurance in multi-center hyperpolarized gas MRI studies.</a> Magnetic Resonance in Medicine. 82 (5), 1961-1968 (2019).</li>
<li>Wild, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+between+2D+and+3D+gradient-echo+sequences+for+MRI+of+human+lung+ventilation+with+hyperpolarized+3He%5BTitle%5D)+AND+%22Magnetic+Resonance+in+Medicine%22%5BJournal%5D)">Comparison between 2D and 3D gradient-echo sequences for MRI of human lung ventilation with hyperpolarized 3He.</a> Magnetic Resonance in Medicine. 52 (3), 673-678 (2004).</li>
<li>Garrison, W. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lung+volume+dependence+and+repeatability+of+hyperpolarized+129Xe+MRI+gas+uptake+metrics+in+healthy+volunteers+and+participants+with+COPD%5BTitle%5D)+AND+%22Radiology%3A+Cardiothoracic+Imaging%22%5BJournal%5D)">Lung volume dependence and repeatability of hyperpolarized 129Xe MRI gas uptake metrics in healthy volunteers and participants with COPD.</a> Radiology: Cardiothoracic Imaging. 5 (3), e220096(2023).</li>
<li>Ni, W., Qi, J., Liu, L., Li, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+pulse+signal+preprocessing+method+based+on+the+Chauvenet+criterion%5BTitle%5D)+AND+%22Computational+and+Mathematical+Methods+in+Medicine%22%5BJournal%5D)">A pulse signal preprocessing method based on the Chauvenet criterion.</a> Computational and Mathematical Methods in Medicine. 2019, 2067196(2019).</li>
<li>129Xe MRI Clinical Trials Consortium. , https://www.129xectc.org (2023).</li>
</ol>

Robert Thomen은 Polarean, LLC에 컨설팅을 제공했습니다.

129Xe MRI 문제를 해결하는 능력은 필요한 기술이며 실시간으로 문제를 완화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 과분극 가스 인프라를 단일 업체로부터 구매하고 스캐너 제조업체의 지원을 받을 수 있을 때까지 이러한 품질 관리 작업은 개별 실험실의 전적인 책임입니다. 이 원고의 목표는 독자에게 데이터 수집 불량의 불가피한 상황에 대한 유용한 사례와 제안을 제공하는 것입니다. 가능한 한 많은 잠재적 문제를 해결하려고 노력하지만 129Xe MRI의 다른 많은 문제는 스캐너 제조업체에 따라 다르며 지적 재산권 제한으로 인해 자세히 논의할 수 없습니다. 그러나 129Xe MRI를 이용한 다기관 임상시험 개발이라는 분명한 목표를 가진 커뮤니티인 129Xe 임상시험 컨소시엄은 여러 플랫폼과 소프트웨어에서 129Xe MRI를 운용한 경험이 있는 많은 시험기관 참가자와 베테랑 전문가로 구성되어 있다17. 여기에서 다루지 않은 구현 및/또는 문제 해결 질문이 있는 경우 사이트 참가자에게 문의하는 것이 좋습니다.
신호 감소 또는 새로운 노이즈 문제의 초기 징후를 식별하기 위해 코일의 정기적인 성능 점검을 수행해야 합니다. 이러한 검사에는 코일 인터페이스 및 내부 연결을 검사하고 코일에 대한 낙하 또는 과도한 무게의 잠재적 영향을 평가하는 것이 포함됩니다. 물리적 검사 외에도 분광학 스캔을 자주 비교하면 코일 성능 문제를 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다. MRI 시스템의 다핵 기능은 양성자 시설과 공유되는 구성 요소이므로 자기실에 새로 도입된 장치 또는 장비는 크세논 주파수의 잠재적인 간섭을 방지하기 위해 테스트를 거쳐야 합니다. 기술적 고려 사항 외에도 실험 절차의 세부 사항에 주의를 기울여야 합니다. 여기에는 피험자를 효과적으로 코칭하고, 연구 코디네이터와의 명확한 의사 소통을 보장하고, QC 스캔 중 크세논 백을 정확하게 배치하는 것이 포함됩니다. 사소해 보이는 이러한 세부 사항은 이미지 품질과 전반적인 연구 결과를 크게 향상시킬 수 있으므로 간과해서는 안 됩니다.
이 논문에 제시된 프로토콜은 연구자들에게 이미징 프로세스 중 잠재적인 문제를 식별하고 해결할 수 있는 포괄적인 프레임워크를 제공합니다. 문제 해결 단계를 체계적으로 따름으로써 연구원들은 이미지 품질을 최적화하고 데이터 정확도를 높이며 과분극 크세논 MRI 분야를 발전시킬 수 있습니다. 이미징 기술의 발전과 함께 이러한 문제 해결 전략의 지속적인 개선 및 조정은 과분극 크세논 MRI 연구의 품질과 신뢰성을 더욱 향상시키는 데 기여할 것입니다.

100년이 넘는 기간 동안 폐 기능 평가는 주로 폐활량 측정법과 체량측정법의 글로벌 측정에 의존해 왔습니다. 그러나 이러한 전통적인 폐 기능 검사(PFT)는 초기 질병의 국소적 뉘앙스와 폐 조직의 미묘한 변화를 포착하는 데 한계가 있다1. 흡입 방사성 추적자를 사용하는 핵의학은 일반적으로 폐색전증과 관련된 환기/관류 불일치를 평가하는 데 널리 사용되어 왔지만, 이는 전리 방사선을 포함하며 더 낮은 분해능을 생성합니다. 이와는 대조적으로, 컴퓨터 단층 촬영(CT)은 핵 영상에 비해 탁월한 공간적, 시간적 선명도를 제공하여 폐 영상의 황금 표준으로 부상했다2. 저선량 CT 스캔은 방사선 노출을 완화할 수 있지만, 잠재적인 방사선 위험은 여전히 고려해야 한다 3,4. 폐의 양성자 MRI는 폐의 조직 밀도가 낮고 폐 조직에서 신호가 빠르게 감소하기 때문에 흔하지 않지만, 최근의 발전은 잠재적인 낮은 신호에도 불구하고 기능적 정보를 제공합니다. 한편, 과분극 크세논 자기공명영상(HP 129Xe MRI)은 국소특이성(regional specificity)을 가진 폐 기능의 영상이 가능한 비침습적 기법이다 5,6. 그것은 리터 양에 있는 가스의 높은 비평형 핵 자화를 일으킨다. 그런 다음 MR 스캐너 내부의 피험자가 불활성 가스를 흡입하여 한 번 숨을 쉬고 스캐너에 의해 직접 이미지화됩니다. 따라서 흡입된 가스는 조직 자체가 아닌 직접 이미지화됩니다. 이 기술은 천식, 만성 폐쇄성 폐질환(COPD), 낭포성 섬유증, 특발성 폐섬유증, 코로나바이러스 질병 2019(COVID-19) 등 많은 질병에 걸쳐 폐 환기를 평가하는 데 사용되었습니다3. 2022년 12월, HP 129Xe MRI는 미국 FDA로부터 12세 이상 성인 및 소아 환자에게 사용할 MRI 환기 조영제로 승인되었습니다7. 이제 의사는 129Xe MRI를 사용하여 개선된/개인화된 치료 계획으로 환자를 더 잘 치료할 수 있습니다.
역사적으로 임상 MRI는 거의 모든 인간 내장에 풍부한 수소 핵(양성자)을 이미징하는 데만 중점을 둡니다. MRI 스캐너, 시퀀스 및 품질 관리는 일반적으로 스캐너 제조업체가 사이트 라이선스 및 보증의 일부로 유지 관리합니다. 그러나 129Xe는 다핵 기능이 있는 MR 스캐너가 필요하며 과분극기, 맞춤형 무선 주파수(RF) 코일, 전용 펄스 시퀀스 및 오프라인 재구성/분석 소프트웨어를 운영하기 위한 전담 연구팀이 필요했습니다. 이러한 각 구성 요소는 타사 공급업체에서 제공하거나 사내에서 개발할 수 있습니다. 따라서 품질 관리의 부담은 일반적으로 스캐너 제조업체나 개별 제3자가 아닌 129Xe 연구팀에 있습니다. 따라서 129Xe MRI 프로세스의 각 구성 요소에는 오류 가능성이 발생하기 때문에 고품질 129Xe 데이터를 일관되게 수집하는 것이 매우 어려우며, 129Xe 팀은 이를 면밀히 모니터링해야 합니다. 이러한 상황은 연구원이 발생할 수 있는 문제에 대한 가능한 원인을 해결하고 조사해야 하기 때문에 매우 실망스러울 뿐만 아니라 환자 이미징 및 피험자 모집 속도가 느려지기 때문에 비용이 많이 들 수 있습니다. 문제 해결과 관련된 일부 비용에는 MRI 시간 비용, 다양한 가스 소비와 관련된 129Xe의 과분극 및 재료 사용이 포함됩니다. 또한 최근 FDA 승인과 129Xe 이미징의 성장으로 인해 129Xe 작업 8,9에서 일반적인 문제와 차질을 피하기 위해 품질 관리를 위한 표준화된 프로토콜을 제공해야 합니다.
여기서는 RF 코일 고장, 낮은 신호 대 잡음비(SNR)로 이어지는 다양한 잡음 프로파일의 출현, 저품질 이미지10을 포함하여 129Xe MRI에서 일반적으로 발생하는 몇 가지 문제를 제시합니다. 당사는 고품질 이미지 데이터 획득을 보장하고 129Xe MRI에서 발생할 수 있는 몇 가지 일반적인 문제를 해결하기 위해 몇 가지 간결한 품질 관리(QC) 지침 및 프로토콜을 제공하는 것을 목표로 합니다. 여기에 제공된 통찰력은 과분극 헬륨-3 문제 해결과도 관련이 있습니다.

<table><tbody><tr><td>편광 측정 스테이션&nbsp;</td><td>Polerean</td><td>42881</td><td>https://polarean.com/</td></tr> <tr><td>압력 용기와 플런저 밸브</td><td>에이스 글라스</td><td>8648-85</td><td>https://www.aceglass.com/html/3dissues/Pressure_Vessels/offline/download.pdf</td></tr><tr><td>Tedlar bag</td><td>Jensen inert</td><td>GST381S-0707TJO&nbsp; &nbsp;</td><td>http://www.jenseninert.com/</td></tr><tr><td>크세논 과편광 9820</td><td>Polerean</td><td>49820</td><td>https://polarean.com/</td></tr> <tr><td>크세논 루프 코일</td><td>임상 MR 솔루션</td><td>맞춤형 장치</td><td>https://www.sbir.gov/sbc/clinical-mr-solutions-llc</td></tr><tr><td>크세논 조끼 코일</td><td>임상 MR 솔루션</td><td>맞춤형 장치</td><td>https://www.sbir.gov/sbc/clinical-mr-solutions-llc</td></tr></tbody></table>

troubleshooting and quality assurance in hyperpolarized xenon magnetic resonance imaging: tools for high-quality image acquisition(과분극 제논 자기 공명 영상의 문제 해결 및 품질 보증: 고품질 이미지 획득을 위한 도구)

Troubleshooting and Quality Assurance in Hyperpolarized Xenon Magnetic Resonance Imaging: Tools for High-Quality Image Acquisition

과분극(HP) 크세논 자기 공명 영상(129Xe MRI)은 최근 FDA(연방 의약국)에서 승인한 영상 방식으로, 폐 기능 조사를 위해 흡입된 크세논 가스 호흡의 고해상도 이미지를 생성합니다. 그러나 129Xe MRI를 구현하는 것은 과분극을 위한 특수 하드웨어 및 장비, 크세논 이미징 코일 및 코일 소프트웨어 조달, 다핵 MR 이미징 시퀀스의 개발 및 편집, 수집된 데이터의 재구성/분석이 필요하기 때문에 매우 까다롭습니다. 적절한 전문 지식이 없으면 이러한 작업이 어려울 수 있으며 고품질 이미지를 획득하지 못하면 실망스럽고 비용이 많이 들 수 있습니다. 여기에서는 최적화된 고품질 데이터와 정확한 결과를 획득하는 데 도움이 될 수 있는129개의 Xe MRI 사이트에 대한 몇 가지 품질 관리(QC) 프로토콜, 문제 해결 사례 및 유용한 도구를 제시합니다. 이 논의는 하이퍼 편광 실험실에 대한 요구 사항, 129Xe MRI 코일 하드웨어/소프트웨어의 조합, 데이터 수집 및 시퀀스 고려 사항, 데이터 구조, k-공간 및 이미지 속성, 측정된 신호 및 노이즈 특성을 포함하여 HP 129Xe MRI를 구현하기 위한 프로세스에 대한 개요로 시작됩니다. 이러한 각 필수 단계에는 이미지 품질 저하 또는 이미징 실패로 이어지는 오류, 문제 및 바람직하지 않은 발생의 가능성이 있으며, 이 프레젠테이션은 보다 일반적으로 발생하는 몇 가지 문제를 해결하는 것을 목표로 합니다. 특히, 수집된 데이터에서 변칙적인 노이즈 패턴을 식별하고 특성화하는 것은 이미지 아티팩트와 저품질 이미지를 방지하기 위해 필요합니다. 예가 제공되고 완화 전략이 논의됩니다. 우리는 실시간 문제 해결을 위한 몇 가지 지침과 전략을 제공하는 동시에 새로운 사이트에서 129Xe MRI 구현 프로세스를 더 쉽게 만드는 것을 목표로 합니다.

그림 4는 노이즈 스캔에서 수행된 노이즈 특성화 분석 결과를 보여줍니다. 이 플롯은 k-공간에 대한 규칙적인 잡음과 불규칙한 잡음의 영향을 보여주며, 여기서 이상적인 y=x 기준선으로부터의 편차가 관찰됩니다. 규칙적인 잡음은 k-공간에서 연속적인 패턴으로 이어지고, 불규칙한 잡음은 QQ 그림에서 높은 값의 특이치를 초래합니다.
그림 5로 넘어가면 HPG MRI를 사용하여 획득한 일련의 폐 이미지가 표시됩니다. 맨 윗줄은 참조 스캔, 규칙적이거나 불규칙한 노이즈의 영향을 받는 폐 이미지, 신호가 없는 이미지를 포함하여 이미지 공간의 예를 보여줍니다. 맨 아래 행에는 해당 k-공간 계수 표현이 표시됩니다.
그림 5A에서 뚜렷한 밝은 점이 k-공간의 중앙에 있으며, 이는 노이즈가 적은 명확한 폐 신호를 나타냅니다. 반대로, 그림 5B는 이미지 전체에 퍼져 있는 규칙적인 노이즈(가우스 노이즈)의 존재를 보여줍니다. 그림 5C에서는 불규칙한 잡음이 뚜렷하여 k-공간에서 높은 값의 스파이크를 유발하고 이미지 공간에서 줄무늬 패턴을 생성합니다. 그림 5D는 규칙적인 소음과 불규칙한 소음이 동시에 존재하여 폐 이미지에 영향을 미치는 시나리오를 보여줍니다. 마지막으로, 그림 5E는 획득한 폐 이미지에서 신호가 감지되지 않는 경우를 나타냅니다.
그림 6은 적절하게 스케일링된 k-space 데이터와 비교한 거친 데이터 이산화의 예를 보여줍니다. SNR을 계산하면 이산화된 데이터가 낮은 신호 레벨을 나타낸다는 것이 분명해집니다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65972/65972fig01.jpg"> 그림 1: 크세논 팬텀을 만드는 그림. 압력 용기를 소량의 액체 질소에 넣어 크세논을 약 -203.15°C(70K)에서 동결시킵니다. 129Xe의 가방이 선박에 직접 연결됩니다. 크세논이 선박 안으로 확산되면서 차가운 벽에 닿으면 얼어붙어 얼어붙은 눈과 같은 구조를 만듭니다. 완전히 얼면 용기가 밀봉되고 크세논이 해동되어 용기 내부의 압력이 증가합니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65972/65972fig01large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65972/65972fig02.jpg"> 그림 2: 분광학을 위한 배열. (A) 두 개의 양성자 팬텀 사이에 위치한 129-크세논 팬텀, 모두 129 Xe 조끼 코일 내에 둘러싸여 있습니다. (B) 스트랩으로 크세논 조끼 코일을 고정합니다. (C) 위치 파악을 위해 어셈블리를 자석의 구멍에 삽입합니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65972/65972fig02large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65972/65972fig03.jpg"> 그림 3: 일정한 크세논 주파수(34,081,645Hz)에서 가변 대역폭 여기와 관련된 신호 응답. 대역폭을 늘리면 노이즈 플로어가 높아집니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65972/65972fig03large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65972/65972fig04.jpg"> 그림 4: 세 가지 유형의 잡음 스캔: 허용 가능한 잡음, 일반 잡음, 불규칙한 잡음. (A) 패널 A는 각 노이즈 패턴의 k-공간 모듈러스 표현을 표시하며, 일반 노이즈는 스트라이프 패턴을 나타내고 불규칙한 노이즈는 스파이크(밝은 점)를 나타냅니다. (B) 각 노이즈 스캔에 대한 k-공간 데이터의 실수 및 허수 부분의 히스토그램. (C) k-공간 데이터의 실수/허수 성분의 QQ 플롯으로, 획득한 데이터 세트를 오름차순으로 동일한 평균 및 표준 편차의 정규 분포 데이터 세트와 비교합니다. 빨간색 선은 y = x 기준선을 나타냅니다. 이 선의 편차는 수집된 데이터 내에 비가우스 성분이 존재함을 나타냅니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65972/65972fig04large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65972/65972fig05.jpg"> 그림 5: HPG 129Xe 폐 영상의 다양한 노이즈 패턴 그림. 맨 윗줄에는 참조 스캔, 규칙적이거나 불규칙한 노이즈가 있는 폐 이미지, 신호가 없는 이미지를 포함한 이미지 공간 예가 표시됩니다. 맨 아래 행에는 해당 k-공간 모듈러스 표현이 표시됩니다. 신호가 있는 이미지에서 밝은 점은 폐 신호를 나타내는 k-공간의 중앙에 있습니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65972/65972fig05large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65972/65972fig06.jpg"> 그림 6: 129Xe 테스트 백 재구성 데이터에서 높은/낮은 디지털 정밀도의 효과에 대한 그림. 고정밀 디지털 이미지(맨 윗줄)의 경우 이미지는 600의 높은 SNR을 가지며 K-공간의 55번째 행의 모듈러스는 데이터의 미세한 디테일을 보여주는 부드러운 곡선을 보여줍니다. 그러나 낮은 디지털 정밀도 이미지(맨 아래 줄)에서 개별 데이터 포인트는 신호 범위를 포괄하는 제한된 수의 디지털 레벨로 "비닝"되어 재구성된 이미지에서 SNR(SNR = 98)이 감소합니다. 이 문제는 겉보기에 만족스러운 이미지를 생성하는 데 방해가 되지 않으므로 원시 신호 데이터를 주의 깊게 검사해야만 식별할 수 있습니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65972/65972fig06large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

여기에서는 하드웨어, 소프트웨어, 데이터 수집, 시퀀스 선택, 데이터 관리, k-공간 활용 및 노이즈 분석을 다루는 고품질 과분극 크세논-129 자기 공명 이미지를 얻기 위한 프로토콜을 제시합니다.

Troubleshooting and Quality Assurance in Hyperpolarized Xenon Magnetic Resonance Imaging: Tools for High-Quality Image Acquisition(과분극 제논 자기 공명 영상의 문제 해결 및 품질 보증: 고품질 이미지 획득을 위한 도구)

Hyperpolarized (HP) xenon magnetic resonance imaging (129Xe MRI) is a recently federal drug administration (FDA)-approved imaging modality that produces ...

과분극 크세논 MRI에서는 실제 흡입된 가스를 직접 촬영합니다. 가스는 건강한 사람의 폐에 균일하게 분포되지만 천식, COPD 또는 낭포성 섬유증과 같은 폐 질환이 있는 사람에게는 그렇지 않습니다. 우리는 이 기술을 사용하여 이러한 질병을 더 잘 이해하는 것을 목표로 합니다.X선 컴퓨터 단층 촬영(CT)은 폐 구조 영상의 현재 임상 표준을 제공하지만 전리 방사선을 포함하며 흡입 가스가 아닌 폐 조직만 보여줍니다. 핵의학은 흡입 또는 주입된 무선 추적자를 사용하여 폐 환기 및 풍부를 평가하는 데에도 사용할 수 있지만 이온화되고 상대적으로 낮은 해상도입니다. 그러나 Xenon MRI는 개인의 폐 환기 및 가스 교환에 대한 고해상도 스냅샷을 제공합니다.크세논 MRI를 구현하는 것은 특수 하드웨어, 크세논 이미징 코일 및 염기서열 개발이 필요한 매우 까다로운 작업입니다. 여정은 여기서 끝나지 않습니다. 획득한 데이터는 세심한 재구성 및 분석을 거쳐야 합니다.적절한 전문 지식이 없으면 이러한 작업이 어려울 수 있으며 실망스럽고 비용이 많이 드는 결과를 초래할 수 있습니다. 이 프로토콜은 크세논 MRI 사이트를 위한 품질 관리, 문제 해결 및 도구에 대한 통찰력을 제공하며, 과분극 실험실 설정, 크세논 MRI 코일, 데이터 수집 고려 사항 및 이미지 속성을 탐색했습니다. 우리의 목표는 이미지 품질이나 결과에 영향을 미칠 수 있는 잠재적인 오류, 문제 및 발생을 통해 청중을 안내하는 것입니다.크세논 MRI 문제 해결은 실생활의 문제를 완화하는 데 필요합니다. 전용 과분극 가스 인프라가 없고 스캐너 제조업체의 지원이 제한되어 있기 때문에 품질 관리 작업은 전적으로 개별 실험실의 몫입니다. 이 비디오는 시청자에게 문제를 해결하고 성공적인 데이터 수집을 보장하기 위한 실용적인 팁을 제공하는 것을 목표로 합니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Bioengineering

생명공학

광학 스핀 교환 (SEOP) 펌프에 의해 hyperpolarized 크세논의 생산 설명되어 있습니다. 이 방법은 XE-129의 핵 스핀 분극의 ~ 10,000 배 향상을 산출하고 핵 자기 공명 분광법 및 이미징에 응용 프로그램이 있습니다. 기상 및 솔루션 상태 실험의 예는 주어집니다.

NMR과 MRI 응용 프로그램 용 Hyperpolarized 지논

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.

폐 환기의 과분극 129Xe 자기 공명 이미지 획득

이 원고는 과분극 Xenon-129 화학적 이동 포화 회복(CSSR)을 사용하여 폐 가스 교환을 추적하고, 겉보기 폐포 중격 벽 두께를 평가하고, 표면 대 부피 비율을 측정하기 위한 자세한 프로토콜을 제시합니다. 이 방법은 폐 질환을 진단하고 모니터링할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

Quantitative Measure of Lung Structure and Function Obtained from Hyperpolarized Xenon Spectroscopy(과분극 크세논 분광법에서 얻은 폐 구조 및 기능의 정량적 측정)

부정적인 얼룩 전자 현미경 (EM)에 의해 머릿속 단백질 샘플은 인기있는 구조적 분석 방법이되었다. 그것은 단백질 준비의 품질의 질적 심사 또한 연구되고있는 분자의 3 차원 재구성을 계산으로 정량 구조 분석에 유용합니다. 이 문서에서 우리는 EM 그리드를 준비 샘플을 염색법과 전자 현미경의 시료를 시각화에 대한 자세한 프로토콜을 제시한다. 초보자 사용자가 쉽게 이러한 프로토콜을 따르 수 있으며, 부정적인 자신의 단백질 샘플을 평가하기위한 다른 생화학 assays 이외에, 일상적인 분석으로 그들을 얼룩 활용합니다.

부정적 얼룩 EM에 의해 단백질과 Macromolecular의 단지를 떠올리 : 그리드 준비에서 이미지 수집

레이저 선반 리소그래피에 의한 microcoil 팁과 endovascular microcatheter에 적용 현재는 다양한 endovascular 절차 중 vasculature의 탐색 속도와 효능을 향상시킬 수 있습니다 자기 공명 (MR)지도, 아래 제어 편향를 얻을 수 있습니다.

자기 공명 영상 아래에 자기 (磁 气)를 이용한 원격 제어 Microcatheter 팁 편향

이 논문은 팬텀과 같은 초음파 (미국), 전산화 단층 촬영 (CT) 및 자기 등의 동물 영상 방식에서 종양의 크기 측정의 품질 보증 (QA)를 위해 (TM) 재료 조직 모방 만든 전임상 multimodality 구축의 사내 절차를 설명 공명 영상 (MRI).

종양의 크기 측정의 품질 보증을위한 조직 흉내 낸 재료를 사용하여 전임상 Multimodality 팬텀 건설

형광 매개 단층 촬영(FMT)과 마이크로 컴퓨터 단층 촬영(μCT)을 결합한 하이브리드 이미징 프로토콜을 설명합니다. 융합 및 재구성 후, 우리는 형광 분포의 정량적 측정을 추출하기 위해 대화형 장기 분할을 수행합니다.

하이브리드 μCT-FMT 및 촬상 화상 해석

MRI 호환 주문 설계된 레이저 기반의 가열 장치는 특히 종양 영역에서 감온 리포좀 제제로부터의 방출을 활성화하기 위해 피하 종양 국소 가열을 제공하기 위해 개발되었다.

자기 공명 이미지 지침에 열성 리포좀에서 시스플라틴의 트리거 된 릴리스를위한 맞춤 설계 레이저 기반의 가열 장치

새로운 전자 상자성 공명 (EPR) 방법, 빠른 스캔 EPR (RS-EPR)는, 기존의 연속파 (CW) 기술보다 우수하고 생체 내 이미징을위한 새로운 장소를 엽니 다 2D 스펙트럼 공간 영상에 대한 설명된다. 결과 250 MHz에서 입증되지만, 기술은 주파수에서 적용 가능하다.

빠른 스캔 전자 스핀 공명 이미징 생리 학적으로 중요 매개 변수에 대한 새로운 길을 엽니 다<em&gt; 생체</em

현재 프로토콜 있는 사용자가 자기 공명 현미경 데이터의 수집 하는 동안 급성 hippocampal 및 대뇌 피 질의 조각 준비의 유지할 수 있는 방법을 설명 합니다.

대사 지원 Excised, 자기 공명 현미경 중 생활 뇌 조직

학습하세요 과분극 제논-129 MRI를 이용한 고품질 폐 영상 획득 프로토콜로, 천식·COPD·낭포성 섬유증 등 폐 질환의 환기 및 가스 교환을 비침습적으로 평가하는 방법을 익히세요.

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