Het verkrijgen van hypergepolariseerde 129Xe magnetische resonantiebeelden van longventilatie

Samenvatting

Hypergepolariseerde ¹²⁹Xe magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) is een methode voor het bestuderen van regionaal opgeloste aspecten van de longfunctie. Dit werk presenteert een end-to-end gestandaardiseerde workflow voor hypergepolariseerde ¹²⁹Xe MRI van longventilatie, met specifieke aandacht voor het ontwerp van pulssequenties, ¹²⁹Xe-dosisvoorbereiding, scanworkflow en best practices voor het monitoren van de veiligheid van proefpersonen.

Samenvatting

Hypergepolariseerde ¹²⁹Xe MRI omvat een unieke reeks structurele en functionele longbeeldvormingstechnieken. Standaardisatie van technieken op verschillende locaties wordt steeds belangrijker gezien de recente FDA-goedkeuring van ¹²⁹Xe als MR-contrastmiddel en naarmate de belangstelling voor ¹²⁹Xe MRI toeneemt bij onderzoeks- en klinische instellingen. Leden van het ¹²⁹Xe MRI Clinical Trials Consortium (Xe MRI CTC) zijn het eens geworden over best practices voor elk van de belangrijkste aspecten van de ¹²⁹Xe MRI-workflow, en deze aanbevelingen zijn samengevat in een recente publicatie. Dit werk biedt praktische informatie om een end-to-end workflow te ontwikkelen voor het verzamelen van ¹²⁹Xe MR-beelden van longventilatie volgens de Xe MRI CTC-aanbevelingen. De voorbereiding en toediening van ¹²⁹Xe voor MR-onderzoeken zal worden besproken en gedemonstreerd, met specifieke onderwerpen zoals de keuze van geschikte gasvolumes voor volledige onderzoeken en voor individuele MR-scans, de bereiding en toediening van individuele ¹²⁹Xe-doses, en best practices voor het bewaken van de veiligheid van proefpersonen en de verdraagbaarheid van ¹²⁹Xe tijdens onderzoeken. Belangrijke technische overwegingen van MR zullen ook aan bod komen, waaronder pulssequentietypes en geoptimaliseerde parameters, kalibratie van ¹²⁹Xe flip-hoek en centrumfrequentie, en ¹²⁹Xe MRI-ventilatiebeeldanalyse.

Inleiding

Hypergepolariseerde ¹²⁹Xe MRI is een opwindend hulpmiddel voor niet-invasieve, ruimtelijk opgeloste karakterisering en kwantificering van specifieke aspecten van de longfunctie ^1,2,3. Acquisitie- en reconstructiebenaderingen die vergelijkbaar zijn met die welke worden gebruikt in anatomische proton-MRI leveren beelden op van geïnhaleerd ¹²⁹Xe in de longen, waardoor visualisatie van niet-geventileerde longregio's en regio-opgeloste kwantificering van de ventilatieverdeling mogelijk is 4,5,6,7,8

Protocol

Al het onderzoek met mensen moet worden goedgekeurd door een institutionele beoordelingscommissie (IRB). IRB-betrokkenheid is niet nodig voor door de regelgevende instanties goedgekeurd klinisch gebruik van ¹²⁹Xe MRI. Alvorens deel te nemen aan een onderzoeksstudie, moeten toekomstige proefpersonen een goedgekeurd geïnformeerd toestemmingsdocument krijgen. De persoon die toestemming verkrijgt, moet de inhoud van het document uitleggen, inclusief het doel, de procedures, de voordelen en de risico's van het onderzoek, moet eventuele vragen beantwoorden en moet toestemming van de proefpersoon verkrijgen om door te gaan met het onderzoek, zoals gedocumenteerd d....

Resultaten

Figuur 1 toont representatieve ventilatie- en drievlakslokalisatiebeelden van een gezond persoon. Een hoog ¹²⁹Xe-signaal kan in de hele longen worden waargenomen in de ventilatiebeelden en er is geen beademingsstoornis zichtbaar bij deze persoon.

Figuur 2, Figuur 3 en Figuur 4 tonen representatieve ventilatie- en anatomische beelden van zieke personen.

Discussie

De hierboven beschreven ventilatie- en anatomische MRI-benaderingen zijn ontworpen om de beeldkwaliteit en SNR te maximaliseren met behoud van de eenvoud van implementatie - deze sequentieprotocollen kunnen over het algemeen worden aangepast aan de pulssequenties van de leverancier van producten, op voorwaarde dat multinucleaire werking is ingeschakeld, en beelden worden automatisch gereconstrueerd op de scannercomputer. Een nadeel van de hier beschreven 2D-benaderingen is het gebruik van slice-selectieve excitatie-RF-pu.......

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
1.5T of 3T menselijke MRI-scanner	Siemens		MAGNETOM Symphony (1.5T) of Vida (3T); oudere modellen prima, zolang de multinucleaire optie is/kan worden geïnstalleerd; scanners ook verkrijgbaar bij GE en Philips
129Xe hyperpolarisator	Polarean	9820
129Xe MRI-fantoom
129Xe MRI-vest spoel	Clinical MR Solutions		Ook verkrijgbaar bij andere leveranciers
129Xe polarisatie meetstation	Polarean	2881
1H MRI-fantoom
Spoelbestand voor 129Xe MRI-vest spoel			Ook verkrijgbaar bij andere leveranciers voor hun respectieve spoelen
ECG-apparaat
Helium buffergas
Interfacebox van spoel naar scanner			Kan in de spoel zijn ingebouwd, maar moet apart worden meegeleverd als dat niet het geval is
Vloeibare stikstof
MRI-veilige pulsoxymeter	Philips	Expression MR200
Stikstof buffergas
PFT-apparaat
Programmeer-/beeldanalysesoftware	MATLAB	R2023a	Verschillende andere opties beschikbaar
Pulssequentie ontwerpsoftware	Siemens		IDEA softwarepakket; ook verkrijgbaar bij GE en Philips voor hun respectieve scanners
Multinucleaire optie voor scanner	Siemens		Geïntegreerde hardware/softwarepakket voor scanner; ook verkrijgbaar bij GE en Philips voor hun respectieve scanners
Tedlar gasmonsternemingszakken (500, 750, 1000, 1250, 1500 mL)
Xenongas (129Xe isotopisch verrijkt)