Kwantitatieve mapping van specifieke ventilatie in de menselijke Long met behulp van Proton Magnetic Resonance Imaging en zuurstof als een contrast middel

Specifieke ventilatiebeeldvorming, of SVI, is een kwalitatieve longbeeldvormingstechniek die ons zal helpen ons fundamentele begrip van fysiologie en het beheer van aandoeningen van de luchtwegen te bevorderen. SVI is stralingsvrij en vereist alleen algemeen beschikbare apparatuur, een MRI-scanner en medische zuurstof. Dit maakt het veilig voor kinderen en ideaal voor herhalingsstudies bij volwassenen.

De vertaling van SVI naar de klinische praktijk kan het beheer van astma verbeteren, omdat het ons in staat zal stellen gebieden te identificeren die het meest getroffen zijn door de ziekte. De mogelijkheid om veranderingen in de long in kaart te brengen in reactie op therapie kan helpen bij het optimaliseren van de inademing van de therapie en het informeren van geïndividualiseerde therapeutische keuzes. Helpen aantonen van deze procedure is Vincent Tedjasaputra, een post-doctorale collega in de afdeling Geneeskunde.

Begin met het begin van de procedure, verkrijg schriftelijke geïnformeerde toestemming van het onderwerp en beschrijf de mogelijke risico's die de blootstelling aan snel veranderende magnetische velden en het mogelijke ongemak van het gebruik van een gezichtsmasker en het inademen van droog gas. Bevestig dat het onderwerp veilig magnetische resonantiescanning kan ondergaan met behulp van de lokaal goedgekeurde Magnetic Resonance Imaging of MRI-veiligheidsscreening vragenlijst. Train het onderwerp om op tijd te ademen met de MR-scanvolgorde en meet de neus van het onderwerp tot kinafmetingen om de grootte van het gezichtsmasker te bepalen die het beste bij het onderwerp past.

Controleer vervolgens of de zakken en kleding van het onderwerp vrij zijn van magnetisch gebaseerde creditcards en ijzerhoudende metalen stukken. Om de MR-scanner voor te bereiden, sluit u een rompspoel aan op de juiste connector in de scannertafel om de scanner te configureren voor gebruik en plaats vellen, pads en kussens op de scannertafel, zodat het onderwerp gedurende ten minste 30 minuten beeldvorming comfortabel is. Voor het monteren van de zuurstoftoevoer systeem, plaats een twee-weg schakelaar klep binnen het bereik van de scanner operator en gebruik een stuk van acht meter lengte een kwart inch diameter plastic buizen om de zuurstoftoevoer aan te sluiten op een inlaat van de schakelaar klep.

Sluit de uitlaat van de schakelklep in de controlekamer aan op de een kwart plastic buizen en voer de slang door de doorgang van de controlekamer naar de scannerruimte en zorg ervoor dat de slang het midden van de scanner boring bereikt. Beveilig de bevestiging van de stroombypass aan het gezichtsmasker voor het onderwerp. Sluit het half-inch messing einde van de slang aan de flow bypass masker bevestiging.

Stel de druk op de regelaar van de zuurstoftoevoerafvoer in op een waarde die een zuurstofstroom produceert die groter is dan de verwachte piekinspiratoire stroom op basis van de aard van de studie en de algehele weerstand van het gastoevoersysteem. Activeer vervolgens de zuurstofstroom om de schakelklep te testen, zodat er voldoende stroom aanwezig is bij de uitlaat van de stroom bypass bevestiging en dat er geen lekken aanwezig zijn in de plastic buizen. Om het onderwerp voor te bereiden op de beeldvorming, hebben het onderwerp liggen op de scanner tafel ervoor te zorgen dat de bovenkant van de onderste spoel element hoger is dan de schouders van het onderwerp om ervoor te zorgen dat de bovenkant van de onderste spoel element biedt een adequate dekking van de longen.

Laat het onderwerp oordopjes invoegen en controleer of het geluid wordt geblokkeerd. Plak een veiligheidsmechanisme aan de pols van het onderwerp, zodat het gemakkelijk kan worden geopend en bevestig het masker en flow bypass systeem aan het gezicht van het onderwerp. Kort occlude de expiratoire kant van de stroom bypass bijlage en vraag het onderwerp om een normale inspiratie en vervaldatum te proberen om te controleren op lekken.

Laad nu het onderwerp in de scanner met behulp van het licht centrerende gereedschap om ervoor te zorgen dat de rompspoel het midden van de boring inneemt en de stroomomleidingslijn begeleidt om het comfort van het onderwerp te verzekeren terwijl het onderwerp naar het midden van de scanner beweegt. Na het selecteren van de longlocatie voor beeldvormende segmenten, verwerf een localizervolgorde om een anatomische kaart te verkrijgen die zal worden gebruikt om de rest van het examen voor te schrijven. Gebruik de grafische gebruikersinterface van de scanner om te klikken en sleep het beeldsegment gecentreerd in het longveld dat zich richt op het interessegebied naar de gewenste locatie om maximaal vier sagittale longsegmenten te selecteren die moeten worden bestudeerd.

Noteer vervolgens de locatie van de beeldsculaire segmenten met betrekking tot de locatie van de wervelkolom, zodat hetzelfde volume opnieuw kan worden afgebeeld voor longitudinale studies. Voor specifieke ventilatiebeeldvorming stelt u de inversietijd in de MR-computer voor de meest mediale segment in op 1100 milliseconden om het luchtzuurstofcontrastcontrast, het aantal herhalingen op 220 en de herhalingstijd op vijf seconden te maximaal te maken. Controleer de consistentie van het longvolume en de vervaldatum van het onderwerp tijdens latere acquisities en geef feedback om de kwaliteit zo nodig te verbeteren.

Schakel het geïnspireerde gasmengsel van het onderwerp om de 20 ademhalingen tijdens de verwerving adem inhouden voor het comfort van het onderwerp, afwisselend tussen de kamer lucht en medische zuurstof. Controleer de pulsoximeter regelmatig om de hartslag en zuurstofverzadiging te verifiëren en controleer regelmatig met het onderwerp om regelmatig updates te geven van de resterende tijd. Na adem 220 is de beeldvorming compleet.

Breng het onderwerp terug naar de lucht en verwijder ze uit de scanner. Als u een specifieke ventilatiekaart wilt maken, importeert u de afbeeldingen voor registratie in de software voor beeldanalyse en inspecteert u visueel de volledige 220-afbeeldingsstack om de afbeelding voor elk segment te selecteren dat het beste de functionele restcapaciteit vertegenwoordigt. Gebruik de modusafbeelding als referentie projectief of een fijne registratie om alle afbeeldingen te registreren op de referentie van de functionele restcapaciteit en de specifieke ventilatie in de long van de geregistreerde stapel te kwantificeren met behulp van een geschikt algoritme.

Er wordt een kaart gemaakt van de specifieke ventilatie. SVI produceert kwantitatieve kaarten van specifieke ventilatie, bijvoorbeeld zoals blijkt uit dit enkelvoudige segmentbeeld in de rechterlong van een 39-jarige gezonde vrouw. Let op de aanwezigheid van de verwachte verticale gradiënt in de specifieke ventilatie met het afhankelijke gedeelte van de long die een hogere specifieke ventilatie presenteert dan het niet-afhankelijke gedeelte van de long.

Een histogram van de kaart specifieke ventilatiewaarden met een best fit log normale kansverdeling functie maakt het mogelijk de breedte van de best passende verdeling te worden gebruikt als een metrische van specifieke ventilatie heterogeniteit. Hier wordt een meervoudige adem washout verworven in hetzelfde onderwerp in dezelfde houding wordt getoond. De temporele opname van stikstofconcentratie werd gemeten aan de mond na een verschuiving van geïnspireerde lucht naar geïnspireerde 100% zuurstof.

In deze verdeling van specifieke ventilatie zoals geschat vanaf het washout voor zowel specifieke ventilatiebeeldvorming als meervoudig adem washout, bleek de breedte van de verdeling binnen een gezond normaal bereik te liggen. Het trainen van de onderwerpen om op tijd adem te halen met de scanner en ze feedback te geven tijdens de acquisitie kan helpen om gegevens van goede kwaliteit te garanderen. In combinatie met metingen van dichtheid en perfusie kan SVI worden gebruikt om de lokale verhouding tussen ventilatie en perfusie en de meting van de efficiëntie van de gasuitwisseling in kaart te brengen.

Deze techniek is gebruikt om de verdeling van de ventilatie te begrijpen na zware inspanning en een speciaal paneel van herhaalde bronchiale beperking bij astma. De MRI-omgeving vereist aandacht voor veiligheid als een sterk magnetisch veld is altijd op en ferromagnetische objecten kunnen worden projectiel resulterend in letsel.