Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

Pozyskiwanie hiperspolaryzowanych obrazów rezonansu magnetycznego 129xe wentylacji płuc

1.8K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/65982

⸱

21 listopada 2023

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Biomedical Engineering, University of Virginia, 2Department of Radiology and Medical Imaging, University of Virginia, 3Department of Medicine, University of Virginia, 4Department of Physics, University of Virginia

W tym artykule

Podsumowanie

Hiperspolaryzowany rezonans magnetyczny 129Xe (MRI) to metoda badania regionalnie rozdzielonych aspektów funkcji płuc. Praca ta przedstawia kompleksowy, ustandaryzowany przepływ pracy dla hiperspolaryzowanego rezonansu magnetycznego 129Xe wentylacji płuc, ze szczególnym uwzględnieniem projektowania sekwencji impulsów, przygotowania dawki 129Xe, przebiegu skanowania i najlepszych praktyk w zakresie monitorowania bezpieczeństwa pacjenta.

Streszczenie

Hiperspolaryzowany rezonans magnetyczny 129Xe zawiera unikalny zestaw technik strukturalnego i funkcjonalnego obrazowania płuc. Standaryzacja techniki we wszystkich ośrodkach jest coraz ważniejsza, biorąc pod uwagę niedawne zatwierdzenie przez FDA 129Xe jako środka kontrastowego MR oraz wzrost zainteresowania 129Xe MRI wśród instytucji badawczych i klinicznych. Członkowie Konsorcjum Badań Klinicznych 129XE MRI (XE MRI CTC) uzgodnili najlepsze praktyki dla każdego z kluczowych aspektów przepływu pracy 129Xe MRI, a zalecenia te zostały podsumowane w niedawnej publikacji. Praca ta dostarcza praktycznych informacji do opracowania kompleksowego przepływu pracy do zbierania 129obrazów Xe MR wentylacji płuc zgodnie z zaleceniami Xe MRI CTC. Omówione i zademonstrowane zostanie przygotowanie i podawanie 129Xe do badań MR, z konkretnymi tematami, w tym wyborem odpowiednich objętości gazu dla całych badań i dla poszczególnych skanów MR, przygotowaniem i podawaniem indywidualnych dawek 129Xe oraz najlepszymi praktykami monitorowania bezpieczeństwa uczestników i tolerancji 129Xe podczas badań. Omówione zostaną również kluczowe zagadnienia techniczne MR, w tym typy sekwencji impulsów i zoptymalizowane parametry, kalibracja kąta odwrócenia i częstotliwości środkowej 129Xe oraz analiza obrazu wentylacji 129Xe MRI.

Wprowadzenie

Hiperpolaryzowany 129Xe MRI to ekscytujące narzędzie do nieinwazyjnej, przestrzennie rozdzielczej charakterystyki i kwantyfikacji określonych aspektów funkcji płuc1,2,3. Metody akwizycji i rekonstrukcji podobne do tych stosowanych w anatomicznym rezonansie magnetycznym protonów dają obrazy wdychanych 129Xe w płucach, co pozwala na wizualizację niewentylowanych obszarów płuc i ilościowe określenie rozkładu wentylacji z rozdzielczością regionu4,5,6,7,8. Bardziej zaawansowane techniki sekwencji impulsów i analizy dostarczają dalszych informacji uzupełniających, w tym ilościowego określenia skuteczności wymiany gazowej między pęcherzykami płucnymi a naczyniami włosowatymi płuc za pomocą spektroskopowego rezonansu magnetycznego 9,10,11,12,13 oraz charakterystyka integralności mikrostruktury pęcherzyków płucnych za pomocą rezonansu magnetycznego ważonego dyfuzją14,15,16.

Udowodniono, że wziewny 129Xe jest bezpieczny i tolerowany u dorosłych i dzieci, w tym u osób z chorobami płuc17,18. Pomiary czynności płuc uzyskane z 129Xe MRI wykazały wrażliwość na zmiany strukturalne i funkcjonalne w wielu kontekstach chorób płuc, w tym przewlekłej obturacyjnej choroby płuc6,10,19, mukowiscydoza20,21,22, idiopatyczne zwłóknienie płuc23,24,25, oraz asthma7,10,26. Biorąc pod uwagę wysokie bezpieczeństwo i tolerancję rezonansu magnetycznego 129Xe, brak promieniowania jonizującego w rezonansie magnetycznym w porównaniu z innymi popularnymi metodami obrazowania oraz wysoką odtwarzalność wyników rezonansu magnetycznego 129Xe27,28, 129Xe MRI jest bardzo obiecujący, w szczególności w zakresie precyzyjnego monitorowania seryjnego osób otrzymujących terapię przewlekłą chorobę płuc.

Obietnica bezpieczeństwa i kliniczności 129Xe MRI doprowadziła do zatwierdzenia przez FDA w grudniu 2022 roku obrazowania wentylacji płuc u osób w wieku 12 lat i starszych29. Biorąc to pod uwagę, przewiduje się, że liczba ośrodków badawczych i klinicznych zdolnych do wykonania 129rezonansów magnetycznych Xe (obecnie ~20 na całym świecie) znacznie wzrośnie w nadchodzących latach. W miarę jak 129Xe MRI rozprzestrzenia się na nowe instytucje, ważne jest, aby istniały solidne zasoby metodologiczne, które umożliwią ośrodkom szybkie opracowanie klinicznie istotnych technik 129Xe MRI oraz wykonywanie skanów i generowanie wyników, które są ściśle porównywalne z istniejącymi ośrodkami.

W tej pracy przedstawimy aktualne najlepsze praktyki dla ludzkiego hiperpolaryzowanego rezonansu magnetycznego 129Xe wentylacji płuc, uzgodnione przez instytucje członkowskie Konsorcjum Badań Klinicznych 129Xe MRI (Xe MRI CTC) i podsumowane w niedawnym stanowisku w dokumencie30. Tematy będą obejmowały przygotowanie dostosowanych sekwencji impulsów idealnych do pełnego przepływu pracy MRI 129Xe, przygotowanie i podawanie hiperspolaryzowanego gazu 129Xe, zoptymalizowany przepływ pracy dla sesji MRI 129Xe u ludzi oraz najlepsze praktyki monitorowania bezpieczeństwa i komfortu pacjenta podczas sesji MRI.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

Wszelkie badania z udziałem ludzi muszą zostać zatwierdzone przez instytucjonalną komisję etyki (IRB). Udział IRB nie jest wymagany w przypadku klinicznego zastosowania MRI z wykorzystaniem 129Xe zatwierdzonego przez organy regulacyjne. Przed przystąpieniem do badania naukowego potencjalni uczestnicy muszą otrzymać zatwierdzony dokument świadomej zgody. Osoba pozyskująca zgodę musi wyjaśnić treść dokumentu, w tym cel, procedury, korzyści i ryzyko związane z badaniem, odpowiedzieć na wszelkie pytania oraz uzyskać zgodę uczestnika na przeprowadzenie badania, co należy udokumentować podpisem uczestnika na dokumencie świadomej zgody. W przypadku uczestników pediatrycznych lub innych szczególnych okoliczności należy stosować zatwierdzone procedury pozyskiwania zgody. Opisany poniżej protokół jest zgodny z wytycznymi IRB University of Virginia, a uczestnicy przypadków opisanych w niniejszym manuskrypcie podpisali zatwierdzone przez IRB University of Virginia formularze zgody (IRB 13647, 16215, 16885, 19569).

1. Przygotowanie sprzętu i sekwencji impulsów dla MRI 129Xe

UWAGA: Kroki protokołu wymienione w punkcie 1 powinny zostać wykonane przed skanowaniem jakichkolwiek osób. Nie trzeba ich powtarzać dla każdego badanego.

  1. Upewnij się, że skaner MRI umożliwia pracę wielojądrową, w tym dla 129Xe.
  2. Upewnij się, że cewka częstotliwości radiowej (RF) dla 129Xe może zostać podłączona do skanera MRI, w razie potrzeby korzystając z dedykowanego modułu interfejsu cewka-skaner.
  3. Upewnij się, że zainstalowano odpowiednie oprogramowanie (często nazywane plikiem cewki) do interfejsu cewki RF 129Xe ze skanerem MRI, jeśli jest to wymagane przez producenta skanera.
  4. Przygotuj sekwencje impulsów do obrazowania 129Xe i 1H zgodnie z poniższym opisem.
    1. Do kalibracji 129Xe przygotuj nielokalizacyjną sekwencję spektroskopową składającą się z serii sygnałów zaniku indukcji swobodnej (FID), korzystając z parametrów sekwencji impulsów podanych w Tabeli 1.
      UWAGA: Sygnały FID pozyskane przy ~218 ppm (częstotliwość fazy rozpuszczonej) służą głównie do wyznaczania parametrów dla MRI 129Xe w fazie rozpuszczonej, co nie jest przedmiotem niniejszej pracy. Parametry te podano jednak po to, aby można było opracować jedną ustandaryzowaną kalibrację 129Xe, wystarczającą dla dowolnego typu skanów MRI 129Xe. Ponadto należy zauważyć, że w badaniach obejmujących wyłącznie obrazowanie wentylacji 129Xe osobny skan kalibracyjny może nie być konieczny po nabyciu odpowiedniego doświadczenia przez ośrodek. Częstotliwość pracy 129Xe można dokładnie oszacować poprzez pomnożenie częstotliwości 1H wyznaczonej przez skaner przez stosunek stosunków gyromagnetycznych 129Xe do 1H, a kalibrację nadajnika można oszacować na podstawie zgromadzonego doświadczenia i masy ciała pacjenta.
    2. Do MRI wentylacji 129Xe przygotuj dwuwymiarową (2D) sekwencję gradientowego echa z niszczeniem sygnału RF (RF-spoiled gradient-echo), korzystając z parametrów sekwencji impulsów podanych w Tabeli 2. Upewnij się, że jako jądro docelowe wybrano 129Xe.
    3. Do konwencjonalnego anatomicznego MRI 1H przygotuj sekwencję turbo/fast spin-echo w jednym ujęciu (single-shot) lub sekwencję gradientowego echa z niszczeniem sygnału RF, korzystając z parametrów podanych w Tabeli 2.
      UWAGA: W przypadku sekwencji wentylacyjnych 129Xe i anatomicznych 1H, FOV oraz liczba warstw są zależne od pacjenta. Parametry te należy dobrać na początku sesji skanowania w taki sposób, aby zapewnić pełne pokrycie płuc we wszystkich trzech wymiarach.
      1. Włącz nadpróbkowanie fazy (phase oversampling), aby zminimalizować potencjalny aliasing ramion do obszaru FOV obrazowania.
      2. Ograniczenia producenta skanera MRI mogą uniemożliwić wykonanie sekwencji turbo/fast spin-echo w jednym ujęciu przy sugerowanej niskiej rozdzielczości w płaszczyźnie (4 mm x 4 mm). W takim przypadku należy zastosować rozdzielczość będącą całkowitą wielokrotnością pożądanej rozdzielczości (np. 2 mm x 2 mm).
        UWAGA: Alternatywnie skan anatomiczny 1H można pozyskać za pomocą 2D sekwencji gradientowego echa z niszczeniem sygnału RF. W tym przypadku należy zastosować te same parametry, co w przypadku skanu wentylacyjnego podanych w Tabeli 2, ale włączyć nadpróbkowanie fazy, aby uniknąć aliasingu ramion do obszaru FOV obrazowania.
  5. Zweryfikuj działanie cewki RF i opisanych powyżej sekwencji impulsów, wykonując skany fantoma 129Xe polaryzowanego termicznie31 dla skanów 129Xe oraz fantoma 1H dla skanów 1H.

ParametrKalibracja
TR15 ms
TE0,45 ms (3 T), 0,8 ms (1,5 T)
impuls RFokienkowy sinc
czas trwania RF0,65–0,69 ms (3 T), 1,15–1,25 ms (1,5 T)
Kąt odchylenia20°
częstotliwość RF218 ppm (faza rozpuszczona), 0 ppm (faza gazowa)
Czas przebywania39 μs
Szerokość pasma25,6 kHz
Liczba próbek256 (bez uwzględnienia nadpróbkowania, jeśli zostało zastosowane)
Czas odczytu10 ms
Liczba FID1 szum (brak RF), 499 przy częstotliwości fazy rozpuszczonej, 20 przy częstotliwości fazy gazowej.
Tłumienie sygnału gradientem (gradient spoiling)moment co najmniej 15 mT/m-ms (na każdej osi, po każdym sygnale FID)
Czas trwania~8 s

Tabela 1: Zalecane parametry sekwencji impulsów dla kalibracji 129Xe.Parametry podano dla nielokalizowanej, spektroskopowej sekwencji impulsów kalibracyjnych 129Xe.

ParametrWentylacjaAnatomiczny
Typ sekwencjigradient-echo z psuciem sygnału RFJednoujęciowa sekwencja turbo/szybkiego echa spinowego
TR<10 msNieskończony
TE<5 ms<50 ms
Odstęp między echamiNie dotyczy3-5 ms
Kąt odchylenia wzbudzenia8-12°90°
Kąt odchylenia refokusującegoPodaj tekst źródłowy do tłumaczenia.≥90° (najwyższa dopuszczalna w ramach limitów SAR)
Grubość warstwy15 mm15 mm
Przerwa między skrawkamiProszę dostarczyć tekst źródłowy do tłumaczenia.Proszę podać tekst źródłowy do tłumaczenia.
Orientacja przekrojuCzołowyKoronalny
Kolejność plastrówSekwencyjnie (od przedniej do tylnej części)Sekwencyjnie (od przodu do tyłu)
Kolejność kodowania fazowegoKolejno (od lewej do prawej)Kolejno (od lewej do prawej)
NEX1 (dopuszczalne częściowe odczytanie Fouriera do 7/8)PółFourierowskie (Half Fourier)
Asymetryczne echoDozwolonePonieważ nie dostarczono tekstu źródłowego, nie mogę wykonać tłumaczenia. Proszę o przesłanie treści, którą należy przełożyć na język polski.
Rozmiar woksela4 x 4 x 15 mm34 x 4 x 15 mm3
Czas próbkowania na echo5-7 ms1-1,5 ms
Czas trwania skanowania8–12 s≤16 s

Tabela 2: Zalecane parametry sekwencji impulsów dla obrazowania wentylacji 129Xe i obrazowania anatomicznego 1H. Parametry podano dla 2D RF-spoiled fast gradient-echo dla obrazowania wentylacji 129Xe (pierwsza kolumna) oraz dla 2D single-shot turbo/fast spin-echo dla obrazowania anatomicznego 1H (druga kolumna). Należy pamiętać, że skan anatomiczny można alternatywnie przeprowadzić przy użyciu sekwencji 2D RF-spoiled gradient echo. W takim przypadku należy zastosować te same parametry, co w przypadku parametrów skanu wentylacyjnego podanych tutaj, ale dodać nadpróbkowanie fazy (phase oversampling) w razie potrzeby, aby uniknąć artefaktów zawijania ramion do pola widzenia (FOV) obrazowania. Należy również zauważyć, że konkretna metoda określania szerokości pasma odbiornika różni się w zależności od producenta skanera, ale właściwą wartość dla każdego producenta można obliczyć na podstawie podanego czasu próbkowania na echo.

2. Przesiew i przygotowanie kandydatów do MRI 129Xe

  1. Upewnij się, że u potencjalnego badanego nie występują przeciwwskazania do badania MRI, przeprowadzając ankietę dotyczącą bezpieczeństwa rezonansu magnetycznego. Supplementary File 1 przedstawia przykładowy formularz stosowany na University of Virginia.
  2. Upewnij się, że potencjalny badany nie spełnia żadnych kryteriów wykluczenia specyficznych dla badań 129Xe MRI, które mogą obejmować, między innymi: przewidzianą wartość FEV1 poniżej 25%, zdekompensowaną niewydolność oddechową w ciągu ostatnich 6 tygodni, obwód klatki piersiowej większy niż obwód wewnętrzny cewki RF 129Xe oraz historię niestabilnej choroby serca.
    UWAGA: Dodatkowe kryteria, które nie wskazują na natychmiastowe wykluczenie, ale wymagają uważnej indywidualnej oceny, obejmują: konieczność znacznego wspomagania tlenem w stanie spoczynkowym (tj. powyżej 3 L/min przez kaniulę nosową) oraz historię zaburzeń neurologicznych z nieprawidłowościami wyjściowymi.
  3. W przypadku wykonywania testu dyfuzyjnego płuc (DLCO) lub spirometrii podczas wizyty obrazowej, poinstruuj badanego, aby nie spożywał napojów gazowanych w dniu wizyty studyjnej. Jeśli badany stosuje przepisane leki drogą oddechową, poinstruuj go, aby opóźnił ich przyjęcie lub zrezygnował z nich, jeśli jest to określone w protokole badania.

3. Przygotowanie dawek hiperpolaryzowanego  129Xe

UWAGA: Szczegółowe instrukcje dotyczące polaryzatora 129Xe oraz stacji pomiaru polaryzacji są zastrzeżone i specyficzne dla każdego dostawcy. Poniższe instrukcje stanowią podstawowe podsumowanie ogólnej obsługi polaryzatora 129Xe wykorzystującego optyczne pompowanie z wymianą spinową.

  1. Należy określić objętość dawki dla badanego obiektu. Zazwyczaj dla wszystkich obiektów wybierana jest całkowita objętość dawki wynosząca 1 L, a całkowita objętość dawki ta jest określona w etykiecie FDA dla 129Obrazowanie MRI z użyciem ksenonu (Xe MRI). Niemniej jednak, aktualne zalecenia dotyczące CTC w badaniach Xe MRI30 Sugeruje się, aby całkowita objętość dawki (ksenon oraz azot lub hel) wynosiła docelowo 1/5th wymuszonej pojemności życiowej (FVC) badanego, aby zapewnić każdemu uczestnikowi komfortową ilość gazu do wdychania oraz zminimalizować efekty związane z różnicami w objętości płuc pomiędzy badanymi.
    1. Jeśli dostępne są aktualne wyniki spirometrii badanego, należy je wykorzystać do określenia 1/5th FVC. W przypadku braku dostępnych wyników spirometrii należy oszacować całkowitą pojemność płuc (TLC) badanego na podstawie wzrostu, płci i rasy, a całkowitą dawkę przyjąć jako 1/6th z TLC.
  2. Określ objętość gazu ksenonu do spolaryzowania.
    UWAGA: Docelowe objętości ksenonu dla każdego worka z dawką podano jako objętości równoważne dawce (DE), które koncepcyjnie wskazują objętość równoważną ksenonu o 100% wzbogaceniu i 100% polaryzacji 129Gaz ksenonu (Xe). Koncepcyjnie objętość DE jest bezpośrednio proporcjonalna do oczekiwanego stosunku sygnału do szumu (SNR) w przypadku 129Skan Xe, a zalecana objętość DE będzie wyższa lub niższa dla określonych 129Typy skanowania Xe w zależności od stosunku sygnału do szumu (SNR) wymaganego dla danego typu skanowania.
    1. Oblicz objętość DE dla danej dawki ksenonu w następujący sposób32:
      Równanie dyfuzji, DE=VXe×f129Xe×P129Xe; wzór do zastosowań w analizie naukowej.
      gdzie VKsenon czy całkowita objętość gazowego ksenonu (wszystkie izotopy, nie tylko 129Xe) w dawce, f129Xe czy jest 129wzbogacanie izotopowe Xe oraz P129Xe czy jest 129Polaryzacja Xe.
    2. Wybierz całkowite niezbędne objętości DE dla zestawu 129Wykonane zostaną skany Xe. Zalecane objętości DE dla indywidualnych skanów kalibracyjnych i wentylacyjnych wynoszą 75–150 ml.
      UWAGA: W przypadku obrazowania wentylacji stosunek sygnału do szumu (SNR) musi być na tyle wysoki, aby można było jednoznacznie odróżnić woksele obrazu wentylowane od niewentylowanych. Objętość DE wynosząca 50 ml jest uważana za absolutne minimum dla obrazowania wentylacji.30 aby uzyskać oczekiwany stosunek sygnału do szumu (SNR) na poziomie co najmniej 20. W przypadku skanów kalibracyjnych dopuszczalna może być objętość DE wynosząca nawet 25 ml, jeśli kalibrowany jest tylko sygnał w fazie gazowej; należy użyć co najmniej 75 ml, jeśli kalibrowane są sygnały zarówno w fazie gazowej, jak i rozpuszczonej.
  3. Użyć znanej, całkowitej niezbędnej objętości DE 129izotropowe wzbogacenie gazu ksenonowego, a szacowane 129Polaryzacja Xe na podstawie poprzednich serii polaryzacji w celu obliczenia całkowitej wymaganej objętości gazu ksenonu do polaryzacji. Poniżej przedstawiono przykładowe obliczenia dla jednego skanu wentylacyjnego (objętość DE = 75 ml), zakładając 129wzbogacenie izotopowe Xe na poziomie 85% i polaryzacja 20%32:
    ### Tekst alternatywny Równanie służące do obliczenia V_xe w chemii fizycznej, przedstawiające szacowanie objętości przy użyciu DE, f_129xe, P_129xe.
    Wykonaj to obliczenie dla każdej dawki ksenonu, aby wyznaczyć prawidłową objętość spolaryzowanego gazu ksenonowego do wprowadzenia do każdego worka z dawką.
    1. Osoby z niskim BMI (<21) wykazują wyższe ryzyko wystąpienia głębszych efektów w obrębie ośrodkowego układu nerwowego (OUN) po 129inhalacja ksenonu niż u pozostałych badanych. Przed wykonaniem obrazowania u osób z niskim wskaźnikiem BMI należy skonsultować się z lekarzem i rozważyć zminimalizowanie 129Dawki objętościowe ksenonu (Xe), aby uniknąć tych potencjalnych problemów.
  4. Przygotuj 129polaryzator Xe zgodnie ze wszystkimi instrukcjami dostarczonymi przez dostawcę polaryzatora.
    1. Kroki mogą obejmować następujące czynności, w zależności od producenta polaryzatora: upewnienie się, że zasilacz cewki Helmholtza jest włączony; odpompowanie kolektora wylotowego w celu usunięcia zanieczyszczeń; ustawienie naczynia Dewar z ciekłym azotem wokół lub pod palcem chłodzącym; włączenie zasilania laserów i odczekanie do ich rozgrzania; włączenie przepływu powietrza do pieca, ustawienie odpowiedniej temperatury za pomocą kontrolera pieca i odczekanie do jego rozgrzania.
      OSTRZEŻENIE: Ciekły azot może spowodować poważne odmrożenia w przypadku kontaktu ze skórą, oczami lub odzieżą, a laserowe światło o wysokiej intensywności może spowodować uszkodzenie wzroku w przypadku padnięcia na niechronione oko. Należy zachować odpowiednią ostrożność i w razie potrzeby stosować środki ochrony osobistej.
  5. Upewnij się, że 129Stacja pomiarowa polaryzacji Xe jest włączona, a oprogramowanie jest gotowe do pomiaru polaryzacji dawki.
  6. Rozpocznij gromadzenie hiperpolaryzowanych 129Xe, wykonując następujące kroki.
    1. Uruchom przepływ azotu do płaszcza grzejnego palca chłodzącego.
    2. Uruchom przepływ mieszaniny ksenonu do chłodzącego palca. W celu wyboru optymalnej prędkości przepływu należy zapoznać się z krzywymi charakterystyki polaryzatora w dokumentacji urządzenia.
    3. Dodać ciekły azot do naczynia Dewara otaczającego palec chłodzący.
    4. Zapisz czas rozpoczęcia polaryzacji w arkuszu danych, aby zapewnić dokładną objętość polaryzacji.
    5. Po rozpoczęciu procesu zbierania należy dostosować kontrolery przepływu i pieca, aby utrzymać stałą prędkość przepływu oraz temperaturę, a w razie potrzeby dolewać ciekły azot, aby naczynie Dewar pozostało pełne.
  7. Podczas akumulacji ksenonu należy przygotować worki dawkowe Tedlar do pobierania dawek poprzez co najmniej trzykrotne, powtarzalne płukanie i próżniowanie worków przy użyciu kolektora wylotowego polaryzatora, aby zminimalizować ilość zanieczyszczeń i/lub gazów depolaryzujących w workach.
  8. Po upływie odpowiedniego czasu na zebranie pożądanego hiperpolaryzowanego 129Objętość Xe została wyczerpana, zakończ hiperpolaryzację 129Zbiór Xe zgodnie z instrukcją zamieszczoną w dokumentacji polaryzatora.
  9. Rozmrozić zamrożone 129Ksenon, który osadził się na chłodzącym palcu, zgodnie z opisem poniżej.
    1. Dołącz 129Podłącz worek z dawką Xe do wylotu ksenonu w kolektorze wylotowym.
    2. Ostrożnie usuń naczynie z ciekłym azotem i zastąp je naczyniem do rozmrażania zawierającym wodę o temperaturze pokojowej.
    3. Podczas rozmrażania należy stale monitorować ciśnienie, otwierając zawór przepływu z palca chłodzącego do wylotu ksenonu w momencie, gdy ciśnienie osiągnie wartość progową podaną w dokumentacji polaryzatora, i szybko zamykając zawór w miarę spadku ciśnienia.
    4. Należy kontynuować dozowanie sublimowanego ksenonu do worka z dawką w ten sposób, aż do osiągnięcia pożądanej ilości ksenonu w worku.
    5. W tym momencie należy dodać gaz buforowy (azot lub hel), jeśli nie został on wcześniej dodany do worka.
    6. Po dodaniu do worka wszystkich wymaganych ilości ksenonu i gazów buforowych, szybko zamknąć zacisk na prowadnicy worka, zamknąć zawór wylotowy ksenonu i odłączyć worek z pełną dawką od polaryzatora.
    7. Natychmiast przenieś woreczek w pole magnetyczne wytwarzane przez parę cewek Helmholtza 129Stanowisko do pomiaru polaryzacji Xe.
      OSTRZEŻENIE: W miarę ogrzewania i sublimacji gazu ksenonowego w palcu chłodniczym będzie szybko wzrastać ciśnienie, co stwarza ryzyko wybuchu, jeśli pozwoli się na przekroczenie bezpiecznych limitów ciśnienia. Należy ściśle przestrzegać instrukcji dla tego kroku zawartych w dokumentacji polaryzatora oraz używać ochrony oczu podczas wykonywania tej czynności.
  10. Zmierz i zarejestruj polaryzację w każdym worku z dawką w 129stacja pomiarowa polaryzacji Xe, zgodnie z instrukcjami dostarczonymi przez dostawcę stacji pomiarowej polaryzacji.
  11. Po zmierzeniu polaryzacji należy zachować 129Worki z dawką Xe w polu magnetycznym wytwarzanym przez parę cewek Helmholtza stacji pomiaru polaryzacji aż do momentu przygotowania do podania dawki badanemu.

4. Przygotowanie do skanowania i instruktaż badanego

UWAGA: Zaleca się, aby w przypadku, gdy badany przechodzi pełne badanie obejmujące sześciominutowy testy chodzenia, test ten odbywał się po zakończeniu badania 129Xe MRI, aby uniknąć zmęczenia badanego, co mogłoby potencjalnie wpłynąć na wyniki 129Xe MRI. Jest to szczególnie istotne w przypadku pacjentów z chorobami kardiopulmonalnymi.

  1. Potwierdzić, że badany prawidłowo wykonał wszystkie instrukcje przedwizytowe opisane w kroku 2 oraz że od czasu przesiewowego badania pacjenta nie nastąpiły zmiany w stanie zdrowia, które spełniałyby jakiekolwiek kryteria wykluczenia z badania lub stanowiłyby przeciwwskazanie do wykonania badania MRI.
  2. Przeprowadzić wszystkie niezbędne badania fizykalne badanego, w tym elektrokardiogram (EKG); pomiar parametrów życiowych, w tym temperatury ciała, tętna, częstości oddechów, saturacji krwi tlenem (SpO2) oraz ciśnienia tętniczego; spirometrię oraz badanie DLCO.
  3. Monitorować wyniki tych badań pod kątem potencjalnych sygnałów ostrzegawczych, takich jak niska wartość SpO2 (<92%), podwyższone ciśnienie tętnicze lub znaczące odchylenie wyników od istniejących wartości bazowych badanego.
    UWAGA: Odczyty te, w szczególności bazowa wartość SpO2, są sprawdzane ze względu na oczekiwaną łagodną, przejściową desaturację tlenową podczas inhalacji 129Xe. W przypadku badanych z bazową wartością SpO2 <92% lub innymi sygnałami ostrzegawczymi, należy skonsultować się z lekarzem w celu potwierdzenia przydatności badanego do badania MRI z użyciem 129Xe oraz ustalenia, czy stosować dodatkowy O2 pomiędzy inhalacjami 129Xe.
  4. Przeszkolić badanego w prawidłowej procedurze inhalacji 129Xe, zgodnie z poniższym opisem.
    1. Przygotować jeden lub więcej worków Tedlara wypełnionych powietrzem, aby badany mógł poćwiczyć poza skanerem. Należy użyć objętości powietrza odpowiadającej całkowitej objętości ksenonu i gazu buforowego, która będzie inhalowana z worka podczas właściwego badania.
    2. Przygotować zaciski do nosa, które badany będzie nosił podczas skanowania z wstrzymaniem oddechu. Założyć zaciski na nos badanego przed rozpoczęciem wstrzymywania oddechu (zarówno podczas ćwiczeń, jak i właściwego skanowania).
    3. Przeszkolić badanego, używając jednego worka wypełnionego powietrzem dla każdej próby, zgodnie z poniższymi instrukcjami. Badany powinien rozpocząć inhalację z worka z poziomu docelowej objętości czynnościowej pojemności zalegającej. Podczas poniższej procedury monitorować klatkę piersiową badanego, aby potwierdzić, że wykonuje on instrukcje zgodnie z wytycznymi.
      1. Przygotować worek, ale nie podawać go jeszcze badanemu. Poprosić badanego o: Wziąć zwykły wdech. Wypuścić powietrze. Wziąć zwykły wdech. Wypuścić powietrze.
      2. Włożyć rurkę przymocowaną do worka Tedlara do ust badanego. Trzymać worek tak, aby badany mógł z niego inhalować, i otworzyć zawór. Poprosić badanego o: Wdech. Wdech. Wdech.
      3. Gdy badany zainhaluje całą zawartość worka, poprosić go o: Wstrzymać oddech. Natychmiast polecić operatorowi skanera: Start!
        UWAGA: Podczas skanowania badanego operator skanera powinien rozpocząć badanie po usłyszeniu komendy Start! Instrukcja ta nie jest skierowana do badanego (powinien on pozostać w bezruchu i nadal wstrzymywać oddech zgodnie z wcześniejszym poleceniem), ale informuje badanego o nadchodzącym rozpoczęciu skanowania.
      4. Odczekać do zakończenia skanowania, a w przypadku ćwiczeń – odliczyć 10-15 s, co jest przybliżonym czasem trwania typowego skanowania 129Xe.
      5. Poprosić badanego o: Oddech. W tym momencie badany wydycha powietrze. Poinstruować badanego, aby wykonał kilka głębokich wdechów i wydechów, co ułatwi szybsze usunięcie 129Xe z płuc i szybszy powrót do normalnych poziomów saturacji tlenem.
      6. Zweryfikować, czy badany jest w stanie niezawodnie wykonywać te instrukcje. Rozważyć wykluczenie badanych, którzy nie są w stanie zainhalować całej objętości gazu, nie potrafią utrzymać wstrzymania oddechu lub uporczywie kaszlą podczas prób wstrzymywania oddechu podczas testu.
        UWAGA: Wynik tego testu jest kluczowy dla określenia prawdopodobnej jakości obrazowania. Ta weryfikacja niezawodności współpracy badanego jest szczególnie ważna w przypadku obrazowania dzieci oraz obrazowania ciężkich chorób płuc, ponieważ badani w tych kategoriach częściej mają trudności z prawidłowym wykonaniem wymaganego wstrzymania oddechu.

5. Przygotowanie pomieszczenia skanera MRI i pozycjonowanie badanego na stole pacjenta skanera

  1. Należy upewnić się, że każda osoba wchodząca lub mogąca wejść do pomieszczenia ze skanerem MRI (badany i personel) usunęła z kieszeni i z ciała wszystkie przedmioty metalowe i/lub elektroniczne przed wejściem do pomieszczenia skanera.
  2. Przygotować cewkę kamizelkową 129Xe, podłączając ją do skanera i kładąc na stole pacjenta skanera MRI.
  3. Polecić badanemu położenie się na stole pacjenta w pozycji tyłem, stopami do przodu (lub głową do przodu, jeśli jest to lepiej dostosowane do układu pomieszczenia skanera). Umieścić poduszkę pod głową, kolanami itp., w porozumieniu z badanym, aby upewnić się, że badany może wygodnie i nieruchomo leżeć przez cały czas trwania badania.
  4. Zabezpieczyć cewkę kamizelkową 129Xe wokół klatki piersiowej badanego. Należy dążyć do tego, aby linia środkowa cewki w kierunku głowa-stopy znajdowała się jak najbliżej przewidywanej linii środkowej płuc badanego przy komfortowym poziomie nadmuchania płuc, aby uniknąć redukcji sygnału na obwodzie płuc.
    UWAGA: Częstym błędem jest ustawienie cewki zbyt daleko w stronę stóp badanego. Pozycjonowanie cewki zgodnie z powyższymi wytycznymi może przesunąć ją bardziej w stronę głowy badanego, niż można by naiwnie przypuszczać. Ponadto, jeśli średnica klatki piersiowej badanego tego wymaga, jego ramiona mogą wymagać ułożenia nad głową i poza cewką. Konkretna średnica klatki piersiowej, powyżej której wymagane jest takie ustawienie, będzie zależeć od konkretnego sprzętu skanera i cewki. W przypadku mniejszych osób ramiona mogą być ułożone albo nad głową i poza cewką, albo po bokach i wewnątrz cewki.
  5. Ustawić bezpieczny dla MRI pulsoksymetr obok stołu pacjenta w pomieszczeniu skanera MRI i podłączyć sondę pulsoksymetru do badanego. Zweryfikować, czy pulsoksymetr dokonuje poprawnych odczytów.
  6. Umieścić kaniulę nosową w nosie badanego (lub, w przypadku zdrowego badanego, przygotować ją w pomieszczeniu skanera) i podłączyć ją do źródła tlenu, z którego należy skorzystać, jeśli SpO2 badanego spadnie o więcej niż 10% przez więcej niż 2 min po inhalacji dawki. Umieścić butlę tlenową i reduktor w sposób bezpieczny dla MR, zgodnie z lokalną polityką bezpieczeństwa, w zasięgu ręki.
  7. Wsunąć stół pacjenta do skanera MRI, dopasowując linię środkową cewki/płuc badanego do izocentrum skanera.

6. Procedura skanowania

  1. W interfejsie użytkownika skanera MRI wprowadź dane badanego i otwórz wcześniej przygotowany (zgodnie z opisem w kroku 1) 129Protokół MRI z wykorzystaniem ksenonu.
  2. Upewnij się, że 129Dawki Xe zostały przygotowane zgodnie z opisem w kroku 3, a następnie 129Worki z dawką Xe znajdują się w polu magnetycznym generowanym przez parę cewek Helmholtza stacji pomiaru polaryzacji (lub w urządzeniu równoważnym), aby zminimalizować 129Szybkość depolaryzacji Xe.
  3. Wykonaj 1Skan lokalizacyjny H przy użyciu standardowego protokołu dostarczonego przez producenta (np. lokalizatora w trzech płaszczyznach) zgodnie z poniższym opisem.
    1. Poproś badanego o wykonanie swobodnego, naturalnego wdechu i wstrzymanie oddechu. Podczas gdy badany wstrzymuje oddech, wykonaj skan lokalizacyjny.
    2. Przejrzyj wyniki skanu lokalizacyjnego na interfejsie skanera MRI. Jeśli na obrazach widoczne są artefakty (np. w wyniku niezdejmowania odzieży zawierającej metal), rozwiąż występujące problemy i powtórz skan lokalizacyjny. Jeśli pole widzenia (FOV) skanu lokalizacyjnego jest źle wycentrowane względem badanego, zmień jego pozycję i powtórz skan. Po uzyskaniu akceptowalnych obrazów lokalizacyjnych przejdź do następnego kroku.
  4. Wykonaj wstępne regulacje przed skanowaniem dla 129Skanowanie Xe zgodnie z opisem poniżej.
    1. Ustaw wartość początkową 129częstotliwość środkową Xe poprzez podzielenie 1częstotliwość środkowa H z lokalizatora przez 3,61529 (przybliżony stosunek odpowiednich przeznawoistości) 1H i 129Ksenon (Xe).
    2. Ustaw wartość początkową 129Ustawienie nadajnika Xe na podstawie wyników kalibracji poprzednich badanych o podobnej budowie ciała, skalowanie w oparciu o 1napięcie odniesienia H lub zmierzona masa badanego. Szczegóły dotyczące 129Ustawienia nadajnika Xe są specyficzne dla skanera i 129Producenci cewek Xe.
    3. Dla wszystkich próbek należy zastosować domyślne ustawienia shimmingu skanera. 129Akwizycje sygnału Xe.
  5. Po wykonaniu opisanych powyżej regulacji wstępnych, należy przeprowadzić akwizycję 129Skan kalibracyjny ksenonu (Xe) w celu znalezienia 129Częstotliwość środkowa Xe oraz ustawienia nadajnika zgodnie z poniższym opisem.
    1. Załaduj 129Sekwencja kalibracji Xe zgodnie z przygotowanym protokołem. Należy upewnić się, że wszystkie parametry sekwencji impulsów są zgodne z oczekiwaniami i ustawić opcje wykonania skanowania w taki sposób, aby skan można było uruchomić jednym kliknięciem.
    2. Przenieś 129Worek do dawkowania Xe przeznaczony do 129Skan kalibracyjny Xe ze stacji pomiaru polaryzacji do pomieszczenia skanera. Przetrzymaj lub umieść worek z dawką w stanie gotowości w pobliżu badanego; unikaj obszarów w pobliżu otworu gantry, gdzie natężenie pola magnetycznego gwałtownie się zmienia.
    3. Pomóż badanemu w inhalacji 129Dawka Xe z worka, zgodnie z procedurą kontrolowanego wdechu opisaną w kroku 4.
    4. Wykonaj skanowanie natychmiast po usłyszeniu sygnału Start! podanego przez osobę pomagającą badanemu.
    5. Monitoruj badanego podczas trwania skanowania. Jeśli badany widocznie wydycha powietrze, kaszle, porusza się itp., w możliwości powtórz skanowanie.
    6. Niezwłobnie po zakończeniu skanowania poproś badanego o wydech i swobodne oddychanie.
    7. Po zakończeniu skanowania należy monitorować tętno oraz poziom SpO2 badanego.2 wykorzystując pulsoksymetr oraz monitorując przejściowe efekty w obrębie ośrodkowego układu nerwowego (takie jak zawroty głowy, lekkość w głowie, euforia i parestezje) poprzez komunikację werbalną z badanym.
      UWAGA: Prawie wszyscy badani będą odczuwać bardzo łagodne efekty w obrębie OUN, które nie wymagają interwencji, z wyjątkiem osób z niską zawartością tkanki tłuszczowej w organizmie, zgodnie z opisem w kroku 3.2.
    8. Należy odczekać, aż wszelkie odchylenia od poziomu bazowego ustąpią, przed podaniem kolejnej dawki. 129dawka Xe. Jeśli nie wystąpią istotne odchylenia od wartości bazowej, należy odczekać co najmniej 2 min przed podaniem kolejnej 129Dawka Xe.
      UWAGA: Typowy przebieg czasowy desaturacji i powrotu do normoksji tlenowej jest następujący: desaturacja rozpoczyna się 10–20 uderzeń serca po zakończeniu 129W przypadku inhalacji Xe nadir występuje 20–30 uderzeń serca po zakończeniu inhalacji, a powrót do stanu wyjściowego następuje w ciągu 45–50 uderzeń serca po zakończeniu inhalacji. Większość przypadków desaturacji ustępuje w ciągu 30 s od 129Wdychanie Xe powinno zazwyczaj całkowicie ustąpić w ciągu 2 minut. Skonsultuj się z lekarzem, jeśli utrzymuje się trwałe odtlenienie (powyżej 10% wartości wyjściowej badanego) po upływie 2 minut, ponieważ może być wskazane zaprzestanie podawania dalszych 129dawki Xe i/lub zakończenie badania.
  6. Wykonaj 129Analiza kalibracyjna Xe zgodnie z poniższym opisem (np. przy użyciu samodzielnego narzędzia analitycznego).
    1. Wyznaczyć 129Częstotliwość środkowa Xe wyznaczona na podstawie widma z pierwszych sygnałów FID w fazie gazowej.
    2. Wyznaczyć 129Regulacja nadajnika Xe zgodnie z opisem poniżej.
      1. Dopasuj intensywności pików z 20 detekcji FID w fazie gazowej do następującej funkcji30 i wyznacz kąt odchylenia, α:
        Równanie równowagi statycznej, Si=S0cos(α)i-1+C, formuła matematyczna, koncepcja fizyczna.
        gdzie Si czy wielkość natężenia sygnału wynikająca z iwzbudzenie, S0 jest wartością natężenia sygnału z pierwszego wzbudzenia, a C jest parametrem offsetu szumu.
      2. Raz α po uzyskaniu, przeskaluj początkowe 129Ustawienie nadajnika Xe dla kolejnych skanów wykonanych przez 20°/αzakładając, że 20° zastosowano jako zamierzony kąt przerzutu do kalibracji, zgodnie z zaleceniami w Tabela 1.
  7. Po zakończeniu 129Wykonano regulacje wstępne skanera Xe i badany jest gotowy do kolejnego etapu 129podaj dawkę Xe, wykonaj 129Skan wentylacji z użyciem ksenonu (Xe) zgodnie z poniższym opisem.
    1. Należy załadować 129Sekwencja wentylacji ksenonem (Xe) z przygotowanego protokołu. Należy upewnić się, że wszystkie parametry sekwencji impulsów są zgodne z oczekiwaniami i ustawić parametry wykonywania skanu w taki sposób, aby skan rozpoczynał się natychmiast po pojedynczym kliknięciu.
    2. Wybierz rozmiar pola widzenia (FOV) oraz położenie centrum na podstawie wyników obrazowania lokalizacyjnego. Należy dążyć do tego, aby centrum FOV pokrywało się z centrum płuc w trzech wymiarach, a samo FOV było wystarczająco duże, by w pełni objąć całą jamę klatki piersiowej, w tym oba płuca w całości.
    3. Przynieś 129Worek do dawkowania Xe przeznaczony do 129Skan wentylacji ksenonowej z utrzymaniem toru przesyłowego z miejsca pomiaru polaryzacji do pomieszczenia skanera. Przygotuj lub umieść worek z dawką w pobliżu badanego; unikaj obszarów w pobliżu otworu gantry, w których natężenie pola magnetycznego gwałtownie się zmienia.
    4. Pomóż badanemu w inhalacji 129Dawka Xe z worka, zgodnie z procedurą inhalacji pod nadzorem opisaną w kroku 4.
    5. Należy przeprowadzić skanowanie natychmiast po usłyszeniu sygnału „Start!” podanego przez osobę pomagającą badanemu.
    6. Monitoruj badanego podczas trwania skanowania. Jeśli badany widocznie wydycha powietrze, kaszle, porusza się itp., w razie możliwości powtórz skanowanie.
    7. Niezwłocznie po zakończeniu skanowania poleć badanemu wydech i swobodne oddychanie.
    8. Po zakończeniu skanowania monitoruj częstość akcji serca oraz SpO2 badanego.2 przy użyciu pulsoksymetru i monitorowania przejściowych efektów w obrębie ośrodkowego układu nerwowego (takich jak zawroty głowy, lekkość w głowie, euforia i parestezje) poprzez komunikację werbalną z badanym.
    9. Należy odczekać, aż wszelkie odchylenia od poziomu bazowego ustąpią, przed podaniem kolejnej dawki 129Dawka Xe. Jeśli nie wystąpią istotne odchylenia od wartości bazowej, należy odczekać co najmniej 2 min przed podaniem kolejnej dawki. 129Dawka Xe.
  8. Wykonaj 1Skan anatomiczny w płaszczyźnie H zgodnie z poniższym opisem.
    1. Załaduj 1Wybierz sekwencję anatomiczną z przygotowanego protokołu. Upewnij się, że wszystkie parametry sekwencji impulsów są zgodne z oczekiwaniami i ustaw konfigurację wykonania badania tak, aby skan można było uruchomić jednym kliknięciem.
    2. Przynieś worek z dawką wypełniony powietrzem, dopasowany objętością do worka z dawką używanego do 129Skan wentylacji ksenonowej w pomieszczeniu skanera.
    3. Pomóż badanemu w inhalacji dawki powietrza z worka, zgodnie z procedurą sterowanej inhalacji opisaną w kroku 4.
    4. Wykonaj skanowanie niezwłocznie po usłyszeniu sygnału „Start!” podanego przez osobę pomagającą badanemu.
    5. Monitoruj badanego podczas trwania skanowania. Jeśli badany widocznie wydycha powietrze, kaszle, porusza się itp., w razie możliwości powtórz skanowanie.
    6. Po zakończeniu skanowania poproś badanego o wydech i swobodny oddech.

7. Procedury po skanowaniu

  1. Zmierz parametry życiowe badanego w taki sam sposób, jak przed procedurą skanowania. Jeśli jakiekolwiek parametry życiowe staną się nieprawidłowe, poleć badanemu odczekać 30-60 min i/lub do czasu, aż parametry powrócą do wartości zbliżonych do wyjściowych przed opuszczeniem placówki.

8. Analiza danych z obrazowania wentylacji MRI z użyciem 129Xe

UWAGA: Pozyskane obrazy wentylacji 129Xe oraz obrazy anatomiczne 1H powinny zostać automatycznie zrekonstruowane na komputerze skanera MRI przy użyciu domyślnego potoku rekonstrukcji obrazu producenta.

  1. Wyeksportuj skany wentylacyjne 129Xe oraz skany anatomiczne 1H jako pliki obrazów DICOM, stosując minimalny dopuszczalny poziom interpolacji (idealnie brak interpolacji).
  2. Oblicz procentowy deficyt wentylacji (VDP) za pomocą oprogramowania programistycznego lub do analizy obrazu, korzystając z następującego równania8:
    Wzór na procentowy deficyt wentylacji, obliczanie VDP, metoda analizy funkcji oddechowych.
    1. Wyznacz objętość wentylowaną poprzez segmentację skanów wentylacyjnych 129Xe, ręcznie lub przy użyciu jednego z istniejących podejść zautomatyzowanych33.
      UWAGA: Prosta metoda binaryzowanej segmentacji obrazów 129Xe wykorzystuje próg zdefiniowany w następujący sposób8:
      Wzór na obliczenie progu: Próg = Średni sygnał - 3 × SD(Szum), stosowany w analizie sygnałów.
      gdzie „Mean signal” (średni sygnał) to średnia intensywność sygnału 129Xe w zdefiniowanym przez użytkownika obszarze zainteresowania o silnym sygnale 129Xe w płucach, a „SD(Noise)” (SD szumu) to odchylenie standardowe intensywności sygnału 129Xe w obszarze bliskim krawędzi pola widzenia, oddalonym od płuc lub tchawicy.
    2. Wyznacz całkowitą objętość płuc poprzez segmentację skanów anatomicznych 1H, ręcznie lub przy użyciu istniejących podejść zautomatyzowanych34.
    3. Po wykonaniu segmentacji oblicz odpowiadające im objętości jako liczbę wysegmentowanych wokseli pomnożoną przez objętość woksela obrazu (uwzględniając wszelką interpolację wykonaną podczas konwersji obrazów do plików DICOM).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

Rycina 1 przedstawia reprezentatywne obrazy wentylacji oraz obrazy lokalizacyjne w trzech płaszczyznach u zdrowej osoby. Na obrazach wentylacyjnych w całym obszarze płuc widoczny jest wysoki sygnał 129Xe, a u tej osoby nie stwierdzono zaburzeń wentylacji.

Rysunek 2, Rysunek 3 i Rysunek 4 przedstawiają reprezentatywne obrazy wentylacji i obrazy anatomiczne osób chor...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

Opisane powyżej podejścia do wentylacji i anatomicznego rezonansu magnetycznego zostały zaprojektowane tak, aby zmaksymalizować jakość obrazu i SNR przy zachowaniu prostoty implementacji - te protokoły sekwencji można na ogół zaadaptować z sekwencji impulsów produktu dostawcy, pod warunkiem, że włączona jest operacja wielojądrowa, a obrazy będą automatycznie rekonstruowane na komputerze skanera. Jedną z wad opisanych tutaj podejść 2D jest zastosowanie selektywnych impulsów RF wzbudzenia warstwowego, które wprowadzają róż...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

Autorzy J.F.M., J.P.M. i Y.M.S. uczestniczą w badaniach klinicznych wspieranych przez Polarean, Inc. Autorzy J.F.M. i Y.M.S. świadczą usługi konsultingowe na rzecz Polarean, Inc. (mniej niż 5000 USD). Autor J.P.M. otrzymuje wsparcie badawcze od Polarean, Inc.

Podziękowania

Ta praca została sfinansowana przez National Institutes of Health (granty o numerach R01-CA172595-01, R01-HL132177, R01-HL167202, S10-OD018079 i UL1-TR003015) oraz przez Siemens Medical Solutions.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Skaner MRI człowieka 1,5T lub 3TSiemensMAGNETOM Symphony (1,5T) lub Vida (3T); starsze modele są w porządku, o ile opcja multinuclear jest/może być zainstalowana; skanery dostępne również od GE i Philips
Hiperpolaryzator 129XePolarean9820
129Xe Fantom
Cewka kamizelki MRIKliniczne rozwiązaniaDostępne również w innych dostawcy
Stacja pomiaru polaryzacji 129XePolarean2881
1H Fantom
Plik cewki do cewkiDostępne również u innych dostawców dla ich odpowiednich cewek
Aparat
Bufor helowy gazu
Skrzynka interfejsu od cewki do skaneraMoże być wbudowany w cewkę, ale jeśli nie jest dołączony osobno
Pulsoksymetr z ciekłym azotem
PhilipsExpression MR200
Bufor azotu
PFT Oprogramowanie
do programowania/analizy obrazuMATLABR2023aRóżne inne opcje dostępne
oprogramowanie do projektowania sekwencji impulsówPakiet oprogramowania SiemensIDEA; dostępny również w firmach GE i Philips dla ich skanerów
Opcja wielojądrowapakiet sprzętowo-programowy skanera Siemens Scanner; dostępny również w GE i Philips dla ich odpowiednich skanerów Worki
Gaz ksenonowy (129Xe wzbogacony izotopowo)
129Xe MR MRI kamizelki 129Xe MRI EKG gaz Zintegrowany do pobierania próbek gazu Tedlar (500, 750, 1000, 1250, 1500 mL)

Bibliografia

  1. 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).
  2. Mugler, J. P., Altes, T. A. Hyperpolarized 129Xe MRI of the human lung. J Magn Reson Imaging. 37 (2), 313-331 (2013).
  3. Ebner, L., et al. The role of hyperpolarized 129xenon in MR imaging of pulmonary function. Eur J Radiol. 86, 343-352 (2017).
  4. He, M., Driehuys, B., Que, L. G., Huang, Y. C. T. Using hyperpolarized 129Xe MRI to quantify the pulmonary ventilation distribution. Acad Radiol. 23 (12), 1521-1531 (2016).
  5. Walkup, L. L., et al. Xenon-129 MRI detects ventilation deficits in paediatric stem cell transplant patients unable to perform spirometry. Eur Respir J. 53 (5), 1801779(2019).
  6. Virgincar, R. S., et al. Quantitative analysis of hyperpolarized 129Xe ventilation imaging in healthy volunteers and subjects with chronic obstructive pulmonary disease. NMR Biomed. 26 (4), 424-435 (2013).
  7. Ebner, L., et al. Hyperpolarized 129Xenon magnetic resonance imaging to quantify regional ventilation differences in mild to moderate Asthma: A prospective comparison between semiautomated ventilation defect percentage calculation and pulmonary function tests. Invest Radiol. 52 (2), 120-127 (2017).
  8. Woodhouse, N., et al. Combined helium-3/proton magnetic resonance imaging measurement of ventilated lung volumes in smokers compared to never-smokers. J Magn Reson Imaging. 21 (4), 365-369 (2005).
  9. Mugler, J. P., et al. Simultaneous magnetic resonance imaging of ventilation distribution and gas uptake in the human lung using hyperpolarized xenon-129. Proc Natl Acad Sci U S A. 107 (50), 21707-21712 (2010).
  10. Qing, K., et al. Assessment of lung function in asthma and COPD using hyperpolarized 129Xe chemical shift saturation recovery spectroscopy and dissolved-phase MRI. NMR Biomed. 27 (12), 1490-1501 (2014).
  11. Cleveland, Z. I., et al. Hyperpolarized 129Xe MR imaging of alveolar gas uptake in humans. PLoS One. 5 (8), 12192(2010).
  12. Wang, Z., et al. Using hyperpolarized 129Xe gas-exchange MRI to model the regional airspace, membrane, and capillary contributions to diffusing capacity. J Appl Physiol. 130 (5), 1398-1409 (2021).
  13. Guan, S., et al. 3D single-breath chemical shift imaging hyperpolarized Xe-129 MRI of healthy, CF, IPF, and COPD subjects. Tomography. 8 (5), 2574-2587 (2022).
  14. Ouriadov, A., et al. Lung morphometry using hyperpolarized (129) Xe apparent diffusion coefficient anisotropy in chronic obstructive pulmonary disease. Magn Reson Med. 70 (129), 1699-1706 (2013).
  15. Yablonskiy, D. A., Sukstanskii, A. L., Quirk, J. D., Woods, J. C., Conradi, M. S. Probing lung microstructure with hyperpolarized noble gas diffusion MRI: theoretical models and experimental results. Magn Reson Med. 71 (2), 486-505 (2014).
  16. Chan, H. F., Stewart, N. J., Norquay, G., Collier, G. J., Wild, J. M. 3D diffusion-weighted 129 Xe MRI for whole lung morphometry. Magn Reson Med. 79 (6), 2986-2995 (2018).
  17. Walkup, L. L., et al. tolerability and safety of pediatric hyperpolarized 129Xe magnetic resonance imaging in healthy volunteers and children with cystic fibrosis. Pediatr Radiol. 46 (12), 1651-1662 (2016).
  18. Driehuys, B., et al. Chronic obstructive pulmonary disease: safety and tolerability of hyperpolarized 129Xe MR imaging in healthy volunteers and patients. Radiology. 262 (1), 279-289 (2012).
  19. Myc, L., et al. Characterisation of gas exchange in COPD with dissolved-phase hyperpolarised xenon-129 MRI. Thorax. 76 (2), 178-181 (2021).
  20. Kaushik, S. S., et al. Measuring diffusion limitation with a perfusion-limited gas-Hyperpolarized 129Xe gas-transfer spectroscopy in patients with idiopathic pulmonary fibrosis. J Appl Physiol. 117 (6), 577-585 (2014).
  21. Dournes, G., et al. The clinical use of lung MRI in cystic fibrosis: What, now, how. Chest. 159 (6), 2205-2217 (2021).
  22. Thomen, R. P., et al. Hyperpolarized 129Xe for investigation of mild cystic fibrosis lung disease in pediatric patients. J Cyst Fibros. 16 (2), 275-282 (2017).
  23. Mammarappallil, J. G., Rankine, L., Wild, J. M., Driehuys, B. New developments in imaging idiopathic pulmonary fibrosis with hyperpolarized xenon magnetic resonance imaging. J Thorac Imaging. 34 (2), 136-150 (2019).
  24. Rankine, L. J., et al. 129Xenon gas exchange magnetic resonance imaging as a potential prognostic marker for progression of idiopathic pulmonary fibrosis. Ann Am Thorac. 17 (1), 121-125 (2020).
  25. Mata, J., et al. Evaluation of regional lung function in pulmonary fibrosis with xenon-129 MRI. Tomography. 7 (3), 452-465 (2021).
  26. Svenningsen, S., et al. Hyperpolarized (3) He and (129) Xe MRI: Differences in asthma before bronchodilation. J Magn Reson Imaging. 38 (3), 1521-1530 (2013).
  27. Stewart, N. J., et al. Comparison of 3He and 129Xe MRI for evaluation of lung microstructure and ventilation at 1.5T. J Magn Reson Imaging. 48 (3), 632-642 (2018).
  28. Hughes, P. J. C., et al. Assessment of the influence of lung inflation state on the quantitative parameters derived from hyperpolarized gas lung ventilation MRI in healthy volunteers. J Appl Physiol. 126 (1), 183-192 (2019).
  29. Polarean. FDA Approves Polarean's XENOVIEWTM (xenon Xe 129 hyperpolarized) for use with MRI for the evaluation of lung ventilation. , Polarean. (2022).
  30. Niedbalski, P. J., et al. Protocols for multi-site trials using hyperpolarized 129Xe MRI for imaging of ventilation, alveolar-airspace size, and gas exchange: A position paper from the 129Xe MRI clinical trials consortium. Magn Reson Med. 86 (6), 2966-2986 (2021).
  31. Bier, E. A., et al. A thermally polarized 129 Xe phantom for quality assurance in multi-center hyperpolarized gas MRI studies. Magn Reson Med. 82 (5), 1961-1968 (2019).
  32. He, M., et al. Dose and pulse sequence considerations for hyperpolarized 129Xe ventilation MRI. Magn Reson Imaging. 33 (7), 877-885 (2015).
  33. Tustison, N. J., et al. Image- versus histogram-based considerations in semantic segmentation of pulmonary hyperpolarized gas images. Magn Reson Med. 86 (5), 2822-2836 (2021).
  34. Tustison, N. J., et al. Convolutional neural networks with template-based data augmentation for functional lung image quantification. Acad Radiol. 26 (3), 412-423 (2019).
  35. Wild, J. M., et al. Comparison between 2D and 3D gradient-echo sequences for MRI of human lung ventilation with hyperpolarized 3He. Magn Reson Med. 52 (3), 673-678 (2004).
  36. Willmering, M. M., et al. Improved pulmonary 129 Xe ventilation imaging via 3D-spiral UTE MRI. Magn Reson Med. 84 (1), 312-320 (2020).
  37. Collier, G. J., et al. Single breath-held acquisition of coregistered 3D 129 Xe lung ventilation and anatomical proton images of the human lung with compressed sensing. Magn Reson Med. 82 (1), 342-347 (2019).
  38. Zha, W., et al. Semiautomated ventilation defect quantification in exercise-induced bronchoconstriction using hyperpolarized helium-3 magnetic resonance imaging: a repeatability study. Acad Radiol. 23 (9), 1104-1114 (2016).
  39. Ray, N., Acton, S. T., Altes, T. A., de Lange, E. E., Brookeman, J. R. Merging parametric active contours within homogeneous image regions for MRI-based lung segmentation. IEEE Trans Med Imaging. 22 (2), 189-199 (2003).
  40. Hughes, P. J. C., et al. Spatial fuzzy c-means thresholding for semiautomated calculation of percentage lung ventilated volume from hyperpolarized gas and 1 H MRI. J Magn Reson Imaging. 47 (3), 640-646 (2018).
  41. Tustison, N. J., et al. Ventilation-based segmentation of the lungs using hyperpolarized (3)He MRI. J Magn Reson Imaging. 34 (3), 831-841 (2011).
  42. Kanhere, N., et al. Correlation of lung clearance index with hyperpolarized 129Xe magnetic resonance imaging in pediatric subjects with cystic fibrosis. Am J Respir Crit Care Med. 196 (8), 1073-1075 (2017).
  43. Rayment, J. H., et al. Hyperpolarised 129Xe magnetic resonance imaging to monitor treatment response in children with cystic fibrosis. Eur Respir J. 53 (5), 1802188(2019).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Tagi

MRI z wykorzystaniem hiperpolaryzowanego ksenonuobrazowanie wentylacji p ucMRI ksenonu 129obrazowanie rezonansem magnetycznymfunkcja p ucobturacyjna choroba p ucsekwencja impuls w MRprzygotowanie dawki ksenonumonitorowanie bezpiecze stwa pacjentakliniczny protok MRI
Pozyskiwanie hiperspolaryzowanych obrazów rezonansu magnetycznego 129xe wentylacji płuc
Skontaktuj się z nami
Poleć bibliotece

Prywatność

Warunki Korzystania

Zasady

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.