Name: Multimodalne obrazowanie płuc: wykorzystanie uzupełniających informacji z tomografii komputerowej i hiperpolaryzowanego rezonansu magnetycznego 129Xe do oceny struktury i funkcji płuc (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-04-12T13:20:00.000+00:00
Duration: 2 min 9 s
Description: Poznaj protokół rejestracji obrazów CT i 129Xe MRI w celu szczegółowej analizy struktury i funkcji płuc. Metoda wykorzystuje otwarte platformy do obrazowania regionalnego.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

To badanie było częściowo wspierane przez zasoby obliczeniowe i usługi dostarczone przez Advanced Research Computing na Uniwersytecie Kolumbii Brytyjskiej oraz przez Grant AI Wydziału Radiologii Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej. RLE otrzymało nagrodę Michael Smith Health Research BC Trainee Award.

Pokazane tutaj przypadki obrazowania zostały zatwierdzone przez Radę Etyki Badań Opieki Zdrowotnej Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej w Providence (REB# H21-01237, H21-02149, H22-01264). Uczestnicy wyrazili pisemną świadomą zgodę przed zakończeniem obrazowania. Ogólny proces od akwizycji obrazu do rejestracji jest opisany w Rysunek 2, a szczegóły protokołu koncentrują się tutaj tylko na rejestracji obrazu MR-CT. Akwizycja i segmentacja obrazów zależą od dostępnego lub preferowanego sprzętu do obrazowania, protokołów obrazowania i narzędzi do analizy obrazu, a zatem są pozostawione preferencjom czytelników. Protokół został zaprojektowany tak, aby był niezależny od tych wcześniejszych kroków przy użyciu masek z pojedynczą etykietą płuc po segmentacji obrazu.
1. Konfiguracja oprogramowania
<ol>
	<li>Pobierz i zainstaluj ANTsPy (patrz Spis materiałów), opakowanie Pythona dla biblioteki przetwarzania obrazów Advanced Normalization Tools47,48,49. Samouczki są dostępne pod linkiem w zakładce 'tutoriale'. ANTsPy jest również dostępny do instalacji Dockera w razie potrzeby. 
	UWAGA: ANTsPy wymaga systemu operacyjnego lub środowiska opartego na systemie Linux. W poniższych przykładach ANTsPy został zainstalowany i używany w wirtualnym środowisku obliczeniowym o wysokiej wydajności na lokalnej stacji roboczej. Z doświadczenia autorów wynika, że protokół działa lepiej przy użyciu wirtualnego środowiska obliczeniowego.</li>
	<li>Pobierz i zainstaluj wybrane oprogramowanie do segmentacji i/lub wizualizacji. 
	UWAGA: W niniejszym badaniu do wizualizacji wykorzystano ITK-SNAP (patrz Tabela Materiałów).</li>
	<li>Pobierz i zapisz skrypt reg.py (Plik uzupełniający 1).</li>
</ol>
2. Wstępne przetwarzanie obrazu
<ol>
	<li>Kliknij, aby otworzyć obrazy i maski w żądanym oprogramowaniu do wizualizacji obrazu w celu sprawdzenia zgodności orientacji obrazu i maski dla wszystkich plików CT, 1H i 129Xe. W zależności od zastosowanej metody segmentacji i/lub oprogramowania może być konieczne dostosowanie orientacji niektórych obrazów lub masek. W razie potrzeby zalecamy dostosowanie obrazów 1H i 129Xe oraz orientacji maski tak, aby odpowiadała natywnemu obrazowi CT.</li>
	<li>Zapisz obrazy DICOM i maski z pojedynczą etykietą (dostosowane zgodnie z potrzebami jak w kroku 2.1) jako pliki Neuroimaging Informatics Technology Initiative (NIfTI, *.nii; łącznie sześć plików) za pomocą preferowanego narzędzia programowego, w tym samym folderze co reg.py, który jest dostępny dla lokalizacji, w której zainstalowano ANTsPy i zostanie uruchomiony. Postępuj zgodnie z konwencjami nazewnictwa, jak wspomniano poniżej.
	<ol>
		<li>1-godzinnyrezonans magnetyczny: Proton.nii; 1H Maska MRI: Proton_mask.nii. 
		UWAGA: Użyj obrazu imaski 1 H po rejestracji w 129Xe.</li>
		<li>129Xe MRI: Wentylacja.nii; 129 Rozdział 129Maska Xe MRI: Ventilation_mask.nii</li>
		<li>CT: CT.nii; Maska CT: CT_mask.nii. 
		UWAGA: Nazwy plików są zakodowane na stałe w skrypcie rejestracji i dlatego muszą być zgodne z podanym formatem lub zostać poprawione w skrypcie w celu dopasowania do żądanej konwencji nazewnictwa. Kroki te można wykonać razem, korzystając z dowolnego z zalecanych narzędzi programowych wymienionych w kroku 1.2. W odniesieniu do tych narzędzi programowych, niektóre automatycznie zapisują wymagane informacje nagłówka podczas zapisywania plików .nii, podczas gdy inne wymagają dodatkowych kroków w celu skopiowania i zapisania informacji nagłówka.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Rejestracja CT-XeMRI
<ol>
	<li>Otwórz plik reg.py w żądanej konfiguracji środowiska obliczeniowego języka Python w kroku 1.1. 
	UWAGA: Skrypt reg.py jest oparty na wbudowanych narzędziach do rejestracji ANTs; Dostępna jest dodatkowa dokumentacja55.</li>
	<li>W przypadku korzystania ze środowiska wirtualnego należy ustawić liczbę jednostek centralnych (CPU), liczbę wątków i pamięć RAM zgodnie z potrzebami lub dostępnością w środowisku obliczeniowym. W przykładach użyto wirtualnego środowiska obliczeniowego z 16 procesorami, 1 wątkiem na procesor i 186 GB dostępnej pamięci RAM.</li>
	<li>Ustaw żądaną transformację i interpolację. W tym miejscu zastosowano transformację SyNAggro z interpolacją liniową dla obrazów i ogólną interpolacją etykiet dla masek o pojedynczej etykiecie, które są domyślne w dostarczonym skrypcie reg.py. 
	UWAGA: SyNAggro to symetryczna transformacja normalizacyjna, która obejmuje transformację afiniczną + odkształcalną oraz bardziej agresywną rejestrację przy użyciu dopasowania w precyzyjnej skali i większą deformację (w porównaniu ze zwykłym SyN). Alternatywne algorytmy transformacji i interpolacji są wymienione w linku do dokumentacji rejestracji ANTs w kroku 3.155.</li>
	<li>Ustaw obraz stały i ruchomy. W tym przypadku CT (maska jednoznacznikowa) została ustawiona jako obraz stały, a 1H MRI (maska z pojedynczą etykietą) została ustawiona jako ruchomy obraz.</li>
	<li>Uruchom reg.py w środowisku obliczeniowym języka Python. Pełna rejestracja może zająć 5-10 minut (przy użyciu naszych parametrów) lub dłużej, w zależności od wykorzystanych lub dostępnych zasobów obliczeniowych. Po zakończeniu zniekształcone pliki zostaną automatycznie zapisane w tym samym katalogu, co oryginalne pliki obrazów o następujących nazwach: Proton_warped.nii.gz; Ventilation_warped.nii.gz; Ventilation_label_warped.nii.gz. 
	UWAGA: Pliki NIfTI *.nii.gz są po prostu spakowanymi wersjami plików *.nii i można je rozpakować lub otworzyć według uznania. Skrypt reg.py może być modyfikowany zgodnie z potrzebami, na przykład przy użyciu różnych metod transformacji lub interpolacji, mapowania lub tworzenia katalogów plików.</li>
</ol>
4. Ocena wyników rejestracji
<ol>
	<li>Otwórz obraz CT.nii jako obraz podstawowy w żądanym oprogramowaniu do wizualizacji.</li>
	<li>Otwórz Ventilation_warped.nii.gz lub Ventilation_label_warped.nii.gz jako inny obraz i nałóż na obraz CT żądaną mapę kolorów.</li>
	<li>Przejrzyj nakładanie się obrazu lub maski 129Xe z obrazem CT we wszystkich płaszczyznach obrazu (czołowej, osiowej, strzałkowej), oceniając wizualne wyrównanie punktów orientacyjnych, takich jak granice carina i płuc (jeśli jest to dostępne na obrazie 129Xe).</li>
	<li>Sprawdź wyniki. Jeśli wyniki są zadowalające, rejestracja jest zakończona. 
	UWAGA: Zarejestrowany obraz/maskę 129Xe można pomnożyć przez maskę CT w celu usunięcia tchawicy i głównych dróg oddechowych (jeśli nie zostały usunięte przed segmentacją MRI) oraz usunięcia wszelkich sygnałów, które po rejestracji wykraczają poza granice płuc CT. W razie potrzeby można przeprowadzić dalszą kwantyfikację dla regionalnych pomiarów struktura-funkcja.</li>
	<li>Jeśli wyniki nie są zadowalające, oceń i zoptymalizuj alternatywne typy transformacji i związane z nimi parametry zgodnie z potrzebami.</li>
</ol>

RLE otrzymuje honoraria za osobiste konsultacje od VIDA Diagnostics Inc. poza zgłoszoną pracą. JAL otrzymał grant instytucjonalny od GE Healthcare oraz honoraria za wykłady od Philipsa i GE Healthcare poza zgłoszoną pracą.

Tomografia komputerowa i rezonans magnetyczny 129Xe dostarczają uzupełniających się informacji do oceny regionalnej struktury i funkcji płuc, które są najlepiej ułatwione przy użyciu rejestracji obrazu. Multimodalna rejestracja obrazu może być nietrywialna do wdrożenia, dlatego przedstawiony tutaj protokół ma na celu zapewnienie czytelnikom narzędzi do rejestracji 129Xe MRI w CT. Dostarczony protokół wykorzystuje ANTsPy dla łatwiejszej implementacji dla użytkowników z szerokim zakresem doświadczenia w przetwarzaniu obrazów przy użyciu Pythona, a nie C++, jak w konwencjonalnych ANTs. Ogólnie rzecz biorąc, ANT zapewniają ramy rejestracji obrazów typu open source, które zmniejszają potrzebę dostrajania dla różnych wskaźników i/lub par obrazów oraz wspierają powtarzalne praktyki badawcze49. W ANT zwykle stosuje się zestaw trzech kolejnych algorytmów w celu osiągnięcia optymalnej rejestracji: (1) rejestracja sztywna przy użyciu tylko obrotu i translacji, (2) rejestracja afiniczna przy użyciu rotacji i translacji oraz skalowania i ścinania oraz (3) rejestracja odkształcalna, nieliniowa. Na głębszym poziomie, trzy kroki domyślnego protokołu przewidzianego tutaj dla rejestracji CT-MR to: (1) Początkowa transformacja podobieństwa (sztywna) w celu uchwycenia dużych podobieństw między obrazami CT i MR, przygotowanie obrazów do kolejnych, bardziej wyrafinowanych transformacji. W tym kroku wykorzystano metrykę podobieństwa informacji wzajemnychMattesa 49 z 32 przedziałami histogramu, regularne próbkowanie z próbkowaniem 0,2% pikseli, optymalizację spadku gradientu o rozmiarze kroku 0,25, wielorozdzielczą piramidę Gaussa z czterema poziomami współczynników próbkowania w dół 6 x 4 x 2 x 1 (iteracje 2100 1200 1200 10) i odpowiadające jej wygładzające sigmy Gaussa 3 mm x 2 mm x 1 mm x 0 mm. (2) Transformacja afiniczna wykorzystująca dane wyjściowe ze stopnia podobieństwa jako początkowa transformacja. W tym kroku wykorzystuje się metrykę podobieństwa informacji wzajemnych Mattesa z 16 przedziałami histogramu, regularne próbkowanie z próbkowaniem 0,2% pikseli, optymalizację spadku gradientu o rozmiarze kroku 0,25, wielorozdzielczą piramidę Gaussa z czterema poziomami współczynników próbkowania w dół 4 x 2 x 2 x 1 (iteracje 2100 1200 1200 100) i odpowiadające im wygładzające sigmy Gaussa 3 mm x 2 mm x 1 mm x 0 mm. (3) Transformacja SyNAggro jako ostatni krok do dalszego udoskonalenia transformacji przy użyciu Nieliniowa, odkształcalna rejestracja. W tym kroku wykorzystano metrykę podobieństwa informacji wzajemnych Mattesa z 16 przedziałami histogramu, pełne próbkowanie, optymalizację spadku gradientu o rozmiarze kroku 0,2, wielorozdzielczą piramidę Gaussa z trzema poziomami współczynników próbkowania w dół 4 x 2 x 1 (iteracje 40 20 0) i odpowiadające jej wygładzające sigmy Gaussa 2 mm x 1 mm x 0 mm, szerokość jądra regularyzacji Gaussa wynoszącą 3 woksele do wygładzania pola transformacji aktualizacji. Są to ustawienia domyślne algorytmu transformacji SyNAggro.
Jak opisano wcześniej i użyto do rejestracji obrazu między CT a hiperspolaryzowanym gazowym MRI38, zastosowano tutaj odmianę transformacji symetrycznej normalizacji (SyN), ponieważ wykazano, że jest to algorytm o najwyższej wydajności w wyzwaniu rejestracji obrazu płucnego44. Zastosowano metrykę podobieństwa wzajemnych informacji, ponieważ ma ona tendencję do osiągania najlepszych wyników w obrazowaniu multimodalnym56. Aby jeszcze bardziej przezwyciężyć multimodalne różnice w kontraście obrazu, protokół wykorzystuje dopasowany objętościowo 1H MRI do pośredniego zarejestrowania 129Xe MRI do CT, jak po raz pierwszy opisano przez Tahira i wsp.38, a w rzeczywistości rejestruje jednoznacznikową maskę 1H do maski CT zamiast obrazów, które uzyskana transformacja jest następnie stosowana do obrazu i maski 129Xe. Można również stosować maski wieloetykietowe, na przykład płatowe lub segmentowe maski CT 21,22,23,45 lub pojemniki intensywności MRI57. Rejestracja jest wykonywana przez mapowanie 1H MRI do przestrzeni CT w celu utrzymania rozdzielczości CT w celu ilościowego określenia cech strukturalnych CT, chociaż kierunek rejestracji można odwrócić zgodnie z potrzebami. Jako dane wejściowe do potoku rejestracji protokół obsługuje obrazy i maski o pojedynczej etykiecie w formacie NIfTI, ponieważ w ten sposób wszystkie przekroje poprzeczne na obrazie 3D są zawarte w jednym pliku. Oceniliśmy ten protokół na sparowanych danych CT-129Xe MRI z dwóch niezależnych ośrodków (University of British Columbia i University of Kansas Medical Center) z dobrą wydajnością, a zatem przewidujemy, że protokół będzie dobrze stosowany w innych zestawach danych. Niemniej jednak parametry transformacji można zoptymalizować w celu poprawy wydajności w lokalnych zestawach danych zgodnie z potrzebami.
Protokół został celowo zaprojektowany tak, aby był w większości niezależny od akwizycji i segmentacji obrazu, ponieważ te kroki są zależne od dostępnego lub preferowanego sprzętu do obrazowania, protokołów obrazowania i narzędzi do analizy obrazu. Protokół CT powinien być w idealnym przypadku cienkowarstwowy, niewzmocniony kontrastem, z jądrem rekonstrukcyjnym równoważnym standardowo, aby umożliwić pomiar zwalidowanych ilościowo wskaźników miąższowych, dróg oddechowych i/lub naczyń 10,11,50. Tomografia komputerowa może być uzyskana przy pełnym wdechu, który jest najlepiej zwalidowany dla pomiarów ilościowych10, lub dopasowana objętościowo do MRI, aby lepiej ułatwić rejestrację CT-MRI i pomiary struktury i funkcji par przy tej samej objętości napompowania płuc24,30. Wydechowa tomografia komputerowa może być również wykonana i zarejestrowana w wdechowej CT w celu ilościowego określenia uwięzienia powietrza 17,18,34. Do segmentacji i analizy ilościowej dostępne są różne narzędzia programowe do tomografii komputerowej58 lub open source59. Z drugiej strony, opublikowano 129protokołów akwizycji Xe MRI9, które obecnie zalecają osobne akwizycje na wstrzymanie oddechu dla 129Xe i 1H MRI. Opracowano nowatorskie protokoły, które uzyskują 129Xe i 1H MRI w tym samym wstrzymanym oddechu53,54, a zatem mogą wyeliminować etap wstępnego przetwarzania rejestracji 1 H-129Xe. Co więcej, protokół ten koncentruje się na obrazowaniu wentylacji 129Xe MR, ale ma podobne zastosowanie do obrazowania wymiany gazowej 129Xe. Jako nowa metoda, segmentacja i kwantyfikacja 129Xe/1H MRI nie są jeszcze znormalizowane; W literaturze opisano wiele metod, które można by tutaj zastosować i zostały ładnie podsumowane w niedawnym przeglądzie60. Niezależnie od tego, w jaki sposób pozyskiwane są obrazy CT i 1 H-129Xe MR oraz w jaki sposób uzyskuje się ich maski jednokierunkowe, ten protokół rejestracyjny ma mieć szerokie zastosowanie.
Zdajemy sobie sprawę z ograniczeń obecnego protokołu, przede wszystkim z tego, że jest on w pewnym stopniu ręczny, szczególnie w przypadku wstępnego przetwarzania w celu przygotowania do rejestracji i oceny wydajności rejestracji. Zautomatyzowane metody zostały zaproponowane już wcześniej45 , a ulepszenia w istniejącym protokole w kierunku automatyzacji będą miały istotne znaczenie dla bezproblemowej translacji klinicznej. Bieżąca rejestracja jest również oparta na procesorze; Podczas gdy przetwarzanie procesora CPU jest prawdopodobnie szerzej dostępne, a rejestracja przebiega w ciągu około 10 minut, implementacja z procesorami graficznymi (GPU) i/lub głębokim uczeniem może jeszcze bardziej skrócić czas działania i potencjalnie poprawić dokładność rejestracji. Wreszcie, nie przedstawiono zaleceń ani metodologii segmentacji obrazu CT i 1H/129Xe MR. Istnieje szeroki zakres metod dostępnych dla obu, więc pozostawia się to wyborowi czytelników; Istnieje jednak ogromna szansa dla procesu obejmującego automatyczną segmentację i rejestrację, aby jeszcze bardziej przyspieszyć translację kliniczną.
Ten protokół rejestracyjny może być stosowany w warunkach badawczych lub klinicznych, w których dostępny jest hiperpolaryzowany rezonans magnetyczny 129Xe. W krajobrazie badawczym komplementarna tomografia komputerowa i rezonans magnetyczny 129Xe w dużej mierze przyczyniły się do odkrycia nowych informacji na temat regionalnej struktury i funkcji płuc, na przykład w astmie 20,21,22,28,29,30,31,32, POChP 24,25,34,35 i IPFLokal mieszkalny 37,61. Pomostem do przełożenia klinicznego są jednak interwencje płucne sterowane obrazem. Termoplastyka oskrzeli pod kontrolą obrazu przy użyciu CT i 129Xe MRI u pacjentów z ciężką astmą zapewniła mniej zabiegów bronchoskopowych, mniej zdarzeń niepożądanych przed zabiegiem i nie gorsze wyniki zgłaszane przez pacjentów w porównaniu z konwencjonalną terapią całego płuca62,63. W POChP ilościowa struktura CT i funkcja 129Xe MRI mogą sugerować różne cele bronchoskopowego zmniejszenia objętości płuc w oparciu o największe obciążenie płatów rozedmą płuc CT i nieprawidłowościami wentylacji MRI, podkreślając znaczenie łącznego rozważenia struktury i funkcji23. Ponadto zaproponowano schematy funkcjonalnej radioterapii płuc40,64 w celu uchronienia regionów z zachowaną funkcją wentylacji i wymiany gazowej w MRI przed nadmiernym narażeniem na promieniowanie. Dodatkowe możliwości obrazowania w interwencjach pulmonologicznych obejmują chirurgiczną resekcję raka płuca65, umieszczenie stentu w drogach oddechowych i zastawki w POChP oraz inne nowatorskie terapie bronchoskopowe POChP lub przewlekłego zapalenia oskrzeli, takie jak termiczna ablacja parą, krioterapia lub reoplastyka66,67. Rycina 4 ilustruje zaburzenia wentylacji płatowej tomografii komputerowej, rozedmy płuc i rezonansu magnetycznego u pacjenta z POChP, które można uwzględnić w planowaniu leczenia. Płuca pozostają jedną z ostatnich granic ludzkiego ciała dla interwencji sterowanych obrazem; Tomografia komputerowa i rezonans magnetyczny 129Xe dostarczają uzupełniających się informacji, które poszerzyły naszą wiedzę na temat struktury i funkcji płuc, które można teraz zastosować w interwencjach płucnych sterowanych obrazem. Przedstawiony tutaj protokół rejestracji CT-129Xe MRI może umożliwić dalsze odkrywanie struktury i funkcji płuc, a także interwencje sterowane obrazem w celu poprawy opieki, leczenia i wyników dla pacjentów z chorobami układu oddechowego.

Hiperspolaryzowany gazowy rezonans magnetyczny (MRI) pojawił się po raz pierwszy jako nowatorska funkcjonalna metoda obrazowania płuc do oceny rozkładu wentylacji płuc prawie trzy dekady temu1. Od tego czasu badania naukowe z wykorzystaniem hiperspolaryzowanego rezonansu magnetycznego gazu ujawniły liczne informacje na temat natury funkcji płuc u pacjentów z przewlekłymi chorobami płuc, takimi jak astma, przewlekła obturacyjna choroba płuc (POChP) i mukowiscydoza2,3,4,5,6. Zarówno hiperspolaryzowany gaz 3He, jak i 129Xe były używane historycznie; jednak 129Xe jest teraz głównym środkiem wdychanym ze względu na ograniczoną dostępność gazu 3He. 129 Rozdział 129Xe również swobodnie dyfunduje przez błonę pęcherzyków płucnych i jest wchłaniany przez czerwone krwinki w naczyniach włosowatych płucnych; w tej tak zwanej "fazie rozpuszczonej" 129Xe rezonuje z unikalnymi częstotliwościami, które pozwalają na pomiar regionalnej wymiany gazowej w jednym skanowaniu wstrzymanym na oddechu4,7,8. W celu kwantyfikacji, dopasowane objętościowo obrazy anatomiczne 1H MR są zwykle pozyskiwane jednocześnie w celu jednoczesnej rejestracji z 129Xe w celu wyznaczenia granic jamy klatki piersiowej. Konwencjonalny 1-godzinnyrezonans magnetyczny nie dostarcza jednak dalszych informacji o strukturze płuc. Impuls do klinicznego translacji hiperspolaryzowanego 129Xe MRI wzrósł w ostatnich latach wraz z zatwierdzeniem przez brytyjską NHS w 2015 r. i zatwierdzeniem US FDA pod koniec 2022 r. 5,9, jednak zaawansowana charakterystyka strukturalna nadal w większości nie jest dostępna w arsenale MRI płuc.
Tomografia komputerowa klatki piersiowej (CT) pozostaje podstawą klinicznej oceny obrazowania płuc, dostarczając trójwymiarowych obrazów struktury płuc o wysokiej rozdzielczości przy użyciu konwencjonalnych protokołów obrazowania. Podejścia ilościowe umożliwiły szybkie i powtarzalne pomiary integralności miąższu, takich jak rozedma płuc i śródmiąższowe nieprawidłowości płuc, morfologia dużych dróg oddechowych i unaczynienie płuc oraz regionalna charakterystyka anatomiczna poprzez identyfikację i segmentację płatów płuc10,11. W przestrzeni badawczej ilościowa tomografia komputerowa jest szeroko stosowana w celu lepszego zrozumienia zmian strukturalnych i ich związków z wynikami pacjentów w astmie i POChP w dużych badaniach obserwacyjnych, takich jak Program Badań nad Ciężką Astmą (SARP)12, Genetyka epidemiologii POChP (POChP)13, Subpopulacje i pośrednie wyniki w badaniu POChP (SPIROMICS)14, Ocena POChP podłużnie w celu identyfikacji predykcyjnych zastępczych punktów końcowych (ECLIPSE)15 oraz Kanadyjska kohorta obturacyjnej choroby płuc (CanCOLD)16. Alternatywne metody tomografii komputerowej, takie jak obrazowanie wydechowe17,18 lub modele obliczeniowe19 mogą uzyskiwać informacje funkcjonalne, ale te metody są pośrednie, a konwencjonalna tomografia komputerowa nie dostarcza wiele do funkcjonalnej charakterystyki płuc.
Razem wzięte, CT i 129Xe MRI dostarczają uzupełniających się informacji o strukturze i funkcji płuc, które mogą być wykorzystane do analizy regionalnej za pomocą rejestracji obrazu. Płaty płuc zidentyfikowane w tomografii komputerowej pozwoliły na scharakteryzowanie wzorców wentylacji MRI w astmie20,21,22, POChP23,24, rozstrzenie oskrzeli25 i rak płuc26,27. Nieprawidłowości wentylacji MRI w astmie zostały również bezpośrednio dopasowane przestrzennie do nieprawidłowo przebudowanych dużych dróg oddechowych28,29,30,31 i zatrzymywanie powietrza wskazujące na dysfunkcję małych dróg oddechowych20,32 mierzone na tomografii komputerowej, oraz do badania regionalnych odpowiedzi na leczenie po termoplastyce oskrzeli całego płuca33. W POChP nieprawidłowości wentylacji MRI zostały powiązane z dysfunkcją małych dróg oddechowych w łagodniejszych chorobach i rozedmą płuc w cięższych chorobach34,35,36. Poza obrazowaniem wentylacji w obturacyjnej chorobie płuc, w idiopatycznym zwłóknieniu płuc wykazano również niejednorodne relacje przestrzenne między nieprawidłowościami śródmiąższowymi płuc w tomografii komputerowej a wzorcami wymiany gazowej 129Xe MRI37. Takie badania pozwoliły na głębsze zrozumienie regionalnej struktury i funkcji płuc w szeregu chorób płuc, które mogą być wykorzystane do informowania o przyszłych interwencjach sterowanych obrazem.
Bezpośrednia rejestracja anatomicznego tomografu komputerowego i funkcjonalnego hiperspolaryzowanego rezonansu magnetycznego gazu jest wyzwaniem, jednak ze względu na zasadniczo różny kontrast obrazowania między tymi dwiema metodami, brak sygnału hiperpolaryzacji gazu w obszarach nieprawidłowości wentylacji i potencjalnie różne objętości płuc. <silna klasa="xfig">Rysunek 1 pokazuje cztery przykłady 129Xe i sparowanych anatomicznych 1H MRI i CT u zdrowego ochotnika (<silna klasa="xfig">Rysunek 1A) i trzech uczestników z przewlekłą obturacyjną chorobą płuc (POChP; <silna klasa="xfig">Rysunek 1B-D), podkreślając niejednorodne wzorce wentylacji 129Xe i różne brakujące granice płuc w przypadkach POChP. Kluczem do pokonania tych wyzwań było wykorzystanie anatomicznego rezonansu magnetycznego 1H uzyskanego jednocześnie z hiperspolaryzowanym rezonansem magnetycznym gazu jako etapu pośredniego rejestrowania hiperspolaryzowanego rezonansu magnetycznego gazu w tomografii komputerowej34,38. Wczesne prace polegały na równoległym porównaniu wizualnym i ręcznej segmentacji struktur CT, takich jak płaty płuc, w przestrzeni MRI20. Postępy w zasobach obliczeniowych i narzędziach do przetwarzania obrazów typu open source umożliwiły trójwymiarową rejestrację tomografii komputerowej i hiperspolaryzowanego rezonansu magnetycznego gazem, na przykład przy użyciu niezależnego od modalności deskryptora sąsiedztwa (MIND)23,30,34,39,40,41 lub Advanced Normalization Toolkit ( ANTs) registration21,22,27,31,32,37,38,42,43, z których obaj uzyskali najlepsze wyniki w wyzwaniu rejestracji obrazu płucnego44. Jedna z nowatorskich metod połączyła dwie rejestracje, zamiast traktować je niezależnie45, która została zaimplementowana w pełnym potoku analizy obrazu płuc przeznaczonym do fenotypowania choroby płuc46. Ogólnie rzecz biorąc, dokładność rejestracji między hiperspolaryzowanym gazem a rezonansem magnetycznym w tomografii komputerowej została poprawiona przy użyciu pośredniego 1 H step38 i zastosowaniu podejść odkształcalnych w porównaniu z podejściami tylko afinicznymi38,45.
Celem tutaj jest zbudowanie na podstawie istniejącej literatury i dostarczenie protokołu do rejestracji obrazów 129Xe MR do CT za pomocą platform open-source47,48,49. Protokół jest implementowany przy użyciu ANTsPy i, zgodnie z poprzednią pracą work38, rejestruje jednoznacznikową maskę płucną z 1H MRI do jednoznakowej maski płuc z CT; Powstała transformacja jest następnie stosowana do obrazu 129Xe w celu odwzorowania go w przestrzeni obrazu CT. Przedstawiony protokół ma być odpowiedni dla warunków badawczych lub klinicznych, w stosownych przypadkach, i dostępny jest hiperpolaryzowany rezonans magnetyczny 129Xe.
Dla kontekstu, akwizycja i analiza obrazów dla przykładów podanych tutaj zostały przeprowadzone w następujący sposób. Tomografia komputerowa klatki piersiowej została pobrana przy pełnym wdechu (całkowita pojemność płuc, TLC) zgodnie z ustalonym protokołem badań nad niskimi dawkami50 o parametrach: kolimacja 64 x 0,625, szczytowe napięcie 120 kilonapięć, prąd lampy 100 mA, czas obrotu 0,5 s, podziałka spirali 1,0, grubość warstwy 1,25 mm, odstępy między warstwami 0,80 mm, jądro rekonstrukcji standardowej, pole widzenia wyświetlacza ograniczone do najbardziej bocznych zakresów płuc (w celu maksymalizacji rozdzielczości przestrzennej). Segmentację i analizę tomografii komputerowej przeprowadzono przy użyciu komercyjnego oprogramowania (patrz tabela materiałów).
129Xe i 1 H MRI z dopasowaną objętością zostały wykonane zgodnie z opublikowanymi wytycznymi9. Aby uzyskać pełne informacje na temat akwizycji MRI i protokołu, czytelnicy są kierowani do innego artykułu z tej kolekcji51. Segmentację i rejestrację MRI przeprowadzono przy użyciu półautomatycznego niestandardowego potoku przy użyciu grupowania k-średnich dla segmentacji 129Xe, wzrostu regionu zasianego dla segmentacji 1H i rejestracji afinicznej opartej na punktach orientacyjnych w celu mapowania obrazu 1H na obraz 129Xe52. Rejestracja afiniczna jest zazwyczaj wystarczająca do rejestracji 1 H-129Xe MR, aby uwzględnić większość różnic w napompowaniu płuc lub pozycji pacjenta między akwizycjami; Odkształcalna rejestracja zazwyczaj nie jest konieczna. Etap rejestracji 1 H-129Xe można wyeliminować przy jednoczesnym uzyskaniu 129Xe i 1H MRI w tym samym wstrzymaniu oddechu53,54.

<table><tbody><tr><td>3D Slicer</td><td>Brigham and Women's Hospital (BWH)</td><td>https://www.slicer.org/</td> <td>Oprogramowanie do analizy/wizualizacji obrazu; open source</td></tr><tr><td>ANTsPy</td><td>NA</td><td>https://github.com/ANTsX/ANTsPy</td><td>Infrastruktura kodowania; open source</td></tr><tr><td>ITK-SNAP</td><td>NA</td><td></td> http://www.itksnap.org/pmwiki/pmwiki.php <td>Oprogramowanie do analizy/wizualizacji obrazu; open source</td></tr><tr><td>MAGNETOM Vida 3.0T MRI</td><td>Siemens Healthineers</td><td>NA</td><td>Może to być dowolny skaner 1,5 T lub 3,0 T z możliwością szerokopasmowego obrazowania</td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>Mathworks</td><td>https://www.mathworks.com/products/matlab.html</td><td>Ogólne oprogramowanie, dobre do analizy obrazu; dostępne w ramach subskrypcji</td></tr><tr><td>reg.py</td><td>NA</td><td>NA</td><td>Skrypt rejestracyjny (plik uzupełniający 1)</td></tr><tr><td>Skaner tomograficzny Revolution HD</td><td>GE Healthcare</td><td>NA</td><td>Może to być dowolny tomograf komputerowy z &ge; 64 detektory</td></tr><tr><td>VIDA Insights</td><td>VIDA Diagnostics Inc.</td><td>Oprogramowanie do</td><td>analizy NA CT; może być dowolne do generowania masek</td></tr></tbody></table>

multimodalne obrazowanie płuc: wykorzystanie uzupełniających informacji z tomografii komputerowej i hiperpolaryzowanego rezonansu magnetycznego 129xe do oceny struktury i funkcji płuc

Multi-modal Pulmonary Imaging: Using Complementary Information from CT and Hyperpolarized 129Xe MRI to Evaluate Lung Structure-Function

Hiperspolaryzowany rezonans magnetyczny 129Xe jest nową techniką oceny i pomiaru regionalnej funkcji płuc, w tym dystrybucji gazu płucnego i wymiany gazowej. Tomografia komputerowa klatki piersiowej (CT) nadal pozostaje klinicznym złotym standardem w obrazowaniu płuc, częściowo ze względu na szybkie protokoły tomografii komputerowej, które uzyskują obrazy o wysokiej rozdzielczości w ciągu kilku sekund, oraz powszechną dostępność tomografów komputerowych. Podejścia ilościowe umożliwiły ekstrakcję strukturalnych pomiarów miąższu płuc, dróg oddechowych i naczyń krwionośnych z tomografii komputerowej klatki piersiowej, które zostały ocenione w wielu badaniach klinicznych. Razem CT i 129Xe MRI dostarczają uzupełniających się informacji, które można wykorzystać do oceny regionalnej struktury i funkcji płuc, co skutkuje nowymi informacjami na temat zdrowia i chorób płuc. 129 Rozdział 129Rejestracja obrazu Xe MR-CT może być wykonana w celu pomiaru regionalnej struktury i funkcji płuc, lepszego zrozumienia patofizjologii chorób płuc oraz przeprowadzenia interwencji płucnych pod kontrolą obrazu. W tym miejscu przedstawiono metodę rejestracji 129Xe MRI-CT w celu wsparcia jej wdrożenia w warunkach badawczych lub klinicznych. Podsumowano również metody rejestracji i aplikacje, które zostały dotychczas zastosowane w literaturze, a także przedstawiono sugestie dotyczące przyszłych kierunków, które mogą jeszcze bardziej przezwyciężyć wyzwania techniczne związane z rejestracją obrazów 129Xe MR-CT i ułatwić szersze wdrożenie regionalnej oceny struktury i funkcji płuc.

W niniejszym badaniu prospektywnie pozyskano sparowane obrazy CT oraz 129Xe MRI w warunkach badawczych w celu charakterystyki regionalnej struktury i funkcji płuc oraz prowadzenia bronchoskopii pod kontrolą obrazową w szerokim zakresie chorób i stanów płuc. Rycina 3 przedstawia zarejestrowaną wentylację w 129Xe MRI oraz obrazy CT w płaszczyznach czołowej i strzałkowej u czterech reprezentatywnych uczestników o różnych wzorcach wentylacji w MRI (tych samych uczestników co na Rycina 1). Zarejestrowana maska etykiet 129Xe MR pokazuje klastry intensywności sygnału 129Xe – od defektów wentylacji lub braku sygnału po sygnały hiperintensywne – a następnie została pomnożona przez maskę etykiet CT w celu usunięcia tchawicy i głównych dróg oddechowych. Inspekcja wizualna wykazuje dobre dopasowanie wszystkich granic płuc u zdrowego uczestnika (Rycina 3A) z homogeniczną wentylacją, z wyjątkiem kąta przeponowo-żebrowego w prawym płucu. Rozbieżność ta może wynikać z różnic w rozdzielczości między dwiema modalnościami lub z dystorsji geometrycznej w 129Xe/1H MRI; stanowi ona jednak niewielką część całkowitej objętości płuc. U trzech uczestników z POChP również odnotowano dobre dopasowanie granic płuc, tam gdzie były one dostępne. Przedstawione tutaj przykłady POChP obejmują rozlane zaburzenia wentylacji (Rycina 3B), zaburzenia wentylacji w górnych płatach z brakiem granic płuc w okolicy wierzchołkowej (Rycina 3C) oraz zaburzenia wentylacji w dolnych płatach z brakiem granic płuc w okolicy przeponowej (Rycina 3D).
Autorzy zazwyczaj decydują się na inspekcję wizualną zarejestrowanych obrazów i nie przeprowadzają prospektywnej ilościowej oceny jakości rejestracji ze względu na naturę różnic w kontraście multimodalnym pomiędzy CT a MRI 129Xe. Powszechnymi wskaźnikami ilościowymi jakości rejestracji są współczynnik Dice'a lub błąd rejestracji celu (TRE). Współczynniki Dice'a można by oceniać pomiędzy zarejestrowanymi obrazami 1H (ruchomymi) a CT (stałymi); byłoby to jednak rozwiązanie pośrednie, ponieważ obrazy 1H służą jako pomost pośredniczący w rejestracji obrazów 129Xe, a interesujące pomiary pochodzą z MRI 129Xe. TRE można określić ilościowo poprzez umieszczenie znaczników fiducjalnych na obrazach stałych i ruchomych; jednak rozmieszczanie znaczników jest czasochłonnym procesem manualnym, a charakter nieprawidłowości wentylacyjnych w MRI 129Xe oznacza, że dostępne punkty orientacyjne anatomiczne mogą być ograniczone. Chociaż carina tchawicy i kąty przeponowo-żebrowe zazwyczaj służą jako łatwe punkty orientacyjne, uczestnicy na Rysunku 3C,D obrazują ciężkie przypadki, w których liczba oczywistych punktów orientacyjnych jest ograniczona. Stosując podobny schemat rejestracji w programie ANTs, Tahir i wsp. osiągnęli TRE w zakresie od 8,8 mm do 19,7 mm38, co jest wartością niewielką w stosunku do wielkości płuc (typowy obszar widzenia 350-400 mm) i jest zatem akceptowalne; autorzy przewidują, że przy zastosowaniu obecnego schematu TRE może być podobne.
<img alt="Porównanie obrazowania płuc z wykorzystaniem hiperpolaryzowanego 129Xe MRI, 1H MRI oraz tomografii komputerowej (CT); wyniki metod diagnostycznych." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66257/66257fig01.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 1"> 
Rysunek 1: Płucne 129Xe, 1H oraz CT. Przykłady obrazowania 129Xe oraz dopasowanego objętościowo anatomicznego 1H MRI z odpowiadającą im tomografią komputerową (CT) u zdrowego uczestnika (A) oraz u trzech uczestników z przewlekłą obturacyjną chorobą płuc (POChP; B, C, D) wykazujących różne wzorce wentylacji 129Xe. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66257/66257fig01large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Schemat obrazowania płuc: rejestracja CT i MRI, segmentacja dla analizy ^1H-^129Xe; wstępne przetwarzanie danych." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66257/66257fig02v2.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 2"> 
Rycina 2: Ogólny schemat analizy i rejestracji obrazów. Obrazy wejściowe CT, 129Xe MR oraz 1H MR są najpierw segmentowane w celu wygenerowania masek z pojedynczą etykietą. Obraz/maska 1H MR jest najpierw transformowany do obrazu/maski 129Xe. Wszystkie obrazy i maski CT, 129Xe oraz 1H są konwertowane do plików NIfTI, które są następnie wykorzystywane do rejestracji 129Xe-CT. Maska 1H jest transformowana do przestrzeni obrazu CT, a transformacja ta jest następnie stosowana do obrazu/maski 129Xe. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66257/66257fig02large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Analiza MRI płuc wykazująca deficyty sygnałów hiperintensywnych; rzuty strzałkowy, czołowy i osiowy; obrazowanie diagnostyczne." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66257/66257fig03.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 3"> 
Rycina 3: Wyniki rejestracji 129Xe MRI-CT. Wyniki rejestracji dla czterech reprezentatywnych uczestników przedstawionych na Rycina 1, gdzie 129Xe jest zaznaczone kolorem cyjanowym, nałożonym na obraz CT w skali szarości. Zaobserwowano dobrą zgodność wszystkich granic płuc u zdrowego uczestnika (A) z jednorodną wentylacją, z wyjątkiem kąta żebrowo-przeponowego w prawym płucu. Odnotowano również dobrą zgodność granic płuc u trzech uczestników z POChP, tam gdzie były one dostępne, obejmującą rozlane zaburzenia wentylacji (B), zaburzenia wentylacji w górnych płatach z brakiem granic płuca w okolicy szczytowej (C) oraz zaburzenia wentylacji w dolnych płatach z brakiem granic płuca przy przeponie (D). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66257/66257fig03large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Schemat analizy MRI-CT płuc; przekroje czołowy i strzałkowy, wyniki badań wentylacji i perfuzji." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66257/66257fig04v2.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 4"> 
Rycina 4: Pomiary struktury i funkcji płatów u uczestnika z POChP. Płatowy rozedma w CT mierzona jako obszary o niskiej gęstości poniżej -950 jednostek Hounsfielda (LAA950, żółty) oraz procentowy deficyt wentylacji w MRI 129Xe (VDP, cyjan) wygenerowany po rejestracji 129Xe MR-CT, jako przykład regionalnej oceny dla planu leczenia sterowanego obrazem. Schemat konturów płatowych przedstawiono w płaszczyznach strzałkowych. RUL = prawy płat górny; RML = prawy płat środkowy; RLL = prawy płat dolny; LUL = lewy płat górny; LLL = lewy płat dolny. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66257/66257fig04large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.</a>
Plik uzupełniający 1: Skrypt reg.py. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66257/reg.zip" target="_blank">Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.</a>

CT i 129Xe MRI dostarczają uzupełniających informacji o strukturze i funkcji płuc, które mogą być wykorzystane do analizy regionalnej za pomocą rejestracji obrazu. W tym miejscu udostępniamy protokół, który opiera się na istniejącej literaturze dotyczącej rejestracji obrazów 129Xe MR do CT przy użyciu platform typu open source.

Multimodalne obrazowanie płuc: wykorzystanie uzupełniających informacji z tomografii komputerowej i hiperpolaryzowanego rezonansu magnetycznego 129Xe do oceny struktury i funkcji płuc

Hyperpolarized 129Xe gas MRI is an emerging technique to evaluate and measure regional lung function including pulmonary gas distribution and gas ...

Aby rozpocząć, otwórz obrazy, a następnie maski w żądanym oprogramowaniu do wizualizacji obrazu, aby sprawdzić, czy orientacja obrazu i maski są zgodne ze wszystkimi plikami CT, Proton i Xenon. Następnie zapisz obrazy DICOMS i maski z pojedynczą etykietą jako pliki NIfTI w tym samym folderze co plik reg. py.Aby zarejestrować się w tomografii komputerowej Xenon MRI, otwórz plik reg. py w żądanej konfiguracji środowiska obliczeniowego języka Python. W przypadku korzystania ze środowiska wirtualnego należy ustawić liczbę jednostek centralnych, liczbę wątków i pamięć RAM zgodnie z potrzebami lub dostępnością w środowisku obliczeniowym.Następnie ustaw żądaną transformację i interpolację, a następnie nieruchomy i ruchomy obraz. Uruchamianie reg. py w środowisku obliczeniowym języka Python.Po zakończeniu rejestracji przejdź do oceny. Zachowując obraz ct. nii jako obraz podstawowy, otwórz wentylację warp.nii.gz jako inny obraz i nałóż go na obraz CT z żądaną mapą kolorów. Przejrzyj nakładanie się obrazu ksenonowego MR z obrazem CT na wszystkich płaszczyznach obrazu, aby ocenić wizualne wyrównanie punktów orientacyjnych, takich jak granice carina i płuc. Wyniki rejestracji wykazały dobre wyrównanie wszystkich granic płuc u zdrowego uczestnika.U trzech uczestników z przewlekłą obturacyjną chorobą płuc stwierdzono dobre wyrównanie granic płuc, począwszy od nieprawidłowości wentylacji rozproszonej, nieprawidłowości wentylacji górnego płata z brakiem wierzchołkowych granic płuc i nieprawidłowości wentylacji dolnego płata z brakiem przeponowych granic płuc.

multi-modal-pulmonary-imaging-using-complementary-information-from-ct

Research

JoVE Journal

Medicine

Medycyna

Tutaj prezentujemy protokół uzyskiwania wysokiej jakości hiperpolaryzowanych obrazów rezonansu magnetycznego ksenonu-129, obejmujący sprzęt, oprogramowanie, akwizycję danych, wybór sekwencji, zarządzanie danymi, wykorzystanie przestrzeni k i analizę szumów.

Rozwiązywanie problemów i zapewnienie jakości w hiperspolaryzowanym ksenonowym rezonansie magnetycznym: narzędzia do pozyskiwania wysokiej jakości obrazów

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.

Pozyskiwanie hiperspolaryzowanych obrazów rezonansu magnetycznego 129xe wentylacji płuc

Rękopis przedstawia szczegółowy protokół użycia hiperspolaryzowanego odzyskiwania nasycenia chemicznego ksenonu-129 (CSSR) do śledzenia wymiany gazowej w płucach, oceny pozornej grubości ściany przegrody pęcherzykowej i pomiaru stosunku powierzchni do objętości. Metoda ta może pomóc w diagnozowaniu i monitorowaniu chorób płuc.

Ilościowa miara struktury i funkcji płuc uzyskana z hiperpolaryzowanej spektroskopii ksenonowej

Tutaj opisujemy implementację funkcjonalnego rezonansu magnetycznego płuc z rozdzielczą fazą jako technikę rezonansu magnetycznego protonów bez środka kontrastowego do oceny dynamiki wentylacji płuc i perfuzji. Przetestowana i możliwa do zastosowania w różnych dziedzinach i grupach wiekowych, może w przyszłości usprawnić podejmowanie decyzji klinicznych, pomagając w ilościowym określaniu choroby i monitorowaniu terapii.

Funkcjonalny rezonans magnetyczny płuc z rozdzieleniem fazowym do oceny wentylacji i perfuzji płuc (V/Q)

Trójwymiarowe (3D) funkcjonalne płuco z rozdzielczością fazową (PREFUL) to technika funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (MRI), która pozwala na ilościowe określenie wentylacji regionalnej całej objętości płuc człowieka, przy użyciu oddychania oddechowego i akwizycji bez środka kontrastowego przez 8 minut. W tym miejscu przedstawiamy protokół MR do zbierania i analizowania danych obrazowania 3D PREFUL.

Trójwymiarowe funkcjonalne obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego płuc z rozdzielczością fazową

Opisano protokół do generowania obrazów strukturalnych płuc o wysokiej rozdzielczości za pomocą rezonansu magnetycznego (MRI) o ultrakrótkim czasie echa (UTE). Protokół ten pozwala na uzyskanie obrazów za pomocą prostej sekwencji impulsów MRI podczas swobodnego oddychania.

Strukturalny rezonans magnetyczny płuc przy użyciu obrazowania ultrakrótkiego echa przy swobodnym oddychaniu, samobramkowaniu

Termoplastyka oskrzeli to niefarmakologiczna procedura stosowana w ciężkiej astmie utrwalonej, która polega na dostarczaniu energii termicznej do ściany dróg oddechowych w precyzyjnie kontrolowany sposób w celu redukcji nadmiernej masy mięśni gładkich oskrzeli. Zmniejszenie masy mięśni gładkich ogranicza zdolność dróg oddechowych do kurczenia się, co w konsekwencji zmniejsza częstotliwość napadów astmy.

Termoplastyka oskrzeli: nowatorskie podejście terapeutyczne w ciężkiej astmie

Ten artykuł zawiera przegląd multimodalnego podejścia do oceny powrotu do zdrowia po wstrząśnieniu mózgu u młodych sportowców.  Opisany protokół wykorzystuje ocenę wyników przed i po wstrząśnieniu mózgu w wielu różnych dziedzinach i może stanowić podstawę do opracowania ulepszonych protokołów rehabilitacji po wstrząśnieniu mózgu, specyficznych dla społeczności sportu młodzieżowego.

Multimodalne podejście do oceny powrotu do zdrowia u młodych sportowców po wstrząśnieniu mózgu

Przedstawiamy protokół do oceny szybkości usuwania płynu z pęcherzyków płucnych lub obrzęku płuc u noworodków myszy za pomocą technologii obrazowania rentgenowskiego.

Obrazowanie rentgenowskie w czasie rzeczywistym objętości płynu płucnego w płucach noworodków myszy

Tutaj opisujemy dwie miary funkcji płuc - pletyzmografię barometryczną, która pozwala na pomiar objętości płuc, oraz kapnografię wolumetryczną, narzędzie do pomiaru anatomicznej martwej przestrzeni i jednorodności dróg oddechowych. Techniki te mogą być stosowane niezależnie lub w połączeniu do oceny funkcji dróg oddechowych przy różnych objętościach płuc.

Połączenie kapnografii wolumetrycznej i pletyzmografii barometrycznej w celu pomiaru zależności między strukturą a funkcją płuc

Poznaj protokół rejestracji obrazów CT i 129Xe MRI w celu szczegółowej analizy struktury i funkcji płuc. Metoda wykorzystuje otwarte platformy do obrazowania regionalnego.

Multimodalne obrazowanie płuc: wykorzystanie uzupełniających informacji z tomografii komputerowej i hiperpolaryzowanego rezonansu magnetycznego 129Xe do oceny struktury i funkcji płuc (Wideo) | JoVE Journal

Multimodalne obrazowanie płuc: wykorzystanie uzupełniających informacji z tomografii komputerowej i hiperpolaryzowanego rezonansu magnetycznego ¹²⁹Xe do oceny struktury i funkcji płuc

Przeglądaj więcej filmów