Solução de problemas e garantia de qualidade em imagens de ressonância magnética de xenônio hiperpolarizado: ferramentas para aquisição de imagens de alta qualidade

Resumo

Aqui, apresentamos um protocolo para obtenção de imagens de ressonância magnética hiperpolarizada de alta qualidade de xenônio-129, abrangendo hardware, software, aquisição de dados, seleção de sequência, gerenciamento de dados, utilização do espaço k e análise de ruído.

Resumo

A ressonância magnética de xenônio hiperpolarizada (HP) (RM ^{de 129}Xe) é uma modalidade de imagem recentemente aprovada pela Federal Drug Administration (FDA) que produz imagens de alta resolução de uma respiração inalatória de gás xenônio para investigação da função pulmonar. No entanto, a implementação da RM ¹²⁹Xe é um desafio único, pois requer hardware e equipamentos especializados para hiperpolarização, aquisição de bobinas de imagem de xenônio e software de bobinas, desenvolvimento e compilação de sequências de imagens de RM multinucleares e reconstrução/análise de dados adquiridos. Sem a devida experiência, essas tarefas podem ser assustadoras, e a falha em adquirir imagens de alta qualidade pode ser frustrante e cara. Aqui, apresentamos alguns protocolos de controle de qualidade (CQ), práticas de solução de problemas e ferramentas úteis para¹²⁹sites de RM Xe, que podem ajudar na aquisição de dados otimizados e de alta qualidade e resultados precisos. A discussão começará com uma visão geral do processo de implementação da ressonância magnética HP ¹²⁹Xe, incluindo requisitos para um laboratório de hiperpolarizador, a combinação de hardware/software de bobina de ressonância magnética de ¹²⁹Xe, considerações de aquisição e sequência de dados, estruturas de dados, espaço k e propriedades de imagem, e características de sinal e ruído medidos. Dentro de cada uma dessas etapas necessárias estão oportunidades para erros, desafios e ocorrências desfavoráveis que levam à baixa qualidade da imagem ou falha na imagem, e esta apresentação visa abordar alguns dos problemas mais comumente encontrados. Em particular, a identificação e caracterização de padrões anômalos de ruído nos dados adquiridos são necessárias para evitar artefatos de imagem e imagens de baixa qualidade; exemplos serão dados e estratégias de mitigação serão discutidas. Nosso objetivo é tornar o processo de implementação da RM ¹²⁹Xe mais fácil para novos sites, fornecendo algumas diretrizes e estratégias para solução de problemas em tempo real.

Introdução

Por mais de um século, a avaliação da função pulmonar baseou-se principalmente em medidas globais da espirometria e da pletismografia corporal. No entanto, esses testes tradicionais de função pulmonar (TFP) são limitados em sua capacidade de captar as nuances regionais da doença em estágio inicial e alterações sutis no tecido pulmonar¹. A medicina nuclear com radiotraçadores inalatórios tem sido amplamente utilizada para a avaliação de incompatibilidades ventilação/perfusão comumente associadas a embolia pulmonar, mas envolve radiação ionizante e apresenta menor resolução. Em contraste, a tomografia computadorizada (TC) emergiu como o padrão-ou....

Protocolo

O protocolo descrito abaixo segue as diretrizes e padrões estabelecidos pelo Comitê de Ética em Pesquisa com Seres Humanos da Universidade de Missouri, garantindo a condução ética do estudo e a proteção dos direitos, segurança e bem-estar dos participantes.

NOTA: Para garantir a confiabilidade e a precisão dos estudos de RM de xenônio hiperpolarizado, é crucial realizar uma caracterização rigorosa das imagens adquiridas, seguir um protocolo abrangente e empregar estratégias eficazes de solução de problemas. A sessão de imagem envolve várias etapas: hiperpolarização gasosa, comunicação bobina/scanner ¹²⁹Xe, espectroscopia ^129....

Resultados

A Figura 4 apresenta os resultados da análise de caracterização do ruído realizada no exame de ruído. O gráfico demonstra o impacto do ruído regular e irregular no espaço k, onde o desvio da linha de referência y=x ideal é observado. O ruído regular leva a um padrão contínuo no espaço k, enquanto o ruído irregular resulta em outliers de alto valor no gráfico QQ.

Passando para a Figura 5, uma série de imagens pulmonares obtidas por RM .......

Discussão

A capacidade de solucionar problemas de ressonância magnética ¹²⁹Xe é uma habilidade necessária e pode ajudar a mitigar problemas em tempo real. Até que uma infraestrutura de gás hiperpolarizado possa ser comprada de uma única parte e obter apoio dos fabricantes de scanners, essas tarefas de controle de qualidade são de responsabilidade exclusiva dos laboratórios individuais. O objetivo deste manuscrito é fornecer ao leitor práticas úteis e sugestões para o evento inevitável de má aquisição de dados. Embora te.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Estação de medição de polarização	Polerean	42881	https://polarean.com/
Vaso de pressão com válvula de êmbolo	Ace glass	8648-85	https://www.aceglass.com/html/3dissues/Pressure_Vessels/offline/download.pdf
Saco Tedlar	Jensen inerte	GST381S-0707TJO	http://www.jenseninert.com/
Hiperpolarizador de xenônio 9820	Polerean	49820	https://polarean.com/
loop de xenônio	Soluções de ressonância magnética clínica	Dispositivo personalizado	https://www.sbir.gov/sbc/clinical-mr-solutions-llc
bobina de colete de xenônio	Soluções de ressonância magnética clínica		https://www.sbir.gov/sbc/clinical-mr-solutions-llc

bobina de