Quantificação Imagem por Ressonância Magnética de perfusão pulmonar usando Labeling rotação Calibrado Arterial

O objetivo geral do experimento a seguir é usar técnicas fisiológicas combinadas com ressonância magnética para medir a distribuição da perfusão pulmonar de forma não invasiva sob diferentes condições inspiradas de oxigênio. Isso é conseguido primeiro treinando um sujeito para prender a respiração na capacidade residual funcional durante a aquisição da imagem e respirar durante o intervalo entre as imagens para permitir a coleta de várias imagens. Como segunda etapa, o sujeito é equipado com a máscara facial e o tubo inspiratório e expiratório é conectado para fornecer as diferentes misturas de gases ao sujeito e coletar amostras de gases expiratórios para fazer medições metabólicas.

Em seguida, no scanner de ressonância magnética, após uma imagem localizadora, marcação de spin arterial e gradiente rápido multieco, sequências de eco são usadas para obter imagens de fluxo sanguíneo pulmonar e densidade de prótons. As imagens resultantes são quantificadas para fornecer a distribuição do fluxo sanguíneo pulmonar expresso em mililitros por minuto por grama derivado das duas imagens de RM diferentes. A principal vantagem dessa técnica é que a perfusão pulmonar é medida de forma não invasiva in vivo sem exposição à radiação ionizante, permitindo medidas repetidas.

Este método pode fornecer informações sobre os mecanismos que controlam a distribuição espacial da perfusão pulmonar e também pode ser usado para estudar outros mecanismos fisiológicos dentro do ambiente de varredura de MS. Demonstrando os procedimentos hoje estarão o centeio TSIA, um estudante de pós-graduação Sebastian Verta e os bolsistas de pós-doutorado da RU Carlos SA de nosso laboratório antes de executar o experimento. Primeiro, obtenha o consentimento por escrito e informado do sujeito da pesquisa e peça que ele preencha um formulário de triagem de segurança de ressonância magnética.

Realize também um exame físico, teste de função pulmonar e uma sessão de treinamento em que o sujeito aprende a prender a respiração na capacidade residual funcional. Ou o FRC começa a configurar o equipamento de respiração colocando primeiro a máscara no rosto do sujeito. Com um acessório de malha, a máscara é equipada com uma válvula e tubos pré-esterilizados e sem reinalação.

Certifique-se de verificar se há vazamentos na máscara. Configure as bolsas de gás na sala do scanner e conecte-as a um tanque na sala do console de ressonância magnética. Isso deve ser configurado de forma que o gás possa ser adicionado ao saco pelo investigador por meio da manipulação do tanque de gás.

O regulador garante que a bolsa de gás esteja à vista. Como durante o experimento, o investigador deve monitorar a bolsa pela janela da sala do console para garantir que o volume de gás seja suficiente. Caso contrário, o sujeito pode não ser capaz de inspirar a fração inspirada de oxigênio dos gases hiperóxicos e hipóxicos, neste caso, são 1,0 e 0,125, respectivamente, e o ar ambiente pode ser usado para o gás normóxico.

Certifique-se de que o tubo de respiração expiratória seja suficientemente longo para se conectar ao sujeito no scanner de RM por meio de um guia de ondas e ao carrinho metabólico na sala do console de RM. O carrinho metabólico visto aqui mede o volume de ar expirado, bem como as concentrações mistas de oxigênio expiratório e dióxido de carbono. Com base nesses parâmetros, também calcula vários volumes respiratórios.

EG, o volume corrente VO dois VC O2, bem como o quociente respiratório. Faça com que o sujeito deite primeiro os pés em decúbito dorsal na cama do scanner e use travesseiros e almofadas de espuma para maximizar o conforto. Em seguida, conecte o tubo de respiração inspiratória ao lado inspiratório da máscara do sujeito.

O tubo será usado para administrar gases hiperóxicos e hipóxicos ou ar normóxico das bolsas Mylar por meio de uma válvula de comutação. Coloque também uma almofada de eletrocardiograma no peito do sujeito. Isso permitirá que o spin arterial que rotula Mr.Sequence seja acoplado ao complexo QRS no eletrocardiograma do sujeito.

Certifique-se de verificar a válvula para garantir que esteja funcionando normalmente. Forneça tampões de ouvido para proteger o assunto do ruído do scanner. Além disso, como o sujeito está usando uma máscara e não consegue se comunicar facilmente com o pessoal do estudo, posicione uma bola de aperto na mão do sujeito e prenda-a no lugar.

Isso permite a comunicação com os investigadores se for necessária assistência. Por último, coloque um oxímetro de pulso no dedo do sujeito para monitorar a saturação de oxigênio, que é crítica quando o sujeito é exposto à hipóxia. Agora, coloque dois Sr. Fantasmas no peito do sujeito.

Esses simuladores devem ser usados para quantificar o sinal de RM durante o pós-processamento. Em seguida, coloque a bobina do tronco sobre os fantasmas. A bobina do tronco é usada para aumentar a relação sinal-ruído da imagem de RM em comparação com a bobina do corpo, reduzindo a distância física entre o receptor e o sujeito.

Por fim, cubra o sujeito com um cobertor para garantir o conforto antes de enviá-lo para o centro do furo do scanner de ressonância magnética. Uma vez que o sujeito esteja no scanner, o operador deve conversar frequentemente com o sujeito para se certificar de que ele está confortável e lembrá-lo de usar a bola de compressão se for necessária assistência. E vamos configurar o localizador, que é a primeira varredura.

Vai demorar cerca de 30 segundos. Eu quero que você apenas relaxe e respire normalmente enquanto todos os estrondos e cliques continuam. Certifique-se de monitorar o eletrocardiograma, saturação de oxigênio, volume corrente, VO O2 e VC O2. Os primeiros minutos de monitoramento são especialmente importantes para garantir dados de boa qualidade.

Se esses valores estiverem fora dos valores esperados, a calibração deve ser refeita e a máscara facial e a tubulação verificadas quanto a vazamentos. Primeiro, adquira uma sequência localizadora para obter as imagens anatômicas no torso do sujeito. Este será um localizador que dura cerca de 20 segundos.

Apenas relaxe. Respire normalmente durante todo o tempo. Aqui vamos nós.

Agora configure uma rotulagem de spin arterial, uma sequência de farer SL com uma aquisição de meia Fourier. Use um esquema de imagem de ecocardiografia turbo spin de disparo único, como pressa, para adquirir dados regionais de perfusão pulmonar. Em seguida, selecione o plano sagital da porção do pulmão direito onde a distância anterior para posterior é a maior.

Uma espessura de corte de 15 milímetros e um campo de visão de 40 centímetros por 40 centímetros é típico. Aqui, as digitalizações são adquiridas usando um scanner de velocidade dupla GE HDX ex excite de 1,5 Tesla. O sujeito ouvirá uma série de sons altos de batidas em pares.

Há um intervalo de cinco segundos entre esses estrondos em que o sujeito deve completar um ciclo de respiração. Inspire e expire até a capacidade residual funcional. Durante o som de batida, o sujeito deve prender a respiração e permanecer no volume pulmonar da CRF.

Embora os sujeitos estejam familiarizados com a técnica de respiração antes da digitalização, a primeira execução da aquisição da imagem deve ser um teste para que o sujeito possa praticar a respiração e prender a respiração enquanto estiver no scanner. O operador de RM deve avaliar a qualidade das imagens pulmonares com base no movimento do diafragma. Se o movimento for mínimo, as medições A SL podem começar a monitorar o volume corrente durante a varredura.

O alvo aproximado. O volume corrente de 500 mililitros é consistente com a ventilação normal. Na sequência A SL.

Duas imagens cardíacas diferentes são adquiridas. O tempo de imagem de 80% do intervalo RR deve ser definido individualmente para cada sujeito e condição experimental e garante que a imagem contenha sinal sanguíneo de um período de ejeção sistólica quando as duas imagens são subtraídas, cancelando assim o sinal estacionário. O resultado é um mapa quantitativo do sangue entregue ao plano da imagem dentro de um período de ejeção sistólica.

Além das imagens A SL, adquira uma imagem de densidade de prótons pulmonares usando uma sequência de eco gradiente rápido multieco. A medição da densidade de prótons permite que as medidas de perfusão sejam expressas em mililitros por minuto por grama e leva em conta a deformação do tecido pulmonar. Dentro do tórax, o sujeito ouvirá um ruído contínuo que durará aproximadamente 10 segundos durante esta varredura e deve prender a respiração e permanecer no FRC durante o ruído.

Relaxe, respire normalmente que parecia ótimo para este experimento. Gases de normóxia ou ar ambiente, hipóxia e hiperóxia são apresentados em ordem equilibrada entre os indivíduos. Embora estes possam variar entre os indivíduos, se desejado, um indivíduo deve respirar um gás específico por cerca de 20 minutos para estabelecer condições de estado estacionário dentro do tecido pulmonar antes que as medições de RM de profusão e densidade de prótons sejam adquiridas.

Em seguida, siga o mesmo protocolo de imagem descrito na seção anterior, o período de 20 minutos de exposição ao gás antes que a imagem seja escolhida. Porque, embora o início da resposta de vasoconstrição pulmonar hipóxica ocorra em segundos, a resposta à hipóxia alveolar não é máxima até aproximadamente 20 minutos, consistente com o objetivo deste estudo em particular. O pós-processamento pode ser feito usando um software desenvolvido sob medida baseado em MATLAB, usando as imagens MGRE emparelhadas da bobina do corpo homogêneo e da bobina do tronco homogêneo.

Todas as imagens de fluxo sanguíneo e densidade de prótons podem ser corrigidas para bobina em homogeneidade assunto por assunto. Uma vez que a imagem SL subtraída é corrigida para bobina em homogeneidade, o fluxo sanguíneo pulmonar regional pode ser quantificado em mililitros de sangue por minuto por voxel. Em seguida, imagens de perfusão normalizadas e de densidade podem ser criadas.

A perfusão normalizada por densidade é expressa em unidades de mililitros de sangue por minuto por grama de água e é calculada dividindo a imagem A SL pela imagem de densidade de prótons para fornecer as imagens de perfusão em mililitros por minuto por grama de pulmão, por exemplo, dados fisiológicos são vistos aqui. A freqüência cardíaca estava aumentada em hipóxia e a saturação diminuída. A ventilação foi de 8,31 litros por minuto.

BTPS durante hipóxia, 7,04 litros por minuto durante a normóxia e 6,64 litros por minuto. Durante a hiperóxia, o volume corrente foi de 0,76 litros para hipóxia, 0,69 litros para normóxia e 0,67 litros para hiperóxia. A exposição à hipóxia aumenta a ventilação e o volume corrente, enquanto a hiperóxia diminui a ventilação e o volume corrente.

Três imagens de perfusão normalizadas por densidade coletadas de um sujeito sob as três diferentes concentrações inspiradas de oxigênio são mostradas aqui. Os resultados da análise dos dados de heterogeneidade da perfusão são apresentados na tabela dois. Pode-se observar que a hipóxia aumentou a dispersão relativa, no entanto, os demais índices permaneceram praticamente inalterados.

Uma vez dominada, essa técnica pode ser concluída em menos de duas horas se for executada corretamente. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como medir a profusão pulmonar e formar outros estudos fisiológicos dentro da RM. Ambiente do scanner.