Name: Imagem pulmonar multimodal: usando informações complementares de TC e ressonância magnética hiperpolarizada de 129Xe para avaliar a função da estrutura pulmonar (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-04-12T13:20:00.000+00:00
Duration: 2 min 9 s
Description: Aprenda a registrar imagens de TC e ressonância magnética de 129Xe para análise estrutural e funcional pulmonar. Este protocolo utiliza ferramentas de código aberto para alinhamento preciso de imagens médicas.

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<table><tbody><tr><td>3D Slicer</td><td>Brigham and Women's Hospital (BWH)</td><td>https://www.slicer.org/</td> <td>Software de análise/visualização de imagens; infraestrutura de código aberto</td></tr><tr><td>ANTsPy</td><td>NA</td><td>https://github.com/ANTsX/ANTsPy</td><td>Coding; software</td></tr><tr>de análise/visualização de imagens<td>ITK-SNAP</td><td>NA</td><td></td> http://www.itksnap.org/pmwiki/pmwiki.php de <td>código aberto; software de código aberto</td></tr><tr><td>MAGNETOM Vida Ressonância magnética 3.0T</td><td>Siemens Healthineers</td><td>NA</td><td>Pode ser qualquer scanner de 1.5 T ou 3.0 T com capacidade de imagem de banda larga</td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>Mathworks</td><td>https://www.mathworks.com/products/matlab.html</td><td>Software geral, bom para análise de imagens; disponível por assinatura</td></tr><tr><td>reg.py</td><td>NA</td><td>NA</td><td>Script de registro (Arquivo Suplementar 1)</td></tr><tr><td>Scanner de tomografia computadorizada Revolution HD</td><td>GE Healthcare</td><td>NA</td><td>Pode ser qualquer scanner de TC com &ge; 64 detectores</td></tr><tr><td>VIDA Insights</td><td>VIDA Diagnostics Inc.</td>Software de análise <td>de TC NA</td><td>; pode ser qualquer um para gerar máscaras</td></tr></tbody></table>

imagem pulmonar multimodal: usando informações complementares de tc e ressonância magnética hiperpolarizada de 129xe para avaliar a função da estrutura pulmonar

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

Este estudo adquiriu prospectivamente TC pareada e ressonância magnética de 129Xe em um ambiente de pesquisa para caracterização regional da função da estrutura pulmonar e broncoscopia guiada por imagem em uma variedade de doenças e condições pulmonares. A Figura 3 mostra a ventilação por ressonância magnética e TC de 129Xe registradas nos planos coronal e sagital para quatro participantes representativos com uma variedade de padrões de ventilação por ressonância magnética (para os mesmos participantes da Figura 1). A máscara de marcação 129Xe MR registrada mostra 129grupos de intensidade de sinal Xe de defeito ventilatório ou sinal vazio a hiperintenso, e foi multiplicada pela máscara de marcação de TC para remover a traqueia e as vias aéreas principais. A inspeção visual mostra bom alinhamento de todos os limites pulmonares para o participante saudável (Figura 3A) com ventilação homogênea, com exceção do ângulo costofrênico no pulmão direito. Essa discrepância pode ser devido a diferenças de resolução entre as duas modalidades ou distorção geométrica na RM de 129Xe/1H; no entanto, é uma pequena fração do volume pulmonar total. Nos três participantes com DPOC, também houve bom alinhamento dos limites pulmonares, quando disponível. Os exemplos de DPOC aqui variam de anormalidades de ventilação difusa (Figura 3B), anormalidades de ventilação do lobo superior com limites pulmonares apicais ausentes (Figura 3C) e anormalidades de ventilação do lobo inferior com limites pulmonares diafragmáticos ausentes (Figura 3D).
Os autores normalmente optam pela inspeção visual das imagens registradas e não avaliam quantitativamente prospectivamente o desempenho do registro devido à natureza das diferenças de contraste multimodal entre a TC e a ressonância magnética de 129Xe. As métricas quantitativas comuns de desempenho de registro são o coeficiente de dados ou o TR (erro de registro alvo). Os coeficientes de dados puderam ser avaliados entre as imagens registradas de 1H (em movimento) e TC (fixas); no entanto, isso seria indireto, uma vez que as imagens de 1H são usadas como uma ponte intermediária para registrar imagens de 129Xe, e as medições de interesse vêm da ressonância magnética de 129Xe. O TRE pode ser quantificado colocando pontos de referência fiduciais nas imagens fixas e em movimento; no entanto, a colocação de fiduciais é um processo manual demorado, e a natureza das anormalidades ventilatórias de ressonância magnética de 129Xe significa que pode haver pontos de referência anatômicos limitados disponíveis. Embora a carina traqueal e os ângulos costofrênicos normalmente sirvam como pontos de referência fáceis, os participantes da Figura 3C,D destacam exemplos graves em que há pontos de referência óbvios limitados disponíveis. Usando uma estrutura de registro semelhante em ANTs, Tahir et al. alcançaram TRE de 8,8 mm a 19,7 mm38, que é pequeno em relação ao tamanho dos pulmões (campo de visão típico de 350-400 mm) e, portanto, aceitável; os autores antecipam que o TRE pode ser semelhante usando a estrutura atual.
<img alt="Imagem pulmonar comparativa; \(^{129}\)Xe MRI, \(^{1}\)H MRI, CT; diagrama de visualização diagnóstica." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66257/66257fig01.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 1"> Figura 1: Pulmonar 129Xe e 1H e TC. Exemplos de ressonância magnética anatômica de 1H de 129Xe e volume correspondente com TC pareada para um participante saudável (A) e três participantes com doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC; B, C, D) mostrando uma faixa de 129padrões de ventilação Xe. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66257/66257fig01large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Diagrama de registro de TC e RM; processo de segmentação para imagens pulmonares; Insira imagens em máscaras de rótulo único." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66257/66257fig02v2.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 2"> Figura 2: Análise geral de imagens e pipeline de registro. As imagens de TC de entrada, 129Xe MR e 1H MR são primeiro segmentadas para gerar máscaras de rótulo único. A imagem/máscara 1H MR é primeiro transformada na imagem/máscara 129Xe. Todas as imagens e máscaras CT, 129Xe e 1H são convertidas em arquivos NIfTI, que são usados para registro 129Xe-CT. A máscara 1H é transformada no espaço da imagem CT e a transformação é posteriormente aplicada à imagem/máscara 129Xe. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66257/66257fig02large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Análise de tomografia computadorizada de pulmão mostrando vistas coronais e sagitais; comparação entre defeito e regiões hiperintensas." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66257/66257fig03.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 3"> Figura 3: 129resultados de registro de ressonância magnética-TC Xe. Resultados do registro para os quatro participantes representativos mostrados na Figura 1, onde 129Xe é mostrado em ciano sobreposto no TC em escala de cinza. Houve bom alinhamento de todos os limites pulmonares para o participante saudável (A) com ventilação homogênea, com exceção do ângulo costofrênico no pulmão direito. Houve também um bom alinhamento dos limites pulmonares nos três participantes com DPOC, quando disponível, variando de anormalidades ventilatórias difusas (B), anormalidades ventilatórias do lobo superior com limites pulmonares apicais ausentes (C) e anormalidades ventilatórias do lobo inferior com limites pulmonares diafragmáticos ausentes (D). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66257/66257fig03large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
<img alt="Comparação da ventilação por TC e RM pulmonar; vistas coronais, sagitais; LAA950, análise VDP." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66257/66257fig04v2.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 4"> Figura 4: Medidas da função estrutura-lobar em um participante com DPOC. Enfisema de TC lobar medido pelas áreas de baixa atenuação inferiores a -950 unidades Hounsfield (LAA950, amarelo) e porcentagem de defeito de ventilação de ressonância magnética de 129Xe (VDP, ciano) gerada após o registro de 129Xe MR-CT, como um exemplo de avaliação regional para um plano de tratamento guiado por imagem. O esquema dos contornos lobares é mostrado em planos sagitais. MSD = lobo superior direito; LMR = lobo médio direito; RLL = lobo inferior direito; LSE = lobo superior esquerdo; LLL = lobo inferior esquerdo. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66257/66257fig04large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
Arquivo Suplementar 1: O script reg.py. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66257/reg.zip" target="_blank">Clique aqui para baixar este arquivo.</a>

Imagem pulmonar multimodal: usando informações complementares de TC e ressonância magnética hiperpolarizada de 129Xe para avaliar a função da estrutura pulmonar

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

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

Research

JoVE Journal

Medicine

Medicina

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.

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

A ressonância magnética (RM) hiperpolarizada 129Xe é um método para estudar aspectos regionalmente resolvidos da função pulmonar. Este trabalho apresenta um fluxo de trabalho padronizado de ponta a ponta para RM hiperpolarizada de 129Xe de ventilação pulmonar, com atenção específica ao design da sequência de pulsos, preparação da dose de 129Xe, fluxo de trabalho de varredura e melhores práticas para monitoramento da segurança do indivíduo.

Aquisição de Imagens de Ressonância Magnética 129Xe Hiperpolarizadas da Ventilação Pulmonar

O manuscrito apresenta um protocolo detalhado para o uso da recuperação de saturação por deslocamento químico (CSSR) hiperpolarizada de Xenon-129 para rastrear as trocas gasosas pulmonares, avaliar a espessura aparente da parede do septo alveolar e medir a relação superfície-volume. O método tem o potencial de diagnosticar e monitorar doenças pulmonares.

Medida quantitativa da estrutura e função pulmonar obtida por espectroscopia de xenônio hiperpolarizada

Aqui, descrevemos a implementação da RM pulmonar funcional resolvida em fase como uma técnica de RM de prótons sem contraste para a avaliação da ventilação pulmonar e da dinâmica de perfusão. Validado e aplicável em diferentes pontos fortes de campo e faixas etárias, pode melhorar a tomada de decisões clínicas no futuro, auxiliando na quantificação de doenças e no monitoramento da terapia.

Ressonância magnética pulmonar funcional resolvida em fase para avaliação de ventilação e perfusão pulmonar (V/Q)

O pulmão funcional tridimensional (3D) resolvido em fase (PREFUL) é uma técnica de ressonância magnética (RM) funcional que permite quantificar a ventilação regional de todo o volume pulmonar humano, usando respiração corrente e aquisição livre de contraste por 8 min. Aqui, apresentamos um protocolo de RM para coletar e analisar dados de imagem 3D PREFUL.

Imagem de ressonância magnética funcional resolvida fase tridimensional do pulmão

Um protocolo é descrito para gerar imagens estruturais de alta resolução dos pulmões usando ressonância magnética (MRI) de tempo de eco ultracurto (UTE). Este protocolo permite que as imagens sejam adquiridas usando uma sequência de pulso de ressonância magnética simples durante a respiração livre.

Ressonância magnética estrutural pulmonar usando imagens de tempo de eco ultracurto de respiração livre e auto-fechadas 

Termoplastia brônquica é um procedimento não-droga para a asma persistente grave que fornece energia térmica para a parede das vias aéreas de uma maneira controlada com precisão para reduzir muscular das vias aéreas excessiva suave. Reduzindo músculo liso das vias respiratórias diminui a capacidade das vias aéreas se contraiam, reduzindo a freqüência de crises de asma.

Termoplastia brônquica: uma nova abordagem terapêutica para Asma Grave

Este artigo fornece uma visão geral de uma abordagem multimodal para avaliar a recuperação após uma concussão em atletas jovens.  O protocolo descrito usa avaliação de desempenho pré e pós-concussão em uma ampla variedade de domínios e pode informar o desenvolvimento de protocolos aprimorados de reabilitação de concussão específicos para a comunidade esportiva juvenil.

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Apresentamos um protocolo para avaliar a taxa de depuração do líquido alveolar ou edema pulmonar no pulmão de camundongo neonatal usando tecnologia de imagem de raios-X.

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Aqui, descrevemos duas medidas de função pulmonar – pletismografia barométrica, que permite a medição do volume pulmonar e capnografia volumétrica, uma ferramenta para medir o espaço morto anatômico e uniformidade de vias aéreas. Estas técnicas podem ser usadas independentemente ou combinadas para avaliar a função de vias aéreas em volumes pulmonares diferentes.

Combinando a capnografia volumétrica e pletismografia barométrica para medir a relação estrutura-função do pulmão

Aprenda a registrar imagens de TC e ressonância magnética de 129Xe para análise estrutural e funcional pulmonar. Este protocolo utiliza ferramentas de código aberto para alinhamento preciso de imagens médicas.

Imagem pulmonar multimodal: usando informações complementares de TC e ressonância magnética hiperpolarizada de 129Xe para avaliar a função da estrutura pulmonar (Vídeo) | JoVE Journal

Imagem pulmonar multimodal: usando informações complementares de TC e ressonância magnética hiperpolarizada ^{de 129}Xe para avaliar a função da estrutura pulmonar

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