Summary
שיטת הדמיה MR ללמוד את התפלגות זרימת דם ריאתי תחת מגוון רחב של מצבים פיזיולוגיים, בחשיפה במקרה זה שלושה ריכוזים שונים חמצן השראה: היפוקסיה, normoxia ו hyperoxia, הוא תיאר. טכניקה זו מנצלת האדם ריאתי טכניקות מחקר בפיזיולוגיה בסביבה סריקת MRI.
Abstract
זה מדגים שיטה הדמיה MR למדוד את הפריסה המרחבית של זרימת דם ריאתי בנבדקים בריאים במהלך normoxia (בהשראת O 2, חלק (F אני O 2) = 0.21), היפוקסיה (F אני O 2 = 0.125), ו hyperoxia (F אני O 2 = 1.00). בנוסף, התגובות הפיזיולוגיות של הנבדק מנוטרים בסביבה MR סריקה. תמונות MR התקבלו על 1.5 T סורק MRI במהלך GE להחזיק נשימה של פרוסת sagittal בריאה הנכון יכולת שיורית תפקודית. ספין עורקי תיוג רצף (ASL-הוגן) שימש כדי למדוד את הפריסה המרחבית של 1,2 זרימת דם ריאתי רב הד מהירה שיפוע הד (mGRE) רצף 3 שימש לכמת את פרוטון אזורית (כלומר H 2 O) צפיפות, המאפשר כימות זלוף צפיפות מנורמל עבור כל voxel (מיליליטר דם לדקה לכל רקמת הריאה גרם).
עם פנאומטי החלפת השסתום facemask מצוידים שסתום שאינו rebreathing 2-way, ריכוזי חמצן שונים הוכנסו הנושא הסורק MR דרך צינורות הגז השראה. עגלת מטבולית אסף גז דרך צינורות נשיפה נשיפה. מעורב הנשיפה O 2 ו-CO 2 בריכוז, צריכת חמצן, פחמן דו חמצני הייצור, יחס החליפין הנשימה, תדירות הנשימה ואת נפח גאות נמדדו. קצב הלב רוויון החמצן נוטרו באמצעות הדופק oximetry. נתונים שהתקבלו בנושא נורמלי הראו כי, כצפוי, קצב הלב היה גבוה יותר היפוקסיה (60 BPM) מאשר במהלך normoxia (51) או hyperoxia (50) ואת הרוויה חמצן עורקי (SpO 2) הופחת במהלך היפוקסיה ל -86%. ממוצע אוורור היה 8.31 L / min BTPS במהלך היפוקסיה, 7.04 L / min במהלך normoxia, ו 6.64 L / min במהלך hyperoxia. נפח גאות ושפל היה 0.76 במהלך L L, 0.69 היפוקסיה במהלך normoxia, ו 0.67 ליטר במהלך hyperoxia.
נציג לכמת נתונים ASL הראו כי צפיפות זלוף אומר מנורמל היה 8.86 מ"ל / דקה / g במהלך היפוקסיה, 8.26 מ"ל / דקה / g במהלך normoxia ו 8.46 מ"ל / דקה / g במהלך hyperoxia, בהתאמה. בנושא זה, הפיזור היחסי 4, מדד ההטרוגניות העולמי, עלה ב היפוקסיה (חוסר חמצן במהלך 1.07, 0.85 במהלך normoxia, ו 0.87 במהלך hyperoxia) ואילו ממד פרקטלית (DS), אחר מדד ההטרוגניות המשקפת מבנה הסתעפות כלי הדם, נותר ללא שינוי (1.24 במהלך היפוקסיה, במהלך normoxia 1.26, 1.26 ו במהלך hyperoxia).
סקירה כללית. פרוטוקול זה יהיה להדגים את רכישת נתונים כדי למדוד את חלוקת זלוף ריאתי noninvasively בתנאים של normoxia, היפוקסיה, ו hyperoxia באמצעות תהודה מגנטית טכניקה המכונה תיוג ספין עורקים (ASL).
רציונל: מדידת זרימת דם ריאתי פרוטון צפיפות ריאות באמצעות טכניקה MR מציעה תמונות ברזולוציה מרחבית גבוהה אשר ניתן לכמת את היכולת לבצע מדידות חוזרות תחת מספר תנאים פיזיולוגיים שונים. במחקרים האדם, PET, SPECT, ו-CT משמשות גם טכניקות חלופיות. עם זאת, טכניקות אלה כרוכות בחשיפה לקרינה מייננת, ולכן אינם מתאימים מדידות חוזרות בבני אדם.
Protocol
1. נושא גיוס
- נושא האוכלוסייה
- נושאים מגויסים על ידי פרסום כדי להתאים את הדמוגרפיה ספציפיים הנדרשים עבור המחקר.
- נושא המחקר הספציפי הזה הוא מעשן בריאים, בין הגילאים 19-45, ללא היסטוריה של מחלות לב או ריאה.
- הסכמה מדעת
- מחקר זה הוא אושר על ידי אוניברסיטת קליפורניה, סן דייגו, תוכנית הגנות האדם המחקר.
- הנושא הוא לגבי הסיכונים האפשריים של זה, למשל, במחקר חשיפה לשדה מגנטי (MRI) של נשימת גז hypoxic ו hyperoxic.
אם הנושא הוא הנשי מסוגל הפוריות, דגימת שתן נאסף לפני תחילת המחקר על מנת לשלול הריון. למרות חשיפה לשדות מגנטיים סביר מאוד להזיק לעובר המתפתח, את הסיכון הפוטנציאלי המדויק אינו ידוע. בנוסף היפוקסיה עלולה להוות סיכון לעובר. מסיבות אלה נשים הרות אינם נכללים במחקר.
- MR ההקרנה בטיחות
כל הנושאים שלנו חייב למלא שאלון על פריטים שהיו contraindicate בדיקת תהודה מגנטית. אם קונטרה נמצא, הנושא הוא מהמחקר.
2. הכנה
- בדיקה גופנית
- הנושא הוא התראיין לגבי בריאותם הגופנית והרגלי, ומקבל בדיקה גופנית קצרה על ידי רופא מורשה.
- גובה של הנושא משקל נמדדים גם. ערכים אלה משמשים כדי להעריך את הערכים החזויים של מבחן תפקוד ריאתי ואת שיעור הספיגה הספציפי (SAR). האמידה של SAR חשוב כי יש פוטנציאל חימום של הרקמה של הנושא מן תדר רדיו (RF) האנרגיה הדרושה כדי לייצר את תמונות MR.
- תפקוד ריאתי מבחן
נפח הריאה נמדדים באמצעות ספירומטריה בתנוחה זקופה. נושא מבצעת בדיקות תפקודי ריאות באמצעות נשיפה אל תוך מכשיר המדידה פועל כף יד (EasyOne מכשיר המדידה פועל, טכנולוגיות רפואיות אנדובר). סרטון האף משמש כדי להבטיח את כל האוויר הוא גורש מן הפה. נתונים ספירומטריה נרכשים בשלושה עותקים כדי להבטיח נתונים אמינים. איכות הבדיקה תפקוד ריאתי לעמוד האגודה האמריקנית בית החזה / אירופה קריטריונים האגודה הנשימה 5.
3. בשלבי המחקר תהודה מגנטית
- הדרכה הפעלה לייצר יכולת שיורית אמין פונקציונלי (FRC) נפח ריאות במהלך עצירת הנשימה.
תמונות הריאות שלנו נרכשים כאשר הריאות הוא על FRC. זהו נפח ריאות להשגה, ומגביר אות רעש בתמונה, על ידי הגדלת צפיפות פרוטונים. הנושאים שלנו מאומנים בנוחות להתרבות זה נפח הריאות. אם הנושא הוא משתתף לראשונה באחד המחקרים שלנו, בפגישה זו תושלם לפני אימון הנושא נכנס סורק MRI. מאז הסורק משמיעה קולות במהלך הרכישה, בתקליט הרכישה התמונה שיחק הנושא, הנושא הוא אימן בזמן שהם בפועל סנכרון הנשימה שלהם עם הקלטת קול. - נשימה ההתקנה
- ההתקנה inspiratory
הצינורית מחוברת inspiratory הגז שקיות מיילר, אשר יקיים או גזים hyperoxic ואת חוסר חמצן או אוויר normoxic, והם מנוהל באמצעות שסתום המעבר (Single-פיסטון הזזה-Type ™ השסתום בקר 4285A, הנס רודולף). שסתום נבדקת לתפקוד נורמלי.
שקיות גז, לנהל את גזי השראה לנושא, הן בחדר סורק מחוברים בלוני גז של ריכוזי חמצן שונים בחדר MR המסוף. גז נוסף בתיק על ידי החוקר באמצעות מניפולציה של הרגולטורים מיכל הדלק.
החוקר חייב לנטר את השקית מבעד לחלון חדר קונסולת כדי להבטיח את נפח הגז מספיק, על מנת להבטיח כי הנושא יש מספיק גז כדי לעורר כרגיל. אני F O 2 של גזים hyperoxic ו hypoxic הם 1.0 ו - 0.125, בהתאמה. אוויר חדר משמש הגז normoxic. - ההתקנה הנשיפה
צינור נשימה נשיפה ארוכה מספיק כדי לחבר מהנושא של הסורק MR דרך מעבר לסל מטבולית (TrueOne 2400, ParvoMedics) בחדר קונסולת MR.
העגלה מטבולית מודד את נפח האוויר פג כמו גם מעורבות הנשיפה O 2 ו-CO 2 בריכוז. בהתבסס על פרמטרים אלו, היא גם מחשבת כרכים הנשימה שונים, כגון עוצמת הגאות, צריכת החמצן (O ו '2), פחמן דו חמצני הייצור (V. CO 2), במקדם הנשימה.
יש צורך לכייל את O 2 ו-CO 2 חיישנים מד זרימת לפני כל מחקר. החוקר מכייל את מערכת חילוף החומרים העגלה על ידי ביצוע מובנית הוראות בהתאם העגלה מטבולית ההפעלה softwarה 2 O ו - CO 2 חיישנים מותאמים על ידי כיול מפנה שתי בין גז הכיול (עבור 2 = 0.16 ו - משרד החוץ 2 = 0.04) ואת האוויר בחדר (עבור 2 = 0.2098 ו FCO 2 = 0.00). מד זרם הוא מכויל באמצעות מזרק סטנדרטי 3 ליטר. משאבות חוקר 3 ליטר נפח של אוויר (בטמפרטורת החדר הלחץ הברומטרי) לתוך העגלה מטבולית באמצעות צינור נשימה נשיפה מצויד רודולף הנס 2-way הלא rebreathing שסתום הזהה לזו מצורף הנושא של מסכה. על מנת לאפשר עבור ספיקות שונות של נשימה, כיול זה מתבצע לפחות חמש פעמים עם תזרים שיא החל L 50 / ATPS דקות עד 80 L / min למדידות מנוחה. היקף בצינור ואת שופר מחושב בשילוב עם הנתונים נבדקים הנשימה הזה מאפשר תיקון של זמן העיכוב שנגרם על ידי אורך של צינור הנשיפה. - מסכה
מסיכת סיליקון קרים מעוקרים (7400 סדרה Oro-מסיכת האף, הנס רודולף) מצויד לנושא כדי לאפשר משלוח של תערובות גזים שונות ורכישת נתונים מטבוליות נשימתית במהלך הפגישה הדמיה (גודל: קטן, קטן, בינוני, גדול וחוץ גדול). רוב הנבדקים הבוגרים מצוידים, מסכות קטנים, בינוניים או גדולים.
המסכה מצוידת שסתום שאינו rebreathing מראש מעוקרים (דו כיוונית ללא rebreathing T-Shape ™ תצורה שסתומים, 2,600 בינוני, 2,700 גדולה, הנס רודולף) הוא קבוע על פניו של הנושא עם קובץ מצורף רשת ובדק דליפות. ואז, צינורות inspiratory ו הנשיפה מחוברים.
- ההתקנה inspiratory
- MR ההתקנה
- הנושא נמצא פרקדן, עם הרגליים כלפי הסורק נשא על שולחן הזזה שזז לתוך סורק תהודה מגנטית.
- כריות כריות קצף משמשים על מנת למקסם את הנוחות של הנושא. Oximeter הדופק (7500 ל, פולשנית) מושם על אצבעו של הנבדק כדי לפקח רוויון החמצן וקצב הלב, אשר חשוב במיוחד כאשר הנושא הוא חשוף היפוקסיה.
- משטח אלקטרודה א.ק. ג מושם על החזה של הנושא. זה מאפשר את הספין עורקי תיוג (ASL) רצף MR להיות מגודרת לקומפלקס QRS.
- פעם הנושא הוא לובש מסכה הם לא יכולים לתקשר בקלות עם אנשי מחקר. כדור לסחוט ממוקם בידו של הנושא, מודבק במקום. זה מאפשר בנושא כדי להתריע בפני החוקרים בכל עת שהם זקוקים לעזרה.
- אטמי אוזניים ניתנות לנושא כדי להגן עליהם מפני הרעש המיוצר על ידי הסורק.
- שלוש רוחות MR מונחות על החזה של הנושא. רוחות משמשות לכמת את האות MR במהלך עיבוד הדואר בעבר מאופיין.
- סליל הטורסו מושם גם על רוחות על החזה של הנושא. סליל הגוף משמש כדי להגדיל את יחס אות לרעש של התמונה MR לעומת סליל הגוף על ידי צמצום המרחק הפיזי בין המקלט לבין הנושא. לבסוף, הנושא הוא מכוסה בשמיכה להבטיח את רווחתם.
4. MR סריקה
- לפני סריקה
- הנושא הוא שאל לשקר המטרים הראשונים על השולחן סריקת MRI. ואז לסרוק את השולחן מעביר את הנושא למרכז סורק ה-MRI לשעמם.
- מפעיל סורק לעתים קרובות בשיחות לנושא על מנת לוודא כי הנושא הוא נוח להזכיר להם לסחוט את הכדור לסחוט אם הם זקוקים לעזרה.
- החוקרים לפקח על א.ק. ג, O 2 הרוויה, נפח גאות, V. O 2 ו - ו 'CO 2. בדקות הראשונות של ניטור חשובים במיוחד כדי להבטיח נתונים באיכות טובה, אם מספרים אלה אינם בטווח כצפוי, כיול יש לחזור ואת facemask צינורות בדק עבור דליפות.
- הדמיה רצפים הבחינה
- רצף Localizer נרכש הראשון להשיג את התמונות כדי לקבוע את המיקום האנטומי של הפרוסה הדמיה בתוך הגוף.
- פרוסה נבחרה המטוס sagittal מהחלק של הריאה הימנית שבו הקדמי - אחורי המרחק הוא הגדול ביותר. עובי פרוסת הוא בדרך כלל 15 מ"מ שדה הראיה הוא 40 ס"מ X 40 ס"מ.
- ספין העורקים תיוג
ספין תיוג העורקים - זרימה רגיש לסירוגין התאוששות היפוך עם רצף RF תוספת הדופק (ASL-הוגנת יותר) עם חצי פורייה יחיד ירה רכישת ערכת טורבו הדמיה ספין הד (בחיפזון) משמש כדי להשיג את הנתונים זלוף אזורי 1,2 .- הנושא ישמע סדרה של זוגות הצליל "של הפיצוצים" המציין את תג מגנטי רכישת התמונה. קול דפיקות הראשון הוא שורter מאשר השני. זה ההבדל קול בולט. בין אלה זוגות קול, הנושא חייב להשלים מחזור אחד נשימה: נשימה נשימה פנימה החוצה, לפני צמד הבא. במהלך זוגות של צלילים, הנושא חייב breathhold ב FRC.
- הנושא מקבל לרוץ מבחן של רכישות תמונה במהלכן הנבדקים שיטות הנשימה שהם בקיאות לפני שהם הוכנסו הסורק (כמתואר לעיל).
- מפעיל MR מעריכה את האיכות של התמונות ריאות בהתבסס על תנועתם של הסרעפת. אם התנועה היא מינימלית המדידות ASL להתחיל. החוקרים לעקוב אחר נפח גאות. נפח היעד המשוער גאות הוא 500-700 מ"ל עולה בקנה אחד עם אוורור תקינים עם deadspace נוספים השסתום.
- העיקרון הבסיסי לכמת את זלוף ריאתי מתוארת התייחסות 1 ו -2 בפירוט. בתוך רצף זה MR, שני שונים לב, מגודרת תמונות נרכשים עם מרווח 5 השני ביניהם. העיתוי תמונה בין התג לבין רכישת התמונה (כלומר בין קול המפץ הראשון קול חבטה שנייה) מוגדר כ 80% מרווח RR כדי לאפשר גביית פליטה התפעמות כה של דם. האות מהדם מוכן בשתי דרכים שונות. בתמונה אחת, המגנטיזציה האורך של דם בתוך הרקמה והן מחוץ פרוסה התמונה היא הפוכה, וכתוצאה מכך אות נמוך מאוד דם והן ברקמות. בתמונה השנייה, היפוך מוחל רק על הפרוסה הדמיה, וכתוצאה מכך זרימת הדם מבחוץ פרוסה את התמונה פרוסה יש איתות חזק MR. כאשר שתי תמונות מופחתים, ובכך מבטל את האות נייח, התוצאה היא מפה כמותי דם נמסר פרוסה את התמונה בתוך תקופת פליטה הסיסטולי. הרזולוציה היא 256 x 128 פיקסלים, ולכן גודל voxel הוא ~ ~ 3.1x 1.5 x 15 מ"מ (~ 0.07 ס"מ 3).
- ריאות צפיפות פרוטון
בנוסף תמונות ASL, אנחנו גם להשתמש הד רב מהירה שיפוע הד (mGRE) רצף למדוד פרוטון ריאות צפיפות 3. זה מאפשר מדידות זלוף להתבטא mL / min / g ומהווה עיוות רקמת הריאה בתוך בית החזה 6. רצף זה לרוץ פעמיים, אחת הסליל הגוף ואחד סליל הגוף.- במהלך זה רכישת צפיפות פרוטון התמונה, הנושא ישמע רעש מתמשך שיימשך במשך כ -10 שניות. במהלך זה, הנושא צריך לעצור את הנשימה שלהם להישאר FRC.
העיקרון הבסיסי לכמת את צפיפות המימן הריאה מתוארת התייחסות 3. הפתרון הוא 64 x 64 פיקסלים, לכן את גודל voxel הוא ~ ~ 6.3 x 6.3 x 15 מ"מ (~ 0.59 ס"מ 3).
- במהלך זה רכישת צפיפות פרוטון התמונה, הנושא ישמע רעש מתמשך שיימשך במשך כ -10 שניות. במהלך זה, הנושא צריך לעצור את הנשימה שלהם להישאר FRC.
- החלפת גזים inspiratory
- בחודש זה גזים ללמוד עם F אני O 2 = 0.21 (normoxia / חדר אוויר), F אני O 2 = 0.125 (היפוקסיה), ו-F אני O 2 = 1.00 (hyperoxia) מוצגים בסדר מאוזנת בין הנושאים, אם כי אלה יכולים להיות מגוונים לפי הצורך, עולה בקנה אחד עם מטרות המחקר
- אחרי הנושא מגיע למצב יציב למצב מסוים (~ 20 דקות עבור גז מסוים) 7, מדידות של MR זלוף וצפיפות פרוטון נרכשים. במקרה זה, בתקופת 20 דקות של חשיפה לגז לפני הדמיה נבחר כי למרות התחלת בתגובה hypoxic vasoconstriction ריאתי מתרחשת תוך שניות, התגובה היפוקסיה מכתשיים אינו מקסימלי עד 8 ~ 20 דקות, עולה בקנה אחד עם המטרה של זה מחקר מסוים.
5. הודעה על עיבוד
עיבוד פוסט הושלמה באמצעות תוכנה שפותחה אישית בסביבת תכנות MATLAB.
- Inhomogeneity קויל תיקון
באמצעות תמונות mGRE לזווג בין הסליל לגוף הומוגני סליל הטורסו הומוגניות (סעיף 4.1), כל זרימת הדם וצפיפות תמונות פרוטון מתוקנות עבור inhomogeneity סליל על בסיס נושא אחר נושא 6. שיטה זו מתוארת התייחסות 6 ו - 9. - צפיפות מנורמל זלוף
- לאחר תמונה ASL מופחתים הוא תיקן עבור inhomogeneity סליל, זרימת דם ריאתי הוא אזורית לכמת ב מיליליטר (דם) לדקה לסמ"ק (voxel).
- זלוף צפיפות מנורמל מבוטא ביחידות של מיליליטר (דם) לדקה לגרם מים מחושב על ידי חלוקת התמונה מעל פני הים על ידי התמונה פרוטון צפיפות לתת זלוף ב מיליליטר לדקה לגרם של הריאות (+ דם לרקמות).
- טכניקה מידע הדדיים המושתתים הכוללת תרגום סיבוב מנוצל כדי לרשום את הדימויים ואת צפיפות ASL פרוטון, ואת התמונה זלוף ASL מחולק לפי התמונה פרוטון צפיפות שהושגו עם סליל פלג הגוף העליון על voxel ידי voxelבסיס 6,9. שיטה זו מתוארת גם התייחסות 6 ו - 9.
- ניתוח נתונים
עבור כל תמונה רכשה כמתואר לעיל (פרוטון ריאות צפיפות זלוף צפיפות מנורמל), הנתונים מנותחים באופן הבא.- עבור כל תמונה, כלומר צפיפות מנורמל זלוף מחושבת.
- שלושה מדדים שונים של ההטרוגניות זלוף מחושבים. אלה הם 1) פיזור יחסי 4,10,11, הידוע גם בשם מקדם השונות, בקנה מידה עולמי של ההטרוגניות מוגדר כיחס בין סטיית התקן ל זלוף הממוצע בה פיזור גדול יחסית, הטרוגנית יותר זלוף ההפצה; 2) מימד פרקטלית (DS) 7, מדד ההטרוגניות המרחבית היא בקנה מידה עצמאית, שבה הערך נע בין 1.0 (הומוגנית) ו 1.5 (אקראי מרחבית); ו 3) סטיית תקן גיאומטרי, גם קשקשים העולמי ההטרוגניות אך מבוסס על יומן רגיל 2 מודל ההפצה.
6. נציג תוצאות
נתונים פיזיולוגיים ניתנות בטבלה 1. קצב הלב היה גדל היפוקסיה ואת הרוויה צומצם. אוורור היה 8.31 L / min BTPS במהלך היפוקסיה, 7.04 L / min במהלך normoxia, ו 6.64 L / min במהלך hyperoxia. נפח גאות ושפל היה 0.72 במהלך L L, 0.69 היפוקסיה במהלך normoxia, ו 0.67 ליטר במהלך hyperoxia. החשיפה מגבירה היפוקסיה הן אוורור נפח גאות ושפל, ואילו hyperoxia פוחתת אוורור נפח גאות.
שלושה מנורמל צפיפות זלוף תמונות שנאספו במהלך שלוש ריכוזים שונים חמצן השראה (היפוקסיה: 0.125, Normoxia: 0.21, ו Hyperoxia: 1.00) המתקבל בנושא אחד (זכר, גיל 30) הם שמוצג באיור 1. תוצאות ניתוח הנתונים של ההטרוגניות זלוף ניתנות בטבלה 2. ניתן לראות כי היפוקסיה הגבירה את פיזור יחסית אולם המדדים האחרים היו במידה רבה ללא שינוי.
איור 2 מראה את ההשפעה של ריכוזי חמצן השראה על התפלגות האנכי של זלוף צפיפות מנורמל, בממוצע כל 1 ס"מ מתחת לגובה 10 ס"מ מהחלק התלוי ביותר של הריאות ומעל 10 ס"מ. כל הנתונים נקודות מעל 10 ס"מ הם ממוצעים ומוצגים כנקודת נתונים אחד.
| היפוקסיה | Normoxia | Hyperoxia | |
| דופק (BPM) | 60 | 51 | 50 |
| SpO 2 | 86 | 99 | 100 |
| V E BTPS (L / min) | 8.31 | 7.04 | 6.64 |
| V t BTPS (L) | 0.76 | 0.69 | 0.67 |
| F E O 2 (%) | 8.85 | 17.27 | - |
| F E-CO 2 (%) | 3.41 | 3.60 | 3.20 |
| VO 2 STPD (L / min) | 0.25 | 0.22 | -* |
| VCO 2 STPD (L / min) | 0.23 | 0.21 | 0.18 |
טבלה 1. הנתונים הפיזיולוגיים במהלך סריקה הפגישה.
* כאשר הנושא הוא נושם 100% חמצן, VO 2 לא ניתן למדוד בקלות (ראה 12 לפרטים נוספים).
| היפוקסיה | Normoxia | Hyperoxia | |
| יחסית נפיצה | 1.07 | 0.85 | 0.87 |
| Fractal המימד | 1.24 | 1.26 | 1.26 |
| סטיית תקן גיאומטרי | 2.41 | 2.11 | 2.38 |
טבלה 2. שלושת מדדי ההטרוגניות זלוף ריאתי.
באיור 1. אפקט של שלושה ריכוזים שונים חמצן השראה על זלוף צפיפות מנורמל. 1.1: היפוקסיה(0.125), 1.2: Normoxia (0.21), 1.3: Hyperoxia (1.00). קנה המידה הוא 3 ס"מ (קו לבן מוצק). ת: קדמית, P: האחורי, אני: נחות, ו-S: כיוונים מעולה, בהתאמה.
איור 2. אפקט של שלושה ריכוזים שונים חמצן השראה על התפלגות האנכי של זלוף צפיפות מנורמל. זלוף צפיפות מנורמל הוא בממוצע בתוך פחי 1 ס"מ במישור הכבידה זהה, החל מ 0 ס"מ בחלקו תלוי ביותר של הריאה וממשיך לחלק nondependent ביותר. כל הנתונים נקודות מעל 10 ס"מ הם ממוצעים ומוצגים כנקודת נתונים אחד.
ברים שגיאה מייצגים את סטיית התקן של ערכי זלוף צפיפות מנורמל בתוך המטוס. נתונים hypoxic הם באדום, נתונים normoxic הם כחול, נתונים hyperoxic הם בירוק.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
שיטה זו מאפשרת מדידה של השפעת ריכוז החמצן השראה על התפלגות מרחבית של זרימת דם ריאתי באמצעות טכניקות פיזיולוגיים בסיסיים בסביבת MR סריקה. שימוש בטכניקות פיזיולוגיות בשילוב עם הדמיה פרוטון כמותי של הריאות הוא מיושם בקלות יחסית.
כדי להבטיח בדיקה באיכות טובה, הצעד החשוב ביותר הוא אימון הנושא להחזיק נשימה, בהיקף הריאה נכונה בתיאום עם רצף הדמיה. מאז תמונות צפיפות הן ASL ו פרוטון להסתמך על שחזור של כרכים ריאות FRC, כל תנועה הקיר סרעפתי או בחזה תוביל misregistration של אותן תמונות. מאומן היטב בנושאים מסוגלים לשחזר את נפח הריאות FRC שוב ושוב הסורק MR בנושאים מסוימים ע.ד. ב הסורק ובכך החוקר חייב גם לפקח על נפח גאות נמדד על ידי עגלה מטבוליות להציע משוב לנושא על מנת להבטיח נשימה רגילה. לבסוף רוויון החמצן, במיוחד בעת חשיפה hypoxic חייב להיות פיקוח על בטיחות הנושא.
חלק מן המגבלות של טכניקות אלה הן כדלקמן: 1. אנחנו יכולים רק להשיג נתונים זלוף מתוך פרוסה אחת לכל breathhold. אולם רצף שלנו מאפשר רכישת מתמשך בין נשימות, וכך באמצעות breathholds חוזרות ונשנות הריאה כולה ניתן הדמיה תוך פחות מ 3 דקות. 2. כימות תלויה אפיון מדויק של רוחות התייחסות, וכל שגיאה זה ישתקף ישירות בנתונים. 3. מאחר ציוד ניטור פיזיולוגי שבו אנו משתמשים נמצא מחוץ לחדר סורק, אנחנו לא יכולים להפוך את הנשימה, על ידי מדידות נשימה של VO 2 ו - VCO 2. 4. כמה נושאים, ילדים צעירים במיוחד או בחולים קשישים עם מחלות ריאה עלול להתקשות לשחזר את דפוס הנשימה הדרוש הדמיה, למרות שזה כבר הניסיון שלנו כי הרוב המכריע של הנושאים, כולל חולים, במהירות לרכוש מיומנויות אלה.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
אין ניגודי אינטרסים הכריז.
Acknowledgments
נתמך על ידי NIH HL081171, NIH HL080203
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| MRI | GE Healthcare | 1.5 T GE HDx EXICITE twinspeed scanner | |
| Metabolic cart | ParvoMedics | TrueOne 2400 | |
| Pulse Oximeter | Nonin | 7500 FO | |
| Spirometer | Medical Technologies Andover | EasyOne diagonostic Spirometer | |
| Mask | Hans Rudolph | 7400 series Oro-Nasal Mask, Small, Medium, and Large | |
| Valve | Hans Rudolph | Two-way non-rebreathing valves T-Shape configuration, 2600 Medium. 2700 Large | |
| Head Set | Hans Rudolph | Head cap (Adult size), strap & Locking Clips. | |
| Pneumatic directional control valve and controller | Hans Rudolph | Single Piston Sliding-Type valve and controller 4285A | |
| Non-Diffusing gas collection bag | Hans Rudolph | 6100 (100 liters). | |
| Tube | VacuMed | Clean-Bor Tubing 108”, 1-3/8” OD fittings | |
| Phantoms | Mentor | Brest Implant Round, 250cc | |
| matlab | Mathworks |
References
- Bolar, D. S. Quantification of regional pulmonary blood flow using ASL-FAIRER. Magn Reson Med. 55, 1308-1317 (2006).
- Henderson, A. C., Prisk, G. K., Levin, D. L., Hopkins, S. R., Buxton, R. B. Characterizing pulmonary blood flow distribution measured using arterial spin labeling. NMR Biomed. 22, 1025-1035 (2009).
- Theilmann, R. J. Quantitative MRI measurement of lung density must account for the change in T(2) (*) with lung inflation. J Magn Reson Imaging. 30, 527-534 (2009).
- Hopkins, S. R., Garg, J., Bolar, D. S., Balouch, J., Levin, D. L. Pulmonary blood flow heterogeneity during hypoxia and high-altitude pulmonary edema. Am J Respir Crit Care Med. 171, 83-87 (2005).
- Miller, M. R. Standardisation of spirometry. Eur Respir J. 26, 319-338 (2005).
- Hopkins, S. R. Vertical gradients in regional lung density and perfusion in the supine human lung: the Slinky effect. J Appl Physiol. 103, 240-248 (2007).
- Arai, T. J. Hypoxic pulmonary vasoconstriction does not contribute to pulmonary blood flow heterogeneity in normoxia in normal supine humans. J Appl Physiol. 106, 1057-1064 (2009).
- Dawson, C. A. Role of pulmonary vasomotion in physiology of the lung. Physiol Rev. 64, 544-616 (1984).
- Prisk, G. K. Pulmonary perfusion in the prone and supine postures in the normal human lung. J Appl Physiol. 103, 883-894 (2007).
- Henderson, A. C. Steep head-down tilt has persisting effects on the distribution of pulmonary blood flow. J Appl Physiol. 101, 583-589 (2006).
- Levin, D. L. Effects of age on pulmonary perfusion heterogeneity measured by magnetic resonance imaging. J Appl Physiol. 102, 2064-2070 (2007).
- Wasserman, K. H., Sue, D., Casaburi, R., Whipp, B. Calculations, Fomulae, and Examples (Appendix C). Principles of Exercise Testing and Interpretation. , Lippincott Williams & Wilkins. Baltimore. (1999).
