Summary
एक एमआर इमेजिंग शारीरिक स्थितियों की एक किस्म के तहत इस मामले में तीन अलग अलग प्रेरित ऑक्सीजन सांद्रता के लिए जोखिम में फेफड़े के रक्त के प्रवाह के वितरण, अध्ययन विधि: hypoxia, normoxia, और hyperoxia, वर्णित है. इस तकनीक एक एमआर स्कैनिंग वातावरण में मानव फेफड़े शरीर क्रिया विज्ञान अनुसंधान तकनीकों का इस्तेमाल करता है.
Protocol
1. विषय भर्ती
- विषय आबादी
- विषय अध्ययन के लिए आवश्यक विशिष्ट जनसांख्यिकी फिट करने के लिए विज्ञापन द्वारा भर्ती कर रहे हैं.
- 45 - हृदय या फेफड़ों की बीमारी का कोई इतिहास के साथ, यह विशेष रूप से अध्ययन के लिए विषय 19 की उम्र के बीच एक स्वस्थ nonsmoker है.
- अवगत सहमति
- इस अध्ययन कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सैन डिएगो, मानव अनुसंधान सुरक्षा कार्यक्रम के द्वारा मंजूरी दे दी है.
- विषय और hypoxic और hyperoxic गैस साँस लेने के इस अध्ययन में, उदाहरण के चुंबकीय क्षेत्र जोखिम (एमआरआई) के संभावित जोखिम के बारे में सूचित है.
यदि इस विषय महिला और प्रसव के लिए सक्षम है, एक मूत्र का नमूना अध्ययन की शुरुआत से पहले एकत्र की है क्रम में के लिए बाहर गर्भावस्था नियम. हालांकि चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में अत्यंत एक विकासशील भ्रूण के लिए हानिकारक होने की संभावना नहीं है, सटीक संभावित जोखिम अज्ञात है. इसके अलावा hypoxia के भ्रूण को खतरा उपस्थित हो सकता है. इन कारणों के लिए गर्भवती महिलाओं के अध्ययन से बाहर रखा गया है.
- श्री सुरक्षा स्क्रीनिंग
हमारे सभी विषयों आइटम है कि एक चुंबकीय अनुनाद परीक्षा contraindicate होगा के बारे में एक प्रश्नावली पूरा करना होगा. यदि एक contraindication पाया जाता है, इस विषय के अध्ययन से बाहर रखा गया है.
2. तैयार
- शारीरिक जांच
- विषय उनके शारीरिक स्वास्थ्य और आदतों के बारे में साक्षात्कार है, है और एक लाइसेंस प्राप्त चिकित्सक द्वारा एक संक्षिप्त शारीरिक परीक्षा प्राप्त है.
- विषय की ऊंचाई और वजन भी मापा जाता है. ये मान फुफ्फुसीय समारोह परीक्षण और विशिष्ट अवशोषण की दर (एसएआर) की भविष्यवाणी मूल्यों का अनुमान किया जाता है. खोज एवं बचाव के आकलन महत्वपूर्ण है क्योंकि वहाँ से विषय के ऊतक रेडियो आवृत्ति (आरएफ) एमआर छवियों का उत्पादन करने के लिए आवश्यक ऊर्जा के हीटिंग के लिए संभावित है.
- फुफ्फुसीय समारोह परीक्षण
फेफड़े मात्रा सीधा मुद्रा में स्पिरोमेट्री का उपयोग करके मापा जाता है. विषय एक हाथ spirometer (EasyOne Spirometer, मेडिकल टेक्नोलॉजीज एंडोवर) में उड़ाने से फुफ्फुसीय समारोह परीक्षण करता है. एक नाक क्लिप करने के लिए सुनिश्चित करें सब हवा बाहर मुंह से निष्कासित कर दिया है प्रयोग किया जाता है. स्पिरोमेट्री डेटा तीन प्रतियों में प्राप्त कर रहे हैं के लिए विश्वसनीय डाटा सुनिश्चित करने के के लिए. फुफ्फुसीय समारोह परीक्षण की गुणवत्ता अमेरिकी छाती रोगों सोसाइटी / यूरोपीय श्वसन सोसायटी मापदंड 5 मिलना चाहिए.
3. चुंबकीय अनुनाद अध्ययन के दौर से गुजर
- प्रशिक्षण सत्र सांस जोत के दौरान एक विश्वसनीय कार्यात्मक अवशिष्ट (FRC) फेफड़ों की क्षमता की मात्रा का उत्पादन.
हमारे फेफड़ों छवियों जब फेफड़ों FRC पर है अर्जित कर रहे हैं. यह एक आसानी से प्राप्य फेफड़ों की मात्रा है, और शोर करने के लिए संकेत छवि में प्रोटॉन घनत्व बढ़ाने के द्वारा बढ़ाता है,. हमारे विषयों के आराम से इस फेफड़ों मात्रा पुन: पेश करने के लिए प्रशिक्षित किया जाता है. यदि इस विषय में पहली बार हमारे अध्ययन में एक भागीदार है, इस प्रशिक्षण सत्र के पहले विषय एमआर स्कैनर में प्रवेश करती है पूरा हो गया है. चूंकि स्कैनर अधिग्रहण के दौरान लगता है बनाता है, छवि अधिग्रहण के एक ध्वनि रिकॉर्डिंग के विषय के लिए खेला जाता है, और विषय है, जबकि वे ध्वनि रिकॉर्डिंग के साथ अपने श्वास तुल्यकालन अभ्यास करने के लिए प्रशिक्षित है. - सेटअप श्वास
- inspiratory सेटअप
inspiratory ट्यूब Mylar गैस बैग, जो या तो hyperoxic और hypoxic गैसों, या normoxic हवा का आयोजन करेगा करने के लिए जुड़ा हुआ है, और एक स्विचिंग वाल्व (एकल पिस्टन ™ फिसलने प्रकार वाल्व और नियंत्रक 4285A, हंस रूडोल्फ) के माध्यम से प्रशासित कर रहे हैं. वाल्व सामान्य कामकाज के लिए जाँच की है.
गैस बैग,, जो इस विषय के लिए प्रेरित गैसों प्रशासन स्कैनर कमरे में हैं और एमआर सांत्वना कमरे में अलग ऑक्सीजन सांद्रता का गैस टैंक से जुड़े. गैस गैस टैंक नियामकों के हेरफेर के माध्यम से अन्वेषक से बैग करने के लिए जोड़ा जाता है.
अन्वेषक बैग सांत्वना कमरे की खिड़की के माध्यम से की निगरानी करने के लिए सुनिश्चित करें के लिए गैस की मात्रा पर्याप्त है, चाहिए क्रम में करने के लिए सुनिश्चित करें कि इस विषय में पर्याप्त गैस के लिए सामान्य रूप से प्रेरित है. Hyperoxic और hypoxic गैसों के एफ मैं 2 हे 1.0 और 0.125, क्रमशः रहे हैं. कक्ष हवा normoxic गैस के लिए प्रयोग किया जाता है. - expiratory सेटअप
expiratory श्वास नली पर्याप्त एमआर स्कैनर में विषय से एमआर कंसोल कमरे में चयापचय गाड़ी (2400 TrueOne, ParvoMedics) के माध्यम से एक पास के माध्यम से कनेक्ट करने के लिए लंबा है.
चयापचय गाड़ी की अवधि समाप्त हो हवा की मात्रा के रूप में के रूप में अच्छी तरह से मिश्रित expiratory 2 हे और CO 2 सांद्रता उपाय. इन मानकों के आधार पर, यह भी ज्वार की मात्रा, ऑक्सीजन की खपत (वी. 2 हे), कार्बन डाइऑक्साइड के उत्पादन (वी. सीओ 2), और श्वसन भागफल के रूप में विभिन्न सांस की मात्रा, की गणना करता है.
यह हर अध्ययन के पहले 2 हे और सीओ 2 सेंसर और प्रवाह मीटर जांचना जरूरी है . एक अन्वेषक चयापचय softwar ऑपरेटिंग गाड़ी के अनुसार निर्मित निर्देशों का पालन करके चयापचय की टोकरी प्रणाली calibratesई. 2 हे और सीओ 2 सेंसर अंशांकन गैस के बीच दो अंक अंशांकन (2 = 0.16 और FCO 2 = 0.04 के लिए) और कमरे में हवा (2 = ०.२०९८ और 2 = FCO 0.00 के लिए) द्वारा समायोजित कर रहे हैं . प्रवाह मीटर एक मानकीकृत 3 लीटर सिरिंज का उपयोग कर calibrated है. अन्वेषक पंप हवा के expiratory श्वास हंस 2 तरह गैर rebreathing वाल्व जो है कि एक विषय है जुड़ा हुआ है समान है रूडोल्फ के साथ सुसज्जित ट्यूब के माध्यम से चयापचय गाड़ी में 3 लीटर मात्रा (कमरे के तापमान और बैरोमीटर का दबाव) मुखौटा. आदेश में साँस लेने के विभिन्न प्रवाह दरों के लिए अनुमति देने के लिए, इस अंशांकन 80 एल / आराम माप के लिए मिनट के लिए 50 एल / मिनट ATPS से लेकर चोटी प्रवाह के साथ कम से कम पांच बार प्रदर्शन किया है. टयूबिंग और मुखपत्र में मात्रा की गणना है और जब विषयों श्वसन डेटा इस expiratory टयूबिंग की लंबाई की वजह से देरी समय के सुधार के लिए अनुमति देता है के साथ संयुक्त. - मुखौटा
एक ठंडी निष्फल सिलिकॉन मुखौटा (७४०० श्रृंखला ओरो नाक मास्क, हंस रूडोल्फ) के अधीन फिट है अलग गैस के मिश्रण के वितरण और इमेजिंग सत्र के दौरान चयापचय और ventilatory डेटा (आकार के अधिग्रहण की अनुमति: खूबसूरत, छोटे, मध्यम और बड़े, और अतिरिक्त बड़ी). वयस्क विषयों के अधिकांश छोटे, मध्यम या बड़े मास्क के साथ लगे हैं.
एक पूर्व निष्फल गैर rebreathing वाल्व (दो तरह गैर rebreathing वाल्व टी आकृति ™ विन्यास, 2600 मध्यम, 2700 बड़े, हंस रूडोल्फ) के साथ सुसज्जित मुखौटा विषय के चेहरे पर एक जाल अनुलग्नक के साथ तय हो गई है और लीक के लिए जाँच. फिर, inspiratory और expiratory ट्यूबों जुड़ी हुई हैं.
- inspiratory सेटअप
- एमआर सेटअप
- विषय ढालुआं झूठ, स्कैनर की ओर पैर के साथ एक स्लाइडिंग तालिका है कि चुंबकीय अनुनाद स्कैनर में चाल पर बोर.
- तकिए और फोम पैड विषय के आराम को अधिकतम करने के लिए उपयोग किया जाता है. एक नाड़ी oximeter (7500 के लिए, Nonin) विषय उंगली पर रखा जाता है ऑक्सीजन संतृप्ति और दिल की दर है, जो विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जब इस विषय hypoxia से अवगत कराया है की निगरानी.
- एक ईकेजी इलेक्ट्रोड पैड विषय छाती पर रखा गया है. यह धमनी स्पिन लेबलिंग (ASL) एमआर अनुक्रम क्यूआर जटिल करने के लिए gated करने की अनुमति देता है.
- एक बार विषय एक मुखौटा पहने हुए है कि वे आसानी से अध्ययन कर्मियों के साथ बातचीत नहीं कर सकते. एक निचोड़ गेंद विषय के हाथ में तैनात है, और जगह में टेप. इस विषय के लिए किसी भी समय है कि वे सहायता की जरूरत है में जांचकर्ताओं सचेत के लिए अनुमति देता है.
- Earplugs के अधीन दिए जाते हैं उन्हें स्कैनर द्वारा उत्पादित शोर से बचाने के.
- तीन एमआर phantoms विषय छाती पर रखा जाता है. phantoms करने के लिए पोस्ट प्रोसेसिंग के दौरान एमआर संकेत यों के लिए उपयोग किया जाता है और पहले लक्षण वर्णन किया गया है.
- धड़ का तार भी विषय छाती पर phantoms पर रखा गया है. धड़ कुंडल एमआर छवि के शोर अनुपात करने के लिए संकेत रिसीवर और विषय के बीच शारीरिक दूरी को कम करने से शरीर का तार के साथ तुलना में वृद्धि के लिए प्रयोग किया जाता है. अंत में, विषय एक कंबल के साथ कवर किया जाता है उनके आराम सुनिश्चित करने के लिए.
4. एमआर स्कैनिंग
- स्कैनिंग से पहले
- विषय पैरों को एमआरआई स्कैन मेज पर पहला झूठ कहा है. तब स्कैन तालिका चाल एमआरआई स्कैनर के केंद्र में इस विषय बोर.
- स्कैनर ऑपरेटर अक्सर के अधीन वार्ता के क्रम में करने के लिए सुनिश्चित करें कि इस विषय में आरामदायक है और उन्हें याद दिलाना निचोड़ गेंद निचोड़ अगर वे सहायता की जरूरत है.
- जांचकर्ता ईकेजी, हे संतृप्ति 2, ज्वार मात्रा, वी. ओ 2 और वी. सीओ 2 की निगरानी. निगरानी के पहले कुछ मिनट के लिए विशेष रूप से अच्छी गुणवत्ता डेटा को सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण हैं, अगर इन नंबरों की उम्मीद रेंज में नहीं हैं, अंशांकन और दोहराया जा facemask और टयूबिंग लीक के लिए जाँच होना चाहिए.
- इमेजिंग परीक्षा दृश्यों
- localizer अनुक्रम पहले अधिग्रहण कर लिया है संरचनात्मक छवियों को प्राप्त करने के लिए धड़ के भीतर इमेजिंग टुकड़ा के स्थान का निर्धारण.
- पीछे दूरी का सबसे बड़ा है - एक टुकड़ा सही फेफड़ों के हिस्से जहां पूर्वकाल से बाण के समान विमान में चुना है. टुकड़ा मोटाई आमतौर पर 15 मिमी और देखने का एक क्षेत्र है 40 सेमी x 40 सेमी है.
- धमनी स्पिन लेबलिंग
धमनी स्पिन लेबलिंग - प्रवाह के प्रति संवेदनशील आधा फूरियर अधिग्रहण एकल शॉट टर्बो स्पिन गूंज (जल्दबाजी) इमेजिंग योजना के साथ एक अतिरिक्त आरएफ पल्स अनुक्रम (ASL - न्यायपूर्ण) के साथ उलटा वसूली बारी क्षेत्रीय छिड़काव 1,2 डेटा प्राप्त करने के लिए प्रयोग किया जाता है .- , "बैंग - बैंग" विषय ध्वनि जोड़े की एक श्रृंखला सुना होगा चुंबकीय टैग और छवि अधिग्रहण का संकेत है. पहली पीटने ध्वनि शोर हैदूसरे से आतंकवाद. ध्वनि में यह अंतर ध्यान देने योग्य है. सांस और सांस बाहर, अगले जोड़ी को पहले इन ध्वनि जोड़े के बीच में, विषय एक श्वास चक्र पूरा करना होगा. ध्वनियों के जोड़े के दौरान, इस विषय FRC में breathhold चाहिए.
- विषय छवि अधिग्रहण के एक परीक्षण चलाने के लिए जो समय के दौरान विषयों श्वास प्रथाओं है कि वे इससे पहले कि वे स्कैनर (ऊपर वर्णित) में डाल रहे थे के साथ familiarized थे दिया है.
- एमआर ऑपरेटर फेफड़ों के छवियों के डायाफ्राम के आंदोलन के आधार पर गुणवत्ता का मूल्यांकन करता है. यदि आंदोलन कम है ASL मापन शुरू करते हैं. जांचकर्ताओं ज्वार की मात्रा की निगरानी. अनुमानित लक्ष्य ज्वार मात्रा 500-700 मिलीलीटर वाल्व से अतिरिक्त deadspace के साथ सामान्य वेंटिलेशन के साथ संगत है.
- फेफड़े छिड़काव यों बुनियादी सिद्धांत संदर्भ 1 और 2 में विस्तार में वर्णित है. इस एमआर अनुक्रम में, दो अलग अलग हृदय gated छवियों उनके बीच में एक 5 सेकंड अंतराल के साथ हासिल किया है. टैग और छवि के अधिग्रहण (पहली धमाके ध्वनि और दूसरे धमाके ध्वनि के बीच यानी) के बीच छवि समय आरआर अंतराल के 80% के लिए सेट कर दिया जाता है खून की एक सिस्टोलिक इंजेक्शन के संग्रह के लिए अनुमति देने के. खून से संकेत दो अलग अलग तरीकों में तैयार है. एक छवि में, दोनों के रक्त और ऊतकों और छवि टुकड़ा के अंदर और बाहर के अनुदैर्ध्य आकर्षण संस्कार उलटा है, दोनों के रक्त और ऊतकों से बहुत कम संकेत में जिसके परिणामस्वरूप. दूसरी छवि में, उलटा केवल imaged टुकड़ा के लिए लागू किया जाता है नतीजा है कि टुकड़ा में छवि टुकड़ा बाहर से रक्त का प्रवाह एक मजबूत एमआर संकेत है के साथ. जब दो छवियों घटाया हैं, जिससे स्थिर संकेत रद्द, परिणाम एक सिस्टोलिक इंजेक्शन अवधि के भीतर छवि टुकड़ा दिया रक्त की एक मात्रात्मक नक्शा है. संकल्प 256 x 128 पिक्सल है, इसलिए, voxel आकार 1.5 ~ x ~ 3.1x 15 मिमी (~ 0.07 3 सेमी) है.
- फेफड़े प्रोटॉन घनत्व
ASL छवियों के अलावा, हम भी एक बहु गूंज तेज ढाल गूंज अनुक्रम (mGRE) का उपयोग करने के लिए फेफड़ों प्रोटॉन 3 घनत्व को मापने. यह छिड़काव माप एमएल / मिनट / छ और 6 छाती के अंदर फेफड़ों ऊतक विरूपण के लिए खातों में व्यक्त करने की अनुमति देता है. इस अनुक्रम में दो बार चलाया जाता है, और धड़ का तार के लिए एक शरीर के तार के लिए.- इस प्रोटॉन घनत्व छवि अधिग्रहण के दौरान, विषय है कि लगभग 10 सेकंड के लिए पिछले जाएगा एक सतत शोर सुना होगा. इस दौरान, इस विषय उनकी सांस पकड़ और FRC में रहना चाहिए.
फेफड़ों प्रोटॉन घनत्व यों बुनियादी सिद्धांत 3 संदर्भ में वर्णित है. संकल्प 64 x 64 पिक्सल है, इसलिए, voxel आकार 6.3 ~ x ~ 6.3 x 15 मिमी (~ 0.59 3 सेमी).
- इस प्रोटॉन घनत्व छवि अधिग्रहण के दौरान, विषय है कि लगभग 10 सेकंड के लिए पिछले जाएगा एक सतत शोर सुना होगा. इस दौरान, इस विषय उनकी सांस पकड़ और FRC में रहना चाहिए.
- Inspiratory गैसों स्विचन
- एफ मैं 2 हे के साथ इस अध्ययन गैसों = 0.21 (हवा / normoxia कमरा), एफ मैं 2 हे = 0.125 (hypoxia), एफ और मैं 2 हे 1.00 = (hyperoxia) विषयों के बीच संतुलित क्रम में प्रस्तुत कर रहे हैं, हालांकि इन किया जा सकता है विविध रूप में वांछित, अनुसंधान लक्ष्यों के साथ अनुरूप
- एक विषय के बाद एक निर्दिष्ट हालत (~ 20 मिनट के लिए एक विशेष गैस) 7 के लिए स्थिर अवस्था में पहुँचता है, छिड़काव और प्रोटॉन घनत्व की माप एमआर अर्जित कर रहे हैं. इस मामले में, इमेजिंग पहले गैस के लिए जोखिम के 20 मिनट की अवधि चुना है क्योंकि हालांकि hypoxic फेफड़े वाहिकासंकीर्णन प्रतिक्रिया की दीक्षा सेकंड के भीतर होता है, वायुकोशीय hypoxia के जवाब ~ 20 8 मिनट तक अधिक से अधिक नहीं है, इस के लक्ष्य के साथ संगत विशेष रूप से अध्ययन.
5. डाक प्रसंस्करण
पोस्ट प्रोसेसिंग MATLAB प्रोग्रामिंग वातावरण के भीतर कस्टम विकसित सॉफ्टवेयर का उपयोग कर पूरा हो गया है.
- कुंडल inhomogeneity सुधार
सजातीय शरीर के तार और inhomogeneous धड़ कुंडल (4.1 अनुभाग) से जोड़ा mGRE छवियों का उपयोग करके, सभी रक्त प्रवाह और प्रोटॉन घनत्व छवियों का तार inhomogeneity के लिए विषय द्वारा एक विषय के आधार पर 6 सही कर रहे हैं. इस विधि 6 और 9 के संदर्भ में वर्णित है. - घनत्व सामान्यीकृत छिड़काव
- एक बार घटाया ASL छवि का तार inhomogeneity के लिए सही है, क्षेत्रीय फेफड़े के रक्त प्रवाह प्रति घन सेंटीमीटर प्रति मिनट (voxel) मिलीलीटर (रक्त) में मात्रा निर्धारित है.
- घनत्व सामान्यीकृत मिलीलीटर (रक्त) पानी की प्रति ग्राम प्रति मिनट की इकाइयों में व्यक्त छिड़काव प्रोटॉन घनत्व प्रति मिनट फेफड़ों के प्रति ग्राम मिलीलीटर (ऊतक + रक्त) में छिड़काव दे छवि द्वारा ASL छवि विभाजित करके गणना की है.
- एक आपसी जानकारी पर आधारित तकनीक है कि अनुवाद और रोटेशन में शामिल ASL और प्रोटॉन घनत्व छवियों रजिस्टर करने के लिए उपयोग किया जाता है, और ASL छिड़काव छवि प्रोटॉन घनत्व छवि पर धड़ तार के साथ एक voxel voxel द्वारा प्राप्त द्वारा विभाजित है6,9 आधार. इस विधि को भी 6 और 9 के संदर्भ में वर्णित है.
- डेटा विश्लेषण
प्रत्येक छवि के लिए अधिग्रहण के रूप में ऊपर वर्णित (फेफड़ों प्रोटॉन घनत्व और घनत्व सामान्यीकृत छिड़काव), डेटा निम्नलिखित तरीके में विश्लेषण कर रहे हैं.- प्रत्येक छवि के लिए क्या मतलब है, घनत्व - सामान्यीकृत छिड़काव गणना की है.
- छिड़काव विविधता के तीन अलग अनुक्रमित की गणना कर रहे हैं. ये हैं 1) रिश्तेदार 4,10,11 फैलाव भी विभिन्नता का गुणांक, विविधता का एक वैश्विक पैमाने पर मानक विचलन का मतलब छिड़काव के अनुपात के रूप में परिभाषित के रूप में जाना जाता है जो बड़े रिश्तेदार फैलाव, और अधिक विषम छिड़काव वितरण, 2) भग्न (डी एस) आयाम 7, स्थानिक विविधता है कि पैमाने पर है की एक सूचकांक स्वतंत्र है, जहां मूल्य 1.0 (सजातीय) और 1.5 (spatially यादृच्छिक) के बीच बदलता है, और 3) एक ज्यामितीय मानक विचलन, यह भी की वैश्विक तराजू विविधता लेकिन सामान्य मॉडल वितरण 2 लॉग के आधार पर.
6. प्रतिनिधि परिणाम
शारीरिक डेटा तालिका 1 में दिया जाता है. हार्ट दर hypoxia में वृद्धि की गई थी और संतृप्ति कम था. वेंटिलेशन hypoxia के दौरान 8.31 एल / मिनट बीटीपीएस था, normoxia दौरान 7.04 एल / मिनट, और 6.64 hyperoxia दौरान एल / मिनट. ज्वारीय मात्रा normoxia के दौरान 0.72 hypoxia, 0.69 एल के दौरान एल, और hyperoxia दौरान 0.67 एल किया गया था. hypoxia दोनों वेंटिलेशन और ज्वार की मात्रा बढ़ जाती है के लिए जोखिम है, जबकि hyperoxia वेंटिलेशन और ज्वार की मात्रा घट जाती है.
तीन घनत्व सामान्यीकृत छिड़काव तीन अलग प्रेरित ऑक्सीजन सांद्रता (: 0.125, Normoxia: 0.21, और Hyperoxia: Hypoxia 1.00) के दौरान एकत्र की छवियों को एक विषय (पुरुष, उम्र के 30 साल) से प्राप्त चित्र 1 में दिखाया जाता है. छिड़काव विविधता के डेटा विश्लेषण के परिणाम तालिका 2 में दी गई हैं. यह देखा जा सकता है कि hypoxia के रिश्तेदार फैलाव में वृद्धि हुई लेकिन अन्य सूचकांकों बड़े पैमाने पर अपरिवर्तित रहे थे कर सकते हैं.
चित्रा 2 घनत्व सामान्यीकृत छिड़काव के ऊर्ध्वाधर वितरण पर प्रेरित ऑक्सीजन सांद्रता के प्रभाव दिखाता है, फेफड़ों के सबसे अधिक निर्भर हिस्सा और 10 सेमी ऊपर से हर 1 सेमी 10 सेमी ऊंचाई से नीचे औसत है. सभी 10 सेमी ऊपर के डेटा बिंदुओं का औसत और एक डेटा बिंदु के रूप में प्रदर्शित कर रहे हैं.
| Hypoxia | Normoxia | Hyperoxia | |
| हृदय की दर (BPM) | 60 | 51 | 50 |
| 2 SPO | 86 | 99 | 100 |
| वी ई बीटीपीएस (एल / मिनट) | 8.31 | 7.04 | 6.64 |
| वी टी बीटीपीएस (एल) | 0.76 | 0.69 | 0.67 |
| एफ ई 2 (%) हे | 8.85 | 17.27 | - |
| एफ ई 2 (%) सीओ | 3.41 | 3.60 | 3.20 |
| VO 2 STPD (एल / मिनट) | 0.25 | 0.22 | -* |
| VCO 2 STPD (एल / मिनट) | 0.23 | 0.21 | 0.18 |
तालिका 1. दौरान शारीरिक डेटा सत्र स्कैनिंग.
* जब विषय 100% ऑक्सीजन साँस ले रहा है, VO 2 आसानी से (विवरण के लिए 12 देखें) नहीं मापा जा सकता है .
| Hypoxia | Normoxia | Hyperoxia | |
| सापेक्ष फैलाव | 1.07 | 0.85 | 0.87 |
| भग्न आयाम | 1.24 | 1.26 | 1.26 |
| ज्यामितीय मानक विचलन | 2.41 | 2.11 | 2.38 |
टेबल 2. फेफड़े छिड़काव विविधता के तीन सूचकांक.
चित्रा 1 तीन अलग अलग घनत्व सामान्यीकृत छिड़काव पर प्रेरित ऑक्सीजन सांद्रता का प्रभाव. : 1.1 Hypoxia(.125), 1.2: Normoxia (0.21), 1.3: Hyperoxia (1.00). पैमाने पर 3 सेमी (सफेद ठोस लाइन) है. एक: पूर्वकाल, पी: पीछे, मैं: अवर, और एस: बेहतर दिशाओं, क्रमशः.
चित्रा 2 तीन अलग अलग घनत्व सामान्यीकृत छिड़काव के ऊर्ध्वाधर वितरण पर प्रेरित ऑक्सीजन सांद्रता का प्रभाव. घनत्व सामान्यीकृत छिड़काव 1 सेमी डिब्बे के भीतर एक ही गुरुत्वाकर्षण विमान में औसतन है, फेफड़ों के सबसे अधिक निर्भर हिस्सा 0 सेमी से शुरू करने और सबसे nondependent भाग के लिए जारी है. सभी 10 सेमी ऊपर के डेटा बिंदुओं का औसत और एक डेटा बिंदु के रूप में प्रदर्शित कर रहे हैं.
त्रुटि सलाखों है कि विमान के भीतर घनत्व सामान्यीकृत छिड़काव के मूल्यों के मानक विचलन का प्रतिनिधित्व करते हैं. Hypoxic डेटा लाल रंग में हैं, normoxic डेटा नीले रंग में हैं, और hyperoxic हरे रंग में डेटा हैं.
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Discussion
इस विधि प्रेरित फुफ्फुसीय खून एमआर स्कैन वातावरण में बुनियादी शारीरिक तकनीक का उपयोग कर प्रवाह के स्थानिक वितरण पर ऑक्सीजन एकाग्रता के प्रभाव की माप के लिए सक्षम बनाता है. संयोजन में फेफड़ों के मात्रात्मक प्रोटॉन इमेजिंग के साथ शारीरिक तकनीकों का उपयोग अपेक्षाकृत आसानी से लागू किया है.
एक अच्छी गुणवत्ता परीक्षण सुनिश्चित करने के लिए, सबसे महत्वपूर्ण कदम सही फेफड़ों की मात्रा में और इमेजिंग अनुक्रम के साथ synchrony में विषय सांस पकड़ करने के लिए प्रशिक्षण है. के बाद से दोनों ASL और प्रोटॉन घनत्व छवियों FRC फेफड़ों मात्रा के reproducibility पर भरोसा करते हैं, किसी भी diaphragmatic या छाती दीवार आंदोलन उन छवियों के misregistration नेतृत्व करेंगे. अच्छी तरह से प्रशिक्षित विषयों एमआर स्कैनर कुछ विषयों स्कैनर में hyperventilate करने और इस प्रकार अन्वेषक भी ज्वार चयापचय गाड़ी द्वारा मापा मात्रा की निगरानी करना चाहिए और विषय के लिए प्रतिक्रिया की पेशकश करने के लिए सामान्य श्वास को सुनिश्चित करने में FRC फेफड़ों की मात्रा को बार - बार पुन: पेश करने में सक्षम हैं. अंत में hypoxic प्रदर्शन के दौरान विशेष रूप से ऑक्सीजन संतृप्ति, विषय की सुरक्षा के लिए निगरानी की जानी चाहिए.
इन तकनीकों की सीमाओं के कुछ निम्नानुसार हैं: 1. हम केवल breathhold प्रति एक टुकड़ा से छिड़काव डेटा प्राप्त कर सकते हैं. हालांकि हमारे अनुक्रम साँस के बीच में सतत अधिग्रहण के लिए अनुमति देता है, और इस तरह दोहराया breathholds पूरे फेफड़ों के कम से कम 3 मिनट में imaged किया जा सकता का उपयोग करके. 2. मात्रा का ठहराव संदर्भ phantoms की सटीक लक्षण वर्णन पर निर्भर है, और इस में किसी भी त्रुटि को सीधे डेटा में परिलक्षित होगा. 3. चूंकि शारीरिक निगरानी उपकरण है कि हम का उपयोग स्कैनर कमरे के बाहर स्थित है, हम करने में असमर्थ हैं सांस द्वारा 2 VO और 2 VCO माप की सांस. 4. कुछ विषयों, विशेष रूप से युवा बच्चों या फेफड़ों की बीमारी के साथ बुजुर्ग रोगियों साँस लेने पैटर्न इमेजिंग के लिए आवश्यक reproducing में कठिनाई है, हालांकि यह हमारा अनुभव है कि रोगियों सहित विषयों, के विशाल बहुमत जल्दी से इन कौशल के अधिग्रहण किया गया है हो सकता है.
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Disclosures
ब्याज की कोई संघर्ष की घोषणा की.
Acknowledgments
एनआईएच HL081171, एनआईएच HL080203 द्वारा समर्थित
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
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- 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).
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