Summary
Une méthode IRM pour étudier la distribution du débit sanguin pulmonaire sous une variété de conditions physiologiques, dans ce cas à l'exposition trois différentes concentrations d'oxygène inspiré: l'hypoxie, normoxie, hyperoxie et, est décrite. Cette technique utilise des techniques pulmonaires humaines recherche en physiologie dans un environnement de numérisation MR.
Abstract
Cela démontre une méthode IRM pour mesurer la distribution spatiale de la circulation sanguine pulmonaire chez des sujets sains lors de normoxie (inspirée d'O 2, la fraction (F I O 2) = 0.21) hypoxie (F I O 2 = 0,125), et l'hyperoxie (F I O 2 = 1,00). En outre, les réactions physiologiques du sujet sont surveillés dans l'environnement IRM. Images IRM ont été obtenus sur un scanner GE IRM 1,5 T au cours d'une apnée d'une coupe sagittale dans le poumon droit à la capacité résiduelle fonctionnelle. Une séquence de spin artérielle étiquetage (ASL-JUSTE) a été utilisé pour mesurer la distribution spatiale de 1,2 débit sanguin pulmonaire et un multi-écho de gradient rapide écho (mGRE) Séquence 3 a été utilisé pour quantifier le proton régionaux (H 2 O) densité, permettant la quantification de la densité normalisée perfusion pour chaque voxel (sang millilitres par minute et par gramme de tissu pulmonaire).
Avec un pneumatique de vanne de commutation et de masque équipé d'un 2-way non réinhalation vanne, différentes concentrations d'oxygène ont été introduits à ce sujet dans le scanner IRM à travers le tuyau de gaz inspiré. Un panier de gaz expiratoires métaboliques recueillies via un tube expiratoire. Mixte expiratoire de O 2 et concentrations de CO 2, la consommation d'oxygène, la production de dioxyde de carbone, le ratio d'échange respiratoire, la fréquence respiratoire et volume courant ont été mesurés. La fréquence cardiaque et la saturation en oxygène ont été surveillés à l'aide d'impulsions-oxymétrie. Les données obtenues à partir d'un sujet normal a montré que, comme prévu, le rythme cardiaque était plus élevée en hypoxie (60 bpm) que durant normoxie (51) ou hyperoxie (50) et la saturation artérielle en oxygène (SpO 2) a été réduite au cours de l'hypoxie à 86%. Moyenne de ventilation était de 8,31 L / min pendant BTPS hypoxie, 7,04 L / min pendant une normoxie et 6,64 L / min pendant hyperoxie. Volume courant était de 0,76 L durant l'hypoxie, 0,69 L pendant une normoxie et 0,67 L au cours hyperoxie.
Représentant des données quantifiées ASL a montré que la perfusion de densité moyenne normalisée était de 8,86 ml / min / g pendant l'hypoxie, 8,26 ml / min / g pendant normoxie et 8,46 ml / min / g pendant hyperoxie, respectivement. Dans ce sujet, la dispersion relative 4, un indice d'hétérogénéité mondiale, a été augmentée en hypoxie (1,07 durant l'hypoxie, 0,85 au cours normoxie, hyperoxie et 0,87 au cours) tandis que la dimension fractale (DS), un autre indice de l'hétérogénéité reflète vasculaires structure arborescente, est resté inchangé (1,24 durant l'hypoxie, 1,26 au cours normoxie, et 1,26 au cours hyperoxie).
Aperçu. Ce protocole fera la démonstration de l'acquisition de données pour mesurer la distribution de la perfusion pulmonaire non invasive dans des conditions de normoxie, hypoxie, hyperoxie et en utilisant une technique imagerie par résonance magnétique connu comme marquage de spins artériels (ASL).
Justification: La mesure du flux sanguin pulmonaire et densité de protons pulmonaires en utilisant la technique IRM offre des images de grande résolution spatiale qui peut être quantifié et la capacité d'effectuer des mesures répétées dans plusieurs différentes conditions physiologiques. Dans des études humaines, PET, SPECT et CT sont couramment utilisés comme les techniques alternatives. Toutefois, ces techniques entraînent une exposition aux rayonnements ionisants, et donc ne sont pas adaptés pour des mesures répétées chez des sujets humains.
Protocol
1. Le recrutement des sujets
- Objet de la population
- Les sujets sont recrutés par annonce pour répondre aux caractéristiques démographiques spécifiques nécessaires à l'étude.
- Le sujet de cette étude en particulier est une bonne santé, non-fumeur entre les âges de 19 - 45 ans, sans antécédents de maladie cardiaque ou pulmonaire.
- Le consentement éclairé
- Cette étude est approuvée par l'Université de Californie, San Diego, l'homme recherche Protections Programme.
- Le sujet est informé des risques potentiels de cette étude, l'exposition aux champs par exemple magnétique (IRM) et de gaz respiratoire hypoxique et hyperoxique.
Si le sujet est féminin et capable de procréer, un échantillon d'urine est recueillie avant le début de l'étude afin d'écarter une grossesse. Bien que l'exposition aux champs magnétiques est extrêmement peu probable d'être nocif pour le foetus en développement, le risque exact potentiels est inconnue. En plus de l'hypoxie pourrait présenter un risque pour le fœtus. Pour ces raisons, les femmes enceintes sont exclues de l'étude.
- MR de sécurité de dépistage
Tous nos sujets doivent remplir un questionnaire sur les éléments qui contre un examen par résonance magnétique. Si une contre-indication est trouvé, le sujet est exclu de l'étude.
2. Préparation
- L'examen physique
- Le sujet est interviewé au sujet de leur santé physique et les habitudes, et reçoit un bref examen physique par un médecin agréé.
- La hauteur de l'objet et le poids sont également mesurés. Ces valeurs sont utilisées pour estimer les valeurs prédites des tests de fonction pulmonaire et le taux d'absorption spécifique (DAS). L'estimation de la DAS est important parce qu'il ya le potentiel pour le chauffage des tissus du sujet de la fréquence radio (RF) énergie nécessaire pour produire les images IRM.
- Test de fonction pulmonaire
Volumes pulmonaires sont mesurés en utilisant la spirométrie dans la posture debout. Le sujet effectue des tests de fonction pulmonaire en soufflant dans un spiromètre portable (EasyOne spiromètre, Medical Technologies Andover). Un pince-nez est utilisé pour assurer tout l'air est expulsé hors de la bouche. La spirométrie de données sont acquises en trois exemplaires, pour s'assurer des données fiables. La qualité du test de fonction pulmonaire doit répondre de l'American Thoracic Society / European Respiratory Society critères 5.
3. Subir l'étude par résonance magnétique
- Session de formation pour produire un système fiable capacité résiduelle fonctionnelle (CRF) du volume pulmonaire au cours retenir sa respiration.
Nos images du poumon sont acquises lorsque le poumon est à la CRF. C'est un volume pulmonaire facilement atteignables, et améliore le signal au bruit dans l'image, en augmentant la densité de protons. Nos sujets sont formés pour accueillir confortablement reproduire ce volume pulmonaire. Si le sujet est un participant pour la première fois dans un de nos études, cette session de formation est terminée avant que le sujet entre dans le scanner IRM. Depuis le scanner émet des sons lors de l'acquisition, un enregistrement sonore de l'acquisition de l'image est joué pour le sujet, et le sujet est coaché pendant qu'ils la pratique de synchroniser leur respiration avec l'enregistrement sonore. - Respirer de configuration
- La configuration inspiratoire
Le tube inspiratoire est connecté à des sacs à gaz en Mylar, qui tiendra soit des gaz hyperoxique et hypoxiques, ou de l'air normoxique, et sont administrés par l'intermédiaire d'une vanne de commutation (simple piston coulissant de type clapet ™ et un contrôleur 4285A, Hans Rudolph). La vanne est contrôlée pour un fonctionnement normal.
Les sacs à gaz, qui administrent les gaz inspirés au sujet, sont dans la salle du scanner et sont reliés à des réservoirs de gaz de différentes concentrations d'oxygène dans la chambre de M. de la console. Le gaz est ajouté à la poche par l'enquêteur par la manipulation des régulateurs réservoir de gaz.
L'enquêteur doit suivre le sac par la fenêtre console salle pour assurer le volume de gaz est suffisante, afin d'assurer que le sujet a assez de gaz pour inspirer normalement. La F I O 2 du gaz hyperoxique et hypoxiques sont de 1,0 et 0,125, respectivement. L'air ambiant est utilisé pour le gaz normoxique. - La configuration expiratoires
Le tube respiratoire expiratoire est suffisamment longue pour se connecter à partir du sujet dans le scanner IRM grâce à un pass-through au panier métaboliques (TrueOne 2400, ParvoMedics) dans la salle de la console IRM.
Le panier métaboliques mesure le volume d'air expiré ainsi que mixtes expiratoire de O 2 et concentrations de CO 2. Basé sur ces paramètres, il calcule aussi différents volumes respiratoires, telles que le volume de marée, la consommation d'oxygène (V. O 2), la production de dioxyde de carbone (CO 2 V.), et le quotient respiratoire.
Il est nécessaire de calibrer le 2 O 2 et CO capteurs et débitmètre avant chaque étude. Un enquêteur étalonne le système de panier métaboliques en suivant les instructions intégré en conformité avec le panier métaboliques exploitation software. O 2 et CO 2 capteurs sont ajustés par deux points de calibration entre le gaz de calibration (pour 2 = 0,16 et FCO 2 = 0,04) et l'air ambiant (2 = 0,2098 POUR et FCO 2 = 0,00). Le débitmètre est calibré en utilisant un standard de 3 litres seringue. Les pompes à l'enquêteur de 3 litres de volumes d'air (à température ambiante et pression atmosphérique) dans le panier métabolique par le tube de respiration expiratoires équipé d'un Rudolph Hans 2-way non réinhalation soupape qui est identique à celle qui est attachée à l'est sous réserve masque. Afin de permettre des débits différents de la respiration, ce calibrage est effectué au moins cinq fois avec des débits de pointe allant de 50 L / min ATPS à 80 L / min pour les mesures de repos. Le volume dans le tube et l'embout buccal est calculée et lorsqu'il est combiné avec les données des sujets respiratoires ce qui permet une correction du temps de retard causé par la longueur du tube expiratoire. - Masque
Un masque en silicone stérilisée à froid (7400 Oro-masque nasal, Hans Rudolph) est monté sur le sujet afin de permettre la livraison de différents mélanges de gaz et d'acquisition de données métaboliques et ventilatoires pendant toute la séance d'imagerie (taille: petite, petite, moyenne, grande et extra large). Une majorité de sujets adultes sont équipés de petites, moyennes ou grandes masques.
Le masque équipé d'un pré-stérilisés sans réinspiration vanne (bidirectionnelle sans réinspiration clapet T-Shape ™ de configuration, 2600 Médium, 2700 Grand Hans Rudolph) est fixé sur le visage du sujet avec une pièce jointe de maille et contrôler l'étanchéité. Ensuite, les tubes inspiratoire et expiratoire sont attachés.
- La configuration inspiratoire
- MR configuration
- Le sujet est en décubitus dorsal, les pieds vers le scanner portait sur une table coulissante qui se déplace dans le scanner à résonance magnétique.
- Oreillers et coussins de mousse sont utilisés pour optimiser le confort du sujet. Un oxymètre de pouls (7500 POUR, Nonin) est placé sur le doigt du sujet pour surveiller la saturation en oxygène et la fréquence cardiaque, ce qui est particulièrement important lorsque le sujet est exposé à une hypoxie.
- Un tampon d'électrode ECG est placé sur la poitrine du sujet. Cela permet à l'étiquetage artérielle spin (ASL) MR séquence à fermée du complexe QRS.
- Une fois que le sujet porte un masque, ils ne peuvent pas facilement communiquer avec le personnel de l'étude. Une balle squeeze est positionné dans la main du sujet, et a enregistré en place. Cela permet pour le sujet pour alerter les enquêteurs à tout moment qu'ils ont besoin d'aide.
- Bouchons d'oreilles sont donnés à ce sujet pour les protéger contre le bruit produit par le scanner.
- Trois fantômes MR sont placés sur la poitrine du sujet. Les fantômes sont utilisées pour quantifier le signal MR lors de la post-traitement et ont déjà été caractérisés.
- La bobine du torse est également placé sur les fantômes sur la poitrine du sujet. La bobine torse est utilisée pour augmenter le rapport signal sur bruit de l'image IRM par rapport à la bobine du corps, en réduisant la distance physique entre le récepteur et le sujet. Enfin, le sujet est recouvert d'une couverture pour assurer leur confort.
4. L'IRM
- Avant la numérisation
- Le sujet est demandé de mentir à pieds joints sur la table de l'IRM. Ensuite, le tableau de balayage se déplace le sujet dans le centre de l'alésage scanner IRM.
- L'opérateur du scanner parle souvent à ce sujet, afin de s'assurer que le sujet est à l'aise et pour leur rappeler de serrer la balle presser s'ils ont besoin d'aide.
- Les enquêteurs de surveiller l'ECG, saturation en O 2, le volume courant, V. O 2 et V. CO 2. Les premières minutes de la surveillance sont particulièrement importants pour assurer des données de bonne qualité, si ces chiffres ne sont pas dans la fourchette prévue, l'étalonnage doit être répété et le masque et tube contrôler l'étanchéité.
- Séquences examen d'imagerie
- La séquence localizer est acquise d'abord obtenir les images anatomiques pour déterminer le placement de la tranche d'imagerie dans le torse.
- Une tranche est sélectionnée dans le plan sagittal de la partie du poumon droit, où la partie antérieure - postérieure à distance est la plus importante. L'épaisseur de coupe est normalement de 15 mm et un champ de vision est de 40 cm x 40 cm.
- Marquage de spins artériels
Marquage de spins artériels - sensible au débit alternant inversion récupération avec une séquence d'impulsions RF supplémentaire (ASL-justes), avec une demi-Fourier acquisition monocoup dispositif d'imagerie turbo spin écho (HASTE) est utilisé pour obtenir les données de perfusion régionale 1,2 .- Le sujet entendrez une série de paires de sons, «bang-bang», indiquant la balise magnétique et l'acquisition de l'image. Le son cogner premier est Shorter que la seconde. Cette différence dans le son est perceptible. Entre ces deux paires de sons, le sujet doit compléter un cycle de respiration: la respiration et le souffle en sortie, avant la prochaine paire. Pendant les paires de sons, le sujet doit en apnée à la CRF.
- Le sujet est donné un essai d'acquisitions d'images au cours de laquelle les sujets pratiques de la respiration qui ils ont été familiarisés avec les avant qu'ils ne soient mis dans le scanner (décrit ci-dessus).
- L'opérateur évalue MR de la qualité des images pulmonaires basé sur le mouvement du diaphragme. Si le mouvement est minimal des mesures ASL commencer. Les enquêteurs de surveiller le volume de marée. Le volume cible approximative de 500 à 700 ml de marée est compatible avec une ventilation normale avec deadspace supplémentaires de la vanne.
- Le principe de base pour quantifier la perfusion pulmonaire est décrit dans la référence 1 et 2 dans le détail. Dans cette séquence MR, deux différents cardiaques-dépendants images sont acquises avec un intervalle de 5 secondes entre eux. Le calendrier d'image entre la balise et l'acquisition d'image (c'est à dire entre le premier et le son Bang Bang sonores seconde) est fixé à 80% de l'intervalle RR pour permettre la collecte d'un éjection systolique du sang. Le signal du sang est préparé de deux façons différentes. Dans une image, l'aimantation longitudinale à l'intérieur comme le sang et les tissus et à l'extérieur de la tranche de l'image est inversée, résultant en un signal très faible à la fois de sang et les tissus. Dans la seconde image, l'inversion est appliqué uniquement à la tranche imagé, avec le résultat que l'afflux de sang provenant de l'extérieur de la tranche d'image dans la tranche a un signal fort MR. Lorsque les deux images sont soustraites, annulant ainsi le signal stationnaire, le résultat est une carte quantitative du sang remis à la tranche d'image dans une période d'éjection systolique. La résolution est de 256 x 128 pixels, par conséquent, la taille de voxel est ~ 1,5 x ~ 3.1x 15 mm (~ 0,07 cm 3).
- Densité de protons du poumon
En plus des images ASL, nous utilisons également un écho de gradient multi-echo rapide (mGRE) séquence pour mesurer la densité de protons poumon 3. Ceci permet des mesures de perfusion à être exprimée en ml / min / g et les comptes de la déformation du tissu pulmonaire à l'intérieur du thorax 6. Cette séquence est exécuté deux fois, une pour la bobine du torse et un pour la bobine du corps.- Lors de cette acquisition d'image à protons densité, le sujet va entendre un bruit continu qui durera environ 10 secondes. Pendant ce temps, le sujet doit retenir son souffle et de rester à la CRF.
Le principe de base pour quantifier la densité de protons du poumon est décrite dans la référence 3. La résolution est de 64 x 64 pixels, par conséquent, la taille de voxel est ~ 6,3 x ~ 6,3 x 15 mm (~ 0,59 cm 3).
- Lors de cette acquisition d'image à protons densité, le sujet va entendre un bruit continu qui durera environ 10 secondes. Pendant ce temps, le sujet doit retenir son souffle et de rester à la CRF.
- Commutation gaz inspiratoire
- Dans cette étude avec des gaz F I O 2 = 0,21 (normoxie / salle à l'air), F I O 2 = 0,125 (hypoxie), et F I O 2 = 1,00 (hyperoxie) sont présentés par ordre équilibré entre des sujets, même si elles peuvent être variés comme souhaité, compatible avec les objectifs de recherche
- Après un sujet atteint l'état stationnaire pour une condition spécifiée (~ 20 minutes pour un gaz particulier) 7, les mesures IRM de perfusion et de la densité de protons sont acquises. Dans ce cas, la période de 20 minutes d'exposition au gaz avant d'imagerie est choisi parce que, bien que l'initiation de la réponse de la vasoconstriction hypoxique pulmonaire survient en quelques secondes, la réponse à l'hypoxie alvéolaire n'est pas maximale jusqu'à ~ 20 minutes 8, compatible avec l'objectif de cette étude particulière.
5. Post-traitement
Le post-traitement est terminé à l'aide personnalisée du logiciel développé dans l'environnement de programmation MATLAB.
- Correction inhomogénéité Coil
En utilisant les images mGRE couplées à partir de la bobine corps homogène et la bobine torse inhomogène (section 4.1), tous les flux de sang et des images en densité de protons sont corrigés pour inhomogénéité bobine sur une base objet par objet 6. Cette méthode est décrite dans la référence 6 et 9. - Perfusion densité normalisée
- Une fois l'image soustraite ASL est corrigé pour inhomogénéité bobine, le débit sanguin régional pulmonaire est quantifié en millilitres (sang) par minute et par centimètre cube (voxel).
- Perfusion densité normalisée exprimée en unités de millilitres (sang) par minute et par gramme d'eau est calculé en divisant l'image par l'image ASL densité de protons pour donner une perfusion en millilitres par minute et par gramme de poumon (tissu + sang).
- Une technique basée information mutuelle qui comprend la traduction et la rotation est utilisé pour enregistrer les images de densité ASL et de protons, et l'image de perfusion ASL est divisée par la densité de protons d'image obtenue avec la bobine torse sur un voxel par voxelbase de 6,9. Cette méthode est également décrite dans la référence 6 et 9.
- L'analyse des données
Pour chaque image acquise comme décrit ci-dessus (densité de protons du poumon et une perfusion de densité normalisée), les données sont analysées de la manière suivante.- Pour chaque image, la densité moyenne normalisée de perfusion est calculé.
- Trois différents indices d'hétérogénéité de perfusion sont calculés. Ce sont 1) relative dispersion 4,10,11, aussi connu comme le coefficient de variation, à l'échelle mondiale de l'hétérogénéité définie comme le rapport de l'écart type à la perfusion dire dans lequel le plus grand de la dispersion relative, la plus hétérogène de la perfusion de distribution, 2) la dimension fractale (Ds) 7, un indice de l'hétérogénéité spatiale qui est indépendant de l'échelle, où la valeur varie entre 1,0 (homogène) et 1.5 (spatialement aléatoire), et 3) un écart-type géométrique, aussi des échelles globale de l'hétérogénéité mais basé sur la distribution log-normale 2 modèles.
6. Les résultats représentatifs
Données physiologiques sont donnés dans le tableau 1. La fréquence cardiaque a augmenté chez l'hypoxie et la saturation a été diminué. La ventilation a été 8,31 L / min pendant BTPS hypoxie, 7,04 L / min pendant une normoxie et 6,64 L / min pendant hyperoxie. Volume courant était de 0,72 L durant l'hypoxie, 0,69 L pendant une normoxie et 0,67 L au cours hyperoxie. L'exposition à l'hypoxie augmente à la fois la ventilation et du volume courant, tandis que l'hyperoxie diminue la ventilation et du volume courant.
Trois images de densité normalisée perfusion recueillies au cours des trois différentes concentrations d'oxygène inspiré (hypoxie: 0,125, normoxie: 0,21, et de l'hyperoxie: 1,00) obtenu à partir d'un sujet (de sexe masculin, 30 ans) sont présentés dans la figure 1. Les résultats de l'analyse des données de l'hétérogénéité de perfusion sont présentés dans le Tableau 2. On peut voir que l'hypoxie a augmenté la dispersion relative Cependant les autres indices ont été en grande partie inchangée.
La figure 2 montre l'effet des concentrations d'oxygène inspiré sur la distribution verticale de la perfusion densité normalisée, en moyenne tous les 1 cm en dessous de 10 cm de hauteur de la partie la plus dépendante du poumon et au-dessus de 10 cm. Tous les points de données supérieur à 10 cm sont moyennées et affiché comme un point de données.
| L'hypoxie | Normoxie | L'hyperoxie | |
| Fréquence cardiaque (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 |
Tableau 1. Les données physiologiques lors de la numérisation session.
* Lorsque le sujet est la respiration d'oxygène à 100%, VO 2 ne peut pas être facilement mesurée (voir 12 pour les détails).
| L'hypoxie | Normoxie | L'hyperoxie | |
| Dispersion relative | 1,07 | 0,85 | 0,87 |
| Dimension fractale | 1,24 | 1,26 | 1,26 |
| Écart type géométrique | 2,41 | 2,11 | 2,38 |
Tableau 2. Les trois indices d'hétérogénéité de perfusion pulmonaire.
Figure 1. Effet de trois différentes concentrations d'oxygène inspiré sur la perfusion de densité normalisée. 1.1: L'hypoxie(0,125), 1,2: normoxie (0,21), 1,3: hyperoxie (1,00). L'échelle est de 3 cm (blanc ligne continue). A: antérieur, P: postérieur, I: inférieur, et S: les directions supérieures, respectivement.
Figure 2. Effet de trois différentes concentrations d'oxygène inspiré sur la distribution verticale de la perfusion densité normalisée. La perfusion de densité moyenne normalisée est à moins de 1 cm de poubelles dans le même plan de gravitation, à partir de 0 cm à la partie la plus dépendante du poumon et de continuer à la partie la plus non dépendantes. Tous les points de données supérieur à 10 cm sont moyennées et affiché comme un point de données.
Les barres d'erreur représentent la déviation standard des valeurs de la perfusion densité normalisée au sein de ce plan. Des données hypoxiques sont en rouge, les données normoxique sont en bleu, et les données hyperoxique sont en vert.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Cette méthode permet de mesurer les effets de la concentration d'oxygène inspiré sur la distribution spatiale de la circulation sanguine pulmonaire en utilisant les techniques de base physiologique dans l'environnement IRM. L'utilisation de techniques physiologiques en combinaison avec l'imagerie quantitative de protons du poumon est relativement facilement mis en œuvre.
Pour assurer un test de bonne qualité, l'étape la plus importante est la formation fait l'objet d'apnée au volume pulmonaire correcte et en synchronie avec la séquence d'imagerie. Comme les images de densité à la fois l'ASL et de protons s'appuyer sur la reproductibilité des volumes pulmonaires FRC, aucun mouvement de la paroi thoracique ou du diaphragme conduirait à défaut de repérage de ces images. Bien formés sujets sont capables de reproduire le volume pulmonaire FRC à plusieurs reprises dans le scanner IRM Certains sujets hyperventilation dans le scanner et donc l'enquêteur doit aussi surveiller le volume mesuré par marée panier métaboliques et offrir une rétroaction au sujet de garantir une respiration normale. Enfin la saturation en oxygène, en particulier lors de l'exposition hypoxique doivent être surveillés pour la sécurité des sujets.
Certaines des limites de ces techniques sont comme suit: 1. nous ne pouvons acquérir des données de perfusion d'une tranche par apnée. Cependant notre séquence permet l'acquisition continue entre les respirations, et donc en utilisant breathholds répétée l'ensemble du poumon peut être imagée en moins de 3 minutes. 2. La quantification est dépendante de la caractérisation précise des fantômes de référence, et toute erreur dans ce sera directement reflétée dans les données. 3. Depuis l'équipement de monitorage physiologique que nous utilisons est situé à l'extérieur de la salle du scanner, nous sommes incapables de faire couper le souffle par des mesures souffle de VO 2 et VCO 2. 4. Certains sujets, particulièrement les jeunes enfants ou des patients âgés souffrant de maladies pulmonaires peuvent avoir de la difficulté à reproduire le modèle de respiration nécessaires pour l'imagerie, même si elle a été notre expérience que la grande majorité des sujets, y compris les patients, rapidement acquérir ces compétences.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Aucun conflit d'intérêt déclaré.
Acknowledgments
Soutenu par le 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).
