Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.

Yöntem makalesi

Proton manyetik rezonans görüntüleme ve oksijen kontrast ajan olarak kullanarak ınsan akciğerinde spesifik havalandırma niceliksel haritalama

6K görüntülenme

⸱

DOI:

10.3791/59579

⸱

5 Haziran 2019

 ,  ,  ,  , 
1Pulmonary Imaging Laboratory, Department of Medicine, University of California, San Diego, 2Pulmonary Imaging Laboratory, Department of Radiology, University of California, San Diego

Bu makalede

Özet

Spesifik havalandırma görüntüleme, insan akciğerinde bölgesel spesifik ventilasyonun ölçülmesine olanak sağlayan fonksiyonel bir manyetik rezonans görüntüleme tekniğidir ve bir kontrast maddesi olarak inhalasyonlu oksijen kullanıyor. Burada, özel havalandırma görüntüleme verilerini toplamak ve analiz etmek için bir protokol sunuyoruz.

Özet

Spesifik havalandırma görüntüleme (SVı), spesifik ventilasyonu ölçebilen fonksiyonel bir manyetik rezonans görüntüleme tekniğidir-akciğer bölgesine giren taze gaz oranı, insan akciğerinde sadece bir kontrast aracı olarak inhale oksijen. Belirli havalandırma bölgesel kantifikasyon patolojik Akciğer fonksiyonunun alanlarını belirlemeye yardımcı olma potansiyeline sahiptir. Doku çözeltisi oksijen doku uzunlamasına rahatlama süresini kısaltır (t1), ve böylece doku oksijenasyon bir değişiklik T1ağırlıklı sinyal bir değişiklik olarak tespit edilebilir bir inversiyon kurtarma elde görüntü. İki ilham oksijen konsantrasyonu arasında ani bir değişiklik sonrasında, bir Voksel içindeki akciğer dokusunun yeni bir sabit duruma dengelendiği oran, yerleşik gazın solumalı gaz ile değiştirilmesi oranını yansıtır. Bu oran belirli havalandırma ile belirlenir. Oxygenation bu ani değişikliği almak için, konular dönüşümlü hava 20-nefes blokları nefes (21% oksijen) ve 100% oksijen iken MRG tarayıcı. İlham oksijen fraksiyonunda bir step değişiklik özel bir üç boyutlu kullanımı ile elde edilir (3D)-kısa bir uç sırasında manuel bir switch ile baskılı akış bypass sistemi-süresi dolan nefes tutun. T1' deki karşılık gelen değişikliği algılamak için, sekiz elemanlık bir gövde bobini kullanarak, 1,5 t MRG tarayıcıdaki iki boyutlu t1ağırlıklı görüntüleri elde etmek için tek çekim hızlı spin Echo dizisinin ardından bir küresel inversiyon nabzı kullanılmıştır. Hem tek dilim hem de çok dilimli görüntüleme, biraz farklı görüntüleme parametreleriyle mümkündür. Hava/oksijen uyarıcı simüle tepkiler bir kütüphane ile her bir akciğer Voksel için sinyal yoğunluğu zaman-ders ilişkilendirerek belirli havalandırma miktarının elde edilir. Özel havalandırma heterojenitesi SVı tahminlerini birden fazla nefes yıkıma karşı doğrulanır ve doğru özel havalandırma dağılımı heterojenliği belirlemek için kanıtlanmıştır.

Giriş

Spesifik havalandırma görüntülemenin (SVı) genel hedefi, kontrast maddesi olarak oksijen kullanan bir proton manyetik rezonans görüntüleme (MRG) tekniği1 ― insan akciğerinde spesifik ventilasyonu niceli olarak eşleştirmeyi amaçluyor. Spesifik havalandırma, aynı akciğer bölgesinin son süresi dolması hacmine bölünmüş bir nefes içinde bir akciğer bölgesine teslim taze gaz oranıdır1. Lokal akciğer yoğunluğu ölçümleri ile birlikte, bölgesel havalandırma2hesaplamak için özel havalandırma kullanılabilir. SVI tarafından sağlanan yerel havalandırma ve havalandırma heterojenliği ölçümleri, hem normal hem de anormal olarak3,4akciğer fonksiyonları nasıl anlaşılması zenginleştirmek potansiyeli vardır.

Spesifik havalandırma görüntüleme, klasik Fizyoloji testinin bir uzantısıdır, birden fazla nefes yıkamayı (MBW), ilk olarak 1950 ' lerde tanıtıldı bir teknik,5,6. Her iki teknikte de özel havalandırma heterojenliğini ölçmek için gaz washin/Washout kullanın, ancak MBW heterojenite sadece küresel önlemler sağlarken SVı, dağınık lokalize bilgi sağlar. MBW 'de bir kütle spektrometresi, Şekil 1' de tasvir edilen, bu gazın bir yıkanması sırasında birçok nefes üzerinde çözünmeyen bir gazın (azot, helyum, sülfür hekafluorid vb.) karışık süresi dolmuş konsantrasyonunu ölçmek için kullanılır. Yıkanabilir dönemde nefes başına süresi dolmuş hacmi ile birlikte, bu bilgiler akciğer belirli havalandırma genel dağılımı hesaplamak için kullanılabilir. SVı 'da, bir MRI tarayıcısı, çeşitli washin/washouts sırasında birçok nefes üzerinde her akciğer Vokalinde, akciğer dokusunda çözeltinin oksijen miktarı için bir vekil olan T1ağırlıklı sinyalini ölçmek için kullanılır. oksijen. MBW 'ye doğrudan benzer bir şekilde, bu bilgiler her bir akciğer vokonerinin özel havalandırmasını hesaplamamıza olanak tanır. Diğer bir deyişle, teknik, bir SVı deneyi sırasında, her bir Voxel için bir tane paralel MBW benzeri deneyleri binlerce gerçekleştirir. Nitekim, böylece üretilen özel havalandırma uzamsal haritaları MBW özel havalandırma heterojenlik çıkışını kurtarmak için derlenebilir. Bir doğrulama çalışması7 iki metodolojilerin aynı konularda seri olarak gerçekleştirilen karşılaştırılabilir sonuçlar üretilen gösterdi.

Diğer Görüntüleme modaliteleri var, SVı gibi, havalandırma heterojenlik uzamsal önlemler sağlamak. Pozitron emisyon tomografi (PET)8,9, tek foton emisyon bilgisayarlı tomografi (SPECT)10,11, ve hiperpolarize gaz MRI12,13 teknikleri kullanılmıştır sağlıklı ve anormal konularda havalandırma mekansal deseni ile ilgili literatür önemli bir vücut oluşturmak. Genel olarak, bu teknikler SVı üzerinde en az bir farklı avantaj vardır, sinyal-gürültü oranı karakteristik olarak daha yüksektir. Ancak, her teknik aynı zamanda karakteristik bir dezavantajı vardır: PET ve SPECT iyonlaştırıcı radyasyon pozlama içerir, ve hyperpolarize MRI yüksek uzmanlaşmış hiperpolarize gaz ve standart dışı Multi-çekirdekli donanım ile MR tarayıcı kullanımı gerektirir.

SVI, bir proton-MRI tekniği, genellikle bir kontrast aracı olarak inhale oksijen ile Tesla MR donanım 1,5 kullanır (her iki eleman sağlık alanında kolayca mevcuttur), klinik çevreye potansiyel olarak daha genelleştirilebilir hale. SVı oksijen uzunlamasına rahatlama süresini kısaltır gerçeği yararlanır (T1) akciğer dokularının1, hangi sırayla bir T1ağırlıklı görüntü sinyal yoğunluğunda bir değişiklik çevirir. Böylece, ilham oksijen konsantrasyonunda değişiklikler uygun zamanlı MRG görüntüleri sinyal yoğunluğunda değişim neden. Bu değişikliğin ilham verici oksijen konsantrasyonu, genellikle hava ve% 100 oksijen ile ani bir değişimini takiben oranı, yerleşik gazın solunan gazla değiştirilmesi oranını yansıtır. Bu değişim oranı belirli havalandırma ile belirlenir.

SVı hiçbir iyonlaştırıcı radyasyon içerdiğinden, zaman içinde hastalar takip boyuna ve girişimsel çalışmalar için hiçbir kontrendikasyonları vardır. Böylece, hastalığın ilerlemesini incelemek veya bireysel hastaların tedaviye nasıl yanıt verdiğini değerlendirmek için idealdir. Göreli kolaylığı ve güvenli tekrarlanabilirlik nedeniyle, spesifik havalandırma görüntüleme, genel olarak, büyük efektler ve/veya zaman içinde veya birkaç farklı klinik yerlerde insan çok sayıda çalışmak isteyenler için ideal bir tekniktir.

Teknik1, spesifik havalandırma görüntüleme (SVI) açıklayan orijinal yayın takiben hızlı tuzlu infüzyon etkisi odaklı çalışmalarda kullanılmıştır, duruş, egzersiz, ve bronkokonstriksiyon2,3 , 4 , 14 , 15. özel havalandırma tüm akciğer heterojenitesi tahmin tekniği yeteneğini iyi kurulan birden fazla nefes yıkanma testi kullanılarak doğrulanmıştır7 ve daha son zamanlarda, bir bölgesel bir çapraz doğrulama yapıldı, tarafından SVı ve hiperpolarize gaz çoklu nefes spesifik havalandırma görüntüleme karşılaştırmak16. Bu güvenilir ve kolayca dağıtılabilir tekniği, niceliksel olarak insan akciğerinde spesifik havalandırma haritalama yeteneğine sahip, önemli ölçüde erken algılama ve solunum hastalığı tanısı katkıda bulunmak için potansiyele sahiptir. Ayrıca, bölgesel akciğer anomalilerini ölçmek ve terapiyle indüklenen değişiklikleri takip etmek için yeni fırsatlar sunar. SVI 'nın ilk kez ölçmemizi sağlayan bölgeye özgü akciğer fonksiyonunda yapılan bu değişiklikler, ilaçların ve inhale tedavilerin etkisini değerlendirmek için biyomarker olma potansiyeline sahiptir ve klinik çalışmalarda son derece yararlı bir araç olabilir.

Bu makalenin amacı, spesifik havalandırma görüntüleme metodolojisini ayrıntılı olarak ve görsel bir formda sunmaktır, böylece tekniğin daha fazla merkezlere yaygınlaştırılmasına katkıda bulunur.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

California Üniversitesi, San Diego ınsan araştırma koruma programı bu protokolü onayladı.

1. konu güvenliği ve eğitimi

  1. Konuyla ilgili yazılı ve bilgilendirilmiş onay alın. Hızla değişen manyetik alanlara maruz kalarak sunulan potansiyel riskleri ve yüz maskesinin ve solunum kuru gazı kullanmanın olası rahatsızlığını tanımlayın.
  2. Yerel olarak onaylanmış MRG güvenlik taraması anketini kullanarak, konunun MR taramasını güvenle geçirebildiğinden emin olun.
  3. Eğer konu, doğurganlık yaşı olan bir kadınsa ve gebelik durumunun belirsiz olması durumunda, ona bir aşırı gebelik testini kendi kendine yönetmesini isteyin. Konu hamileyse, konuyu çalışmanın geri kalanından dışlayın.
  4. Konunun ağırlığını ölçün. Konuya teslim edilen radyo frekansı (RF) enerjisinin miktarını sınırlayan tarayıcı güvenliği parametreleri bu özelliğin girişini gerektirir. Konunun ağırlığı MRG tablosunun maksimal Ağırlık sınırının altında olduğunu doğrulayın (Bu durumda, 136 kg).
  5. Bay tarama sırası ile zamanla nefes almak için konu tren. Tercihen, bir önceki tarama bir ses kaydı oynamak ve normalde nefes ve bir nefes tamamlamak için konu talimat her 5 s, kılavuz olarak tarayıcıdan ses ipuçlarını kullanarak; eğitim amacıyla konu ile birlikte nefes.
  6. Konu burun-çene boyutlarını ölçerek konuya en uygun olan yüz maskesinin (Boyutlar, minyon 'dan ekstra büyük [XL] boyutuna kadar) boyutunu belirleyin. Uygun boyutta bir maske rahatça uyacaktır, ancak herhangi bir noktada maske ve konu derisi arasında hava sızıntısını önleyecek. Gerekirse diğer boyutlarda deneyin.
  7. Konu cepleri ve giysiler manyetik tabanlı kredi kartları ve demir içeren metal parçaları ücretsiz olduğunu doğrulayın. Gerekirse, Mr tesisi tarafından sağlanan tıbbi elbisesi içine konu değişikliği var.
    Not: Metal MRI ortamında tehlikeli olabilir, ve klip gibi metalik nesneler (genellikle sütyen), metal halkalar (sütyen ve hoodies), metal düğme veya fermuarlar (gömlek, kazak), saç uzatma ve peruk görüntüleme eserler oluşturmak için potansiyele sahip.

2. MRG ortamının hazırlanması

  1. Yalnızca MRG güvenliği konusunda eğitimli personelden tarayıcı odasına girmek veya bu deneyi gerçekleştirmenize yardımcı olmak için görüntüleme tesisi standartlarına izin verin.
  2. Bobini tarayıcı tablosundaki uygun konektöre bağlayarak, MR tarayıcısını bir gövde bobini ile kullanmak üzere yapılandırın.
  3. Tarayıcı tablosunu levhalar, pedler ve yastıklar ile hazırlayın, böylece konu görüntüleme sırasında en az 30 dakika rahat olacaktır.
  4. Oksijen teslim sistemini birleştirin.
    Not:     tüp şematik bir diyagram Şekil 2' de sunulur.
    1. Tarayıcı operatörünün veya SVı deneyi gerçekleştiren kişinin ulaşabileceği iki/üç yönlü anahtarlama valfi yerleştirin.
    2. Tıbbi oksijen tankını (tarayıcı odasının dışında) veya oksijen duvarı kaynağını (varsa) 1/4-inç plastik boru kullanarak anahtarlama vanasının bir girişine bağlayın.
    3. Kontrol odasında bulunan anahtar valfi çıkışına 8 m (tarayıcı için yeterli uzunlukta) 1/4-inç plastik boru bağlayın. Boruyu geçiş yoluyla, kontrol odasından tarayıcı odasına kadar besleyin ve tarayıcının delik ortasına ulaşdığından emin olun.
      Not: Akış bypass maskesi anahtarlama valfi çıkışı bağlayan plastik boru son 2 m çapı bir adım dahil, 1/4 inç 3/8 inç için 1/2 inç, akış bypass sistemine akan hava ile üretilen gürültü azaltmak için.
    4. Boru 1/2 inç ucunu akış bypass maskesi ekini bağlayın.
    5. Akış bypass ekini konuya uyan yüz maskesine sabitleyin.
    6. Gaz tankı veya duvar çıkış regülatörü üzerindeki basıncı, beklenen zirve inspiratuar akışından daha büyük bir oksijen akışı üreten bir değere ayarlayın. Gerekli basınç çalışma doğası (dinlenme, egzersiz, vb) ve gaz teslimat sisteminin genel direnç bağlıdır (genellikle ~ 70 psi adım açıklanan teslim sistemi için geri kalanı çalışmaları için 2.4.3).
    7. Oksijen akışını etkinleştirerek geçiş valfi test, emin yeterli akış akış bypass eki çıkışında mevcut ve hiçbir sızıntı plastik boru mevcut hale.

3. gösterge ve görüntüleme için konu hazırlama

  1. Konu MRI masasında yatıyor. Alt-bobin elemanının üst alt-bobin eleman üst konu omuzlarından daha yüksek olduğundan emin yaparak, akciğer apices yeterli kapsama sağlar emin olun.
  2. Konu kesici uç kulak fişlerini ve sesin engellendiğini doğrulayın.
  3. Kolayca erişilebilir böylece sıkmak topu (veya alternatif bir emniyet mekanizması) konunun bilek teyp.
  4. Maskeyi ve akış bypass sistemini konunun yüzüne takın. Kısa bir süre içinde akış bypass Ataşmanın sona erdirme tarafını okclude ve kaçak kontrol etmek için normal bir ilham ve son kullanma girişimi için konu isteyin.
  5. Gövde bobinin delik merkezini kaplar olduğundan emin olmak için ışık merkezleme aracını kullanarak bu konuyu tarayıcıya yerleştirin.
  6. Akış bypass hattını, giriş hattına sıkı sığdırılmış pirinç somunu kullanarak 3B baskılı akış bypass maskesi ekini bağlayın.

4. MRI görüntüleme

  1. Görüntüleme dilimleri için anatomik konumu seçin.
    1. Sınavın geri kalanını reçete etmek için kullanılacak anatomik bir harita elde etmek için bir yerelleştirici dizisi edinin.
    2. Tarayıcı grafik kullanıcı arabirimini kullanarak görüntüleme dilimini istediğiniz konuma tıklayarak ve sürükleyerek incelenecek en fazla 4 sagittal akciğer dilimi seçin. Tipik olarak, görünüm alanı 40 x 40 cm ve dilim kalınlığı için 1,5 cm olarak ayarlanır. çalışma için faiz bölgesini hedefleyen akciğer alanında ortalanmış dilimler seçin, genellikle büyük pulmoner damarların medial ve göğüs duvarının sızmasını en aza indirir örneklenen akciğer hacmi maksimize.
      Not: Dilim seçimi herhangi bir düzlemde yapılabilir; 4 dilime kadar seçilebilir. Gösteri amacıyla, bir dilim elde edilecektir.
    3. Aynı hacim uzunlamasına çalışmalar için reimaged böylece spinal sütun konumuna göre görüntüleme dilimleri konumunu not edin.
  2. Spesifik havalandırma görüntüleme
    Not:     tıpık MRI parametrelerinin listesi Tablo 1' de sunulur.
    1. Hava-oksijen kontrast17maksimize etmek için 1.100 ms en medial dılım için Mr bilgisayarda inversiyon süresini ayarlayın.
    2. Görüntüleme edinme için alım parametrelerini (Tablo 1) ayarlayın. Çok dilim edinme için, her ek dilim, 235 MS (1.335 MS, 1.570 MS, 1.805 MS) aralıklarla ilk sonra elde edilir.
      Not: İnversiyon kurtarma nabız ve zaman aralığı (inversiyon süresi ile açıklanan) takiben, her dilim görüntü bir Half-Fourier tek atış Turbo spin-Echo (HASTE), 128 x 128 çözünürlükte (70-çizgiler k-Space örneklenen) kullanılarak elde edilir; görüntüler 256 x 256 çözünürlüğe yeniden oluşturulur.
    3. 220 için tekrarlama sayısını ve yineleme süresini (TR) 5 sn olarak ayarlayın. Bu, 4.2.1 ve 4.2.2 Toplam 220 ardışık nefes, 5 s ayrı yinelenen neden olur. Resmi satın alma ile zaman içinde onun nefes kendi gönüllü Gate konu isteyin.
      Not: Görüntü, fonksiyonel kalıntı kapasitesinde (FRC) kısa bir gönüllü solunum kesintisi sırasında normal bir süre sonunda elde edilir. Bu ardışık alımlar her biri sırasında benzer bir akciğer hacmi tutarlı bir şekilde ulaşılır önemlidir.
    4. Sonraki satın almalar sırasında konunun akciğer hacminin (bitiş sona erme) tutarlılığı izleyin ve gerekirse kalitesini artırmak için geribildirim sağlar. Eğer konu her 5 s tutarlı bir akciğer hacmi ulaşmak zor bulursa TR (Art arda satın alma arasındaki zaman aralığı) artırın.
    5. Konu esintili gaz karışımı her 20 nefes (satın alma nefesi sırasında konunun konforu için), oda hava ve tıbbi oksijen arasında alternatif geçiş. Anahtarların ne zaman oluştuğunu ve konunun her bir gazı nefes aldığı aralıkları not edin. Düşük ventilasyon akciğer bölgelerine duyarlılık artırmak için deneme (genellikle nefes 20-60 veya 180-220) bir noktada 40 ardışık nefes için% 100 oksijen konu nefes izin verin.
    6. Kalp hızını düzenli olarak doğrulayın (normal konular için 40 − 80) ve oksijen doygunluğu (genellikle 98 −% 100) Nabız oksimetre bakarak (Şekil 2); Normdan sapmalar sıkıntı veya anksiyete sinyal olabilir.
    7. Tarayıcı klavyesine Push-to-Talk düğmesine basarak sıkça konu ile konuşun, kalan zaman düzenli güncellemeleri vererek.
    8. Nefes 220 sonra, görüntüleme tamamlandı. Konuyu Oda havasına geri götürün ve tarayıcıdan onu çıkarın.

5. bir zaman serisi görüntülerin belirli bir havalandırma haritası oluşturma

  1. Bir yığın 220 her akciğer dilimi için ardışık MR görüntülerinin elde edildiğini doğrulayın.
  2. Görüntüleri kayıt için görüntü analiz yazılımına (örn. MATLAB) alın.
  3. 220 görüntüleri, tüm görüntü yığını görsel muayene tarafından, en iyi fonksiyonel kalıntı kapasitesini temsil eden her dilim için seçin. Fonksiyonel kalıntı kapasitesi, yığında akciğer hacimlerinin "modu" olarak tanımlanır.
  4. "Mod" görüntüsünü referans olarak kullanarak, tüm görüntüleri fonksiyonel kalan kapasite referansına kaydetmek için projektif veya afin kaydını kullanın.
    Not: Kayıt genellikle ev18 veya genel olarak kullanılabilir Genelleştirilmiş-çift Bootstrap yinelemeli en yakın nokta algoritması (gdb-ICP19) geliştirilen bir algoritma kullanılarak gerçekleştirilir.
  5. Her görüntünün alan değişikliği hesaplamak için kayıt algoritması çıktısını kullanın. Kayıt adımını gereken görüntüleri atın >% 10 alan görüntü yığınından değiştirin ve bunları eksik veri20olarak kabul edin.
  6. Ev1,7geliştirilen bir algoritma kullanarak kayıtlı yığınından akciğerde spesifik havalandırma ölçmek. Her bir Voksel 'in zaman yanıtını ardışık oksijen yıkama ve yıkama serilerine, 50 simulasyon, gürültüsüz, yanıtlara, 0,01 ile 10 arasında değişen spesifik ventilasyonlara karşılık gelen bir kütüphaneye% 15 artışlarla karşılaştırarak ölçmek yapın. Her Voksel, ilk olarak1' de sunuldukları gibi, her bir vokalin zaman serisiyle maksimal korelasyon sunan, simüle edilen ideal özel ventilasyona karşılık gelen özel havalandırma değerine atanır.
  7. Önceki adımın çıkışı özel havalandırma haritasına sahiptir. Dağıtım bir histogram oluşturmak ve belirli havalandırma dağılımı, özel havalandırma heterojenlik bir ölçü, gelgit hacminin bağımsız bir ölçüsü hesaplamak.

6. spesifik havalandırma ve yoğunluk haritalarını bölgesel alveolar havalandırma hesaplamak için birleştirerek

  1. SVı ek olarak, akciğer proton yoğunluğu görüntüleri21elde, önceki bir çalışmada açıklandığı gibi22 (Bölüm 4,4 ve 5,1 referans22). Aynı akciğer hacmi (FRC, normal bir sona erme sonu) aynı akciğer dilim (ler), proton yoğunluğu görüntüleri elde; Çözünürlük ayarlamak 64 x 64, bir Voksel boyutuna karşılık gelen ~ 6,3 mm x 6,3 mm x 15 mm (~ 0,6 cm3).
  2. Özel havalandırma ve proton yoğunluğu görüntülerini hizalayın.
    1. ~ 1 cm3çekirdek boyutuna sahip bir Gauss filtresi kullanarak özel havalandırma ve proton yoğunluğu görüntülerini pürüzsüz.
    2. Belirli havalandırma Haritası ve karşılıklı bilgi tabanlı algoritma kullanarak Yoğunluk Haritası arasında sert kayıt (çeviri ve dönme) gerçekleştirin.
  3. Ortak kayıtlı özel havalandırma ve proton yoğunluğu verilerinden alveoler ventilasyonu hesaplayın.
    1. Normal bir süre sonunda örneklenen hacimde hava kesir olan (1-yoğunluklu) bir harita hesaplamak, akciğer hava ve doku oluşur ve doku yoğunluğu ~ 1 g/cm3olduğunu varsayarak.
    2. Bölgesel Havalandırma haritasını ürün (1 yoğunluklu) x SV (doğal birimler) olarak hesaplayın. Bir Voksel (veya ilgi diğer bölge) hacmi ve solunum frekansı (empoze, genellikle 12 nefes/dak), ml/dak daha tanıdık birimler havalandırma bir harita elde etmek için bu ürünü çarpın.
      Not: Her bir akciğer bölgesi için, SV = ΔV/V0 ve (1 – yoğunluk) ≈ V0. Böylece, ürün (1-yoğunluk) x SV = bölgesel havalandırma, doğal birimler halinde ifade.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

Sağlıklı bir konuda tek dilim SVı
Özel havalandırma görüntüleme Şekil 3Agösterildiği gibi spesifik havalandırma nicel haritalar üretir, hangi bir 39 yaşındaki sağlıklı kadın sağ akciğerinde tek bir dilim tasvir. Belirli havalandırma beklenen dikey gradyan varlığını not edin; akciğer bağımlı kısmı akciğerin bağımlı olmayan kısmı daha yüksek spesifik havalandırma sunar. Eşlenen özel havalandırma değerlerinin histogram (Şekil 3B, doldurul...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

Spesifik havalandırma görüntüleme, insan akciğerinde özel havalandırma uzamsal dağılımı niceliksel haritalama sağlar. SVı alternatifleri var, ancak bazı şekilde sınırlıdır: birden fazla nefes yıkama heterojenite bir ölçmek sağlar ama uzamsal bilgi23yoksun. Alternatif görüntüleme yöntemleri hastaların iyonize radyasyon (örneğin, SPECT, PET, CT, gama sintigrafi) veya yaygın olarak mevcut değildir (MRI kullanarak hiperpolarize gaz görüntüleme) ortaya çıkarır. Özel havalandırma görüntüleme mekansal bi...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

Yazarların ifşa etmesi gereken hiçbir şey yok.

Teşekkürler

Bu çalışma Ulusal Kalp tarafından desteklenmektedir, akciğer ve kan Enstitüsü (NHLBı) (hibe R01 HL-080203, R01 HL-081171, R01 HL-104118 ve R01-HL119263) ve Ulusal Uzay Biyomedikal Araştırma Enstitüsü (Ulusal Havacılık ve uzay Idaresi hibe NCC 9-58). E.T. Geier, NHLBı Grant F30 HL127980 tarafından destekleniyordu.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
3D baskılı akış baypas sistemi
Yüz maskesiHans Rudolph7400 serisi Oro-nazal maske, farklı boyutlarda
Gaz/oksijen regülatörü
Maske başlığı setiHans Rudolph7400 uyumlu başlık seti
MatlabMathworksanaliz yazılımı yerel olarak geliştirildi
Medikal oksijen, Hava, Sıvı/LindeOksijen, konuya verilecek,
MRIGE sağlık,1.5 T, GE, HDx, Excite, çift hızlı tarayıcı
Plastik boruve frak14; ", 3/8" ve 1/2" boru ve konektörler
Nabız oksimetresiNonin7500 FO (MR uyumlu)
Anahtar valfi
Gövde bobiniGE sağlıkGE tarayıcı
, , , için yüksek kazançlı gövde bobini

Kaynaklar

  1. Sá, R. C., et al. Vertical distribution of specific ventilation in normal supine humans measured by oxygen-enhanced proton MRI. Journal of Applied Physiology. 109 (6), 1950-1959 (2010).
  2. Henderson, A. C., et al. The gravitational distribution of ventilation-perfusion ratio is more uniform in prone than supine posture in the normal human lung. Journal of Applied Physiology. 115 (3), 313-324 (2013).
  3. Geier, E. T., Neuhart, I., Theilmann, R. J., Prisk, G. K., Sá, R. C. Spatial persistence of reduced specific ventilation following methacholine challenge in the healthy human lung. Journal of Applied Physiology. 124 (5), 1222-1232 (2018).
  4. Tedjasaputra, V., et al. The heterogeneity of regional specific ventilation is unchanged following heavy exercise in athletes. Journal of Applied Physiology. 115 (1), 126-135 (2013).
  5. Fowler, W. S. Lung Function Studies. III. Uneven Pulmonary Ventilation in Normal Subjects and in Patients with Pulmonary Disease. Journal of Applied Physiology. 2 (6), 283-299 (1949).
  6. Robertson, J. S., Siri, W. E., Jones, H. B. Lung ventilation patterns determined by analysis of nitrogen elimination rates; use of mass spectrometer as a continuous gas analyzer. Journal of Clinical Investigation. 29 (5), 577-590 (1950).
  7. Sá, R. C., Asadi, A. K., Theilmann, R. J., Hopkins, S. R., Prisk, G. K., Darquenne, C. Validating the distribution of specific ventilation in healthy humans measured using proton MR imaging. Journal of Applied Physiology. 116 (8), 1048-1056 (2014).
  8. Musch, G., et al. Topographical distribution of pulmonary perfusion and ventilation, assessed by PET in supine and prone humans. Journal of Applied Physiology. 93 (5), 1841-1851 (2002).
  9. Venegas, J. G., Schroeder, T., Harris, R. S., Winkler, R. T., Melo, M. F. V. The distribution of ventilation during bronchoconstriction is patchy and bimodal: a PET imaging study. Respiratory Physiology & Neurobiology. 148 (1-2), 57-64 (2005).
  10. Orphanidou, D., Hughes, J. M., Myers, M. J., Al-Suhali, A. R., Henderson, B. Tomography of regional ventilation and perfusion using krypton 81m in normal subjects and asthmatic patients. Thorax. 41 (7), 542-551 (1986).
  11. King, G. G., Eberl, S., Salome, C. M., Meikle, S. R., Woolcock, A. J. Airway closure measured by a technegas bolus and SPECT. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 155 (2), 682-688 (1997).
  12. Horn, F. C., Deppe, M. H., Marshall, H., Parra-Robles, J., Wild, J. M. Quantification of regional fractional ventilation in human subjects by measurement of hyperpolarized 3He washout with 2D and 3D MRI. Journal of Applied Physiology. 116 (2), 129-139 (2014).
  13. Hamedani, H., et al. A hybrid multibreath wash-in wash-out lung function quantification scheme in human subjects using hyperpolarized 3 He MRI for simultaneous assessment of specific ventilation, alveolar oxygen tension, oxygen uptake, and air trapping. Magnetic Resonance in Medicine. 78 (2), 611-624 (2017).
  14. Hall, E. T., et al. The effect of supine exercise on the distribution of regional pulmonary blood flow measured using proton MRI. Journal of Applied Physiology. 116 (4), 451-461 (2014).
  15. Henderson, A. C., Sá, R. C., Barash, I. A., Holverda, S., Buxton, R. B., Prisk, G. K. Rapid intravenous infusion of 20mL/kg saline alters the distribution of perfusion in healthy supine humans. Respiratory Physiology & Neurobiology. 180 (2-3), 331-341 (2012).
  16. Arai, T. J., et al. Comparison of quantitative multiple-breath specific ventilation imaging using colocalized 2D oxygen-enhanced MRI and hyperpolarized 3He MRI. Journal of Applied Physiology. 125 (5), 1526-1535 (2018).
  17. Chen, Q., Jakob, P. M., Griswold, M. A., Levin, D. L., Hatabu, H., Edelman, R. R. Oxygen enhanced MR ventilation imaging of the lung. Magma: Magnetic Resonance Materials in Physics, Biology, and Medicine. 7 (3), 153-161 (1998).
  18. Arai, T. J., Asadi, A. K., Sá, R. C. Deforminator: Projective transformation to register small scale Lung deformation. , Available from: https://github.com/UCSDPulmonaryImaging/Deforminator (2019).
  19. Yang, G., Stewart, C. V., Sofka, M., Tsai, C. -L. Registration of Challenging Image Pairs: Initialization, Estimation, and Decision. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. 29 (11), 1973-1989 (2007).
  20. Arai, T. J., Villongco, C. T., Villongco, M. T., Hopkins, S. R., Theilmann, R. J. Affine transformation registers small scale lung deformation. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2012, 5298-5301 (2012).
  21. Theilmann, R. J., et al. Quantitative MRI measurement of lung density must account for the change in T(2) (*) with lung inflation. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 30 (2), 527-534 (2009).
  22. Arai, T. J., et al. Magnetic Resonance Imaging Quantification of Pulmonary Perfusion using Calibrated Arterial Spin Labeling. Journal of Visualized Experiments. 51 (51), e2712(2011).
  23. Lewis, S. M., Evans, J. W., Jalowayski, A. A. Continuous Distributions of Specific Ventilation Recovered From Inert-Gas Washout. Journal of Applied Physiology. 44 (3), 416-423 (1978).
  24. Cook, F. R., Geier, E. T., Asadi, A. K., Sá, R. C., Prisk, G. K. Rapid Prototyping of Inspired Gas Delivery System for Pulmonary MRI Research. 3D Printing and Additive Manufacturing. 2 (4), 196-203 (2015).
  25. Zapol, W. M., et al. Pulmonary Delivery of Therapeutic and Diagnostic Gases. Journal of Aerosol Medicine and Pulmonary Drug Delivery. 31 (2), 78-87 (2018).
  26. Kang, W., et al. In silico modeling of oxygen-enhanced MRI of specific ventilation. Physiological Reports. 6 (7), e13659(2018).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Etiketler

Spesifik Ventilasyon GörüntülemeOksijen Kontrast MaddesiAkciğer Ventilasyon HaritalamaT1-ağırlıklı Görüntülemeİnversiyon Kurtarma SekansıFonksiyonel Rezidüel KapasiteÇoklu Solukla YıkamaVentilasyon Heterojenite AnaliziMRI Güvenlik Taraması
Proton manyetik rezonans görüntüleme ve oksijen kontrast ajan olarak kullanarak ınsan akciğerinde spesifik havalandırma niceliksel haritalama
Bize Ulaşın
Kütüphaneye Öner

Gizlilik

Kullanım Koşulları

Politikalar

Telif Hakkı © 2026 MyJoVE Corporation. Tüm hakları saklıdır.