Method Article

Hiperpolarize Ksenon Spektroskopisinden Elde Edilen Akciğer Yapısı ve Fonksiyonunun Kantitatif Ölçümü

DOI:

10.3791/66038

⸱

November 10th, 2023

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Radiology, University of Pennsylvania

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

El yazması, pulmoner gaz değişimini izlemek, görünür alveolar septal duvar kalınlığını değerlendirmek ve yüzey-hacim oranını ölçmek için hiperpolarize Xenon-129 kimyasal kayma doygunluk geri kazanımı (CSSR) kullanmak için ayrıntılı bir protokol sunmaktadır. Yöntem, akciğer hastalıklarını teşhis etme ve izleme potansiyeline sahiptir.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hiperpolarize Ksenon-129 (HXe) manyetik rezonans görüntüleme (MRG), akciğer ventilasyon paternlerinin, gaz difüzyonunun, akciğer parankimi tarafından Ksenon alımının ve diğer akciğer fonksiyon ölçümlerinin 2 veya 3 boyutlu haritalarını elde etmek için araçlar sağlar. Bununla birlikte, zamansal çözünürlük için uzamsal ticaret yaparak, aynı zamanda pulmoner Ksenon gaz değişiminin ms zaman ölçeğinde izlenmesini de sağlar. Bu makale, böyle bir teknik olan kimyasal kayma doygunluk geri kazanımı (CSSR) MR spektroskopisini açıklamaktadır. Alveollerde kılcal kan hacmini, septum duvar kalınlığını ve yüzey-hacim oranını değerlendirmek için nasıl kullanılabileceğini gösterir. Uygulanan radyofrekans darbelerinin (RF) çevirme açısı dikkatlice kalibre edildi. Gazın deneğe uygulanması için tek doz nefes tutma ve çok doz serbest solunum protokolleri kullanıldı. Solunan Ksenon gazı alveollere ulaştığında, akciğer parankiminde biriken Ksenon manyetizasyonunun maksimum doygunluğunu sağlamak için bir dizi 90° RF darbesi uygulandı. Değişken bir gecikme süresinin ardından, alveolar gaz hacmi ile akciğerin doku bölmeleri arasındaki gaz alışverişi nedeniyle Ksenon sinyalinin yeniden büyümesini ölçmek için spektrumlar elde edildi. Bu spektrumlar daha sonra karmaşık yalancı Voigt fonksiyonlarının üç baskın tepe noktasına uydurulmasıyla analiz edildi. Son olarak, gecikme süresine bağlı tepe genlikleri, fizyolojik parametreleri çıkarmak için tek boyutlu bir analitik gaz değişim modeline takıldı.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hiperpolarize Ksenon-129 (HXe) manyetik rezonans görüntüleme (MRI)1, akciğer yapısı, işlevi ve gaz değişim süreçleri hakkında benzersiz bilgiler sunan bir tekniktir. HXe MRI, spin değişimli optik pompalama yoluyla Xenon gazının manyetizasyonunu önemli ölçüde artırarak, termal olarak polarize Xenon MRI 2,3,4,5,6'ya kıyasla sinyal-gürültü oranında büyüklük sırası iyileştirmesi sağlar. Bu hiperpolarizasyon, aksi takdirde geleneksel termal olarak polarize MRI

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

NOT: Burada açıklanan hiperpolarize Xenon-129 CSSR MR spektroskopi tekniği, hayvan ve insan görüntülemesi için yaygın olarak kullanılırken, aşağıdaki protokol yalnızca insan çalışmalarına atıfta bulunur. Tüm görüntüleme protokolleri, FDA özgül absorpsiyon oranı (SAR) sınırlamalarına (4 W/kg) bağlı kaldı ve Pennsylvania Üniversitesi'ndeki Kurumsal İnceleme Kurulu tarafından onaylandı. Her denekten bilgilendirilmiş onam alındı.

1. Darbe dizisi tasarımı

  1. Nefes tutma mı yoksa serbest solunum ölçümü mü yapacağınıza karar verin.
    NOT: Nefes tutma alımları teknik olarak daha basittir, çünkü yalnızca tek bir doz (500 - 1....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Şekil 2, 500 mL Xenon dozunun solunmasını takiben, bir nefes tutma sırasında insan akciğerinde gözlenen tipik bir Xenon spektrumunu göstermektedir. Spektrum, 0 ppm civarında GP rezonansı ve yaklaşık 197 ppm'de membran zirvesi ve yaklaşık 217 ppm'de kırmızı kan hücresi zirvesinden oluşan DP bölgesi olmak üzere iki farklı bölge gösterir. Bağıl tepe genlikleri, RF uyarma darbesinin şekli, süresi ve merkez frekansının yanı sıra doygunluk ve uyarma arasındaki gecikme süresi dahil olmak üzere bir .......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

HXe CSSR MR spektroskopisi, mevcut herhangi bir tanı modalitesi24 kullanılarak in vivo olarak ölçülmesi zor veya imkansız olan çeşitli solunum fonksiyon metriklerini değerlendirmek için güçlü bir tekniktir. Bununla birlikte, elde etme ve müteakip veri analizi, canlı deneklerde hiçbir zaman tam olarak elde edilemeyen fizyolojik koşullar ve teknik parametreler hakkında belirli varsayımlara dayanmaktadır. Bu sınırlamalar ve ayıklanan metriklerin yorumlanması üzerindeki etkileri aşağıda ele a.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarların açıklanacak herhangi bir çıkar çatışması yoktur.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu çalışma, NIH hibeleri R01HL159898 ve R01HL142258 tarafından desteklenmiştir.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Çift Yönlü Pnömotak B& B Medical AccutachTM
Göğüs Yelek BobiniKlinik MR ÇözümleriYetişkin Boy
Yüz MaskesiHans Rudolph7450
MatlabMathworksSürüm 2018aOptimizasyon Araç Kutusu gerekli
Fizyolojik İzleme Sistemi BIOPAC Systems Inc
Tedlar ÇantaJensen İnert Ürünler250 mL ve 500 mL; özel PVF torbası
Xenon PolarizerXemed LLCX-box E10 
Tüm Vücut MRI TarayıcıSiemens1.5 T Avanto

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Albert, M. S., et al. Biological magnetic resonance imaging using laser-polarized 129Xe. Nature. 370 (6486), 199-201 (1994).
  2. Happer, W. Optical Pumping. Rev Mod Phys. 44 (2), 169-250 (1972).
  3. Appelt, S., et al.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Hyperpolarized Xenon MRILung Function MetricsChemical Shift SaturationGas Exchange MeasurementPulmonary Function AssessmentAlveolar Wall ThicknessCapillary Blood VolumeBreath Hold ProtocolFree Breathing StudyXenon Gas Inhalation

Related Articles