Name: Pulmoner Ventilasyon ve Perfüzyon (V/Q) Değerlendirmesi için Faz Çözümlü Fonksiyonel Akciğer MRG (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-08-09T12:50:00.000+00:00
Duration: 5 min 56 s
Description: Öğrenin, faz çözümlü fonksiyonel akciğer MRG ile ventilasyon ve perfüzyonu görüntülemeyi. Bu radyasyonsuz yöntem, KOAH ve kistik fibrozis tedavi yanıtlarını erken tespit eder.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

<meta charset="utf8"></head><body>Hastalık tespiti ve izlenmesi için gelişmiş akciğer görüntüleme

Solunum sistemi, karmaşık mekanizmaları ile çeşitli hastalıklara karşı savunmasızdır. Belirgin bir şekilde, kronik obstrüktif akciğer hastalığı (KOAH), kistik fibroz (KF) ve kronik tromboembolik pulmoner hipertansiyon (KTEPH) gibi kronik solunum koşulları yaşam beklentisini önemli ölçüde azaltır1. Sonuç olarak, erken tanı, izleme ve terapötik yanıt değerlendirmesi çok önemli hale geldi.
Solunum fonksiyon testleri (PFT'ler), bir saniyedeki zorlu ekspiratuar hacmin oranı (FEV1) ve zorlanmış vital kapasite (FVC) olarak tanımlanan Tiffeneau-Pinelli indeksi gibi küresel akciğer fonksiyon parametrelerini türetebilir.2. Bu tür parametreler klinik rutinde iyi bir şekilde yerleşmiştir, ancak bölgesel bilgilerden yoksundur ve yüksek düzeyde hasta uyumu gerektirir. Bu bağlamda, görüntüleme daha hassas parametreler için ek bilgiler ve olanaklar sunabilir. Bilgisayarlı tomografi (BT), parankimal morfolojinin yüksek çözünürlüklü görüntülemesini sağlar ve parametrik yanıt haritalama gibi yeni teknikler de fonksiyonel bilgileri alır3. Bununla birlikte, tek foton emisyonlu bilgisayarlı tomografi (SPECT), akciğerdeki ventilasyon ve perfüzyonu (V/Q) göstermek için mevcut altın standart olmaya devam etmektedir4. Hepsinde ortak olan, bahsedilen görüntüleme yöntemleri, izleme ve savunmasız gruplar için özel dikkat gerektiren iyonlaştırıcı radyasyona maruz kalmayı gerektirir. Sonuç olarak, MRG'yi alternatif bir modalite olarak teşvik etmek için devam eden bir çaba vardır.
Doğası gereği akciğer, düşük proton yoğunluğu ve hızlı sinyal bozulması nedeniyle MRG için zorlu bir organdır5. Çok sayıda yaklaşım arasında en yaygın çözümler arasında ventilasyon6 için hiperpolarize gaz (örneğin, 129Xe MRG) kullanımı ve perfüzyon tasviri7 için intravenöz gadolinyum bazlı kontrast madde uygulaması yer alır. Bu yöntemler yüksek bir sinyal-gürültü (SNR) oranı sunar ve MR topluluğunda yaygın olarak altın standart yöntemler olarak kabul edilir. Daha yeni bir yaklaşım, herhangi bir kontrast maddenin uygulanmasını önler ve toplam ~ 1 dakika / dilim edinme süresi ile serbest solunumda geleneksel proton MR ile mümkündür. Böylece, kontrast maddelerin potansiyel advers olaylarından ve son zamanlarda tartışılan uzun vadeli etkilerinden kaçınılır ve ek hiperpolarizasyon ve çoklu nükleer donanım gereksinimi olmadan daha kolay yayılma sağlanır. Ek olarak, türetilen ventilasyon kusuru değerlerini8 etkileyebilecek yeterli bir şişirme durumu bulma sorunu, serbest solunum edinimi ile önlenir.
Bu dolaylı MR sinyaline dayalı yaklaşım ilk olarak proton ağırlıklı sinyal S ve akciğer hacmi V'nin karşılıklı ilişkisini kullanan Zapke ve arkadaşları tarafından tanıtıldı: S~1/V.9 Serbest nefes almada elde edilen görüntülerin tek bir ortak şişirme durumuna (tipik olarak son kullanma sonu ile son kullanma tarihi arasında bir ara konumda) dönüştürülmesi sürecine dayanır, böylece hareketi telafi eder ve her vokseldeki sinyal zaman serilerini analiz etmeye izin verir. Daha sonra, Klimeš ve ark.10 tarafından denklem (1) kullanılarak bu sözde kayıtlı görüntülerden bir havalandırma ölçümü elde edilebilir:
<img alt="Solunum ventilasyonu denklemi: RVent= (VInsp-VExp)/VReg = (SReg/SInsp) - (SReg/SExp)." src="/files/ftp_upload/66380/66380eq01.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Equation 1">(1)
İnspirasyon (Insp), sona erme (Exp) ve kayıtlı durumdaki (Reg) hacimler/sinyaller ile. Daha sonra, yöntem, solunum frekansı (ventilasyon) ve darbe frekansı (perfüzyon) ile ilişkili sinyal modülasyonları arasında ayrım yapmak için Fourier Ayrıştırması tanıtılarak genişletildi ve bu nedenle, bir edinimden mükemmel uzamsal olarak eşleşen bir V/Q haritası türetildi11. Bu, solunum ve kalp frekansları arasındaki tipik boşluk ile mümkün olur, böylece zaman alanında birbirinin üzerinde olan her iki bileşen de Fourier analizi ile frekans alanında etkili bir şekilde ayırt edilir. Optimize edilmiş dengeli kararlı durum serbest presesyon dizisi (bSSFP)12 ile düşük alandan (0.35T) 1.5T'ye geçişten sonra, bu yöntem çeşitli takip çalışmaları ile daha fazla dikkat çekmeye başladı 13,14,15.
Solunum ve nabız değişkenliğe tabi olduğundan ve 1.5T'de ticari olarak temin edilebilen bSSFP (gradyan kompanzasyonlu) görüntüleme, önemli bantlama artefaktlarına (net sinyal boşluğu çizgileri) neden olabileceğinden, geniş alçak geçiren ve yüksek geçiren filtreleme ile kombinasyon halinde bozulmuş gradyan yankı dizisi (SPGRE) ile ilgili bir yöntem önerilmiştir16,17. Bu, gerçek solunum ve nabızla ilgili modülasyonların daha karmaşık spektrumunu yakalar. Zaman alanındaki genliğin aşağıdaki hesaplaması, belirli bir frekans tepe noktası seçme gerekliliğini ortadan kaldırır. Tipik tek adımlı kaydın bir referans durumuna doğru iki ayrı adıma bölünmesiyle daha fazla optimizasyon sağlandı. Bu nedenle, serbest nefes alma sırasında, inspirasyon sonu ile son sona erme arasında bir dizi farklı solunum aşamasının elde edildiği ve sabit bir duruma doğru değişen derecelerde gerekli deformasyonun elde edildiği gerçeğinden yararlanılır. Birkaç grup seçtikten ve tek tek görüntülerin grubunu tanımladıktan sonra aşağıdaki prosedür gerçekleştirilir: 1) İlgili solunum durumu grubu içinde kayıt, 2) Bir bitişik gruptan diğerine adım adım gruplar arası kayıt (örneğin, 1-&gt;2, 2-&gt;3,...) referans grubunu temsil eden gruba. Bu yaklaşım, ventilasyon ve perfüzyon dinamiklerinin analizini kolaylaştırmak için daha yüksek bir görünür zamansal çözünürlük oluşturmak için her görüntü için faz tahmini ile daha da genişletildi ve bu dalı diğer ilgili tekniklerden ayırmak için faz çözümlü fonksiyonel akciğer (PREFUL) MR terminolojisine yol açtı18. Takip çalışmaları, tam solunum ve kalp döngüleri tarafından sağlanan ek bilgileri kullandı ve bu tür parametrelerin potansiyel olarak artmış duyarlılığını gösterdi 19,20,21.
Altın standart SPECT ile doğrulama, defekt bölgeleri22 için %≥67'lik bir zar katsayısı ortaya çıkardı ve 129Xe ile daha doğrudan ventilasyon ölçümü, karışık bir KOAH/CF/sağlıklı kohortta#

<table><tbody><tr><td>Gelişmiş Normalleştirme Araçları (ANT'ler)</td><td>-</td><td></td><td>Görüntü kayıt araç kutusu (https://stnava.github.io/ANTs/; https://github.com/fordanic/image-registration)</td></tr><tr><td>Forsberg-Görüntü</td><td></td><td></td> <td>kayıt araç kutusu</td></tr><tr><td>MRI</td><td>Siemens Healthineers AG, Münih, Almanya</td><td></td><td>0.55T / 1.5T / 3T Tarayıcı</td></tr><tr><td>PREFUL Uygulaması</td><td>BioVisioneers GmbH, Laatzen, Almanya</td><td></td><td>PREFUL analizi, Rakamlar ve raporlar</td></tr></tbody></table>

pulmoner ventilasyon ve perfüzyon (v/q) değerlendirmesi için faz Çözümlü fonksiyonel akciğer mrg

Phase-Resolved Functional Lung MRI for Pulmonary Ventilation and Perfusion (V/Q) Assessment

Şekil 2'nin alt kısmı, dinamik aralık üzerinde karşılık gelen bir etki ile uygun ve yetersiz ölçeklendirmenin sonucunu göstermektedir. Şekil 6, bobin normalizasyonu olmayan ve olmayan taramaları temsil eden homojen olmayan sinyal dağılımını göstermektedir. Düşük dinamik aralıktan ve bobin normalizasyonu olmayan görüntülerden kaçınılması önerilir.
<img alt="Toraks görüntülemede koil düzeltme işleminin MRG görüntü karşılaştırması; geliştirmeden önce ve sonra." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66380/66380fig06.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 6"> Şekil 6: Bobin düzeltmesi olmadan (yanlış) ve bobin düzeltmesi (doğru) ile alımdan sonra örnek görüntüler. Bobin elemanlarının yakınındaki gövde sınırlarındaki yapay sinyal geliştirmesine dikkat edin. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66380/66380fig06large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
Şekil 7'de başarılı ve başarısız otomatik segmentasyon gösterilmektedir. Başarısız segmentasyonun, daha fazla analiz ve istatistiği tahrif edecek tüm akciğer voksellerini içermediğini unutmayın. Sızıntıları olan vakalar için özel dikkat gereklidir, çünkü bu tür vokseller, AI modelleri tarafından yüksek sinyalleri nedeniyle damar olarak yanlış sınıflandırılabilir veya hiç segmentlere ayrılmaz.
<img alt="Akciğer segmentasyonu, MRG analizi, karşılaştırma diyagramı, segmentasyon aşamaları, görüntü dilimleri, Denek A ve B." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66380/66380fig07.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 7"> Şekil 7: Başarısız (Denek A: KOAH'lı 83 yaşında erkek) ve başarılı bir sonuçla (Denek B: 30 yaşında kadın sağlıklı kontrol) sonuçlanan otomatik segmentasyon örneği. İlk satır, yapay zeka modelleri için girdi olarak kullanılan görüntüleri gösterir. İkinci sıra, akciğer sınırının bulunmasından oluşan ilk segmentasyon aşamasının sonuçlarını gösterir. Üçüncü sıra, gemilerin dışlanmasından sonraki nihai sonucu gösterir. Mavi oklarla gösterildiği gibi, algoritma, yanlış akciğer sınırı tespitine neden olan yüksek sinyalli akciğer varyansları tarafından sorgulandı. Görüntülerin maksimum sinyalle normalleştirildiğini, bunun da denek A'da gerçekleştirilen taramanın eksik bobin normalizasyonu nedeniyle farklı sonuçlara yol açtığını unutmayın. Kırmızı bölgeler, perfüzyon fazı sıralaması için otomatik olarak algılanan ROI'leri gösterir. Kısaltmalar: KOAH = kronik obstrüktif akciğer hastalığı; ROI'ler = ilgi alanları. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66380/66380fig07large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
Şekil 8 ve Şekil 9 , sağlıklı bir kontrol (30 yaş, kadın) ve bir KOAH hastası (60 yaş, erkek) için temsili parametre haritalarını göstermektedir. Sağlıklı kontrolün daha homojen bir ventilasyon ve perfüzyon gösterdiğini ve dolayısıyla daha az defekt voksel gösterdiğini unutmayın. ROI istatistiklerinin ilgili raporları Tablo 4 ve Tablo 5'te bulunabilir.
<img alt="Perfüzyon, ventilasyon, akciğer fonksiyon analiz diyagramı, bölgesel akış ve hacim ölçümü ile diyagram." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66380/66380fig08.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 8"> Şekil 8: 30 yaşında bir kadın sağlıklı kontrolün PREFUL parametre haritaları. Perfüzyon (1. sıra), bölgesel ventilasyon (2. sıra), akış-hacim döngü korelasyon metriği (3. sıra) ve eşikli V/Q haritaları (4. sıra). Parankimal değerlerin homojen dağılımına ve düşük kusur yüzdelerine dikkat edin. Kısaltmalar: PREFUL = faz çözümlü fonksiyonel akciğer; V = havalandırma; Q = perfüzyon. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66380/66380fig08large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Akciğer fonksiyon analiz diyagramı; perfüzyon, ventilasyon, dinamik ventilasyon, birleşik V/Q görüntüleri." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66380/66380fig09.jpg" data-altupdatedat="1754922859000" data-alt="Figure 9"> Şekil 9: 60 yaşında bir erkek KOAH hastasının PREFUL parametre haritaları. Perfüzyon (1. sıra), bölgesel ventilasyon (2. sıra), akış-hacim döngü korelasyon metriği (3. sıra) ve eşikli V/Q haritaları (4. sıra). Parankimal değerlerin heterojen dağılımına ve yüksek kusur yüzdelerine dikkat edin. Kısaltmalar: KOAH = kronik obstrüktif akciğer hastalığı; PREFUL = faz çözümlü fonksiyonel akciğer; V = havalandırma; Q = perfüzyon. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66380/66380fig09large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
Tablo 4: Sağlıklı bir kontrol (30 yaşında kadın) için elde edilen PREFUL parametrelerinin örnek raporu. Aynı konu için Şekil 8'de sunulan parametre haritalarıyla uyumlu olan düşük varyasyon katsayısı ve kusur değerlerine dikkat edin. Ayrıca bakınız Tablo 5 ve Şekil 9. Kısaltma: PREFUL = faz çözümlü fonksiyonel akciğer. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66380/66380_Table_4_rev.xlsx" target="_blank">Bu Tabloyu indirmek için lütfen buraya tıklayın.</a>
Tablo 5: KOAH'lı bir hasta (60 yaşında erkek) için elde edilen PREFUL parametrelerinin örnek raporu. Aynı konu için Şekil 9'da sunulan parametre haritalarıyla uyumlu olan yüksek varyasyon katsayısı ve kusur değerlerine dikkat edin. Ayrıca Tablo 4 ve Şekil 8'e bakınız. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66380/66380_Table_5_rev.xlsx" target="_blank">Bu Tabloyu indirmek için lütfen buraya tıklayın.</a>
Tamamlayıcı Materyal: PREFUL algoritmasının animasyonlu açıklaması. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66380/JOVE_All_Screen_Recordings.mp4" target="_blank">Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.</a>

Pulmoner Ventilasyon ve Perfüzyon (V/Q) Değerlendirmesi için Faz Çözümlü Fonksiyonel Akciğer MRG

Fourier decomposition is a contrast agent-free 1H MRI method for lung perfusion (Q) and ventilation (V) assessment. After image registration, the time ...

phase-resolved-functional-lung-mri-for-pulmonary-ventilation

Research

JoVE Journal

Medicine

Tıp

Bir MR, üç farklı solunan oksijen konsantrasyonu bu durumda maruz kalma, çeşitli fizyolojik şartlar altında, pulmoner kan akımı dağılımı çalışma yöntemi: hipoksi, normoxia ve hiperoksi açıklanmıştır. Bu teknik, bir MR tarama ortamda insan akciğer fizyolojisi araştırma teknikleri kullanır.

Akciğer Perfüzyon Kalibreli Arter Spin Etiketleme kullanarak Manyetik Rezonans Görüntüleme Niceleme

Üç boyutlu (3D) faz çözümlü fonksiyonel akciğer (PREFUL), 8 dakika boyunca tidal solunum ve kontrast madde içermeyen edinim kullanarak tüm insan akciğer hacminin bölgesel ventilasyonunun ölçülmesine izin veren fonksiyonel bir manyetik rezonans görüntüleme (MRI) tekniğidir. Burada, 3D PREFUL görüntüleme verilerini toplamak ve analiz etmek için bir MR protokolü sunuyoruz.

Üç Boyutlu Faz Çözümlü Fonksiyonel Akciğer Manyetik Rezonans Görüntüleme

Bronş thermoplasty aşırı hava yolu düz kas azaltmak için tam kontrollü bir şekilde hava yolu duvar termal enerji sağlıyor ağır persistan astım için bir ilaç olmayan bir işlemdir. Yolu düz kas azaltılması, dolayısıyla astım ataklarının sıklığını azaltmada, daraltmak için solunum yollarının yeteneği azalır.

Bronş Thermoplasty: Şiddetli Astım Yeni Bir Tedavi Yaklaşımı

Akciğer sistemik bronşiyal arter ve pulmoner arterler hem perfüze edilir. Çoğu akciğer patolojilerinde, bu sağlam neovaskülarizasyonu gösterir küçük sistemik damar olduğunu. Pulmoner kan akımının kesilmesi tempolu bronşiyal anjiyogenez teşvik etmektedir. Biz bronşiyal neovaskülarizasyon teşvik sol pulmoner arter iskemi oluşturulmadan cerrahi ayrıntıları.

İskemik Sıçan Akciğer Angiogenezis

Mikro bilgisayarlı tomografi kullanarak bir adenokarsinom fare modelinin akciğerlerinde tümör nodülü gelişiminin saptanması için bir yöntem ve bunun zaman içinde ve tedaviye yanıt olarak nodül boyutundaki değişiklikleri izlemek için kullanımını açıklıyoruz. Değerlendirmenin doğruluğu son nokta histolojik kantizasyonu ile doğrulandı.

Tümör Gelişim Değerlendirme Mikro bilgisayarlı Tomografi ile ve Takibi Tedavi Yanıtın Akciğer Kanseri Fare Modeli

Egzersiz pulmoner difüzyon ve damar yanıtları değerlendirmek için, intrapulmoner arteriovenöz anastomozlar istihdamı değerlendirmek için kılcal kan hacmi ve membran difüzyon kapasitesi yanı sıra ajite salin kontrast ekokardiyografi belirlemek için çoklu-ilham oksijen difüzyon kapasitesi tekniğini açıklar.

Egzersiz sırasında Pulmoner Kapiller Kan Hacmi, Membran Yayıcı Kapasitesi ve İntrapulmoner Arteriovenöz anastomoz Değerlendirilmesi

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.

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

Burada sunulan PCLS murine akciğer dokusunun damar kontrititesini korumak için bir protokoldür, bu da pulmoner vaskülat ve hava yolunun sofistike bir üç boyutlu görüntüsü ile sonuçlanır, bu da çok sayıda prosedüre duyarlı 10 güne kadar korunabilir.

Ex vivo Pulmoner Damar Yapısı ve Kontritite Çalışmaları İçin Verimli Bir Araç Olarak Hassas Kesim Akciğer Dilimleri

Bu yazıda, ısmarlama platformda tedarik, bağlanma ve yönetim dahil olmak üzere negatif basınçlı ventilasyon ex situ akciğer perfüzyonunun domuz eti modeli açıklanmaktadır. Anestezik ve cerrahi tekniklerin yanı sıra sorun giderme konularına odaklanılır.

Norannemik Negatif Basınçlı Ventilasyon Ex Situ Akciğer Perfüzyonu: Akciğer Fonksiyonlarının ve Metabolizmasının Değerlendirilmesi

Normotermik ex situ kalp perfüzyonu (NESP) sırasında donör kalbin fonksiyonel değerlendirmesi için güvenilir bir noninvaziv yaklaşım eksiktir. Burada epikardiyal ekokardiyografi ve iletkenlik kateter yöntemi kullanılarak miyokard performansının ex situ değerlendirilmesi için bir protokol tanımlanmıştır.

Ex Situ Perfüzyon Sırasında Donör Kalbin Fonksiyonel Değerlendirmesi : Basınç-Hacim Döngüleri ve Yüzey Ekokardiyografisinden Elde Edilen Bilgiler

Öğrenin, faz çözümlü fonksiyonel akciğer MRG ile ventilasyon ve perfüzyonu görüntülemeyi. Bu radyasyonsuz yöntem, KOAH ve kistik fibrozis tedavi yanıtlarını erken tespit eder.

Pulmoner Ventilasyon ve Perfüzyon (V/Q) Değerlendirmesi için Faz Çözümlü Fonksiyonel Akciğer MRG

Daha fazla video keşfet