JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

التصوير بالرنين المغناطيسي 129Xe (MRI) هو طريقة لدراسة الجوانب التي تم حلها إقليميا لوظيفة الرئة. يقدم هذا العمل سير عمل موحد من طرف إلى طرف للتصوير بالرنين المغناطيسي 129Xe مفرط الاستقطاب لتهوية الرئة ، مع إيلاء اهتمام خاص لتصميم تسلسل النبض ، وإعداد جرعة 129Xe ، وسير عمل المسح ، وأفضل الممارسات لمراقبة سلامة الموضوع.

Abstract

يشتمل التصوير بالرنين المغناطيسي 129Xe مفرط الاستقطاب على مجموعة فريدة من تقنيات تصوير الرئة الهيكلية والوظيفية. تزداد أهمية توحيد التقنية عبر المواقع نظرا لموافقة إدارة الغذاء والدواء الأمريكية مؤخرا على 129Xe كعامل تباين بالرنين المغناطيسي ومع زيادة الاهتمام بالتصوير بالرنين المغناطيسي 129Xe بين المؤسسات البحثية والسريرية. اتفق أعضاء اتحاد التجارب السريرية للتصوير بالرنين المغناطيسي 129Xe (Xe MRI CTC) على أفضل الممارسات لكل جانب من الجوانب الرئيسية لسير عمل التصوير بالرنين المغناطيسي 129Xe ، وتم تلخيص هذه التوصيات في منشور حديث. يوفر هذا العمل معلومات عملية لتطوير سير عمل شامل لجمع 129صورة Xe MR لتهوية الرئة وفقا لتوصيات Xe MRI CTC. سيتم مناقشة وعرض إعداد وإدارة 129Xe لدراسات التصوير بالرنين المغناطيسي ، مع مواضيع محددة بما في ذلك اختيار أحجام الغاز المناسبة للدراسات بأكملها ولفحوصات التصوير بالرنين المغناطيسي الفردية ، وإعداد وتقديم جرعات 129Xe الفردية ، وأفضل الممارسات لمراقبة سلامة الموضوع وتحمل 129Xe أثناء الدراسات. كما سيتم تغطية الاعتبارات الفنية الرئيسية للتصوير بالرنين المغناطيسي ، بما في ذلك أنواع تسلسل النبض والمعلمات المحسنة ، ومعايرة زاوية الوجه 129Xe وتردد المركز ، وتحليل صورة التهوية بالرنين المغناطيسي 129Xe.

Introduction

يعد التصوير بالرنين المغناطيسي 129Xe Hyperpolarized أداة مثيرة للتوصيف غير الجراحي الذي تم حله مكانيا والقياس الكمي لجوانب محددة من وظيفة الرئة1،2،3. تنتج مناهج الاستحواذ وإعادة البناء المشابهة لتلك المستخدمة في التصوير بالرنين المغناطيسي للبروتون التشريحي صورا لاستنشاق 129Xe في الرئتين ، مما يسمح بتصور مناطق الرئة غير المهواة والقياس الكمي لتوزيع التهوية4،5،6،7،8. تسفر تقنيات تسلسل النبض والتحليل الأكثر تقدما عن مزيد من المعلومات التكميلية ، بما في ذلك القياس الكمي لفعالية تبادل الغازات بين الحويصلات الهوائية والشعيرات الدموية الرئوية عبر التصوير بالرنين المغناطيسي الطيفي9،10،11،12،13 وتوصيف سلامة البنية المجهرية السنخية عبر التصوير بالرنين المغناطيسي المرجحبالانتشار 14،15،16.

تم إثبات استنشاق 129Xe أنه آمن ويمكن تحمله في الأشخاص البالغين والأطفال ، بما في ذلك المصابين بأمراض الرئة17,18. أظهرت قياسات وظائف الرئة المستمدة من التصوير بالرنين المغناطيسي 129Xe حساسية للتغيرات الهيكلية والوظيفية في العديد من سياقات الأمراض الرئوية ، بما في ذلك مرض الانسداد الرئويالمزمن 6،10،19 ، والتليف الكيسي20،21،22 ، والتليف الرئوي مجهول السبب23،24،25 ، والربو7،10، 26. نظرا للسلامة العالية والتحمل ل 129Xe MRI ، فإن نقص الإشعاع المؤين في التصوير بالرنين المغناطيسي مقارنة بأساليب التصوير الشائعة الأخرى ، وقابلية التكاثر العالية لنتائج التصوير بالرنين المغناطيسي 129Xe27،28 ، 129Xe MRI تحمل وعدا كبيرا ، لا سيما للمراقبة التسلسلية الدقيقة للأفراد الذين يتلقون دورة زمنية من العلاج لمرض رئوي مزمن.

أدت السلامة والوعد السريري ل 129Xe MRI إلى موافقة إدارة الغذاء والدواء الأمريكية في ديسمبر 2022 لتصوير تهوية الرئة لدى الأشخاص الذين تبلغ أعمارهم 12 عاما فما فوق29 عاما. بالنظر إلى ذلك ، من المتوقع أن يزداد عدد المواقع البحثية والسريرية القادرة على إجراء 129Xe MRI (حاليا ~ 20 في جميع أنحاء العالم) بشكل كبير خلال السنوات القادمة. مع انتشار 129Xe MRI إلى مؤسسات جديدة ، من المهم وجود موارد منهجية قوية للسماح للمواقع ببناء تقنيات التصوير بالرنين المغناطيسي 129Xe ذات الصلة سريريا بسرعة وإجراء عمليات المسح وتوليد نتائج قابلة للمقارنة بشكل وثيق مع تلك الموجودة في المواقع الحالية.

في هذا العمل ، سنحدد أفضل الممارسات الحالية للتصوير بالرنين المغناطيسي البشري 129Xe للتهوية الرئوية ، على النحو المتفق عليه من قبل المؤسسات الأعضاء في اتحاد التجارب السريرية للتصوير بالرنين المغناطيسي 129Xe (Xe MRI CTC) والملخص في ورقة موقف حديثة30. ستشمل الموضوعات إعداد تسلسلات نبضية مخصصة مثالية لسير عمل التصوير بالرنين المغناطيسي 129Xe الكامل ، وإعداد وإدارة غاز 129Xe مفرط الاستقطاب ، وسير عمل محسن لجلسات التصوير بالرنين المغناطيسي البشري 129Xe ، وأفضل الممارسات لمراقبة سلامة الموضوع وراحته أثناء جلسات التصوير بالرنين المغناطيسي.

Protocol

يجب الموافقة على جميع الأبحاث التي تنطوي على مواضيع بشرية من قبل مجلس المراجعة المؤسسية (IRB). مشاركة IRB ليست ضرورية للاستخدام السريري المعتمد تنظيميا ل 129Xe MRI. قبل المشاركة في دراسة بحثية ، يجب تزويد الأشخاص المحتملين بوثيقة موافقة مستنيرة معتمدة. يجب على الشخص الذي يحصل على الموافقة شرح محتويات المستند ، بما في ذلك الغرض من الدراسة وإجراءاتها وفوائدها ومخاطرها ، ويجب أن يجيب على أي أسئلة ، ويجب أن يحصل على موافقة من الموضوع للمضي قدما في الدراسة كما هو موثق بتوقيع الموضوع على وثيقة الموافقة المستنيرة. في حالة مواضيع الأطفال أو غيرها من الظروف الخاصة ، يجب اتباع الممارسات المعتمدة للحصول على الموافقة. يتبع البروتوكول الموضح أدناه إرشادات IRB لجامعة فيرجينيا ، وقد وقع أصحاب الحالات المثاليون في هذه المخطوطة على نماذج الموافقة المعتمدة من جامعة فيرجينيا IRB (IRB 13647 ، 16215 ، 16885 ، 19569).

1. إعداد الأجهزة وتسلسل النبض ل 129Xe MRI

ملاحظة: يجب تنفيذ خطوات البروتوكول الواردة في الخطوة 1 قبل فحص أي أهداف بشرية. لا تحتاج إلى تكرارها لكل موضوع.

  1. تحقق من أن ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي قادر على التشغيل متعدد النوى بما في ذلك 129Xe.
  2. تحقق من إمكانية توصيل ملف الترددات اللاسلكية (RF) 129Xe بماسح التصوير بالرنين المغناطيسي، باستخدام صندوق واجهة من ملف إلى ماسح ضوئي مصمم لهذا الغرض إذا لزم الأمر.
  3. تحقق من تثبيت برنامج مناسب (يسمى غالبا ملف ملف) لتوصيل ملف 129Xe RF بماسح التصوير بالرنين المغناطيسي إذا طلبت الشركة المصنعة للماسحة الضوئية ذلك.
  4. قم بإعداد تسلسل النبضات لتصوير 129Xe و 1H كما هو موضح أدناه.
    1. بالنسبة لمعايرة 129Xe ، قم بإعداد تسلسل طيفي غير موضعي يتألف من سلسلة من اضمحلالات الحث الحر (FIDs) باستخدام معلمات تسلسل النبض الواردة في الجدول 1.
      ملاحظة: تستخدم FIDs المكتسبة عند ~ 218 جزء في المليون (تردد الطور المذاب) في المقام الأول لتحديد معلمات التصوير بالرنين المغناطيسي للمرحلة المذابة 129Xe ، والتي لم يتم تغطيتها في العمل الحالي. ومع ذلك ، يتم إعطاء هذه المعلمات بحيث يمكن للمرء تطوير معايرة 129Xe موحدة واحدة تكفي لمسح التصوير بالرنين المغناطيسي 129Xe من أي نوع. بالإضافة إلى ذلك ، لاحظ أنه قد لا تكون هناك حاجة إلى فحص معايرة منفصل للدراسات التي تتضمن تصوير تهوية 129Xe فقط بمجرد اكتساب الموقع للخبرة الكافية. يمكن تقدير تردد التشغيل 129Xe بدقة عن طريق قياس تردد 1H المحدد بواسطة الماسحة الضوئية بنسبة 129Xe إلى 1H النسب الجيرومغناطيسية ، ويمكن تقدير معايرة جهاز الإرسال بناء على الخبرة المتراكمة ووزن الموضوع.
    2. بالنسبة للتصوير بالرنين المغناطيسي للتهوية 129Xe ، قم بإعداد تسلسل صدى التدرج المفسد ثنائي الأبعاد (2D) باستخدام معلمات تسلسل النبض الواردة في الجدول 2. تأكد من تحديد 129Xe كنواة مستهدفة.
    3. بالنسبة للتصوير بالرنين المغناطيسي التشريحي التقليدي 1H ، قم بإعداد تسلسل صدى توربو / سريع الطلقة أو تسلسل صدى التدرج المدلل RF باستخدام المعلمات الواردة في الجدول 2.
      ملاحظة: بالنسبة للتهوية 129Xe والتسلسلات التشريحية 1H ، يكون مجال الرؤية وعدد الشرائح محددين بالموضوع. اختر هذه المعلمات في بداية جلسة الفحص بطريقة تضمن التغطية الكاملة للرئتين في جميع الأبعاد الثلاثة.
      1. قم بتمكين أخذ العينات الزائدة للمرحلة للتخفيف من التعرج المحتمل للأذرع في مجال التصوير FOV.
      2. قد تمنع قيود بائع ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي تشغيل تسلسل الصدى المغزلي التوربيني / السريع أحادي الطلقة بدقة خشنة داخل المستوى مقترحة (4 مم × 4 مم). إذا كانت هذه هي الحالة ، فاستخدم دقة تمثل عاملا صحيحا للدقة المطلوبة (على سبيل المثال ، 2 مم × 2 مم).
        ملاحظة: يمكن بدلا من ذلك الحصول على المسح التشريحي 1H باستخدام تسلسل صدى التدرج المفسد 2D RF. في هذه الحالة ، استخدم نفس المعلمات مثل معلمات مسح التهوية الواردة في الجدول 2 ولكن قم بتمكين أخذ العينات الزائدة للطور لتجنب تعرج الأذرع في مجال التصوير FOV.
  5. تحقق من تشغيل ملف التردد اللاسلكي وتسلسل النبضات الموضحة أعلاه عن طريق إجراء عمليات مسح ضوئي ل 129Xe phantom31 مستقطب حراريا ل 129مسح Xe وشبح 1H لمسح 1H.

البارامترالمعايره
ار15مللي ثانية
تي0.45 مللي ثانية (3 طن) ، 0.8 مللي ثانية (1.5 طن)
نبض الترددات اللاسلكيةنافذة سينك
مدة الترددات اللاسلكية0.65-0.69 مللي ثانية (3 طن) ، 1.15-1.25 مللي ثانية (1.5 طن)
زاوية الوجه20°
تردد الترددات اللاسلكية218 جزء في المليون (المرحلة الذائبة)، 0 جزء في المليون (المرحلة الغازية)
وقت المكوث39 ميكروثانية
عرض النطاق الترددي25.6 كيلو هرتز
لا. عدد العينات256 (لا يشمل أخذ العينات الزائدة ، إذا تم استخدامها)
مدة القراءة10مللي ثانية
عدد FIDs1 ضوضاء (بدون ترددات لاسلكية) ، 499 عند تكرار المرحلة الذائبة ، 20 عند تكرار الطور الغازي.
إفساد التدرجلحظة لا تقل عن 15 mT / m-ms (كل محور ، بعد كل FID)
مدة~ 8 ثانية

الجدول 1: معلمات تسلسل النبض الموصى بها لمعايرة 129Xe. يتم إعطاء المعلمات لتسلسل نبض معايرة 129Xe الطيفي غير الموضعي.

البارامترالتهويةتشريحي
نوع التسلسلصدى التدرج المتدرج المدلل RFتوربو لقطة واحدة / صدى الدوران السريع
ار<10مللي ثانيةانهائي
تي<5 مللي ثانية<50مللي ثانية
تباعد الصدىغير متوفر3-5 مللي ثانية
زاوية قلب الإثارة8-12°90°
إعادة تركيز بؤري زاوية الوجهغير متوفر≥90 درجة (الحد الأعلى المسموح به ضمن حدود SAR )
سمك الشريحة15 ملم15 ملم
فجوة الشريحةاياي
اتجاه الشريحةإكليليإكليلي
ترتيب الشرائحمتسلسل (أمامي إلى خلفي)متسلسل (أمامي إلى خلفي)
ترتيب ترميز الطورتسلسلي (من اليسار إلى اليمين)تسلسلي (من اليسار إلى اليمين)
نيكس1 (يسمح بفورييه جزئي حتى 7/8)نصف فورييه
صدى غير متماثلسمحغير متوفر
حجم فوكسل4 × 4 × 15 مم34 × 4 × 15 مم3
مدة أخذ العينات لكل صدى5-7 مللي ثانية1-1.5 مللي ثانية
مدة المسح الضوئي8-12 ثانية≤16 ثانية

الجدول 2: معلمات تسلسل النبض الموصى بها للتهوية 129Xe والتصوير التشريحي 1H. يتم إعطاء المعلمات لتسلسل صدى التدرج السريع المدلل 2D RF لتصوير التهوية 129Xe (العمود الأول) وتسلسل الصدى التوربيني أحادي الطلقة / الدوران السريع ثنائي الأبعاد للتصوير التشريحي 1H (العمود الثاني). لاحظ أنه يمكن الحصول على المسح التشريحي بدلا من ذلك باستخدام تسلسل صدى التدرج المفسد 2D RF. في هذه الحالة ، استخدم نفس المعلمات مثل معلمات مسح التهوية الواردة هنا ، ولكن أضف أخذ العينات الزائدة للطور حسب الحاجة لتجنب تعرج الأذرع في مجال التصوير FOV. لاحظ أيضا أن الطريقة الخاصة لتحديد عرض النطاق الترددي لجهاز الاستقبال تختلف عبر الشركات المصنعة للماسح الضوئي ولكن يمكن حساب القيمة الصحيحة لأي مصنع ماسح ضوئي من مدة أخذ العينات المحددة لكل صدى.

2. فحص وإعداد المرشحين ل 129Xe MRI

  1. تأكد من عدم وجود موانع للتصوير بالرنين المغناطيسي في الموضوع المحتمل من خلال مسحها باستخدام نموذج سلامة التصوير بالرنين المغناطيسي. يصور الملف التكميلي 1 نموذجا نموذجيا مستخدما في جامعة فيرجينيا.
  2. تأكد من أن الموضوع المحتمل لا يفي بأي معايير استبعاد خاصة ب 129فحص Xe MRI ، والتي قد تشمل ، على سبيل المثال لا الحصر: FEV1 المتوقع في المئة أقل من 25٪ ، وحالة تنفسية لا تعويضية خلال الأسابيع ال 6 السابقة ، ومحيط الصدر أكبر من المحيط الداخلي لملف 129Xe RF ، وتاريخ مرض القلب غير المستقر.
    ملاحظة: تشمل المعايير الإضافية التي لا تشير إلى الاستبعاد الفوري ولكنها تستدعي دراسة فردية متأنية: الحاجة إلى أكسجين تكميلي كبير عند خط الأساس (أي أكبر من 3 لتر / دقيقة بواسطة قنية الأنف) وتاريخ من الاضطراب العصبي مع تشوهات خط الأساس.
  3. في حالة إجراء اختبار انتشار الرئة (DLCO) أو قياس التنفس أثناء زيارة التصوير ، اطلب من الشخص عدم تناول المشروبات الغازية في يوم الزيارة الدراسية. إذا كان الشخص يستخدم دواء الجهاز التنفسي الموصوف ، فاطلب منه التأخير أو الامتناع عن تناوله إذا كان محددا في بروتوكول الدراسة.

3. إعداد جرعات 129Xe شديدة الاستقطاب

ملاحظة: التعليمات التفصيلية لمحطة قياس المستقطب 129Xe ومحطة قياس الاستقطاب مملوكة ومحددة لكل بائع. تشتمل التعليمات أدناه على ملخص أساسي لعملية الضخ البصري العام للتبادل المغزلي 129Xe.

  1. اتخاذ قرار بشأن حجم الجرعة للموضوع. بشكل عام ، يتم اختيار حجم جرعة إجمالي قدره 1 لتر لجميع الأشخاص ، ويتم تحديد حجم الجرعة الإجمالي هذا في ملصق إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) ل 129Xe MRI. ومع ذلك ، تشير توصيات Xe MRI CTC الحالية30 إلى أن حجم الجرعة الإجمالي (زينون بالإضافة إلى النيتروجين أو الهيليوم) يجب أن يستهدف 1/5عشر من القدرة الحيوية القسرية للموضوع (FVC) لضمان كمية مريحة من الغاز لاستنشاقه لكل موضوع وتقليل الآثار المتعلقة باختلاف حجم الرئة بين الأشخاص.
    1. إذا كانت نتائج قياس التنفس الأخيرة متاحة للموضوع ، فاستخدمها لتحديد 1/5TH من FVC. إذا كانت نتائج قياس التنفس غير متوفرة ، فقم بتقدير إجمالي سعة الرئة (TLC) بناء على الطول والجنس والعرق ، وتقدير الجرعة الإجمالية على أنها 1/6من TLC.
  2. اتخاذ قرار بشأن حجم غاز الزينون للاستقطاب.
    ملاحظة: يتم إعطاء أحجام الزينون المستهدفة لكل كيس جرعة كأحجام مكافئة للجرعة (DE) ، والتي تشير من الناحية المفاهيمية إلى الحجم المكافئ لغاز 129Xe المخصب بنسبة 100٪ والمستقطب بنسبة 100٪. من الناحية المفاهيمية ، يتناسب حجم DE طرديا مع نسبة الإشارة إلى الضوضاء المتوقعة (SNR) لمسح 129Xe ، وسيكون حجم DE الموصى به أعلى أو أقل لبعض أنواع مسح 129Xe بناء على نسبة الإشارة إلى الضوضاء المطلوبة لنوع المسح هذا.
    1. احسب حجم DE لجرعة زينون معينة على النحو التالي32:
      figure-protocol-11204
      حيث VXe هو الحجم الكلي لغاز الزينون (جميع النظائر ، وليس فقط 129Xe) في الجرعة ، f129Xe هو التخصيب النظيري 129Xe ، و P129Xe هو استقطاب 129Xe.
    2. اختر إجمالي وحدات تخزين DE اللازمة لمجموعة من 129عملية مسح Xe التي سيتم إجراؤها. وحدات تخزين DE الموصى بها لفحوصات المعايرة والتهوية الفردية هي 75-150 مل.
      ملاحظة: لتصوير التهوية ، يجب أن يكون SNR مرتفعا بما يكفي للتمييز بقوة بين فوكسلات الصور ذات التهوية وغير المهواة. يعتبر حجم DE البالغ 50 مل هو الحد الأدنى المطلق لتصوير التهوية30 لتحقيق نسبة SNR متوقعة لا تقل عن 20. بالنسبة لمسح المعايرة ، قد يكون حجم DE منخفض يصل إلى 25 مل مقبولا إذا تمت معايرة إشارة الطور الغازي فقط ؛ يجب استخدام 75 مل على الأقل في حالة معايرة كل من إشارات الطور الغازي والطور الذائب.
  3. استخدم إجمالي حجم DE الضروري ، المعروف بتخصيب 129Xe الخواص الخواص لغاز الزينون ، والاستقطاب المقدر ب 129Xe بناء على عمليات الاستقطاب السابقة لحساب إجمالي حجم غاز الزينون المطلوب للاستقطاب. يظهر مثال على الحساب أدناه لمسح تهوية واحد (حجم DE = 75 مل) ، بافتراض إثراء نظيري 129Xe بنسبة 85٪ واستقطاب بنسبة 20٪ 32:
    figure-protocol-12532
    قم بإجراء هذه العملية الحسابية لكل جرعة زينون لتحديد الحجم الصحيح لغاز الزينون المستقطب لتوزيعه في كل كيس جرعة.
    1. الأشخاص الذين يعانون من انخفاض مؤشر كتلة الجسم (<21) لديهم خطر أكبر من تأثيرات الجهاز العصبي المركزي (CNS) الأكثر عمقا بعد استنشاق 129Xe مقارنة بالأشخاص الآخرين. استشر الطبيب قبل تصوير الأشخاص ذوي مؤشر كتلة الجسم المنخفض وفكر في تقليل حجم جرعة 129Xe لتجنب هذه المشكلات المحتملة.
  4. قم بإعداد المستقطب 129Xe وفقا لجميع التعليمات المقدمة من بائع المستقطب.
    1. قد تتضمن الخطوات ما يلي ، اعتمادا على بائع المستقطب: تأكد من أن مصدر طاقة لفائف Helmholtz قيد التشغيل ؛ إخلاء مشعب المخرج لإزالة أي شوائب ؛ قم بإعداد ديوار النيتروجين السائل حول / تحت الإصبع البارد ؛ قم بتشغيل الطاقة على الليزر واسمح لها بالتسخين ؛ قم بتشغيل تدفق الهواء إلى الفرن ، واضبط الفرن على درجة الحرارة المناسبة باستخدام وحدة التحكم في الفرن ، واترك الفرن يسخن.
      تنبيه: يمكن أن يسبب النيتروجين السائل قضمة الصقيع الشديدة إذا لامس الجلد أو العينين أو الملابس ، ويمكن أن يتسبب ضوء الليزر عالي الكثافة في إصابة العين إذا اصطدم بالعين دون حماية. توخي الحذر المناسب وارتداء معدات واقية حسب الحاجة.
  5. تأكد من تشغيل محطة قياس الاستقطاب 129Xe وأن البرنامج جاهز لقياس استقطاب الجرعة.
  6. ابدأ في جمع 129Xe مفرط الاستقطاب عن طريق تنفيذ الخطوات التالية.
    1. ابدأ تدفق النيتروجين إلى سترة تسخين الإصبع البارد.
    2. ابدأ تدفق خليط الزينون إلى الإصبع البارد. ارجع إلى منحنيات أداء المستقطب في وثائق المستقطب لاختيار معدل التدفق الأمثل.
    3. أضف النيتروجين السائل إلى الديوار المحيط بالإصبع البارد.
    4. سجل وقت بدء الاستقطاب على ورقة بيانات لضمان حجم استقطاب دقيق.
    5. بمجرد بدء التجميع ، اضبط وحدات التحكم في التدفق والفرن للحفاظ على معدل تدفق ودرجة حرارة ثابتين ، وأضف النيتروجين السائل حسب الحاجة للحفاظ على امتلاء الديوار.
  7. أثناء تراكم الزينون ، قم بإعداد أكياس جرعة Tedlar لجمع الجرعة عن طريق تطهير الأكياس وإخلائها بشكل متكرر على الأقل 3x باستخدام مشعب مخرج المستقطب لتقليل الشوائب و / أو إزالة الاستقطاب من الغازات في الأكياس.
  8. بمجرد انقضاء الوقت المناسب لجمع حجم 129Xe مفرط الاستقطاب المطلوب ، قم بإنهاء مجموعة 129Xe شديدة الاستقطاب وفقا للتوجيهات الواردة في وثائق المستقطب.
  9. قم بإذابة 129Xe المجمدة التي ترسبت في الإصبع البارد ، كما هو موضح أدناه.
    1. قم بتوصيل كيس جرعة 129Xe بمنفذ الزينون على مشعب المخرج.
    2. قم بإزالة ديوار النيتروجين السائل بعناية واستبدله بوعاء ذوبان يحتوي على ماء بدرجة حرارة الغرفة.
    3. أثناء الذوبان ، راقب الضغط باستمرار ، وافتح صمام التدفق من الإصبع البارد إلى مخرج الزينون بمجرد وصول الضغط إلى قيمة العتبة الواردة في وثائق المستقطب وأغلق الصمام بسرعة مع انخفاض الضغط.
    4. استمر في توزيع غاز الزينون المتسامي في كيس الجرعة بهذه الطريقة حتى يتم الوصول إلى الكمية المطلوبة من الزينون في كيس الجرعة.
    5. أضف الغاز العازل (النيتروجين أو الهيليوم) في هذا الوقت إذا لم تتم إضافته إلى الكيس مسبقا.
    6. بمجرد إضافة جميع غازات الزينون والعازلة المرغوبة إلى الكيس ، أغلق مشبك القرص بسرعة على أنبوب الكيس ، وأغلق صمام مخرج الزينون ، وافصل كيس الجرعة الكاملة عن المستقطب.
    7. انقل الكيس على الفور إلى المجال المغناطيسي الناتج عن زوج ملف هيلمهولتز لمحطة قياس الاستقطاب 129Xe.
      تنبيه: سوف يتراكم الضغط بسرعة في الإصبع البارد مع ارتفاع درجة حرارة غاز الزينون وتساميه ، مما يخلق خطر انفجار محتمل إذا سمح للضغط بالبناء خارج الحدود الآمنة. اتبع الإرشادات الخاصة بهذه الخطوة الواردة في وثائق المستقطب بالضبط ، وارتد واقي العين أثناء تنفيذ هذه الخطوة.
  10. قم بقياس وتسجيل الاستقطاب في كل كيس جرعة في محطة قياس الاستقطاب 129Xe ، وفقا للتعليمات المقدمة من بائع محطة قياس الاستقطاب.
  11. بمجرد قياس الاستقطاب ، احتفظ بأكياس جرعة 129Xe في المجال المغناطيسي الناتج عن زوج ملف Helmholtz لمحطة قياس الاستقطاب حتى تصبح جاهزا لإعطاء جرعة للموضوع.

4. إعداد ما قبل المسح والتدريب على الموضوع

ملاحظة: يوصى بأنه إذا تلقى الشخص اختبارا كاملا يتضمن اختبار المشي لمدة ست دقائق ، فلا ينبغي أن يتم المشي إلا بعد اكتمال 129Xe MRI لتجنب إرهاق الموضوع بطريقة قد تؤثر على نتائج 129Xe MRI. هذا مهم بشكل خاص للمرضى الذين يعانون من أمراض القلب والرئة.

  1. تأكد من أن الشخص قد نفذ بشكل صحيح جميع تعليمات ما قبل الزيارة كما هو موضح في الخطوة 2 ، وأنه لم تحدث أي تغييرات في الصحة من شأنها أن تفي بأي معايير استبعاد للدراسة أو تشكل موانع للتصوير بالرنين المغناطيسي منذ فحص الموضوع.
  2. إجراء جميع الاختبارات البدنية اللازمة حول هذا الموضوع ، بما في ذلك مخطط كهربية القلب (ECG) ؛ مجموعة من العناصر الحيوية بما في ذلك درجة حرارة الجسم ومعدل ضربات القلب ومعدل التنفس وتشبع الأكسجين في الدم (SpO2) وضغط الدم ؛ قياس التنفس. واختبار DLCO.
  3. راقب هذه الاختبارات بحثا عن أي علامات تحذير محتملة ، بما في ذلك انخفاض SpO2 (<92٪) ، أو ارتفاع ضغط الدم ، أو انحراف كبير في نتائج الاختبار عن أي خطوط أساس موجودة للموضوع.
    ملاحظة: يتم فحص هذه القراءات ، وخاصة خط الأساس SpO2 ، بسبب توقع حدوث عدم تشبع عابر خفيف للأكسجين أثناء استنشاق 129Xe. بالنسبة للأشخاص الذين يعانون من SpO2 <92٪ أو علامات تحذير أخرى ، استشر الطبيب للتأكد من ملاءمة الشخص لاختبار التصوير بالرنين المغناطيسي 129Xe وما إذا كان يجب استخدام O2 التكميلي بين استنشاق 129Xe.
  4. قم بتدريب الشخص في إجراء استنشاق 129Xe الصحيح ، كما هو موضح أدناه.
    1. قم بإعداد كيس Tedlar واحد أو أكثر يحتوي على هواء للموضوع للتدرب خارج الماسح الضوئي. استخدم حجم هواء يطابق الحجم الكلي للزينون والغاز العازل الذي سيتم استنشاقه من الكيس أثناء الدراسة الفعلية.
    2. قم بإعداد مشابك الأنف للموضوع لارتدائها أثناء مسح التنفس. ضع مشابك الأنف على أنف الشخص قبل بدء التنفس (سواء للممارسة أو المسح الفعلي).
    3. قم بتدريب الهدف باستخدام كيس واحد مملوء بالهواء لكل محاولة ، باتباع التعليمات أدناه. يجب أن يبدأ الموضوع في استنشاق الكيس من الحجم المستهدف للسعة المتبقية الوظيفية. أثناء الإجراء أدناه ، راقب صدر الشخص للتأكد من أنه ينفذ التعليمات كما هو معطى.
      1. جهز الحقيبة ، لكن لا تديرها للموضوع بعد. اطلب من الشخص المعني: خذ نفسا منتظما. تنفسه. خذ نفسا منتظما. تنفسه.
      2. ضع الأنبوب المتصل بكيس Tedlar في فم الموضوع. امسك الكيس حيث يمكن للموضوع أن يستنشق منه وافتح الصمام. اطلب من الموضوع: استنشاق. تنفس. تنفس.
      3. بمجرد استنشاق الشخص محتويات الكيس بالكامل ، اطلب من الشخص المعني: احبس أنفاسك. اطلب من مشغل الماسحة الضوئية على الفور: انطلق!
        ملاحظة: عند مسح الهدف ضوئيا، يجب أن يبدأ مشغل الماسحة الضوئية المسح الضوئي عند سماع Go! هذه التعليمات ليست مخصصة للموضوع (أي أنه يجب أن يظلوا ثابتين ويستمرون في حبس أنفاسهم وفقا للتعليمات المسبقة مباشرة) ولكنها تنبه الشخص إلى أن المسح وشيك.
      4. انتظر حتى ينتهي الفحص ، أو عند التمرين ، لعدد 10-15 ثانية ، وهو مقدار الوقت التقريبي المطلوب لمرور فحص 129Xe نموذجي.
      5. اطلب من الشخص المعني: التنفس. الموضوع الزفير في هذه المرحلة. قم بتدريب الشخص على أخذ عدة أنفاس عميقة للداخل والخارج في هذه المرحلة لتسهيل إزالة أسرع ل 129Xe من الرئتين وعودة أسرع إلى مستويات تشبع الأكسجين الطبيعية.
      6. تحقق من أن الشخص قادر على تنفيذ هذه التعليمات بشكل موثوق. ضع في اعتبارك استبعاد الأشخاص غير القادرين على استنشاق حجم الغاز بالكامل ، أو غير القادرين على الحفاظ على حبس النفس ، أو الذين يسعلون باستمرار أثناء محاولات حبس النفس أثناء الاختبار.
        ملاحظة: نتيجة هذا الاختبار مهمة لتحديد جودة التصوير المحتملة. يعد هذا التحقق من الامتثال الموثوق للموضوع مهما بشكل خاص في سياقات تصوير الأطفال وتصوير أمراض الرئة الحادة ، حيث من المرجح أن يكافح الأشخاص في أي من هاتين الفئتين أو كليهما لإكمال حبس النفس المطلوب بشكل موثوق.

5. إعداد غرفة ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي ووضع الموضوع على طاولة مريض الماسح الضوئي

  1. تأكد من أن أي شخص يدخل أو يتوقع أن يدخل غرفة ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي (الموضوع والموظفين) يزيل جميع الأشياء المعدنية و / أو الإلكترونية من جيوبه وشخصه قبل دخول غرفة الماسح الضوئي.
  2. قم بإعداد ملف سترة 129Xe عن طريق توصيله بالماسح الضوئي ووضعه على طاولة مريض ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي.
  3. اطلب من الشخص أن يستلقي على طاولة المريض في وضع الاستلقاء للقدم أولا (أو مستلق الرأس أولا ، إذا كان أكثر ملاءمة لتخطيط غرفة الماسح الضوئي). ضع الوسائد تحت رأس الشخص وركبتيه وما إلى ذلك ، بالتشاور مع الموضوع للتأكد من أن الموضوع يمكن أن يستلقي بشكل مريح طوال فترة الفحص.
  4. ثبت ملف سترة 129Xe حول صدر الهدف. استهدف أن يكون خط الوسط للملف في اتجاه الرأس والقدم أقرب ما يمكن إلى خط الوسط المتوقع لرئتي الشخص عند مستوى تضخم رئوي مريح لتجنب انخفاض الإشارة في محيط الرئتين.
    ملاحظة: من الخطأ الشائع وضع الملف بعيدا جدا في اتجاه أقدام الهدف. قد يؤدي وضع الملف وفقا للتوجيهات أعلاه إلى وضع الملف باتجاه رأس الشخص أكثر مما قد يكون متوقعا بسذاجة. بالإضافة إلى ذلك ، قد يلزم وضع ذراعي الشخص فوق رأسه وخارج الملف إذا كان قطر صدر الشخص يتطلب ذلك. سيختلف قطر الصدر المحدد الذي يتطلب هذا الوضع فوقه اعتمادا على الماسح الضوئي المحدد وأجهزة الملف. بالنسبة للأهداف الأصغر ، يمكن وضع الأذرع إما فوق الرأس وخارج الملف أو على الجانبين وداخل الملف.
  5. قم بإعداد مقياس تأكسج نبضي آمن للتصوير بالرنين المغناطيسي بجوار طاولة المريض في غرفة ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي وقم بتوصيل مسبار مقياس التأكسج النبضي بالموضوع. تحقق من أن مقياس التأكسج النبضي يقرأ بشكل صحيح.
  6. ضع قنية أنفية في أنف الشخص (أو ، بالنسبة لموضوع سليم ، اجعل واحدة تقف في غرفة الماسح الضوئي) وقم بتوصيلها بمصدر أكسجين لاستخدامه إذا انخفض SpO2 الخاص بالشخص أكثر من 10٪ لأكثر من دقيقتين بعد استنشاق الجرعة. ضع خزان الأكسجين والمنظم بطريقة آمنة للتصوير بالرنين المغناطيسي بناء على سياسة السلامة المحلية على مسافة يمكن الوصول إليها.
  7. قم بدفع طاولة المريض إلى ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي ، مع محاذاة خط الوسط لرئتي الملف / الموضوع إلى مركز عزل الماسح الضوئي.

6. إجراء المسح

  1. في واجهة المستخدم على ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي، أدخل بيانات الموضوع وافتح بروتوكول 129Xe MRI المعد مسبقا (كما هو موضح في الخطوة 1).
  2. تأكد من تحضير 129جرعة Xe كما هو موضح في الخطوة 3 وأن أكياس جرعة 129Xe موجودة في المجال المغناطيسي الناتج عن زوج ملف Helmholtz لمحطة قياس الاستقطاب (أو في جهاز مكافئ) لتقليل معدل إزالة الاستقطاب 129Xe.
  3. قم بإجراء فحص مترجم 1H باستخدام بروتوكول قياسي يوفره المورد (على سبيل المثال، مترجم ثلاثي المستويات) كما هو موضح أدناه.
    1. اطلب من الشخص أن يأخذ نفسا مريحا وطبيعيا ويحبس أنفاسه. بينما يحبس الشخص أنفاسه ، قم بتنفيذ فحص المترجم.
    2. عرض نتائج فحص أداة تحديد الموقع على واجهة ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي. إذا كانت الصور تعرض قطعا أثرية (على سبيل المثال، إذا لم تتم إزالة الملابس التي تحتوي على معدن)، فقم بحل أي مشاكل وكرر أداة الترجمة. إذا كان مجال الرؤية المترجم يركز بشكل سيئ على الموضوع ، فقم بتغيير موضع الموضوع وكرره. بمجرد الحصول على صور مترجم مقبولة، انتقل إلى الخطوة التالية.
  4. قم بإجراء تعديلات أولية قبل الفحص ل 129عملية مسح ضوئي من Xe كما هو موضح أدناه.
    1. اضبط تردد مركز 129Xe الأولي بقسمة تردد مركز 1H من المترجم على 3.61529 (النسبة التقريبية للنسب الجيرومغناطيسية لكل من 1H و 129Xe).
    2. اضبط الإعداد الأولي لجهاز الإرسال 129Xe بناء على نتائج المعايرة من الأهداف السابقة ذات عادات الجسم المماثلة ، أو القياس بناء على الجهد المرجعي 1H ، أو الوزن المقاس للموضوع. تفاصيل إعدادات جهاز الإرسال 129Xe خاصة بالماسحة الضوئية ومصنعي ملفات 129Xe.
    3. استخدم إعدادات الرقاقة الافتراضية للماسحة الضوئية لجميع عمليات الاستحواذ على 129Xe.
  5. بعد إجراء تعديلات ما قبل المسح الموضحة أعلاه، احصل على فحص معايرة 129Xe للعثور على تردد مركز 129Xe وإعدادات جهاز الإرسال كما هو موضح أدناه.
    1. قم بتحميل تسلسل معايرة 129Xe من البروتوكول المعد. تأكد من أن جميع معلمات تسلسل النبض كما هو مطلوب واضبط إعداد تنفيذ المسح بحيث يمكن تنفيذ الفحص بنقرة واحدة.
    2. أحضر حقيبة الجرعة 129Xe المخصصة لمسح معايرة 129Xe من محطة قياس الاستقطاب إلى غرفة الماسحة الضوئية. امسك أو ضع كيس الجرعة جاهزا بالقرب من الموضوع ؛ تجنب المناطق القريبة من فتحة التجويف حيث تتغير شدة المجال المغناطيسي بسرعة.
    3. ساعد الشخص في استنشاق جرعة 129Xe من الكيس ، باتباع إجراء الاستنشاق المدرب الموضح في الخطوة 4.
    4. قم بإجراء الفحص فور سماع Go! يشير إليها الفرد الذي يساعد الموضوع.
    5. راقب الهدف أثناء متابعة الفحص. إذا كان الشخص يزفر بشكل واضح ، أو يسعل ، أو يتحرك ، وما إلى ذلك ، كرر الفحص إن أمكن.
    6. بمجرد انتهاء الفحص ، اطلب من الشخص الزفير والتنفس بحرية.
    7. بعد الفحص ، راقب معدل ضربات قلب الشخص و SpO2 باستخدام مقياس التأكسج النبضي وراقب تأثيرات الجهاز العصبي المركزي العابرة (مثل الدوخة والدوار والنشوة وتشوش الحس) عبر التواصل اللفظي مع الموضوع.
      ملاحظة: سيعاني جميع الأشخاص تقريبا من تأثيرات الجهاز العصبي المركزي الخفيفة جدا التي لا تتطلب أي تدخل ، باستثناء الأشخاص الذين يعانون من انخفاض محتوى الدهون في الجسم ، كما هو مشار إليه في الخطوة 3.2.
    8. انتظر حتى يتبدد أي انحراف عن خط الأساس قبل إعطاء جرعة 129Xe أخرى. في حالة عدم حدوث انحرافات كبيرة عن خط الأساس ، انتظر 2 دقيقة على الأقل قبل إعطاء جرعة 129Xe أخرى.
      ملاحظة: الدورة الزمنية النموذجية لإلغاء تشبع الأكسجين والتعافي هي كما يلي: يبدأ عدم التشبع من 10 إلى 20 نبضة قلب بعد الانتهاء من استنشاق 129Xe ، ويحدث الحضيض 20-30 نبضة قلب بعد الانتهاء من الاستنشاق ، ويحدث التعافي في غضون 45-50 نبضة قلب بعد الانتهاء من الاستنشاق. يتم حل معظم حالات عدم التشبع في غضون 30 ثانية من استنشاق 129Xe ويجب أن يتوقع عادة حلها تماما في غضون 2 دقيقة. استشر الطبيب إذا استمر عدم التشبع المستمر (أكبر من 10٪ من خط الأساس للموضوع) لأكثر من دقيقتين ، حيث قد يكون من المستحسن تجنب إعطاء أي جرعات Xeأخرى و / أو إنهاء الدراسة.
  6. قم بإجراء تحليل معايرة 129Xe كما هو موضح أدناه (على سبيل المثال، باستخدام أداة تحليل مستقلة).
    1. تحديد تردد مركز 129Xe باستخدام الطيف من FIDs الأول للمرحلة الغازية.
    2. حدد ضبط جهاز الإرسال 129Xe كما هو موضح أدناه.
      1. قم بملاءمة شدة الذروة ل 20 FIDs ذات الطور الغازي مع الوظيفة التالية30 وحل زاوية الوجه ، α:
        figure-protocol-26739
        حيث Si هو مقدار شدة الإشارة الناتجة عن الإثارة ith ، S0 هو حجم شدة الإشارة من الإثارة الأولى ، و C هي معلمة تعويض الضوضاء.
      2. بمجرد الحصول على α ، قم بقياس إعداد جهاز الإرسال الأولي 129Xe لعمليات المسح اللاحقة بمقدار 20 درجة/α، بافتراض أنه تم استخدام 20 درجة كزاوية قلب المعايرة المقصودة كما هو موصى به في الجدول 1.
  7. بمجرد إجراء تعديلات ما قبل الفحص النهائية ل 129Xe ويكون الموضوع جاهزا لجرعة 129Xe التالية ، قم بإجراء فحص التهوية 129Xe كما هو موضح أدناه.
    1. قم بتحميل تسلسل التهوية 129Xe من البروتوكول المعد. تأكد من أن جميع معلمات تسلسل النبض كما هو مطلوب واضبط إعداد تنفيذ الفحص بحيث يبدأ الفحص فورا بعد نقرة واحدة.
    2. حدد حجم مجال الرؤية وموقع المركز بناء على نتائج المترجم. اهدف إلى أن يتزامن مركز مجال الرؤية مع مركز الرئتين في جميع الأبعاد الثلاثة واستهدف أن يكون مجال الرؤية كبيرا بما يكفي لاحتواء تجويف الصدر بالكامل بشكل مريح ، بما في ذلك الرئتين بالكامل.
    3. أحضر حقيبة الجرعة 129Xe المخصصة لمسح التهوية 129Xe من محطة قياس الاستقطاب إلى غرفة الماسحة الضوئية. امسك أو ضع كيس الجرعة جاهزا بالقرب من الموضوع ؛ تجنب المناطق القريبة من فتحة التجويف حيث تتغير شدة المجال المغناطيسي بسرعة.
    4. ساعد الشخص في استنشاق جرعة 129Xe من الكيس ، باتباع إجراء الاستنشاق المدرب الموضح في الخطوة 4.
    5. قم بإجراء الفحص فور سماع Go! يشير إليها الفرد الذي يساعد الموضوع.
    6. راقب الهدف أثناء متابعة الفحص. إذا كان الشخص يزفر بشكل واضح ، أو يسعل ، أو يتحرك ، وما إلى ذلك ، كرر الفحص إن أمكن.
    7. بمجرد انتهاء الفحص ، اطلب من الشخص الزفير والتنفس بحرية.
    8. بعد الفحص ، راقب معدل ضربات قلب الشخص و SpO2 باستخدام مقياس التأكسج النبضي وراقب تأثيرات الجهاز العصبي المركزي العابرة (مثل الدوخة والدوار والنشوة وتشوش الحس) عبر التواصل اللفظي مع الموضوع.
    9. انتظر حتى يتبدد أي انحراف عن خط الأساس قبل إعطاء جرعة 129Xe أخرى. في حالة عدم حدوث انحرافات كبيرة عن خط الأساس ، انتظر 2 دقيقة على الأقل قبل إعطاء جرعة 129Xe أخرى.
  8. قم بإجراء فحص تشريحي لمدة 1ساعة كما هو موضح أدناه.
    1. قم بتحميل التسلسل التشريحي 1H من البروتوكول المعد. تأكد من أن جميع معلمات تسلسل النبض كما هو مطلوب واضبط إعداد تنفيذ المسح بحيث يمكن تنفيذ الفحص بنقرة واحدة.
    2. أحضر كيس الجرعة المملوء بالهواء والمطابق لحجم كيس الجرعة المستخدم لمسح التهوية 129Xe إلى غرفة الماسحة الضوئية.
    3. ساعد الشخص في استنشاق جرعة الهواء من الكيس ، باتباع إجراء الاستنشاق المدرب الموضح في الخطوة 4.
    4. قم بإجراء الفحص فور سماع Go! يشير إليها الفرد الذي يساعد الموضوع.
    5. راقب الهدف أثناء متابعة الفحص. إذا كان الشخص يزفر بشكل واضح ، أو يسعل ، أو يتحرك ، وما إلى ذلك ، كرر الفحص إن أمكن.
    6. بمجرد انتهاء الفحص ، اطلب من الشخص الزفير والتنفس بحرية.

7. إجراءات ما بعد المسح

  1. قم بقياس العناصر الحيوية للموضوع بنفس الطريقة التي كان عليها قبل إجراء الفحص. إذا أصبحت أي عناصر حيوية غير طبيعية ، اطلب من الشخص الانتظار لمدة 30-60 دقيقة و / أو حتى تعود العناصر الحيوية إلى خط الأساس القريب قبل المغادرة.

8. تحليل بيانات تهوية التصوير بالرنين المغناطيسي 129Xe

ملاحظة: يجب إعادة بناء التهوية 129Xe المكتسبة والصور التشريحية 1H تلقائيا على كمبيوتر ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي باستخدام خط أنابيب إعادة بناء الصور الافتراضي للبائع.

  1. تصدير 129تهوية Xe ومسح تشريحي 1H كملفات صور DICOM باستخدام الحد الأدنى من مستوى الاستيفاء المسموح به (من الناحية المثالية لا شيء).
  2. احسب نسبة عيوب التهوية (VDP) باستخدام برامج البرمجة أو تحليل الصور باستخدام المعادلة التالية8:
    figure-protocol-30679
    1. حدد الحجم المهواة عن طريق تقسيم 129عملية مسح تهوية Xe ، إما يدويا أو باستخدام أحد الأساليب الآلية الحالية33.
      ملاحظة: تستخدم طريقة بسيطة للتجزئة الثنائية ل 129صورة Xe حدا محددا على النحو التالي8:
      figure-protocol-31046
      حيث "إشارة المتوسط" هو متوسط شدة إشارة 129Xe داخل منطقة اهتمام يحددها المستخدم لإشارة 129Xe القوية داخل الرئتين ، و "SD (الضوضاء)" هو الانحراف المعياري لشدة إشارة 129Xe داخل منطقة بالقرب من حافة مجال الرؤية الواقعة بعيدا عن الرئتين أو القصبة الهوائية.
    2. حدد الحجم الكلي للرئة عن طريق تقسيم الفحوصات التشريحية 1H ، إما يدويا أو باستخدام الأساليب الآلية الحالية34.
    3. بمجرد إجراء هذه التقسيمات ، احسب وحدات التخزين المقابلة كعدد voxels المجزأة مضروبا في حجم voxel للصورة (وهو ما يمثل أي استيفاء يتم إجراؤه عند تحويل الصور إلى ملفات DICOM).

النتائج

يوضح الشكل 1 تهوية تمثيلية وصور موضعية ثلاثية المستويات من فرد سليم. يمكن ملاحظة إشارة عالية 129Xe في جميع أنحاء الرئتين في صور التهوية ، ولا يوجد ضعف تهوية واضح في هذا الفرد.

يوضح الشكل 2 والشكل 3 والشكل 4 ته...

Discussion

تم تصميم مناهج التهوية والتصوير بالرنين المغناطيسي التشريحي الموضحة أعلاه لزيادة جودة الصورة ونسبة الإشارة إلى الضوضاء إلى أقصى حد مع الحفاظ على بساطة التنفيذ - يمكن تكييف بروتوكولات التسلسل هذه بشكل عام من تسلسل نبضات منتج البائع ، بشرط تمكين التشغيل متعدد النواة ، وسيتم إعادة بناء الص?...

Disclosures

يشارك المؤلفون JF و JPM و YMS في التجارب السريرية التي تدعمها Polarean، Inc. يقدم المؤلفون JF و YMS خدمات استشارية لشركة Polarean، Inc. يقدم المؤلفون JFM و YMS خدمات استشارية لشركة Polarean، Inc. (أقل من 5000 دولار). المؤلف J.P.M. يتلقى دعما بحثيا من Polarean، Inc.

Acknowledgements

تم تمويل هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة (أرقام المنح R01-CA172595-01 و R01-HL132177 و R01-HL167202 و S10-OD018079 و UL1-TR003015) ومن قبل Siemens Medical Solutions.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
1.5T or 3T human MRI scannerSiemensMAGNETOM Symphony (1.5T) or Vida (3T); older models fine, as long as multinuclear option is/can be installed; scanners also available from GE and Philips
129Xe hyperpolarizerPolarean9820
129Xe MRI phantom
129Xe MRI vest coilClinical MR SolutionsAlso available from other vendors
129Xe polarization measurement stationPolarean2881
1H MRI phantom
Coil file for 129Xe MRI vest coilAlso available from other vendors for their respective coils
ECG machine
Helium buffer gas
Interface box from coil to scannerMay be built into coil, but needs to be included separately if not
Liquid nitrogen
MRI-safe pulse oximeterPhilipsExpression MR200
Nitrogen buffer gas
PFT machine
Programming/image analysis softwareMATLABR2023aVarious other options available
Pulse sequence design softwareSiemensIDEA software package; also available from GE and Philips for their respective scanners
Scanner multinuclear optionSiemensScanner integrated hardware/software package; also available from GE and Philips for their respective scanners
Tedlar gas sampling bags (500, 750, 1000, 1250, 1500 mL)
Xenon gas (129Xe isotopically enriched)

References

  1. Roos, J. E., McAdams, H. P., Kaushik, S. S., Driehuys, B. Hyperpolarized gas MRI: Technique and applications. Magn Reson Imaging Clin N Am. 23 (2), 217-229 (2015).
  2. Mugler, J. P., Altes, T. A. Hyperpolarized 129Xe MRI of the human lung. J Magn Reson Imaging. 37 (2), 313-331 (2013).
  3. Ebner, L., et al. The role of hyperpolarized 129xenon in MR imaging of pulmonary function. Eur J Radiol. 86, 343-352 (2017).
  4. He, M., Driehuys, B., Que, L. G., Huang, Y. C. T. Using hyperpolarized 129Xe MRI to quantify the pulmonary ventilation distribution. Acad Radiol. 23 (12), 1521-1531 (2016).
  5. Walkup, L. L., et al. Xenon-129 MRI detects ventilation deficits in paediatric stem cell transplant patients unable to perform spirometry. Eur Respir J. 53 (5), 1801779 (2019).
  6. Virgincar, R. S., et al. Quantitative analysis of hyperpolarized 129Xe ventilation imaging in healthy volunteers and subjects with chronic obstructive pulmonary disease. NMR Biomed. 26 (4), 424-435 (2013).
  7. Ebner, L., et al. Hyperpolarized 129Xenon magnetic resonance imaging to quantify regional ventilation differences in mild to moderate Asthma: A prospective comparison between semiautomated ventilation defect percentage calculation and pulmonary function tests. Invest Radiol. 52 (2), 120-127 (2017).
  8. Woodhouse, N., et al. Combined helium-3/proton magnetic resonance imaging measurement of ventilated lung volumes in smokers compared to never-smokers. J Magn Reson Imaging. 21 (4), 365-369 (2005).
  9. Mugler, J. P., et al. Simultaneous magnetic resonance imaging of ventilation distribution and gas uptake in the human lung using hyperpolarized xenon-129. Proc Natl Acad Sci U S A. 107 (50), 21707-21712 (2010).
  10. Qing, K., et al. Assessment of lung function in asthma and COPD using hyperpolarized 129Xe chemical shift saturation recovery spectroscopy and dissolved-phase MRI. NMR Biomed. 27 (12), 1490-1501 (2014).
  11. Cleveland, Z. I., et al. Hyperpolarized 129Xe MR imaging of alveolar gas uptake in humans. PLoS One. 5 (8), 12192 (2010).
  12. Wang, Z., et al. Using hyperpolarized 129Xe gas-exchange MRI to model the regional airspace, membrane, and capillary contributions to diffusing capacity. J Appl Physiol. 130 (5), 1398-1409 (2021).
  13. Guan, S., et al. 3D single-breath chemical shift imaging hyperpolarized Xe-129 MRI of healthy, CF, IPF, and COPD subjects. Tomography. 8 (5), 2574-2587 (2022).
  14. Ouriadov, A., et al. Lung morphometry using hyperpolarized (129) Xe apparent diffusion coefficient anisotropy in chronic obstructive pulmonary disease. Magn Reson Med. 70 (129), 1699-1706 (2013).
  15. Yablonskiy, D. A., Sukstanskii, A. L., Quirk, J. D., Woods, J. C., Conradi, M. S. Probing lung microstructure with hyperpolarized noble gas diffusion MRI: theoretical models and experimental results. Magn Reson Med. 71 (2), 486-505 (2014).
  16. Chan, H. F., Stewart, N. J., Norquay, G., Collier, G. J., Wild, J. M. 3D diffusion-weighted 129 Xe MRI for whole lung morphometry. Magn Reson Med. 79 (6), 2986-2995 (2018).
  17. Walkup, L. L., et al. tolerability and safety of pediatric hyperpolarized 129Xe magnetic resonance imaging in healthy volunteers and children with cystic fibrosis. Pediatr Radiol. 46 (12), 1651-1662 (2016).
  18. Driehuys, B., et al. Chronic obstructive pulmonary disease: safety and tolerability of hyperpolarized 129Xe MR imaging in healthy volunteers and patients. Radiology. 262 (1), 279-289 (2012).
  19. Myc, L., et al. Characterisation of gas exchange in COPD with dissolved-phase hyperpolarised xenon-129 MRI. Thorax. 76 (2), 178-181 (2021).
  20. Kaushik, S. S., et al. Measuring diffusion limitation with a perfusion-limited gas-Hyperpolarized 129Xe gas-transfer spectroscopy in patients with idiopathic pulmonary fibrosis. J Appl Physiol. 117 (6), 577-585 (2014).
  21. Dournes, G., et al. The clinical use of lung MRI in cystic fibrosis: What, now, how. Chest. 159 (6), 2205-2217 (2021).
  22. Thomen, R. P., et al. Hyperpolarized 129Xe for investigation of mild cystic fibrosis lung disease in pediatric patients. J Cyst Fibros. 16 (2), 275-282 (2017).
  23. Mammarappallil, J. G., Rankine, L., Wild, J. M., Driehuys, B. New developments in imaging idiopathic pulmonary fibrosis with hyperpolarized xenon magnetic resonance imaging. J Thorac Imaging. 34 (2), 136-150 (2019).
  24. Rankine, L. J., et al. 129Xenon gas exchange magnetic resonance imaging as a potential prognostic marker for progression of idiopathic pulmonary fibrosis. Ann Am Thorac. 17 (1), 121-125 (2020).
  25. Mata, J., et al. Evaluation of regional lung function in pulmonary fibrosis with xenon-129 MRI. Tomography. 7 (3), 452-465 (2021).
  26. Svenningsen, S., et al. Hyperpolarized (3) He and (129) Xe MRI: Differences in asthma before bronchodilation. J Magn Reson Imaging. 38 (3), 1521-1530 (2013).
  27. Stewart, N. J., et al. Comparison of 3He and 129Xe MRI for evaluation of lung microstructure and ventilation at 1.5T. J Magn Reson Imaging. 48 (3), 632-642 (2018).
  28. Hughes, P. J. C., et al. Assessment of the influence of lung inflation state on the quantitative parameters derived from hyperpolarized gas lung ventilation MRI in healthy volunteers. J Appl Physiol. 126 (1), 183-192 (2019).
  29. Polarean. . FDA Approves Polarean's XENOVIEWTM (xenon Xe 129 hyperpolarized) for use with MRI for the evaluation of lung ventilation. , (2022).
  30. Niedbalski, P. J., et al. Protocols for multi-site trials using hyperpolarized 129Xe MRI for imaging of ventilation, alveolar-airspace size, and gas exchange: A position paper from the 129Xe MRI clinical trials consortium. Magn Reson Med. 86 (6), 2966-2986 (2021).
  31. Bier, E. A., et al. A thermally polarized 129 Xe phantom for quality assurance in multi-center hyperpolarized gas MRI studies. Magn Reson Med. 82 (5), 1961-1968 (2019).
  32. He, M., et al. Dose and pulse sequence considerations for hyperpolarized 129Xe ventilation MRI. Magn Reson Imaging. 33 (7), 877-885 (2015).
  33. Tustison, N. J., et al. Image- versus histogram-based considerations in semantic segmentation of pulmonary hyperpolarized gas images. Magn Reson Med. 86 (5), 2822-2836 (2021).
  34. Tustison, N. J., et al. Convolutional neural networks with template-based data augmentation for functional lung image quantification. Acad Radiol. 26 (3), 412-423 (2019).
  35. Wild, J. M., et al. Comparison between 2D and 3D gradient-echo sequences for MRI of human lung ventilation with hyperpolarized 3He. Magn Reson Med. 52 (3), 673-678 (2004).
  36. Willmering, M. M., et al. Improved pulmonary 129 Xe ventilation imaging via 3D-spiral UTE MRI. Magn Reson Med. 84 (1), 312-320 (2020).
  37. Collier, G. J., et al. Single breath-held acquisition of coregistered 3D 129 Xe lung ventilation and anatomical proton images of the human lung with compressed sensing. Magn Reson Med. 82 (1), 342-347 (2019).
  38. Zha, W., et al. Semiautomated ventilation defect quantification in exercise-induced bronchoconstriction using hyperpolarized helium-3 magnetic resonance imaging: a repeatability study. Acad Radiol. 23 (9), 1104-1114 (2016).
  39. Ray, N., Acton, S. T., Altes, T. A., de Lange, E. E., Brookeman, J. R. Merging parametric active contours within homogeneous image regions for MRI-based lung segmentation. IEEE Trans Med Imaging. 22 (2), 189-199 (2003).
  40. Hughes, P. J. C., et al. Spatial fuzzy c-means thresholding for semiautomated calculation of percentage lung ventilated volume from hyperpolarized gas and 1 H MRI. J Magn Reson Imaging. 47 (3), 640-646 (2018).
  41. Tustison, N. J., et al. Ventilation-based segmentation of the lungs using hyperpolarized (3)He MRI. J Magn Reson Imaging. 34 (3), 831-841 (2011).
  42. Kanhere, N., et al. Correlation of lung clearance index with hyperpolarized 129Xe magnetic resonance imaging in pediatric subjects with cystic fibrosis. Am J Respir Crit Care Med. 196 (8), 1073-1075 (2017).
  43. Rayment, J. H., et al. Hyperpolarised 129Xe magnetic resonance imaging to monitor treatment response in children with cystic fibrosis. Eur Respir J. 53 (5), 1802188 (2019).

Reprints and Permissions

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

Request Permission

Explore More Articles

201

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved