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摘要

CT 和 129Xe MRI 提供互补的肺结构-功能信息，可用于使用图像配准进行区域分析。在这里，我们提供了一个协议，该协议基于现有文献构建，用于使用开源平台进行 129Xe MR 到 CT 图像配准。

摘要

超极化 129Xe 气体 MRI 是一种新兴的技术，用于评估和测量区域肺功能，包括肺气体分布和气体交换。不过，胸部计算机断层扫描 （CT） 仍然是肺部成像的临床金标准，部分原因是快速 CT 方案可在几秒钟内获得高分辨率图像，并且 CT 扫描仪的广泛使用。定量方法能够从胸部 CT 中提取结构性肺实质、气道和血管测量值，这些测量值已在许多临床研究中进行评估。CT 和 129Xe MRI 共同提供了可用于评估区域肺结构和功能的互补信息，从而对肺部健康和疾病有了新的见解。 129 元可以进行 Xe MR-CT 图像配准以测量区域肺结构-功能，以更好地了解肺部疾病的病理生理学，并进行图像引导的肺部介入治疗。这里概述了一种 129Xe MRI-CT 配准方法，以支持在研究或临床环境中实施。还总结了迄今为止在文献中采用的配准方法和应用，并为可能进一步克服与 129Xe MR-CT 图像配准相关的技术挑战并促进更广泛地实施区域肺结构-功能评估的未来方向提供了建议。

引言

近三十年前，超极化气体磁共振成像 （MRI） 首次作为一种新型功能性肺部成像方式出现，用于评估肺通气分布1。从那时起，使用超极化气体 MRI 的研究揭示了对哮喘、慢性阻塞性肺病 （COPD） 和囊性纤维化等慢性肺病患者肺功能性质的许多见解 2,3,4,5,6。超极化 3He 和 129Xe 气体在历史上都使用过;然而，由于 3He 气体的可用性有限，129Xe 现在是主要的吸入剂。129 元Xe 还自由扩散穿过肺泡膜，并被肺毛细血管中的红细胞吸收;在这个所谓的"溶解相"中，129Xe 以独特的频率共振，允许在一次屏气扫描中测量区域气体交换 4,7,8。为了定量，通常同时获取体积匹配的解剖 1H MR 图像，以便与 129Xe 共同配准，以描绘胸腔的边界。然而，传统的 1H MRI 并不能提供进一步的肺结构信息。近年来，随着 2015 年英国 NHS 和美国 FDA 于 2022 年底批准，超极化 129Xe MRI 临床转化的动力不断增长 5,9，但肺部 MRI 武器库中仍然大多缺少先进的结构表征。

胸部计算机断层扫描 （CT） 仍然是肺部临床影像学评估的主要内容，使用常规成像方案提供肺结构的三维高分辨率图像。定量方法能够快速、可重复地测量实质完整性，例如肺气肿和间质性肺异常、大气道形态和肺血管系统，以及通过识别和分割肺叶进行区域解剖学特征10,11。在研究领域，定量 CT 已被广泛用于更好地了解结构改变及其与哮喘和 COPD 患者预后的关系，例如严重哮喘研究计划 （SARP）12、COPD 遗传流行病学 （COPDGene）13、COPD 研究中的亚群和中间结果 （SPIROMICS）14、COPD 纵向评估以确定预测替代终点 （ECLIPSE）15和加拿大阻塞性肺病队列 （CanCOLD）16。替代 CT 方法，如呼气成像17,18 或计算模型19 可能会获得功能信息，但这些方法是间接的，常规 CT 在其他方面不能为肺部的功能特征提供太多信息。

综上所述，CT 和 129Xe MRI 提供了互补的肺结构-功能信息，可用于使用图像配准进行区域分析。在 CT 上发现的肺叶允许对哮喘 20,21,22、慢性阻塞性肺病23、24、支气管扩张症 25 和肺癌26,27 的 MRI 通气模式进行肺叶表征。哮喘的 MRI 通气异常也在空间上直接与 CT 测量的异常重塑的大气道 28,29,30,31 和提示小气道功能障碍的空气潴留20,32 相匹配，并探测全肺支气管热成形术后的区域治疗反应33.在 COPD 中，MRI 通气异常与较轻疾病中的小气道功能障碍和更严重疾病中的肺气肿有关 34,35,36。除了阻塞性肺疾病的通气成像外，CT 间质性肺异常和 129Xe MRI 气体交换模式之间的异质性空间关系也已在特发性肺纤维化中得到证实37。此类研究提供了对一系列肺部疾病中区域肺结构-功能的更深入理解，可用于为未来的图像引导干预提供信息。

然而，解剖 CT 和功能性超极化气体 MRI 的直接配准具有挑战性，因为两种方法之间的成像对比根本不同，通气异常区域没有超极化气体信号，并且肺容量可能不同。图 1 显示了一名健康志愿者（图 1A）和三名患有慢性阻塞性肺病 （COPD;图 1B-D），突出了 COPD 病例中异质的 129Xe 通气模式和不同的缺失肺边界。克服这些挑战的关键是使用与超极化气体 MRI 同时获得的解剖学 1H MRI 作为中间步骤，将超极化气体 MRI 间接配准到 CT34,38。早期工作采用并排视觉比较和手动分割 CT 结构（例如肺叶）到 MRI 空间20 上。计算资源和开源图像处理工具的进步使 CT 和超极化气体 MRI 的三维配准成为可能，例如，使用模态独立邻域描述符 （MIND）23,30,34,39,40,41 或高级归一化工具包 （ANT） 配准 21,22,27 ，31,32,37,38,42,43，两者都是肺部图像配准挑战赛中表现最好的44。一种新方法将两个注册耦合在一起，而不是独立处理它们45，该方法已在专为肺病表型分析而设计的完整肺部图像分析管道中实施46。总体而言，使用中间 1H 步骤38 和使用可变形方法比仅使用仿射方法 38,45 提高了超极化气体 MRI 到 CT 的配准精度。

这里的目标是从现有文献的基础上构建，并使用开源平台提供 129Xe MR 到 CT 图像配准的协议 47,48,49。该协议是使用 ANTsPy 实现的，并且与之前的工作38 一致，将 1H MRI 的单标签肺面罩注册到 CT 的单标签肺面罩;随后将生成的转换应用于 129Xe 图像，以将其映射到 CT 图像空间。概述的方案旨在适用于研究或临床环境（如适用），并且可以使用超极化 129Xe MRI。

对于上下文，此处提供的示例的图像采集和分析如下。根据既定的低剂量研究方案50 在完全吸气（总肺活量，TLC）时获取胸部 CT，参数为:64 x 0.625 准直，120 峰值千伏，管电流 100 mA，0.5 秒旋转时间，螺旋节距 1.0,1.25 毫米切片厚度，0.80 毫米切片间距，标准重建内核，显示视野仅限于肺的最外侧范围（以最大化空间分辨率）。使用商业软件进行 CT 分割和分析（参见 材料表）。

129 元根据已发布的指南进行 Xe 和体积匹配的 1H MRI9。有关完整的 MRI 采集详细信息和协议，读者可参考本集合中的另一篇文章51。MRI 分割和配准使用半自动自定义管道进行，使用 k-means 聚类进行 129Xe 分割，种子区域生长进行 1H 分割，以及基于地标的仿射配准，将 1H 图像映射到 129Xe 图像52。仿射配准通常足以进行 1 H-129Xe MR 配准，以解释采集之间的大多数肺充气或患者体位差异;通常不需要可变形套准。1 H-129Xe 配准步骤可以通过在同一屏气中同时获取 129Xe 和 1H MRI 来消除53,54。

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研究方案

此处显示的影像学病例已获得英属哥伦比亚大学普罗维登斯医疗保健研究伦理委员会 （REB# H21-01237， H21-02149， H22-01264） 的批准。参与者在完成成像之前提供了书面知情同意书。 图 2 概述了从图像采集到配准的整个流程，此处的协议细节仅侧重于 MR-CT 图像配准。图像采集和分割取决于可用或首选的成像硬件、成像协议和图像分析软件工具，因此，由读者选择。该协议旨在与图像分割后使用肺部单标签掩码的先前步骤无关。

1. 软件设置

  1. 下载并安装 ANTsPy（请参阅材料表），这是高级归一化工具图像处理库 47,48,49 的 Python 包装器。教程可在"教程"选项卡下的链接中找到。如果需要，ANTsPy 也可用于 Docker 安装。
    注意:ANTsSpy 需要基于 Linux 的操作系统或环境。对于此处的示例，ANTsPy 在本地工作站上的虚拟高性能计算环境中安装和使用。根据作者的经验，该协议在使用虚拟计算环境时往往效果更好。
  2. 下载并安装所选的细分和/或可视化软件。
    注意:对于本研究，ITK-SNAP 用于可视化（参见 材料表）。
  3. 下载并保存 reg.py 脚本（补充文件 1）。

2. 图像预处理

  1. 单击可在所需的图像可视化软件中打开 图像 和 蒙版 ，以验证所有 CT、 1H 和 129Xe 文件的图像和蒙版方向是否匹配。根据所使用的分割方法和/或软件，可能需要调整某些图像或蒙版的方向。根据需要，我们建议调整 1H 和 129Xe 图像和掩模方向，以匹配天然 CT 图像的方向。
  2. 使用首选软件工具将图像 DICOM 和单标签掩码（根据需要按照步骤 2.1 进行调整）保存为神经影像信息学技术倡议文件（NIfTI，*.nii;总共六个文件），与 reg.py 可访问的文件夹中ANTsPy 安装和将要运行的位置。请遵循下面提到的命名约定。
    1. 1H MRI:质子.nii; 1H MRI 面罩:Proton_mask.nii。
      注意:在对准到 129Xe 后使用 1H 图像和掩码。
    2. 129 元Xe MRI:通气.nii; 129 元Xe MRI 面罩:Ventilation_mask.nii
    3. CT:CT.nii;CT 面罩:CT_mask.nii。
      注意:文件名已硬编码到注册脚本中，因此必须遵循上述格式，或者在脚本中进行修改以匹配所需的命名约定。可以使用步骤 1.2 中列出的任何推荐软件工具一起完成这些步骤。对于这些软件工具，有些会在保存 .nii 文件时自动写入所需的标头信息，而另一些则需要额外的步骤来复制和写入标头信息。

3. CT-XeMRI 注册

  1. 在步骤 1.1 中所需的 Python 计算环境设置中打开 reg.py 文件。
    注意:脚本 reg.py 基于内置的 ANT 注册工具;其他文档可用55.
  2. 如果使用虚拟环境，请根据需要或计算环境中可用的中央处理单元 （CPU） 数量、线程数和 RAM 进行设置。此处的示例使用了具有 16 个 CPU、每个 CPU 1 个线程和 186 GB 可用 RAM 的虚拟计算环境。
  3. 设置所需的变换和插值。此处使用了具有图像线性插值的 SyNAggro 转换和单标签掩码的通用标签插值，这是提供的 reg.py 脚本中的默认值。
    注意:SyNAggro 是一种对称归一化变换，它包括仿射 + 可变形变换以及使用精细比例匹配的更激进的配准和更多的变形（与普通 SyN 相比）。替代变换和插值算法列在步骤 3.155 的 ANT 注册文档链接中。
  4. 设置固定图像和移动图像。这里，CT （单标签掩码） 被设置为固定图像，1 H MRI（单标签掩码） 被设置为移动图像。
  5. 在 Python 计算环境中执行 reg.py 。完全注册可能需要 5-10 分钟（使用我们的参数）或更长时间，具体取决于使用或可用的计算资源。完成后，变形后的文件将自动保存在与原始图像文件相同的目录中，文件名如下:Proton_warped.nii.gz;Ventilation_warped.nii.gz;Ventilation_label_warped.nii.gz。
    注意:NIfTI *.nii.gz 文件只是 *.nii 文件的压缩版本，可以根据需要解压缩或打开。脚本 reg.py 可以根据需要进行修改，例如，使用不同的转换或插值方法，或者映射到或创建文件目录。

4. 注册结果评估

  1. 在所需的可视化软件中打开 CT.nii 图像作为基础图像。
  2. Ventilation_warped.nii.gz或Ventilation_label_warped.nii.gz作为另一张图像打开，并使用所需的彩图叠加在 CT 图像上。
  3. 查看所有图像平面（冠状面、轴向、矢状面）中 129Xe 图像或掩码与 CT 图像的重叠，评估隆突和肺边界等标志物的视觉对齐（在 129Xe 图像中可用）。
  4. 检查结果。如果对结果满意，则注册完成。
    注意:注册的 129Xe 图像/掩码可以乘以 CT 面罩，以去除气管和主气道（如果在 MRI 分割之前没有去除）并去除注册后落在 CT 肺边界之外的任何信号。可以根据需要对区域结构功能测量进行进一步量化。
  5. 如果对结果不满意，请根据需要评估和优化转换的替代类型和相关参数。

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结果

本研究前瞻性地在研究环境中获得了配对 CT 和 129Xe MRI，用于一系列肺部疾病和病症的区域肺结构-功能表征和图像引导支气管镜检查。 图 3 显示了四名具有一系列 MRI 通气模式的代表性参与者在冠状面和矢状面的 129例 Xe MRI 通气和 CT（针对图 1 的相同参与者）。注册的 129Xe MR 标签面罩显示从通气缺陷?...

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讨论

CT 和 129Xe MRI 为评估区域肺结构和功能提供了互补信息，使用图像配准最能促进这一点。多模态图像配准的实现并非易事，因此此处提供的协议旨在为读者提供将 129Xe MRI 配准到 CT 的工具。提供的协议使用 ANTsPy，以便具有广泛图像处理经验的用户使用 Python 而不是 C++（如传统 ANT）更轻松地实现。总体而言，ANT 提供了一个开源图像配准框架，减少了对不同...

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披露声明

RLE 在提交的作品之外从 VIDA Diagnostics Inc. 收取个人咨询费。JAL 已获得 GE Healthcare 的机构资助，以及 Philips 和 GE Healthcare 在提交工作之外举办讲座的酬金。

致谢

这项研究部分得到了不列颠哥伦比亚大学高级研究计算和不列颠哥伦比亚大学放射学系 AI Grant 提供的计算资源和服务的支持。RLE 得到了 Michael Smith Health Research BC 实习生奖的支持。

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材料

NameCompanyCatalog NumberComments
3D SlicerBrigham and Women's Hospital (BWH)https://www.slicer.org/Image analysis/visualization software; open source
ANTsPyNAhttps://github.com/ANTsX/ANTsPyCoding infrastructure; open source
ITK-SNAPNAhttp://www.itksnap.org/pmwiki/pmwiki.phpImage analysis/visualization software; open source
MAGNETOM Vida 3.0T MRISiemens HealthineersNACan be any 1.5 T or 3.0 T scanner with broadband imaging capability
MATLABMathworkshttps://www.mathworks.com/products/matlab.htmlGeneral software, good for image analysis; available by subscription
reg.pyNANARegistration script (Supplementary File 1)
Revolution HD CT scannerGE HealthcareNACan be any CT scanner with ≥64 detectors
VIDA InsightsVIDA Diagnostics Inc.NACT analysis software; can be any to generate masks

参考文献

  1. Albert, M. S., et al. Biological magnetic resonance imaging using laser-polarized 129Xe. Nature. 370 (6486), 199-201 (1994).
  2. Sheikh, K., Coxson, H. O., Parraga, G. This is what COPD looks like. Respirology. 21 (2), 224-236 (2016).
  3. Ebner, L., et al. The role of hyperpolarized (129)xenon in MR imaging of pulmonary function. Eur J Radiol. 86, 343-352 (2017).
  4. Eddy, R. L., Parraga, G. Pulmonary xenon-129 MRI: New opportunities to unravel enigmas in respiratory medicine. Eur Respir J. 55 (2), 1901987(2020).
  5. Stewart, N. J., et al. Lung MRI with hyperpolarised gases: Current & future clinical perspectives. Br J Radiol. 95 (1132), 20210207(2022).
  6. Kooner, H. K., et al. Pulmonary functional MRI: Detecting the structure-function pathologies that drive asthma symptoms and quality of life. Respirology. 27 (2), 114-133 (2022).
  7. Mugler, J. P., Altes, T. A. Hyperpolarized 129Xe MRI of the human lung. J Magn Reson Imaging. 37 (2), 313-331 (2013).
  8. Kaushik, S. S., et al. Single-breath clinical imaging of hyperpolarized (129)Xe in the airspaces, barrier, and red blood cells using an interleaved 3D radial 1-point Dixon acquisition. Magn Reson Med. 75 (129), 1434-1443 (2016).
  9. Niedbalski, P. J., et al. Protocols for multi-site trials using hyperpolarized (129) Xe MRI for imaging of ventilation, alveolar-airspace size, and gas exchange: A position paper from the (129) Xe MRI clinical trials consortium. Magn Reson Med. 86 (6), 2966-2986 (2021).
  10. Lynch, D. A., Al-Qaisi, M. A. Quantitative computed tomography in chronic obstructive pulmonary disease. J Thorac Imaging. 28 (5), 284-290 (2013).
  11. Motahari, A., et al. Repeatability of pulmonary quantitative computed tomography measurements in chronic obstructive pulmonary disease. Am J Respir Crit Care Med. 208 (6), 657-665 (2023).
  12. Jarjour, N. N., et al. Severe asthma: Lessons learned from the national heart, lung, and blood institute severe asthma research program. Am J Respir Crit Care Med. 185 (4), 356-362 (2012).
  13. Regan, E. A., et al. Genetic epidemiology of COPD (copdgene) study design. COPD. 7 (1), 32-43 (2010).
  14. Couper, D., et al. Design of the subpopulations and intermediate outcomes in COPD study (SPIROMICS). Thorax. 69 (5), 491-494 (2014).
  15. Vestbo, J., et al. Evaluation of COPD longitudinally to identify predictive surrogate end-points (eclipse). Eur Respir J. 31 (4), 869-873 (2008).
  16. Bourbeau, J., et al. Canadian cohort obstructive lung disease (cancold): Fulfilling the need for longitudinal observational studies in COPD. Copd. 11 (2), 125-132 (2014).
  17. Galbán, C. J., et al. Computed tomography-based biomarker provides unique signature for diagnosis of COPD phenotypes and disease progression. Nat Med. 18 (11), 1711-1715 (2012).
  18. Kirby, M., et al. A novel method of estimating small airway disease using inspiratory-to-expiratory computed tomography. Respiration. 94 (4), 336-345 (2017).
  19. Kim, M., Doganay, O., Hwang, H. J., Seo, J. B., Gleeson, F. V. Lobar ventilation in patients with COPD assessed with the full-scale airway network flow model and xenon-enhanced dual-energy CT. Radiology. 298 (1), 201-209 (2021).
  20. Fain, S. B., et al. Evaluation of structure-function relationships in asthma using multidetector CT and hyperpolarized He-3 MRI. Acad Radiol. 15 (6), 753-762 (2008).
  21. Zha, W., et al. Regional heterogeneity of lobar ventilation in asthma using hyperpolarized helium-3 MRI. Acad Radiol. 25 (2), 169-178 (2018).
  22. Tahir, B. A., et al. Comparison of CT-based lobar ventilation with 3He MR imaging ventilation measurements. Radiology. 278 (2), 585-592 (2016).
  23. Adams, C. J., Capaldi, D. P. I., Di Cesare, R., McCormack, D. G., Parraga, G. On the potential role of MRI biomarkers of COPD to guide bronchoscopic lung volume reduction. Acad Radiol. 25 (2), 159-168 (2018).
  24. Pike, D., et al. Regional heterogeneity of chronic obstructive pulmonary disease phenotypes: Pulmonary (3)He magnetic resonance imaging and computed tomography. COPD. 13 (3), 601-609 (2016).
  25. Svenningsen, S., Guo, F., McCormack, D. G., Parraga, G. Noncystic fibrosis bronchiectasis: Regional abnormalities and response to airway clearance therapy using pulmonary functional magnetic resonance imaging. Acad Radiol. 24 (1), 4-12 (2017).
  26. Sheikh, K., et al. Magnetic resonance imaging biomarkers of chronic obstructive pulmonary disease prior to radiation therapy for non-small cell lung cancer. Eur J Radiol Open. 2, 81-89 (2015).
  27. Tahir, B. A., et al. Spatial comparison of CT-based surrogates of lung ventilation with hyperpolarized helium-3 and xenon-129 gas MRI in patients undergoing radiation therapy. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 102 (4), 1276-1286 (2018).
  28. Svenningsen, S., et al. What are ventilation defects in asthma. Thorax. 69 (1), 63-71 (2014).
  29. Svenningsen, S., Nair, P., Guo, F., McCormack, D. G., Parraga, G. Is ventilation heterogeneity related to asthma control. Eur Respir J. 48 (2), 370-379 (2016).
  30. Eddy, R. L., et al. Is computed tomography airway count related to asthma severity and airway structure and function. Am J Respir Crit Care Med. 201 (8), 923-933 (2020).
  31. Mummy, D. G., et al. Mucus plugs in asthma at CT associated with regional ventilation defects at (3)He MRI. Radiology. 303 (3), 184-190 (2022).
  32. Carey, K. J., et al. Comparison of hyperpolarized (3)He-MRI, CT based parametric response mapping, and mucus scores in asthmatics. Front Physiol. 14, 1178339(2023).
  33. Thomen, R. P., et al. Regional ventilation changes in severe asthma after bronchial thermoplasty with (3)He MR imaging and CT. Radiology. 274 (3), 250-259 (2015).
  34. Capaldi, D. P., et al. Pulmonary imaging biomarkers of gas trapping and emphysema in COPD: (3)He MR imaging and CT parametric response maps. Radiology. 279 (3), 597-608 (2016).
  35. MacNeil, J. L., et al. Pulmonary imaging phenotypes of chronic obstructive pulmonary disease using multiparametric response maps. Radiology. 295 (1), 227-236 (2020).
  36. Kirby, M., et al. Pulmonary ventilation visualized using hyperpolarized helium-3 and xenon-129 magnetic resonance imaging: Differences in COPD and relationship to emphysema. J Appl Physiol. 114 (1985), 707-715 (2013).
  37. Hahn, A. D., et al. Hyperpolarized (129)Xe MR spectroscopy in the lung shows 1-year reduced function in idiopathic pulmonary fibrosis. Radiology. 305 (129), 688-696 (2022).
  38. Tahir, B. A., et al. A method for quantitative analysis of regional lung ventilation using deformable image registration of CT and hybrid hyperpolarized gas/1h MRI. Phys Med Biol. 59 (23), 7267-7277 (2014).
  39. Heinrich, M. P., et al. MIND: Modality independent neighbourhood descriptor for multi-modal deformable registration. Med Image Anal. 16 (7), 1423-1435 (2012).
  40. Yaremko, B. P., et al. Functional lung avoidance for individualized radiation therapy: Results of a double-masked, randomized controlled trial. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 113 (5), 1072-1084 (2022).
  41. Westcott, A., et al. Chronic obstructive pulmonary disease: Thoracic CT texture analysis and machine learning to predict pulmonary ventilation. Radiology. 293 (3), 676-684 (2019).
  42. Tahir, B. A., et al. Comparison of CT ventilation imaging and hyperpolarised gas MRI: Effects of breathing manoeuvre. Phys Med Biol. 64 (5), 055013(2019).
  43. Astley, J. R., et al. A hybrid model- and deep learning-based framework for functional lung image synthesis from multi-inflation CT and hyperpolarized gas MRI. Med Phys. 50 (9), 5657-5670 (2023).
  44. Murphy, K., et al. Evaluation of registration methods on thoracic CT: The empire10 challenge. IEEE Trans Med Imaging. 30 (11), 1901-1920 (2011).
  45. Guo, F., et al. Thoracic CT-MRI coregistration for regional pulmonary structure-function measurements of obstructive lung disease. Med Phys. 44 (5), 1718-1733 (2017).
  46. Guo, F., et al. Development of a pulmonary imaging biomarker pipeline for phenotyping of chronic lung disease. J Med Imaging (Bellingham). 5 (2), 026002(2018).
  47. Avants, B. B., et al. A reproducible evaluation of ANTs similarity metric performance in brain image registration. Neuroimage. 54 (3), 2033-2044 (2011).
  48. Tustison, N. J., Avants, B. B. Explicit B-spline regularization in diffeomorphic image registration. Front Neuroinform. 7, 39(2013).
  49. Avants, B. B., et al. The Insight ToolKit image registration framework. Front Neuroinform. 8, 44(2014).
  50. Sieren, J. P., et al. SPIROMICS protocol for multicenter quantitative computed tomography to phenotype the lungs. Am J Respir Crit Care Med. 194 (7), 794-806 (2016).
  51. Garrison, W. J., et al. Acquiring hyperpolarized 129Xe magnetic resonance images of lung ventilation. J Vis Exp. (201), e65982(2023).
  52. Kirby, M., et al. Hyperpolarized 3He magnetic resonance functional imaging semiautomated segmentation. Acad Radiol. 19 (2), 141-152 (2012).
  53. Niedbalski, P. J., et al. A single-breath-hold protocol for hyperpolarized (129) Xe ventilation and gas exchange imaging. NMR Biomed. 36 (8), e4923(2023).
  54. 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).
  55. ANTsPy Contributors. Registration. , Available from: https://antspy.readthedocs.io/en/latest/registration.html (2017).
  56. Maes, F., Vandermeulen, D., Suetens, P. Medical image registration using mutual information. Proceedings of the IEEE. 91 (10), 1699-1722 (2003).
  57. He, M., et al. Extending semiautomatic ventilation defect analysis for hyperpolarized (129)Xe ventilation MRI. Acad Radiol. 21 (12), 1530-1541 (2014).
  58. Wang, J. M., Ram, S., Labaki, W. W., Han, M. K., Galbán, C. J. CT-based commercial software applications: Improving patient care through accurate COPD subtyping. Int J Chron Obstruct Pulmon Dis. 17, 919-930 (2022).
  59. Estepar, R. S. J., et al. Chest imaging platform: An open-source library and workstation for quantitative chest imaging. Am J Respir Crit Care Med. 191, 4975(2015).
  60. Sharma, M., et al. Quantification of pulmonary functional MRI: State-of-the-art and emerging image processing methods and measurements. Phys Med Biol. 67 (22), (2022).
  61. Wang, J. M., et al. Using hyperpolarized (129)Xe MRI to quantify regional gas transfer in idiopathic pulmonary fibrosis. Thorax. 73 (129), 21-28 (2018).
  62. Hall, C. S., et al. Single-session bronchial thermoplasty guided by (129)Xe magnetic resonance imaging. A pilot randomized controlled clinical trial. Am J Respir Crit Care Med. 202 (129), 524-534 (2020).
  63. Svenningsen, S., et al. Bronchial thermoplasty guided by hyperpolarised gas magnetic resonance imaging in adults with severe asthma: A 1-year pilot randomised trial. ERJ Open Res. 7 (3), 00268(2021).
  64. Rankine, L. J., et al. Hyperpolarized (129)Xe magnetic resonance imaging for functional avoidance treatment planning in thoracic radiation therapy: A comparison of ventilation- and gas exchange-guided treatment plans. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 111 (129), 1044-1057 (2021).
  65. Radadia, N., et al. Comparison of ventilation defects quantified by technegas spect and hyperpolarized (129)Xe MRI. Front Physiol. 14, 1133334(2023).
  66. Criner, G. J. Surgical and interventional approaches in COPD. Respir Care. 68 (7), 939-960 (2023).
  67. Hartman, J. E., Garner, J. L., Shah, P. L., Slebos, D. J. New bronchoscopic treatment modalities for patients with chronic bronchitis. Eur Respir Rev. 30 (159), 200281(2021).

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