Fehlersuche und Qualitätssicherung in der hyperpolarisierten Xenon-Magnetresonanztomographie: Werkzeuge für eine hochwertige Bildaufnahme

Zusammenfassung

Hier stellen wir ein Protokoll zur Gewinnung hochwertiger hyperpolarisierter Xenon-129-Magnetresonanzbilder vor, das Hardware, Software, Datenerfassung, Sequenzauswahl, Datenmanagement, k-Raumnutzung und Rauschanalyse umfasst.

Zusammenfassung

Die hyperpolarisierte (HP) Xenon-Magnetresonanztomographie (¹²⁹Xe MRT) ist ein kürzlich von der Federal Drug Administration (FDA) zugelassenes Bildgebungsverfahren, das hochauflösende Bilder eines eingeatmeten Xenon-Gases zur Untersuchung der Lungenfunktion liefert. Die Implementierung der ¹²⁹Xe-MRT ist jedoch eine besondere Herausforderung, da sie spezielle Hardware und Ausrüstung für die Hyperpolarisation, die Beschaffung von Xenon-Bildgebungsspulen und Spulensoftware, die Entwicklung und Zusammenstellung von multinuklearen MR-Bildgebungssequenzen und die Rekonstruktion/Analyse der erfassten Daten erfordert. Ohne entsprechendes Fachwissen können diese Aufgaben entmutigend sein, und es kann frustrierend und teuer sein, keine qualitativ hochwertigen Bilder zu erhalten. Hier stellen wir einige Qualitätskontrollprotokolle (QC), Fehlerbehebungspraktiken und hilfreiche Tools für¹²⁹Xe-MRT-Standorte vor, die bei der Erfassung optimierter, qualitativ hochwertiger Daten und genauer Ergebnisse helfen können. Die Diskussion beginnt mit einem Überblick über den Prozess zur Implementierung der HP ¹²⁹Xe MRT, einschließlich der Anforderungen an ein Hyperpolarisator-Labor, der Kombination von ¹²⁹Xe MRT-Spulenhardware/-software, Datenerfassungs- und Sequenzüberlegungen, Datenstrukturen, k-Raum- und Bildeigenschaften sowie gemessenen Signal- und Rauscheigenschaften. Jeder dieser notwendigen Schritte birgt Möglichkeiten für Fehler, Herausforderungen und ungünstige Vorkommnisse, die zu schlechter Bildqualität oder fehlgeschlagener Bildgebung führen, und diese Präsentation zielt darauf ab, einige der am häufigsten auftretenden Probleme anzugehen. Insbesondere die Identifizierung und Charakterisierung anomaler Rauschmuster in den erfassten Daten ist notwendig, um Bildartefakte und Bilder von geringer Qualität zu vermeiden. Es werden Beispiele gegeben und Minderungsstrategien diskutiert. Unser Ziel ist es, den ^{Implementierungsprozess der 129}Xe MRT für neue Standorte zu vereinfachen und gleichzeitig einige Richtlinien und Strategien für die Fehlerbehebung in Echtzeit bereitzustellen.

Einleitung

Seit über einem Jahrhundert stützt sich die Beurteilung der Lungenfunktion in erster Linie auf globale Messungen aus der Spirometrie und der Körperplethysmographie. Diese herkömmlichen Lungenfunktionstests (PFTs) sind jedoch nur begrenzt in der Lage, die regionalen Nuancen und subtilen Veränderungen im Lungengewebe im Frühstadium der Erkrankung zu erfassen¹. Die Nuklearmedizin mit inhalativen Radiotracern wird häufig zur Beurteilung von Beatmungs-/Perfusionsstörungen eingesetzt, die häufig mit Lungenembolien verbunden sind, aber dies beinhaltet ionisierende Strahlung und führt zu einer geringeren Auflösung. Im Gegensatz dazu hat sich die Comput....

Protokoll

Das unten beschriebene Protokoll entspricht den Richtlinien und Standards, die von der Ethikkommission für Humanforschung der University of Missouri festgelegt wurden, um die ethische Durchführung der Studie und den Schutz der Rechte, der Sicherheit und des Wohlbefindens der Teilnehmer zu gewährleisten.

HINWEIS: Um die Zuverlässigkeit und Genauigkeit von hyperpolarisierten Xenon-MRT-Studien zu gewährleisten, ist es von entscheidender Bedeutung, eine strenge Charakterisierung der aufgenommenen Bilder durchzuführen, ein umfassendes Protokoll zu befolgen und effektive Fehlerbehebungsstrategien anzuwenden. Die Bildgebungssitzung umfasst mehrere....

Diskussion

Die Fähigkeit, ¹²⁹Xe-MRT-Probleme zu beheben, ist eine notwendige Fähigkeit und kann dazu beitragen, Probleme in Echtzeit zu beheben. Bis eine hyperpolarisierte Gasinfrastruktur von einer einzigen Partei erworben und von den Scannerherstellern unterstützt werden kann, liegen diese Aufgaben der Qualitätskontrolle in der alleinigen Verantwortung der einzelnen Labore. Das Ziel dieses Manuskripts ist es, dem Leser hilfreiche Praktiken und Vorschläge für den unvermeidlichen Fall einer schlechten Datenerfassun.......

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
Polarization measurement station	Polerean	42881	https://polarean.com/
Pressure vessele with plunger valve	Ace glass	8648-85	https://www.aceglass.com/html/3dissues/Pressure_Vessels/offline/download.pdf
Tedlar bag	Jensen inert	GST381S-0707TJO	http://www.jenseninert.com/
Xenon Hyperpolarizer 9820	Polerean	49820	https://polarean.com/
Xenon loop coil	Clinical MR Solutions	Custom device	https://www.sbir.gov/sbc/clinical-mr-solutions-llc
Xenon vest coil	Clinical MR Solutions	Custom device	https://www.sbir.gov/sbc/clinical-mr-solutions-llc