Acquisition d’images par résonance magnétique hyperpolarisées 129Xe de la ventilation pulmonaire

Résumé

L’imagerie par résonance magnétique (IRM) hyperpolarisée ¹²⁹Xe est une méthode permettant d’étudier les aspects de la fonction pulmonaire résolus au niveau régional. Ce travail présente un flux de travail standardisé de bout en bout pour l’IRM hyperpolarisée ¹²⁹Xe de la ventilation pulmonaire, avec une attention particulière à la conception de la séquence d’impulsions, à la préparation de la dose de ¹²⁹Xe, au flux de travail d’imagerie et aux meilleures pratiques pour la surveillance de la sécurité des sujets.

Résumé

L’IRM hyperpolarisée ¹²⁹Xe comprend un éventail unique de techniques d’imagerie pulmonaire structurelle et fonctionnelle. La normalisation des techniques entre les sites est de plus en plus importante compte tenu de l’approbation récente par la FDA du ¹²⁹Xe comme agent de contraste IRM et de l’intérêt croissant pour l’IRM ¹²⁹Xe parmi les institutions de recherche et cliniques. Les membres du ¹²⁹Xe MRI Clinical Trials Consortium (Xe MRI CTC) se sont mis d’accord sur les meilleures pratiques pour chacun des aspects clés du flux de travail ¹²⁹Xe MRI, et ces recommandations sont résumées dans une publication récente. Ce travail fournit des informations pratiques pour développer un flux de travail de bout en bout pour collecter ¹²⁹images Xe MR de la ventilation pulmonaire conformément aux recommandations Xe MRI CTC. La préparation et l’administration du ¹²⁹Xe pour les études IRM seront discutées et démontrées, avec des sujets spécifiques tels que le choix des volumes de gaz appropriés pour l’ensemble des études et pour les IRM individuelles, la préparation et l’administration de doses individuelles de ¹²⁹Xe, et les meilleures pratiques pour surveiller la sécurité des sujets et la tolérabilité du ¹²⁹Xe pendant les études. Les principales considérations techniques de l’IRM seront également abordées, notamment les types de séquences d’impulsions et les paramètres optimisés, l’étalonnage de l’angle de retournement et de la fréquence centrale de ¹²⁹Xe, et l’analyse des images de ventilation IRM ¹²⁹Xe.

Introduction

L’IRM ^{hyperpolarisée 129}Xe est un outil passionnant pour la caractérisation et la quantification non invasives et spatialement résolues d’aspects spécifiques de la fonction pulmonaire ^1,2,3. Des approches d’acquisition et de reconstruction similaires à celles utilisées dans l’IRM anatomique des protons produisent des images du ¹²⁹Xe inhalé dans les poumons, permettant de visualiser les régions pulmonaires non ventilées et de quantifier la distribution de la ventilation résolue par région 4,5,6,7,8 ....

Protocole

Toute recherche impliquant des sujets humains doit être approuvée par un comité d’examen institutionnel (IRB). L’intervention de l’IRB n’est pas nécessaire pour l’utilisation clinique approuvée par les autorités réglementaires de l’IRM ¹²⁹Xe. Avant de participer à une étude de recherche, les sujets potentiels doivent recevoir un document de consentement éclairé approuvé. La personne qui obtient le consentement doit expliquer le contenu du document, y compris le but, les procédures, les avantages et les risques de l’étude, doit répondre à toutes les questions et doit obtenir le consentement du sujet pour poursuivre l’étude, comme le montre la signature du su....

Discussion

Les approches de ventilation et d’IRM anatomique décrites ci-dessus sont conçues pour maximiser la qualité de l’image et le rapport signal/bruit tout en maintenant la simplicité de mise en œuvre - ces protocoles de séquence peuvent en général être adaptés à partir des séquences d’impulsions des produits du fournisseur, à condition que le fonctionnement multinucléaire soit activé, et que les images soient automatiquement reconstruites sur l’ordinateur du scanner. L’un des inconvénients des approc.......

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
1.5T or 3T human MRI scanner	Siemens		MAGNETOM 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 hyperpolarizer	Polarean	9820
129Xe MRI phantom
129Xe MRI vest coil	Clinical MR Solutions		Also available from other vendors
129Xe polarization measurement station	Polarean	2881
1H MRI phantom
Coil file for 129Xe MRI vest coil			Also available from other vendors for their respective coils
ECG machine
Helium buffer gas
Interface box from coil to scanner			May be built into coil, but needs to be included separately if not
Liquid nitrogen
MRI-safe pulse oximeter	Philips	Expression MR200
Nitrogen buffer gas
PFT machine
Programming/image analysis software	MATLAB	R2023a	Various other options available
Pulse sequence design software	Siemens		IDEA software package; also available from GE and Philips for their respective scanners
Scanner multinuclear option	Siemens		Scanner 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)