Acquisizione di immagini iperpolarizzate di risonanza magnetica 129Xe della ventilazione polmonare

Riepilogo

La risonanza magnetica ^{iperpolarizzata 129}Xe (MRI) è un metodo per studiare gli aspetti risolti a livello regionale della funzione polmonare. Questo lavoro presenta un flusso di lavoro standardizzato end-to-end per la risonanza magnetica ^{iperpolarizzata a 129}Xe della ventilazione polmonare, con particolare attenzione alla progettazione della sequenza di impulsi, alla preparazione della dose di ¹²⁹Xe, al flusso di lavoro di scansione e alle migliori pratiche per il monitoraggio della sicurezza del soggetto.

Abstract

La risonanza magnetica ^{iperpolarizzata 129}Xe comprende una gamma unica di tecniche di imaging polmonare strutturale e funzionale. La standardizzazione delle tecniche tra i centri è sempre più importante, data la recente approvazione da parte della FDA del ¹²⁹Xe come mezzo di contrasto per la risonanza magnetica e l'aumento dell'interesse per la risonanza magnetica ^{con 129}Xe tra le istituzioni cliniche e di ricerca. I membri del ¹²⁹Xe MRI Clinical Trials Consortium (Xe MRI CTC) hanno concordato le migliori pratiche per ciascuno degli aspetti chiave del flusso di lavoro della risonanza magnetica ¹²⁹Xe e queste raccomandazioni sono riassunte in una recente pubblicazione. Questo lavoro fornisce informazioni pratiche per sviluppare un flusso di lavoro end-to-end per la raccolta di ¹²⁹immagini Xe MR della ventilazione polmonare secondo le raccomandazioni Xe MRI CTC. Saranno discusse e dimostrate la preparazione e la somministrazione di ¹²⁹Xe per gli studi RM, con argomenti specifici tra cui la scelta dei volumi di gas appropriati per interi studi e per le singole scansioni RM, la preparazione e la somministrazione di singole dosi di ¹²⁹Xe e le migliori pratiche per monitorare la sicurezza del soggetto e la tollerabilità di ¹²⁹Xe durante gli studi. Verranno inoltre trattate le principali considerazioni tecniche sulla risonanza magnetica, compresi i tipi di sequenza di impulsi e i parametri ottimizzati, la calibrazione dell'angolo di capovolgimento e della frequenza centrale di ¹²⁹Xe e l'analisi delle immagini di ventilazione della risonanza magnetica ¹²⁹Xe.

Introduzione

La risonanza magnetica ^{iperpolarizzata 129}Xe è uno strumento interessante per la caratterizzazione e la quantificazione non invasiva e spazialmente risolta di aspetti specifici della funzione polmonare ^1,2,3. Approcci di acquisizione e ricostruzione simili a quelli utilizzati nella risonanza magnetica protonica anatomica forniscono immagini di ¹²⁹Xe inalato nei polmoni, consentendo la visualizzazione delle regioni polmonari non ventilate e la quantificazione risolta della distribuzione della ventilazione^....

Protocollo

Tutte le ricerche che coinvolgono soggetti umani devono essere approvate da un comitato di revisione istituzionale (IRB). Il coinvolgimento dell'IRB non è necessario per l'uso clinico approvato dalle autorità regolatorie della risonanza magnetica ¹²⁹Xe. Prima di partecipare a uno studio di ricerca, ai potenziali soggetti deve essere fornito un documento di consenso informato approvato. La persona che ottiene il consenso deve spiegare il contenuto del documento, compreso lo scopo, le procedure, i benefici e i rischi dello studio, deve rispondere a qualsiasi domanda e deve ottenere il consenso del soggetto per procedere con lo studio come documentato dalla fi....

Discussione

Gli approcci di ventilazione e risonanza magnetica anatomica sopra descritti sono progettati per massimizzare la qualità dell'immagine e l'SNR mantenendo la semplicità di implementazione: questi protocolli di sequenza possono in generale essere adattati dalle sequenze di impulsi dei prodotti del fornitore, a condizione che il funzionamento multinucleare sia abilitato e che le immagini vengano ricostruite automaticamente sul computer dello scanner. Uno svantaggio degli approcci 2D qui descritti è l'uso di impulsi RF di.......

Materiali

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)