Получение гиперполяризованных магнитно-резонансных изображений вентиляции легких 129Xe

Summary

Гиперполяризованная магнитно-резонансная томография (МРТ) ¹²⁹Xe – это метод изучения регионарно разрешенных аспектов функции легких. В этой работе представлен сквозной стандартизированный рабочий процесс для гиперполяризованной МРТ вентиляции легких ^{с частотой 129}Xe с особым вниманием к дизайну последовательности импульсов, подготовке дозы ¹²⁹Xe, рабочему процессу сканирования и передовым методам мониторинга безопасности субъекта.

Abstract

Гиперполяризованная МРТ ¹²⁹Xe включает в себя уникальный набор структурных и функциональных методов визуализации легких. Стандартизация методики в разных центрах становится все более важной, учитывая недавнее одобрение ^{FDA 129}Xe в качестве контрастного вещества для МРТ, а также в связи с ростом интереса к МРТ ¹²⁹Xe среди исследовательских и клинических учреждений. Члены консорциума клинических испытаний ¹²⁹Xe MRI Clinical Trials Consortium (Xe MRI CTC) согласовали передовой опыт для каждого из ключевых аспектов рабочего процесса ¹²⁹Xe MRI, и эти рекомендации обобщены в недавней публикации. Данная работа содержит практическую информацию для разработки сквозного рабочего процесса для сбора ¹²⁹МРТ-изображений вентиляции легких по методу Xe MRI в соответствии с рекомендациями ЦОК МРТ Xe. Будут обсуждаться и демонстрироваться подготовка и применение ¹²⁹Xe для МР-исследований, с конкретными темами, включая выбор подходящих объемов газа для всех исследований и для отдельных МР-сканирований, подготовку и доставку отдельных доз ¹²⁹Xe, а также передовой опыт мониторинга безопасности субъекта и переносимости ¹²⁹Xe во время исследований. Также будут рассмотрены ключевые технические аспекты МРТ, включая типы последовательностей импульсов и оптимизированные параметры, калибровку угла поворота и центральной частоты ¹²⁹Xe, а также анализ изображений вентиляции МРТ ¹²⁹Xe.

Introduction

Гиперполяризованная МРТ ¹²⁹Xe является захватывающим инструментом для неинвазивной характеристики и количественной оценки специфических аспектов функции легких с пространственным разрешением ^1,2,3. Подходы к получению и реконструкции, аналогичные тем, которые используются в анатомической протонной МРТ, позволяют получить изображения вдыхаемого ¹²⁹Xe в легких, что позволяет визуализировать невентилируемые участки легких и количественно оценить распределение вентиляции с разрешением по регионам 4,5,6....

Protocol

Все исследования с участием людей должны быть одобрены институциональным наблюдательным советом (IRB). Участие IRB не является обязательным для одобренного регулирующими органами клинического использования МРТ ¹²⁹Xe. Перед участием в научном исследовании потенциальным субъектам до.......

Discussion

Описанные выше подходы к вентиляции легких и анатомической МРТ предназначены для максимизации качества изображения и отношения сигнал/шум при сохранении простоты реализации - эти протоколы последовательностей, как правило, могут быть адаптированы из импульсных последовательностей ?.......

Materials

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)