Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • Representative Results
  • Discussion
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

В рукописи представлен подробный протокол использования гиперполяризованного восстановления насыщения химическим сдвигом ксенона-129 (CSSR) для отслеживания легочного газообмена, оценки видимой толщины стенки альвеолярной перегородки и измерения отношения поверхности к объему. Метод имеет потенциал для диагностики и мониторинга заболеваний легких.

Abstract

Магнитно-резонансная томография (МРТ) с использованием гиперполяризованного ксенона-129 (HXe) предоставляет инструменты для получения двух- или трехмерных карт картин вентиляции легких, диффузии газов, поглощения ксенона паренхимой легких и других показателей функции легких. Однако, меняя пространственное разрешение на временное, он также позволяет отслеживать обмен легочного ксенона в масштабе мс. В этой статье описывается один из таких методов, МР-спектроскопия с восстановлением насыщения с химическим сдвигом (CSSR). Он иллюстрирует, как его можно использовать для оценки объема капиллярной крови, толщины стенки перегородки и соотношения поверхности к объему в альвеолах. Угол поворота подаваемых радиочастотных импульсов (РЧ) был тщательно откалиброван. Для введения газа субъекту применялись протоколы однократной задержки дыхания и многодозового свободного дыхания. После того, как вдыхаемый газ ксенон достигал альвеол, на него подавалась серия радиочастотных импульсов под углом 90° для обеспечения максимального насыщения накопленной намагниченности ксенона в паренхиме легких. После переменного времени задержки были получены спектры для количественной оценки повторного роста ксенонового сигнала из-за газообмена между объемом альвеолярного газа и тканевыми компартментами легкого. Затем эти спектры были проанализированы путем подгонки сложных псевдо-функций Фойгта к трем доминирующим пикам. Наконец, зависящие от времени пиковые амплитуды задержки были подобраны к одномерной аналитической модели газообмена для извлечения физиологических параметров.

Introduction

Магнитно-резонансная томография (МРТ) с использованием гиперполяризованного ксенона-129 (HXe)1 — это метод, который позволяет получить уникальное представление о структуре, функции и процессах газообмена легких. За счет резкого усиления намагниченности газа ксенона за счет спинообменной оптической накачки, HXe MRI достигает улучшения соотношения сигнал/шум на порядок по сравнению с термически поляризованной ксеноновой МРТ 2,3,4,5,6. Эта гиперполяризация позволяе....

Protocol

ПРИМЕЧАНИЕ: В то время как описанный здесь метод гиперполяризованной МР-спектроскопии Xenon-129 CSSR обычно используется для визуализации животных и человека, приведенный ниже протокол относится только к исследованиям на людях. Все протоколы визуализации соответствовали ограничениям FDA по.......

Representative Results

На рисунке 2 показан типичный спектр ксенона, наблюдаемый в легких человека во время задержки дыхания после вдыхания 500 мл ксенона. Спектр отображает две отдельные области: резонанс GP около 0 ppm и область DP, которая состоит из пика мембраны примерно 197 ppm и пика эритроцитов .......

Discussion

МР-спектроскопия HXe CSSR является мощным методом оценки нескольких показателей функции легких, которые было бы трудно или невозможно количественно оценить in vivo с использованием любого другого существующего диагностического метода24. Тем не менее, получение и последующ?.......

Acknowledgements

Эта работа была поддержана грантами NIH R01HL159898 и R01HL142258.

....

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
Bi-directional Pneumotach B&B Medical AccutachTM
Chest Vest CoilClinical MR SolutionsAdult Size
Face MaskHans Rudolph7450
MatlabMathworksRelease 2018aOptimization Toolbox required
Physiological Monitoring System BIOPAC Systems Inc
Tedlar BagJensen Inert Products250-mL and 500-mL; specialised PVF bag
Xenon PolarizerXemed LLCX-box E10 
Whole-body MRI ScannerSiemens1.5 T Avanto

References

  1. Albert, M. S., et al. Biological magnetic resonance imaging using laser-polarized 129Xe. Nature. 370 (6486), 199-201 (1994).
  2. Happer, W. Optical Pumping. Rev Mod Phys. 44 (2), 169-250 (1972).
  3. Appelt, S., et al.

Explore More Articles

CSSR

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved