דימות ריאתי רב-מודאלי: שימוש במידע משלים מ-CT ו-MRI 129Xe היפרפולרי להערכת מבנה הריאות

Summary

CT ו- ¹²⁹Xe MRI מספקים מידע משלים על מבנה הריאות שניתן לנצל לניתוח אזורי באמצעות רישום תמונה. כאן, אנו מספקים פרוטוקול הבונה מהספרות הקיימת עבור רישום תמונה ¹²⁹Xe MR ל- CT באמצעות פלטפורמות קוד פתוח.

Abstract

MRI גז ¹²⁹Xe היפרפולרי היא טכניקה מתפתחת להערכה ומדידה של תפקודי ריאות אזוריים, כולל פיזור גז ריאתי וחילופי גזים. טומוגרפיה ממוחשבת בחזה (CT) עדיין נותרה תקן הזהב הקליני להדמיית הריאות, בין היתר בשל פרוטוקולי ה- CT המהירים הרוכשים תמונות ברזולוציה גבוהה תוך שניות והזמינות הנרחבת של סורקי CT. גישות כמותיות אפשרו מיצוי מדידות פרנכימליות ריאתיות, דרכי נשימה וכלי דם מבניות מ-CT חזה שהוערכו במחקרים קליניים רבים. יחד, CT ו- ¹²⁹Xe MRI מספקים מידע משלים שניתן להשתמש בו כדי להעריך את מבנה הריאות ותפקודן האזורי, וכתוצאה מכך תובנות חדשות על בריאות הריאות ומחלות. ¹²⁹ניתן לבצע רישום תמונה Xe MR-CT כדי למדוד את תפקוד מבנה הריאה האזורי כדי להבין טוב יותר את הפתופיזיולוגיה של מחלות ריאה, ולבצע התערבויות ריאתיות מונחות דמיון. כאן, מתוארת שיטה לרישום ¹²⁹Xe MRI-CT לתמיכה ביישום במחקר או במסגרות קליניות. שיטות רישום ויישומים שהופעלו עד כה בספרות מסוכמים גם הם, וניתנות הצעות לכיוונים עתידיים שעשויים להתגבר עוד יותר על אתגרים טכניים הקשורים לרישום תמונה ¹²⁹Xe MR-CT ולהקל על יישום רחב יותר של הערכת מבנה ריאה אזורית ותפקוד.

Introduction

דימות תהודה מגנטית של גז היפרפולרי (MRI) הופיע לראשונה כשיטת דימות ריאתי תפקודית חדשנית להערכת התפלגות אוורור ריאתי לפני כמעט שלושה עשורים¹. מאז, מחקרים שהשתמשו ב-MRI גז היפרפולרי חשפו תובנות רבות לגבי אופי תפקוד הריאות בחולים עם מחלות ריאה כרוניות כגון אסטמה, מחלת ריאות חסימתית כרונית (COPD) וסיסטיק פיברוזיס 2,3,4,5,6. הן גז היפרפולריזציה ³He והן ¹²⁹Xe שימשו לאורך ההיסטוריה; עם זאת, ¹²⁹Xe הוא כעת הגורם העיקרי בשאיפה ....

Protocol

מקרי ההדמיה המוצגים כאן אושרו על ידי מועצת האתיקה של מחקר הבריאות של אוניברסיטת קולומביה הבריטית (REB# H21-01237, H21-02149, H22-01264). המשתתפים נתנו הסכמה מדעת בכתב לפני השלמת ההדמיה. הצינור הכולל מרכישת תמונה לרישום מתואר באיור 2, ופרטי הפרוטוקול כאן מתמקדים ברישום הת.......

Discussion

CT ו- ¹²⁹Xe MRI מספקים מידע משלים להערכת מבנה ותפקוד ריאה אזוריים המתאפשרים בצורה הטובה ביותר באמצעות רישום תמונה. רישום תמונה רב-מודאלי יכול להיות לא טריוויאלי ליישום, ולכן הפרוטוקול המסופק כאן נועד לספק את הכלים לקוראים לרשום ¹²⁹Xe MRI ל- CT. הפרוטוקול המסופק משתמש ב- .......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
3D Slicer	Brigham and Women's Hospital (BWH)	https://www.slicer.org/	Image analysis/visualization software; open source
ANTsPy	NA	https://github.com/ANTsX/ANTsPy	Coding infrastructure; open source
ITK-SNAP	NA	http://www.itksnap.org/pmwiki/pmwiki.php	Image analysis/visualization software; open source
MAGNETOM Vida 3.0T MRI	Siemens Healthineers	NA	Can be any 1.5 T or 3.0 T scanner with broadband imaging capability
MATLAB	Mathworks	https://www.mathworks.com/products/matlab.html	General software, good for image analysis; available by subscription
reg.py	NA	NA	Registration script (Supplementary File 1)
Revolution HD CT scanner	GE Healthcare	NA	Can be any CT scanner with ≥64 detectors
VIDA Insights	VIDA Diagnostics Inc.	NA	CT analysis software; can be any to generate masks