Imaging polmonare multimodale: utilizzo di informazioni complementari da TC e risonanza magnetica 129Xe iperpolarizzata per valutare la struttura-funzione polmonare

Summary

La TC e la ¹²⁹Xe MRI forniscono informazioni complementari sulla struttura-funzione polmonare che possono essere sfruttate per l'analisi regionale utilizzando la registrazione delle immagini. Qui, forniamo un protocollo che si basa sulla letteratura esistente per la registrazione di immagini ^{da RM a TC 129}Xe utilizzando piattaforme open source.

Abstract

La risonanza magnetica iperpolarizzata con gas ¹²⁹Xe è una tecnica emergente per valutare e misurare la funzione polmonare regionale, compresa la distribuzione polmonare dei gas e lo scambio di gas. La tomografia computerizzata (TC) del torace rimane ancora il gold standard clinico per l'imaging dei polmoni, in parte a causa dei protocolli TC rapidi che acquisiscono immagini ad alta risoluzione in pochi secondi e dell'ampia disponibilità di scanner TC. Gli approcci quantitativi hanno permesso l'estrazione di misurazioni strutturali del parenchima polmonare, delle vie aeree e vascolari dalla TC del torace, che sono state valutate in molti studi di ricerca clinica. Insieme, la TC e la risonanza magnetica ¹²⁹Xe forniscono informazioni complementari che possono essere utilizzate per valutare la struttura e la funzione polmonare regionale, ottenendo nuove intuizioni sulla salute e la malattia polmonare. ¹²⁹La registrazione delle immagini Xe MR-CT può essere eseguita per misurare la struttura-funzione polmonare regionale per comprendere meglio la fisiopatologia della malattia polmonare e per eseguire interventi polmonari guidati da immagini. Qui, viene delineato un metodo per la registrazione ¹²⁹Xe MRI-CT per supportare l'implementazione in contesti di ricerca o clinici. Vengono inoltre riassunti i metodi di registrazione e le applicazioni che sono stati impiegati fino ad oggi in letteratura e vengono forniti suggerimenti per direzioni future che potrebbero superare ulteriormente le sfide tecniche relative alla registrazione delle immagini ¹²⁹Xe MR-CT e facilitare una più ampia implementazione della valutazione della struttura-funzione polmonare regionale.

Introduction

La risonanza magnetica (MRI) con gas iperpolarizzato è emersa per la prima volta come una nuova modalità di imaging polmonare funzionale per valutare la distribuzione della ventilazione polmonare quasi tre decenni fa¹. Da allora, gli studi di ricerca che utilizzano la risonanza magnetica con gas iperpolarizzato hanno rivelato numerose intuizioni sulla natura della funzione polmonare nei pazienti con malattie polmonari croniche come l'asma, la broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO) e la fibrosi cistica 2,3,4,5,6.

Protocol

I casi di imaging mostrati qui sono stati approvati dal Comitato etico per la ricerca sanitaria di Providence dell'Università della British Columbia (REB# H21-01237, H21-02149, H22-01264). I partecipanti hanno fornito il consenso informato scritto prima di completare l'imaging. La pipeline complessiva dall'acquisizione dell'immagine alla registrazione è delineata nella Figura 2 e i dettagli del protocollo qui si concentrano solo sulla registrazione dell'im.......

Discussion

La TC e la ¹²⁹Xe MRI forniscono informazioni complementari per valutare la struttura e la funzione polmonare regionale, che è meglio facilitata utilizzando la registrazione delle immagini. La registrazione multimodale delle immagini può essere non banale da implementare, quindi il protocollo qui fornito ha lo scopo di fornire ai lettori gli strumenti per registrare ¹²⁹Xe MRI in CT. Il protocollo fornito utilizza ANTsPy per un'implementazione più semplice per gli .......

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