Hiperpolarize Ksenon Spektroskopisinden Elde Edilen Akciğer Yapısı ve Fonksiyonunun Kantitatif Ölçümü

Özet

El yazması, pulmoner gaz değişimini izlemek, görünür alveolar septal duvar kalınlığını değerlendirmek ve yüzey-hacim oranını ölçmek için hiperpolarize Xenon-129 kimyasal kayma doygunluk geri kazanımı (CSSR) kullanmak için ayrıntılı bir protokol sunmaktadır. Yöntem, akciğer hastalıklarını teşhis etme ve izleme potansiyeline sahiptir.

Özet

Hiperpolarize Ksenon-129 (HXe) manyetik rezonans görüntüleme (MRG), akciğer ventilasyon paternlerinin, gaz difüzyonunun, akciğer parankimi tarafından Ksenon alımının ve diğer akciğer fonksiyon ölçümlerinin 2 veya 3 boyutlu haritalarını elde etmek için araçlar sağlar. Bununla birlikte, zamansal çözünürlük için uzamsal ticaret yaparak, aynı zamanda pulmoner Ksenon gaz değişiminin ms zaman ölçeğinde izlenmesini de sağlar. Bu makale, böyle bir teknik olan kimyasal kayma doygunluk geri kazanımı (CSSR) MR spektroskopisini açıklamaktadır. Alveollerde kılcal kan hacmini, septum duvar kalınlığını ve yüzey-hacim oranını değerlendirmek için nasıl kullanılabileceğini gösterir. Uygulanan radyofrekans darbelerinin (RF) çevirme açısı dikkatlice kalibre edildi. Gazın deneğe uygulanması için tek doz nefes tutma ve çok doz serbest solunum protokolleri kullanıldı. Solunan Ksenon gazı alveollere ulaştığında, akciğer parankiminde biriken Ksenon manyetizasyonunun maksimum doygunluğunu sağlamak için bir dizi 90° RF darbesi uygulandı. Değişken bir gecikme süresinin ardından, alveolar gaz hacmi ile akciğerin doku bölmeleri arasındaki gaz alışverişi nedeniyle Ksenon sinyalinin yeniden büyümesini ölçmek için spektrumlar elde edildi. Bu spektrumlar daha sonra karmaşık yalancı Voigt fonksiyonlarının üç baskın tepe noktasına uydurulmasıyla analiz edildi. Son olarak, gecikme süresine bağlı tepe genlikleri, fizyolojik parametreleri çıkarmak için tek boyutlu bir analitik gaz değişim modeline takıldı.

Giriş

Hiperpolarize Ksenon-129 (HXe) manyetik rezonans görüntüleme (MRI)¹, akciğer yapısı, işlevi ve gaz değişim süreçleri hakkında benzersiz bilgiler sunan bir tekniktir. HXe MRI, spin değişimli optik pompalama yoluyla Xenon gazının manyetizasyonunu önemli ölçüde artırarak, termal olarak polarize Xenon MRI 2,3,4,5,6'ya kıyasla sinyal-gürültü oranında büyüklük sırası iyileştirmesi sağlar. Bu hiperpolarizasyon, aksi takdirde geleneksel termal olarak polarize MRI

Protokol

NOT: Burada açıklanan hiperpolarize Xenon-129 CSSR MR spektroskopi tekniği, hayvan ve insan görüntülemesi için yaygın olarak kullanılırken, aşağıdaki protokol yalnızca insan çalışmalarına atıfta bulunur. Tüm görüntüleme protokolleri, FDA özgül absorpsiyon oranı (SAR) sınırlamalarına (4 W/kg) bağlı kaldı ve Pennsylvania Üniversitesi'ndeki Kurumsal İnceleme Kurulu tarafından onaylandı. Her denekten bilgilendirilmiş onam alındı.

1. Darbe dizisi tasarımı

1. Nefes tutma mı yoksa serbest solunum ölçümü mü yapacağınıza karar verin.
   NOT: Nefes tutma alımları teknik olarak daha basittir, çünkü yalnızca tek bir doz (500 - 1....

Tartışmalar

HXe CSSR MR spektroskopisi, mevcut herhangi bir tanı modalitesi²⁴ kullanılarak in vivo olarak ölçülmesi zor veya imkansız olan çeşitli solunum fonksiyon metriklerini değerlendirmek için güçlü bir tekniktir. Bununla birlikte, elde etme ve müteakip veri analizi, canlı deneklerde hiçbir zaman tam olarak elde edilemeyen fizyolojik koşullar ve teknik parametreler hakkında belirli varsayımlara dayanmaktadır. Bu sınırlamalar ve ayıklanan metriklerin yorumlanması üzerinde.......

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
Bi-directional Pneumotach	B&B Medical AccutachTM
Chest Vest Coil	Clinical MR Solutions		Adult Size
Face Mask	Hans Rudolph	7450
Matlab	Mathworks	Release 2018a	Optimization Toolbox required
Physiological Monitoring System	BIOPAC Systems Inc
Tedlar Bag	Jensen Inert Products		250-mL and 500-mL; specialised PVF bag
Xenon Polarizer	Xemed LLC	X-box E10
Whole-body MRI Scanner	Siemens	1.5 T Avanto