preparation of mri scanner room and subject positioning for 129xe mri of lung ventilation

Un flujo de trabajo estandarizado para la resonancia magnética hiperpolarizada de 129x para estudiar la función pulmonar

Hyperpolarized 129Xe MRI is an exciting tool for non-invasive, spatially-resolved characterization and quantification of specific aspects of pulmonary function1,2,3. Acquisition and reconstruction approaches similar to those used in anatomical proton MRI yield images of inhaled 129Xe in the lungs, permitting visualization of non-ventilated lung regions and region-resolved quantification of ventilation distribution4,5,6,7,8. More advanced pulse sequence and analysis techniques yield further complementary information, including quantification of gas-exchange efficacy between alveoli and pulmonary capillaries via spectroscopic MRI9,10,11,12,13 and characterization of alveolar microstructure integrity via diffusion-weighted MRI14,15,16.
Inhaled 129Xe has been proven safe and tolerable in adult and pediatric subjects, including those with pulmonary disease17,18. Measurements of lung function derived from 129Xe MRI have shown sensitivity to structural and functional alterations in many pulmonary disease contexts, including chronic obstructive pulmonary disease6,10,19, cystic fibrosis20,21,22, idiopathic pulmonary fibrosis23,24,25, and asthma7,10,26. Given the high safety and tolerability of 129Xe MRI, the lack of ionizing radiation in MRI compared with other common imaging approaches, and the high reproducibility of 129Xe MRI results27,28, 129Xe MRI holds significant promise, in particular for precise serial monitoring of individuals receiving a time course of therapy for chronic pulmonary disease.
The safety and clinical promise of 129Xe MRI have led to its FDA approval in December 2022 for lung ventilation imaging in persons aged 12 years and older29. Given this, it is anticipated that the number of research and clinical sites capable of performing 129Xe MRI (currently ~20 worldwide) will increase significantly over the coming years. As 129Xe MRI spreads to new institutions, it is important that robust methodological resources exist to allow sites to build out clinically relevant 129Xe MRI techniques quickly and to perform scans and generate results that are closely comparable with those of existing sites.
In this work, we will outline the current best practices for human hyperpolarized 129Xe MRI of lung ventilation, as agreed upon by member institutions of the 129Xe MRI Clinical Trials Consortium (Xe MRI CTC) and summarized in a recent position paper30. Topics will include the preparation of tailored pulse sequences ideal for a complete 129Xe MRI workflow, preparation, and administration of hyperpolarized 129Xe gas, an optimized workflow for human 129Xe MRI sessions, and best practices for monitoring subject safety and comfort during MRI sessions.

Autor destacado: Estandarización y mejores prácticas para avanzar en las imágenes pulmonares mediante la resonancia magnética de 129X

Adquisición de imágenes de resonancia magnética hiperpolarizada de 129X de ventilación pulmonar

Our research seeks to establish Xenon MRI as a clinical tool for characterizing lung function. Xenon MRI allows us to directly visualize ventilation defects in patients with obstructive lung diseases like COPD, asthma, and cystic fibrosis. It offers information that can't be obtained from standard MRI and pulmonary function test.Xenon MRI was recently approved by the FDA for clinical evaluation of lung ventilation. This represents a culmination of a huge amount of effort by the people in our field and it's an exciting opportunity to show how Xenon MRI can improve patient care and outcomes in pulmonary disease. Xenon MRI is still a relatively new family of techniques, and standardization is still an ongoing process.This protocol distills the existing standards for Xenon ventilation MRI into a form that we hope will be useful to research in clinical sites who are trying to perform these scans for the first time. Common clinical readouts of lung function, like pulmonary function tests, only give a single number for the entire lung with no spatial information included. Xenon MRI can make regional assessments of several aspects of lung health and function, which we believe will be very useful in the clinic.Only a few institutions are currently performing Xenon MRI, but we expect there will be many more sites soon considering the recent FDA approval. We hope that this Xenon ventilation MRI protocol will serve as a blueprint for new sites and help em to ramp up their Xenon MRI operations more quickly.

Preparación de la sala de escáneres de resonancia magnética y posicionamiento del sujeto para la resonancia magnética de 129x de ventilación pulmonar

Para comenzar, asegúrese de que cualquier persona que ingrese a la sala del escáner de resonancia magnética se haya quitado todos los objetos metálicos y electrónicos de su cuerpo o bolsillos. Prepare la bobina del chaleco Xenon 129 conectándola al escáner y colocándola en la mesa del paciente del escáner de resonancia magnética. Indíquele al sujeto que se acueste en la mesa del paciente en una posición supina con los pies primero o la cabeza primero, según la disposición de la sala del escáner.Coloque almohadas debajo de la cabeza, las rodillas, etc. del sujeto, según sea necesario para garantizar la comodidad durante el procedimiento. Asegure la bobina del chaleco Xenon 129 alrededor del pecho del sujeto mientras mantiene la línea media de la bobina en la dirección cabeza-pie lo más cerca posible de la línea media esperada de los pulmones del sujeto cuando el sujeto esté en un nivel de inflado cómodo. Colocar la bobina demasiado baja sobre el sujeto puede resultar en reducciones de señal no deseadas en la periferia de los pulmones.Coloque un oxímetro de pulso seguro para resonancia magnética junto a la mesa del paciente en la sala del escáner de resonancia magnética y conecte la sonda del oxímetro de pulso al sujeto. Verifique que el oxímetro de pulso esté leyendo correctamente. Coloque una cánula nasal en la nariz del sujeto y conéctela a una fuente de oxígeno para usarla después de la inhalación de la dosis si es necesario.Coloque el tanque de oxígeno y el regulador de manera segura para la resonancia magnética según la política de seguridad local dentro de una distancia alcanzable. Avance la mesa del paciente hacia el escáner de resonancia magnética, alineando la línea media de la bobina o los pulmones del sujeto con el isocentro del escáner. Las imágenes que se muestran aquí representan las imágenes de ventilación de un estudio que, sin saberlo, se realizó utilizando una bobina de chaleco Xenon 129 con un cable dañado.El pulmón derecho muestra una relación señal-ruido más baja que el pulmón izquierdo. Aquí se muestran las imágenes de ventilación de un estudio que se realizó con la bobina del chaleco Xenon 129 colocada demasiado lejos hacia los pies del sujeto. Se observa una señal de xenón 129 artificialmente baja en ambos ápices pulmonares debido a la falta de sensibilidad del receptor allí.

Research

JoVE Journal

Medicine

Preparation of MRI Scanner Room and Subject Positioning for 129Xe MRI of Lung Ventilation

Acquiring Hyperpolarized 129Xe Magnetic Resonance Images of Lung Ventilation

Hyperpolarized 129Xe MRI comprises a unique array of structural and functional lung imaging techniques. Technique standardization across sites is ...

Investigación

Medicina

Pre-Scan Preparation and Coaching of Subject for 129Xe MRI of Lung Ventilation

Preparación previa a la exploración y entrenamiento del sujeto para la resonancia magnética de 129x de ventilación pulmonar

Performing 129Xe MRI Scan of Lung Ventilation to Assess Pulmonary Function

Realización de una resonancia magnética de 129x de la ventilación pulmonar para evaluar la función pulmonar