Name: quantitative mapping of specific ventilation in the human lung using proton magnetic resonance imaging and oxygen as a contrast agent
Uploaded: 2019-06-05T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Quantitative Mapping of Specific Ventilation in the Human Lung using Proton Magnetic Resonance Imaging and Oxygen as a Contrast Agent at JoVE.com

Bu çalışma Ulusal Kalp tarafından desteklenmektedir, akciğer ve kan Enstitüsü (NHLBı) (hibe R01 HL-080203, R01 HL-081171, R01 HL-104118 ve R01-HL119263) ve Ulusal Uzay Biyomedikal Araştırma Enstitüsü (Ulusal Havacılık ve uzay Idaresi hibe NCC 9-58). E.T. Geier, NHLBı Grant F30 HL127980 tarafından destekleniyordu.

California Üniversitesi, San Diego ınsan araştırma koruma programı bu protokolü onayladı.
1. konu güvenliği ve eğitimi
<ol><li>Konuyla ilgili yazılı ve bilgilendirilmiş onay alın. Hızla değişen manyetik alanlara maruz kalarak sunulan potansiyel riskleri ve yüz maskesinin ve solunum kuru gazı kullanmanın olası rahatsızlığını tanımlayın.</li>
	<li>Yerel olarak onaylanmış MRG güvenlik taraması anketini kullanarak, konunun MR taramasını güvenle geçirebildiğin...

<ol>
	<li>S&#225;, R. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vertical+distribution+of+specific+ventilation+in+normal+supine+humans+measured+by+oxygen-enhanced+proton+MRI.">Vertical distribution of specific ventilation in normal supine humans measured by oxygen-enhanced proton MRI.</a> Journal of Applied Physiology. 109 (6), 1950-1959 (2010).</li><li>Henderson, A. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+gravitational+distribution+of+ventilation-perfusion+ratio+is+more+uniform+in+prone+than+supine+posture+in+the+normal+human+lung.">The gravitational distribution of ventilation-perfusion ratio is more uniform in prone than supine posture in the normal human lung.</a> Journal of Applied Physiology. 115 (3), 313-324 (2013).</li><li>Geier, E. T., Neuhart, I., Theilmann, R. J., Prisk, G. K., S&#225;, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatial+persistence+of+reduced+specific+ventilation+following+methacholine+challenge+in+the+healthy+human+lung.">Spatial persistence of reduced specific ventilation following methacholine challenge in the healthy human lung.</a> Journal of Applied Physiology. 124 (5), 1222-1232 (2018).</li><li>Tedjasaputra, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+heterogeneity+of+regional+specific+ventilation+is+unchanged+following+heavy+exercise+in+athletes.">The heterogeneity of regional specific ventilation is unchanged following heavy exercise in athletes.</a> Journal of Applied Physiology. 115 (1), 126-135 (2013).</li><li>Fowler, W. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lung+Function+Studies.+III.+Uneven+Pulmonary+Ventilation+in+Normal+Subjects+and+in+Patients+with+Pulmonary+Disease.">Lung Function Studies. III. Uneven Pulmonary Ventilation in Normal Subjects and in Patients with Pulmonary Disease.</a> Journal of Applied Physiology. 2 (6), 283-299 (1949).</li><li>Robertson, J. S., Siri, W. E., Jones, H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lung+ventilation+patterns+determined+by+analysis+of+nitrogen+elimination+rates;+use+of+mass+spectrometer+as+a+continuous+gas+analyzer.">Lung ventilation patterns determined by analysis of nitrogen elimination rates; use of mass spectrometer as a continuous gas analyzer.</a> Journal of Clinical Investigation. 29 (5), 577-590 (1950).</li><li>S&#225;, R. C., Asadi, A. K., Theilmann, R. J., Hopkins, S. R., Prisk, G. K., Darquenne, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Validating+the+distribution+of+specific+ventilation+in+healthy+humans+measured+using+proton+MR+imaging.">Validating the distribution of specific ventilation in healthy humans measured using proton MR imaging.</a> Journal of Applied Physiology. 116 (8), 1048-1056 (2014).</li><li>Musch, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Topographical+distribution+of+pulmonary+perfusion+and+ventilation,+assessed+by+PET+in+supine+and+prone+humans.">Topographical distribution of pulmonary perfusion and ventilation, assessed by PET in supine and prone humans.</a> Journal of Applied Physiology. 93 (5), 1841-1851 (2002).</li><li>Venegas, J. G., Schroeder, T., Harris, R. S., Winkler, R. T., Melo, M. F. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+distribution+of+ventilation+during+bronchoconstriction+is+patchy+and+bimodal:+a+PET+imaging+study.">The distribution of ventilation during bronchoconstriction is patchy and bimodal: a PET imaging study.</a> Respiratory Physiology &amp; Neurobiology. 148 (1-2), 57-64 (2005).</li><li>Orphanidou, D., Hughes, J. M., Myers, M. J., Al-Suhali, A. R., Henderson, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tomography+of+regional+ventilation+and+perfusion+using+krypton+81m+in+normal+subjects+and+asthmatic+patients.">Tomography of regional ventilation and perfusion using krypton 81m in normal subjects and asthmatic patients.</a> Thorax. 41 (7), 542-551 (1986).</li><li>King, G. G., Eberl, S., Salome, C. M., Meikle, S. R., Woolcock, A. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Airway+closure+measured+by+a+technegas+bolus+and+SPECT.">Airway closure measured by a technegas bolus and SPECT.</a> American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 155 (2), 682-688 (1997).</li><li>Horn, F. C., Deppe, M. H., Marshall, H., Parra-Robles, J., Wild, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantification+of+regional+fractional+ventilation+in+human+subjects+by+measurement+of+hyperpolarized+3He+washout+with+2D+and+3D+MRI.">Quantification of regional fractional ventilation in human subjects by measurement of hyperpolarized 3He washout with 2D and 3D MRI.</a> Journal of Applied Physiology. 116 (2), 129-139 (2014).</li><li>Hamedani, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+hybrid+multibreath+wash-in+wash-out+lung+function+quantification+scheme+in+human+subjects+using+hyperpolarized+3+He+MRI+for+simultaneous+assessment+of+specific+ventilation,+alveolar+oxygen+tension,+oxygen+uptake,+and+air+trapping.">A hybrid multibreath wash-in wash-out lung function quantification scheme in human subjects using hyperpolarized 3 He MRI for simultaneous assessment of specific ventilation, alveolar oxygen tension, oxygen uptake, and air trapping.</a> Magnetic Resonance in Medicine. 78 (2), 611-624 (2017).</li><li>Hall, E. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+supine+exercise+on+the+distribution+of+regional+pulmonary+blood+flow+measured+using+proton+MRI.">The effect of supine exercise on the distribution of regional pulmonary blood flow measured using proton MRI.</a> Journal of Applied Physiology. 116 (4), 451-461 (2014).</li><li>Henderson, A. C., S&#225;, R. C., Barash, I. A., Holverda, S., Buxton, R. B., Prisk, G. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+intravenous+infusion+of+20mL/kg+saline+alters+the+distribution+of+perfusion+in+healthy+supine+humans.">Rapid intravenous infusion of 20mL/kg saline alters the distribution of perfusion in healthy supine humans.</a> Respiratory Physiology &amp; Neurobiology. 180 (2-3), 331-341 (2012).</li><li>Arai, T. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+quantitative+multiple-breath+specific+ventilation+imaging+using+colocalized+2D+oxygen-enhanced+MRI+and+hyperpolarized+3He+MRI.">Comparison of quantitative multiple-breath specific ventilation imaging using colocalized 2D oxygen-enhanced MRI and hyperpolarized 3He MRI.</a> Journal of Applied Physiology. 125 (5), 1526-1535 (2018).</li><li>Chen, Q., Jakob, P. M., Griswold, M. A., Levin, D. L., Hatabu, H., Edelman, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxygen+enhanced+MR+ventilation+imaging+of+the+lung.">Oxygen enhanced MR ventilation imaging of the lung.</a> Magma: Magnetic Resonance Materials in Physics, Biology, and Medicine. 7 (3), 153-161 (1998).</li><li>. Deforminator: Projective transformation to register small scale Lung deformation Available from: <a target="_blank" href="https://github.com/UCSDPulmonaryImaging/Deforminator">https://github.com/UCSDPulmonaryImaging/Deforminator</a> (2019)</li><li>Yang, G., Stewart, C. V., Sofka, M., Tsai, C. -. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Registration+of+Challenging+Image+Pairs:+Initialization,+Estimation,+and+Decision.">Registration of Challenging Image Pairs: Initialization, Estimation, and Decision.</a> IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. 29 (11), 1973-1989 (2007).</li><li>Arai, T. J., Villongco, C. T., Villongco, M. T., Hopkins, S. R., Theilmann, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Affine+transformation+registers+small+scale+lung+deformation.">Affine transformation registers small scale lung deformation.</a> Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2012, 5298-5301 (2012).</li><li>Theilmann, R. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+MRI+measurement+of+lung+density+must+account+for+the+change+in+T(2)+(*)+with+lung+inflation.">Quantitative MRI measurement of lung density must account for the change in T(2) (*) with lung inflation.</a> Journal of Magnetic Resonance Imaging. 30 (2), 527-534 (2009).</li><li>Arai, T. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+Resonance+Imaging+Quantification+of+Pulmonary+Perfusion+using+Calibrated+Arterial+Spin+Labeling.">Magnetic Resonance Imaging Quantification of Pulmonary Perfusion using Calibrated Arterial Spin Labeling.</a> Journal of Visualized Experiments. 51 (51), e2712 (2011).</li><li>Lewis, S. M., Evans, J. W., Jalowayski, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+Distributions+of+Specific+Ventilation+Recovered+From+Inert-Gas+Washout.">Continuous Distributions of Specific Ventilation Recovered From Inert-Gas Washout.</a> Journal of Applied Physiology. 44 (3), 416-423 (1978).</li><li>Cook, F. R., Geier, E. T., Asadi, A. K., S&#225;, R. C., Prisk, G. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+Prototyping+of+Inspired+Gas+Delivery+System+for+Pulmonary+MRI+Research.">Rapid Prototyping of Inspired Gas Delivery System for Pulmonary MRI Research.</a> 3D Printing and Additive Manufacturing. 2 (4), 196-203 (2015).</li><li>Zapol, W. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pulmonary+Delivery+of+Therapeutic+and+Diagnostic+Gases.">Pulmonary Delivery of Therapeutic and Diagnostic Gases.</a> Journal of Aerosol Medicine and Pulmonary Drug Delivery. 31 (2), 78-87 (2018).</li><li>Kang, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+silico+modeling+of+oxygen-enhanced+MRI+of+specific+ventilation.">In silico modeling of oxygen-enhanced MRI of specific ventilation.</a> Physiological Reports. 6 (7), e13659 (2018).</li></ol>

Spesifik havalandırma görüntüleme, insan akciğerinde özel havalandırma uzamsal dağılımı niceliksel haritalama sağlar. SVı alternatifleri var, ancak bazı şekilde sınırlıdır: birden fazla nefes yıkama heterojenite bir ölçmek sağlar ama uzamsal bilgi23yoksun. Alternatif görüntüleme yöntemleri hastaların iyonize radyasyon (örneğin, SPECT, PET, CT, gama sintigrafi) veya yaygın olarak mevcut değildir (MRI kullanarak hiperpolarize gaz görüntüleme) ortaya çıkarır. Öz...

Spesifik havalandırma görüntülemenin (SVı) genel hedefi, kontrast maddesi olarak oksijen kullanan bir proton manyetik rezonans görüntüleme (MRG) tekniği1 ― insan akciğerinde spesifik ventilasyonu niceli olarak eşleştirmeyi amaçluyor. Spesifik havalandırma, aynı akciğer bölgesinin son süresi dolması hacmine bölünmüş bir nefes içinde bir akciğer bölgesine teslim taze gaz oranıdır1. Lokal akciğer yoğunluğu ölçümleri ile birlikte, bölgesel havalandırma2hesaplamak için özel havalandırma kullanılabilir. SVI tarafından sağlanan yerel havalandırma ve havalandırma heterojenliği ölçümleri, hem normal hem de anormal olarak3,4akciğer fonksiyonları nasıl anlaşılması zenginleştirmek potansiyeli vardır.
Spesifik havalandırma görüntüleme, klasik Fizyoloji testinin bir uzantısıdır, birden fazla nefes yıkamayı (MBW), ilk olarak 1950 ' lerde tanıtıldı bir teknik,5,6. Her iki teknikte de özel havalandırma heterojenliğini ölçmek için gaz washin/Washout kullanın, ancak MBW heterojenite sadece küresel önlemler sağlarken SVı, dağınık lokalize bilgi sağlar. MBW 'de bir kütle spektrometresi, Şekil 1' de tasvir edilen, bu gazın bir yıkanması sırasında birçok nefes üzerinde çözünmeyen bir gazın (azot, helyum, sülfür hekafluorid vb.) karışık süresi dolmuş konsantrasyonunu ölçmek için kullanılır. Yıkanabilir dönemde nefes başına süresi dolmuş hacmi ile birlikte, bu bilgiler akciğer belirli havalandırma genel dağılımı hesaplamak için kullanılabilir. SVı 'da, bir MRI tarayıcısı, çeşitli washin/washouts sırasında birçok nefes üzerinde her akciğer Vokalinde, akciğer dokusunda çözeltinin oksijen miktarı için bir vekil olan T1ağırlıklı sinyalini ölçmek için kullanılır. oksijen. MBW 'ye doğrudan benzer bir şekilde, bu bilgiler her bir akciğer vokonerinin özel havalandırmasını hesaplamamıza olanak tanır. Diğer bir deyişle, teknik, bir SVı deneyi sırasında, her bir Voxel için bir tane paralel MBW benzeri deneyleri binlerce gerçekleştirir. Nitekim, böylece üretilen özel havalandırma uzamsal haritaları MBW özel havalandırma heterojenlik çıkışını kurtarmak için derlenebilir. Bir doğrulama çalışması7 iki metodolojilerin aynı konularda seri olarak gerçekleştirilen karşılaştırılabilir sonuçlar üretilen gösterdi.
Diğer Görüntüleme modaliteleri var, SVı gibi, havalandırma heterojenlik uzamsal önlemler sağlamak. Pozitron emisyon tomografi (PET)8,9, tek foton emisyon bilgisayarlı tomografi (SPECT)10,11, ve hiperpolarize gaz MRI12,13 teknikleri kullanılmıştır sağlıklı ve anormal konularda havalandırma mekansal deseni ile ilgili literatür önemli bir vücut oluşturmak. Genel olarak, bu teknikler SVı üzerinde en az bir farklı avantaj vardır, sinyal-gürültü oranı karakteristik olarak daha yüksektir. Ancak, her teknik aynı zamanda karakteristik bir dezavantajı vardır: PET ve SPECT iyonlaştırıcı radyasyon pozlama içerir, ve hyperpolarize MRI yüksek uzmanlaşmış hiperpolarize gaz ve standart dışı Multi-çekirdekli donanım ile MR tarayıcı kullanımı gerektirir.
SVI, bir proton-MRI tekniği, genellikle bir kontrast aracı olarak inhale oksijen ile Tesla MR donanım 1,5 kullanır (her iki eleman sağlık alanında kolayca mevcuttur), klinik çevreye potansiyel olarak daha genelleştirilebilir hale. SVı oksijen uzunlamasına rahatlama süresini kısaltır gerçeği yararlanır (T1) akciğer dokularının1, hangi sırayla bir T1ağırlıklı görüntü sinyal yoğunluğunda bir değişiklik çevirir. Böylece, ilham oksijen konsantrasyonunda değişiklikler uygun zamanlı MRG görüntüleri sinyal yoğunluğunda değişim neden. Bu değişikliğin ilham verici oksijen konsantrasyonu, genellikle hava ve% 100 oksijen ile ani bir değişimini takiben oranı, yerleşik gazın solunan gazla değiştirilmesi oranını yansıtır. Bu değişim oranı belirli havalandırma ile belirlenir.
SVı hiçbir iyonlaştırıcı radyasyon içerdiğinden, zaman içinde hastalar takip boyuna ve girişimsel çalışmalar için hiçbir kontrendikasyonları vardır. Böylece, hastalığın ilerlemesini incelemek veya bireysel hastaların tedaviye nasıl yanıt verdiğini değerlendirmek için idealdir. Göreli kolaylığı ve güvenli tekrarlanabilirlik nedeniyle, spesifik havalandırma görüntüleme, genel olarak, büyük efektler ve/veya zaman içinde veya birkaç farklı klinik yerlerde insan çok sayıda çalışmak isteyenler için ideal bir tekniktir.
Teknik1, spesifik havalandırma görüntüleme (SVI) açıklayan orijinal yayın takiben hızlı tuzlu infüzyon etkisi odaklı çalışmalarda kullanılmıştır, duruş, egzersiz, ve bronkokonstriksiyon2,3 , 4 , 14 , 15. özel havalandırma tüm akciğer heterojenitesi tahmin tekniği yeteneğini iyi kurulan birden fazla nefes yıkanma testi kullanılarak doğrulanmıştır7 ve daha son zamanlarda, bir bölgesel bir çapraz doğrulama yapıldı, tarafından SVı ve hiperpolarize gaz çoklu nefes spesifik havalandırma görüntüleme karşılaştırmak16. Bu güvenilir ve kolayca dağıtılabilir tekniği, niceliksel olarak insan akciğerinde spesifik havalandırma haritalama yeteneğine sahip, önemli ölçüde erken algılama ve solunum hastalığı tanısı katkıda bulunmak için potansiyele sahiptir. Ayrıca, bölgesel akciğer anomalilerini ölçmek ve terapiyle indüklenen değişiklikleri takip etmek için yeni fırsatlar sunar. SVI 'nın ilk kez ölçmemizi sağlayan bölgeye özgü akciğer fonksiyonunda yapılan bu değişiklikler, ilaçların ve inhale tedavilerin etkisini değerlendirmek için biyomarker olma potansiyeline sahiptir ve klinik çalışmalarda son derece yararlı bir araç olabilir.
Bu makalenin amacı, spesifik havalandırma görüntüleme metodolojisini ayrıntılı olarak ve görsel bir formda sunmaktır, böylece tekniğin daha fazla merkezlere yaygınlaştırılmasına katkıda bulunur.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>3D-printed flow bypass system</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Face mask</td>
			<td>Hans Rudolph</td>
			<td></td>
			<td>7400 series Oro-nasal mask, different sizes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gas/oxygen regulator</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mask head set</td>
			<td>Hans Rudolph</td>
			<td></td>
			<td>7400 compatible head set</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matlab</td>
			<td>Mathworks</td>
			<td></td>
			<td>analysis software developed locally</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Medical oxygen</td>
			<td>Air Liquide/Linde</td>
			<td></td>
			<td>Oxygen to be delivered to the subject</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MRI</td>
			<td>GE healthcare</td>
			<td></td>
			<td>1.5 T GE HDx Excite twin-speed scanner</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic tubing</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>&#188;&#8221;, 3/8&#8221; and 1/2&#8221; tubing and connectors</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pulse oximeter</td>
			<td>Nonin</td>
			<td></td>
			<td>7500 FO (MR compatible)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Switch valve</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Torso coil</td>
			<td>GE healthcare</td>
			<td></td>
			<td>High gain torso coil for GE scanner</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

quantitative mapping of specific ventilation in the human lung using proton magnetic resonance imaging and oxygen as a contrast agent

Spesifik havalandırma görüntüleme (SVı), spesifik ventilasyonu ölçebilen fonksiyonel bir manyetik rezonans görüntüleme tekniğidir-akciğer bölgesine giren taze gaz oranı, insan akciğerinde sadece bir kontrast aracı olarak inhale oksijen. Belirli havalandırma bölgesel kantifikasyon patolojik Akciğer fonksiyonunun alanlarını belirlemeye yardımcı olma potansiyeline sahiptir. Doku çözeltisi oksijen doku uzunlamasına rahatlama süresini kısaltır (t1), ve böylece doku oksijenasyon bir değişiklik T1ağırlıklı sinyal bir değişiklik olarak tespit edilebilir bir inversiyon kurtarma elde görüntü. İki ilham oksijen konsantrasyonu arasında ani bir değişiklik sonrasında, bir Voksel içindeki akciğer dokusunun yeni bir sabit duruma dengelendiği oran, yerleşik gazın solumalı gaz ile değiştirilmesi oranını yansıtır. Bu oran belirli havalandırma ile belirlenir. Oxygenation bu ani değişikliği almak için, konular dönüşümlü hava 20-nefes blokları nefes (21% oksijen) ve 100% oksijen iken MRG tarayıcı. İlham oksijen fraksiyonunda bir step değişiklik özel bir üç boyutlu kullanımı ile elde edilir (3D)-kısa bir uç sırasında manuel bir switch ile baskılı akış bypass sistemi-süresi dolan nefes tutun. T1' deki karşılık gelen değişikliği algılamak için, sekiz elemanlık bir gövde bobini kullanarak, 1,5 t MRG tarayıcıdaki iki boyutlu t1ağırlıklı görüntüleri elde etmek için tek çekim hızlı spin Echo dizisinin ardından bir küresel inversiyon nabzı kullanılmıştır. Hem tek dilim hem de çok dilimli görüntüleme, biraz farklı görüntüleme parametreleriyle mümkündür. Hava/oksijen uyarıcı simüle tepkiler bir kütüphane ile her bir akciğer Voksel için sinyal yoğunluğu zaman-ders ilişkilendirerek belirli havalandırma miktarının elde edilir. Özel havalandırma heterojenitesi SVı tahminlerini birden fazla nefes yıkıma karşı doğrulanır ve doğru özel havalandırma dağılımı heterojenliği belirlemek için kanıtlanmıştır.

Sağlıklı bir konuda tek dilim SVı Özel havalandırma görüntüleme Şekil 3Agösterildiği gibi spesifik havalandırma nicel haritalar üretir, hangi bir 39 yaşındaki sağlıklı kadın sağ akciğerinde tek bir dilim tasvir. Belirli havalandırma beklenen dikey gradyan varlığını not edin; akciğer bağımlı kısmı akciğerin bağımlı olmayan kısmı daha yüksek spesifik havalandırma sunar. Eşlenen özel havalandırma değerlerinin h...

Watch this Scientific Journal Video about Quantitative Mapping of Specific Ventilation in the Human Lung using Proton Magnetic Resonance Imaging and Oxygen as a Contrast Agent at JoVE.com

Quantitative Mapping of Specific Ventilation in the Human Lung using Proton Magnetic Resonance Imaging and Oxygen as a Contrast Agent

Spesifik havalandırma görüntüleme, insan akciğerinde bölgesel spesifik ventilasyonun ölçülmesine olanak sağlayan fonksiyonel bir manyetik rezonans görüntüleme tekniğidir ve bir kontrast maddesi olarak inhalasyonlu oksijen kullanıyor. Burada, özel havalandırma görüntüleme verilerini toplamak ve analiz etmek için bir protokol sunuyoruz.

Proton manyetik rezonans görüntüleme ve oksijen kontrast ajan olarak kullanarak ınsan akciğerinde spesifik havalandırma niceliksel haritalama

Specific ventilation imaging (SVI) is a functional magnetic resonance imaging technique capable of quantifying specific ventilation &#8213; the ratio of ...

Spesifik Ventilasyon Görüntüleme, ya da SVI, fizyoloji siveninin temel anlayışımızı ve solunum yolu hastalıklarının yönetimini daha da ileriye getirmemize yardımcı olacak nitel bir akciğer görüntüleme tekniğidir. SVI radyasyoniçermez ve sadece yaygın olarak bulunan ekipman, MR Tarayıcı ve tıbbi oksijen gerektirir. Bu çocuklar için güvenli ve yetişkinlerde tekrar çalışmalar için ideal hale getirir.SVI'nin klinik pratiğe çevrilmesi astım yönetimini iyileştirebilir, çünkü hastalıktan en çok etkilenen bölgeleri belirlememize olanak sağlayacaktır. Tedaviye yanıt olarak akciğer içindeki değişiklikleri haritalamak için yeteneği inhale tedavisi optimize yardımcı olabilir ve bireyselleştirilmiş terapötik seçimler bilgilendirmek. Bu prosedürü niçin gösterdiğine yardımcı olan Vincent Tedjasaputra, Tıp Bölümü'nde doktora sonrası araştırmacı.İşleme başlayın, konunun yazılı bilgilendirilmiş onayını alın ve hızla değişen manyetik alanlara maruz kalmanın yol açtığı potansiyel riskleri ve yüz maskesi kullanmanın ve kuru gaz solumanın potansiyel rahatsızlığını tanımlayın. Deneğin, yerel olarak onaylanmış Manyetik Rezonans Görüntüleme veya MRG güvenlik tarama anketi kullanılarak güvenli bir şekilde manyetik rezonans taramasından geçebileceğini doğrulayın. MR taraması sırası ile zaman içinde nefes almak için deneği eğitin ve deneğin burnunu çene boyutlarına kadar ölçün ve konuya en uygun yüz maskesinin boyutunu belirleyin.Daha sonra deneğin ceplerinin ve giysilerinin manyetik tabanlı kredi kartları ve demir içeren metal parçalariçermeden olduğunu doğrulayın. MR tarayıcısını hazırlamak için, tarayıcıyı kullanım için yapılandırmak ve tarayıcı masasına yapraklar, pedler ve yastıklar yerleştirmek için tarayıcı tablosundaki uygun konektöre bir gövde bobini bağlayın, böylece konu en az 30 dakikalık görüntüleme için rahat olacaktır. Oksijen dağıtım sistemini monte etmek için, tarayıcı operatörünün ulaşabileceği bir yere iki yönlü bir anahtar valfi yerleştirin ve oksijen kaynağını anahtar valfinin bir girişine bağlamak için sekiz metre uzunluğunda bir parça bir çeyrek inç çapında plastik boru kullanın.Kontrol odasındaki anahtar valfinin çıkışını dörtte bir plastik boruya bağlayın ve boruyu kontrol odasının geçişinden tarayıcı odasına iletin ve tüpün tarayıcının ortasına ulaşmasını önleyin. Konu için yüz maskesine akış baypas eki sabitleyin. Borunun yarım inç pirinç ucunu akış baypas maskesi ekine bağlayın.Oksijen besleme çıkış regülatörü üzerindeki basıncı, çalışmanın doğasına ve gaz dağıtım sisteminin genel direncine göre beklenen tepe inspiratuar akıştan daha büyük bir oksijen akışı üreten bir değere ayarlayın. Daha sonra anahtar valfini test etmek için oksijen akışını etkinleştirin, akış baypas ekinin çıkışında yeterli bir akış olduğundan ve plastik boruda sızıntı olmadığından emin olun. Konuyu görüntülemeye hazırlamak için, alt bobin elemanının üst kısmı, alt bobin elemanının üst kısmı akciğer apikes yeterli bir kapsama sağlar sağlamak için konunun omuzlarından daha yüksek olduğundan emin olmak için tarayıcı masada konu yalan var.Konunun kulak tıkacı takmasını ve sesin engellendiğini doğrulamasını sorun. Maskeye kolayca erişilebilmek ve maske ve akış baypas sistemini nesnenin yüzüne takabilmek için nesnenin bileğine bir güvenlik mekanizması bantlayın. Kısaca akış bypass eki expiratory tarafı tıkamak ve sızıntıları kontrol etmek için normal bir ilham ve sona erme girişimi için konu isteyin.Şimdi gövde bobini delik merkezi kaplar emin olmak için ışık merkezleme aracı nı kullanarak tarayıcı ya konuyu yükleyin ve tarayıcı nın merkezine doğru konu hareket ederken konu konforu sağlamak için akış baypas hattı kılavuzu. Görüntüleme dilimleri için akciğer konumunu seçtikten sonra, sınavın geri kalanını reçete etmek için kullanılacak anatomik bir harita elde etmek için bir lokalize sekans edinin. İncelenecek en fazla dört sagittal akciğer dilimi seçmek için ilgi alanını hedefleyen akciğer alanında ortalanmış görüntüleme dilimini tıklatmak ve sürüklemek için tarayıcı grafik kullanıcı arabirimini kullanın.Daha sonra aynı hacmin uzunlamasına çalışmalar için yeniden görüntülenebilmeleri için omuriliğin konumuna göre görüntüleme dilimlerinin konumuna dikkat edin. Belirli havalandırma görüntülemeiçin, hava oksijen kontrastını, tekrar sayısını 220'ye ve tekrarlama süresini beş saniyeye çıkarmak için en medial dilim için MR bilgisayarındaki ters çevirme süresini 1100 milisaniyeye ayarlayın. Sonraki satın almalar sırasında deneğin akciğer hacminin ve son kullanma süresinin tutarlılığını izleyin ve gerekirse kaliteyi artırmak için geri bildirim sağlayın.Oda havası ve tıbbi oksijen arasında dönüşümlü olarak, öznenin konforu için satın alma nefestutun sırasında her 20 nefes te deneğin ilham gaz karışımı geçiş. Kalp hızı ve oksijen doygunluğunu doğrulamak için nabız oksimetresini düzenli olarak kontrol edin ve kalan sürenin düzenli güncellemelerini vermek için sık sık konuyla kontrol edin. Nefes 220'den sonra görüntüleme tamamlandı.Konuyu oda havasına geri döndürün ve tarayıcıdan çıkarın. Belirli bir havalandırma haritası oluşturmak için, görüntü analizi yazılımına kayıt için görüntüleri alın ve işlevsel artık kapasiteyi en iyi temsil eden her dilim için görüntüyü seçmek için tüm 220 görüntü yığınını görsel olarak inceleyin. Mod görüntüsünü referans olarak kullanarak, tüm görüntüleri işlevsel artık kapasite referansına kaydetmek ve uygun bir algoritma kullanarak kayıtlı yığından akciğerdeki belirli havalandırmayı ölçmek için projektif veya ince bir kayıt kullanın.Özel havalandırma nın bir haritası oluşturulacak. SVI belirli ventilasyon kantitatif haritalar üretir, örneğin 39 yaşındaki sağlıklı bir kadının sağ akciğerinde bu tek dilim görüntü gösterildiği gibi. Akciğerin bağımlı olmayan kısmından daha yüksek spesifik bir ventilasyon sunan belirli ventilasyonda beklenen dikey degradenin varlığına dikkat edin.Haritaya özgü ventilasyon değerlerinin en uygun günlük normal olasılık dağılım fonksiyonuna sahip histogramı, en uygun dağılım dağılımının genişliğinin spesifik ventilasyon heterojenliğinin bir ölçüsü olarak kullanılmasını sağlar. Burada aynı konuda aynı duruşta elde edilen birden fazla nefes yıkama gösterilir. Azot konsantrasyonunun zamansal kaydı, ilham verici havadan ilham alan %100 oksijene geçişin ardından ağızda ölçüldü.Hem özel ventilasyon görüntüleme hem de çoklu nefes yıkama için yıkamadan tahmin edildiği üzere spesifik ventilasyonun bu dağılımında, dağılımın genişliğinin sağlıklı normal aralıkta olduğu saptandı. Denekleri tarayıcıyla zamanında nefes almaları için eğitmek ve satın alma sırasında onlara geri bildirim vermek, kaliteli verilerin sağlanmasına yardımcı olabilir. Yoğunluk ve perfüzyon ölçümleri ile birlikte, SVI perfüzyon ve gaz değişim verimliliği ölçmek için havalandırma yerel oranı harita için kullanılabilir.Bu teknik yorucu egzersiz ve astım tekrarlanan bronşiyal kısıtlama özel bir panel sonrası ventilasyon dağılımını anlamak için kullanılmıştır. MROrtamı, güçlü bir manyetik alan her zaman açıktıkça ve ferromanyetik nesneler insafsıza dönüşebileceğinden güvenliğe dikkat gerektirir.

Research

JoVE Journal

Medicine

Magnetic Resonance Derived Myocardial Strain Assessment Using Feature Tracking

Özellik Takibi Manyetik Rezonans Türetilmiş Miyokard Gerinim Değerlendirmesi

Purpose: An accurate and practical method to measure parameters like strain in myocardial tissue is of great clinical value, since it has been shown, that ...

Magnetic Resonance Imaging Quantification of Pulmonary Perfusion using Calibrated Arterial Spin Labeling

Akciğer Perfüzyon Kalibreli Arter Spin Etiketleme kullanarak Manyetik Rezonans Görüntüleme Niceleme

This demonstrates a MR imaging method to measure the spatial distribution of pulmonary blood flow in healthy subjects 
during normoxia (inspired O2, ...

Multi-modal Imaging of Angiogenesis in a Nude Rat Model of Breast Cancer Bone Metastasis Using Magnetic Resonance Imaging, Volumetric Computed Tomography and Ultrasound

Manyetik Rezonans Görüntüleme, Volumetrik Bilgisayarlı Tomografi ve Ultrason Kullanımı Meme Kanseri Kemik metastazı bir Nude Rat Model Angiogenezis Multi-modal Görüntüleme

Angiogenesis is an essential feature of cancer growth and metastasis formation. In bone metastasis, angiogenic factors are pivotal for tumor cell ...

In vivo Macrophage Imaging Using MR Targeted Contrast Agent for Longitudinal Evaluation of Septic Arthritis

In vivo Macrophage Imaging Using MR Targeted Contrast Agent for Longitudinal Evaluation of Septic Arthritis

Septik Artrit Boyuna değerlendirilmesi için MR Hedefli Kontrast Ajan kullanarak in vivo Makrofaj Görüntüleme

Macrophages are key-cells in the initiation, the development and the regulation of the inflammatory response to bacterial infection. Macrophages are ...

Quantitative Magnetic Resonance Imaging of Skeletal Muscle Disease

İskelet Kası Hastalığının kantitatif Manyetik Rezonans Görüntüleme

Quantitative magnetic resonance imaging (qMRI) describes the development and use of MRI to quantify physical, chemical, and/or biological properties of ...

Dynamic Contrast Enhanced Magnetic Resonance Imaging of an Orthotopic Pancreatic Cancer Mouse Model

Ortotopik Pankreas Kanseri Fare Modeli Dinamik Kontrast Geliştirilmiş Manyetik Rezonans Görüntüleme

Dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging (DCE-MRI) has been limitedly used for orthotopic pancreatic tumor xenografts due to severe ...

Phosphorus-31 Magnetic Resonance Spectroscopy: A Tool for Measuring In Vivo Mitochondrial Oxidative Phosphorylation Capacity in Human Skeletal Muscle

Phosphorus-31 Magnetic Resonance Spectroscopy: A Tool for Measuring In Vivo Mitochondrial Oxidative Phosphorylation Capacity in Human Skeletal Muscle

Fosfor-31 Manyetik Rezonans Spektroskopisi: Ölçme için Aracı<em&gt; İn Vivo</emİnsan İskelet Kası içinde&gt; Mitokondriyal Oksidatif Fosforilasyon Kapasitesi

Skeletal muscle mitochondrial oxidative phosphorylation (OXPHOS) capacity, which is critically important in health and disease, can be measured in vivo ...

Cardiac Magnetic Resonance Imaging at 7 Tesla

7 Tesla, kardiyak manyetik rezonans görüntüleme

CMR at an ultra-high field (magnetic field strength B0&#160;&#8805; 7 Tesla) benefits from the signal-to-noise ratio (SNR) advantage inherent at higher ...

In Vivo Morphometric Analysis of Human Cranial Nerves Using Magnetic Resonance Imaging in Meni&#232;re's Disease Ears and Normal Hearing Ears

In Vivo Morphometric Analysis of Human Cranial Nerves Using Magnetic Resonance Imaging in MeniÃƒÆ’Ã†'Ãƒâ€šÃ‚Â¨re's Disease Ears and Normal Hearing Ears

Vivo Menière'nın hastalığı kulakları ve Normal işitme kulak manyetik rezonans görüntüleme kullanarak insan kranial sinirler xarakteristikaları analizi

Analysis of neural structures in Meni&#232;re's Disease (MD) is of importance, since a loss of such structures has previously been proposed for this ...

Phase Contrast Magnetic Resonance Imaging in the Rat Common Carotid Artery

Faz kontrast manyetik rezonans görüntüleme sıçan ortak karotis arter

Phase contrast magnetic resonance imaging (PC-MRI) is a noninvasive approach that can quantify flow-related parameters such as blood flow. Previous ...