Hyperpolarizované zobrazování pomocí magnetické rezonance plic Xenon-129: Pilotní studie zdravých dospělých dobrovolníků

Se vznikem nových hardwarových a softwarových vylepšení získávání snímků má magnetická rezonance (MRI) potenciál stát se důležitým nástrojem pro hodnocení struktury a funkce plic. Zejména použití hyperpolarizovaného vzácného plynu, jako je 129Xe, bylo použito k prozkoumání strukturních a funkčních vztahů v plicích zdravých subjektů i pacientů s plicním onemocněním (1,2). Na rozdíl od protonové magnetické rezonance se plyn 129Xe používá jako „kontrastní látka“ k přímému zobrazení dýchacích cest, a tedy zobrazení ventilace. Zatímco normální hustota plynu je příliš nízká na to, aby produkovala snadno detekovatelný signál, je to překonáno umělým zvýšením množství polarizace na jednotku objemu pomocí optického čerpání (3).

MR plic s hyperpolarizovaným vzácným plynem je relativně nová zobrazovací metoda, která umožňuje zobrazení jak funkce plic, tak morfologie [4–9]. Hyperpolarizované plyny jsou novou třídou kontrastních látek pro MR, které při inhalaci poskytují MR snímky plicních vzdušných prostor s vysokým časovým a prostorovým rozlišením. Protože se nejedná o ionizující záření, je zobrazování MR hyperpolarizovaného plynu ideální pro hodnocení plicních onemocnění. U hyperpolarizovaných plynů jsou nukleární rotace atomů plynu uvedeny do zarovnání mimo MR skener prostřednictvím procesu zvaného optické čerpání; to poskytuje vysokou polarizaci a umožňuje vizualizaci plicních vzduchových prostorů pomocí MR zobrazování (i přes nízkou fyzickou hustotu plynu v plicích). Dva neradioaktivní (tj. stabilní) izotopy vzácných plynů 3He a 129Xe lze hyperpolarizovat. Až donedávna bylo možné dosáhnout vyšších polarizací s 3He než s 129Xe, takže u lidí se 3He častěji používal pro MR zobrazení plic s hyperpolarizovaným plynem [10-15]. Nedávno byla vyvinuta technologie, která poskytuje velké množství vysoce polarizovaného 129Xe [16].

Několik aplikací 129Xe MRI zobrazování je ve vývoji, včetně difuzně váženého a relaxačně váženého zobrazování (17-19). Tyto techniky využívají skutečnosti, že rychlost ztráty polarizace 129Xe je významně ovlivněna lokálním průtokem krve a koncentrací molekulárního kyslíku a také omezením difúze 129Xe malými rozměry prostoru dýchacích cest. Tato data lze použít k vytvoření map plic odrážejících regionální ventilaci/perfuzi a velikosti mikrodýchacích cest. Další údaje, které lze získat pomocí 129Xe MRI, zahrnují objemy ventilovaných a neventilovaných plic, které lze následně analyzovat za účelem stanovení homogenity distribuce plynu ve vzdušných prostorech (17).

Cíle studie jsou:

• Kvantitativní hodnocení hrudní cívky 3T 129Xe z hlediska kvality obrazu a pohodlí/výkonu cívky.
• Stanovit rozsah možných nových pulzních sekvencí v kombinaci s cívkou a inhalací plynu 129Xe u zdravých dobrovolníků.