Zobrazování pomocí magnetické rezonance plic Xenon-129: Studie zdravých dobrovolníků a účastníků s plicním onemocněním

Zobrazování plic hyperpolarizovanou magnetickou rezonancí vzácných plynů (MR) je relativně novou zobrazovací metodou, která umožňuje zobrazení jak funkce plic, tak morfologie. Hyperpolarizované plyny jsou novou třídou kontrastních látek pro MR, které při inhalaci poskytují MR snímky plicních vzdušných prostor s vysokým časovým a prostorovým rozlišením. Vzhledem k tomu, že se nejedná o ionizující záření, je zobrazování MR s hyperpolarizovaným plynem ideální pro hodnocení plicních onemocnění, zejména u dětí. 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 helia-3 a xenonu-129 lze hyperpolarizovat. Až donedávna bylo možné dosáhnout vyšší polarizace s heliem-3 než s xenonem-129, takže u lidí se helium-3 častěji používalo pro MR zobrazování plic s hyperpolarizovaným plynem. Nedávno byla vyvinuta technologie, která poskytuje velké množství vysoce polarizovaného xenonu-129. Plyn helium-3 je také extrémně drahý a protože existují omezené zásoby plynu, je obtížné jej získat pro výzkum. Na rozdíl od helia-3, protože xenon-129 je přirozeně přítomen v atmosféře, je levnější a snáze se pořizuje pro zobrazování.

Několik aplikací xenon-129 MR zobrazování je ve vývoji, včetně difuzně váženého a relaxačně váženého zobrazování. Tyto techniky využívají skutečnosti, že rychlost ztráty polarizace xenonu-129 je významně ovlivněna lokálním průtokem krve a koncentrací molekulárního kyslíku a také omezením difúze xenonu-129 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 MRI xenonu-129, zahrnují objemy ventilovaných a neventilovaných plic, které lze následně analyzovat za účelem stanovení homogenity distribuce plynu ve vzdušných prostorech. Tyto údaje lze použít ke studiu strukturálních a funkčních změn probíhajících v plicích spojených s plicními chorobami, jako je CF a astma. Může poskytnout diagnostický nástroj, který je schopen detekovat plicní onemocnění citlivěji než současná měření zlatého standardu spirometrie a pletysmografie, a zabránit tak nenapravitelnému a nevratnému poškození plic v časných stádiích onemocnění.