129Xe MRI u pediatrické populace s BPD

Nejčastější respirační komplikace předčasného porodu, bronchopulmonální dysplazie (BPD), definovaná klinicky hodnocenou potřebou doplňkové kyslíkové podpory ve věku 36 týdnů po menstruaci, se ve skutečnosti zvýšila, protože pokrok v klinické respirační péči zlepšil počáteční přežití po velmi předčasně narozené novorozence. Zátěž plicních onemocnění však pokračuje i mimo NICU; přeživší jsou vystaveni většímu riziku rehospitalizace související s dýcháním a snížení kapacity plic. Zobrazování plic novorozence bylo omezeno na klinické hodnocení akutních změn stavu dýchání. Nejdostupnější klinické zobrazovací modality, rentgenový snímek a počítačová tomografie (CT), mají významná omezení. Senzitivita rentgenového snímku hrudníku v akutním stavu je omezená, protože pacienti s významnou respirační dysfunkcí mohou vykazovat pouze drobné radiografické abnormality, a přestože je CT považováno za zlatý standard pro klinické zobrazení plic, není široce implementováno, protože novorozenci mohou vyžadovat sedaci, zejména u vysoce rozlišení CT a jsou zvláště náchylné k poškození ionizujícím zářením. Navíc CT není vhodné pro dlouhodobé hodnocení kvůli spojitosti mezi sériovou radiační expozicí a zvýšeným rizikem rakoviny.

Jako neionizující technika je magnetická rezonance (MRI) ideální modalitou pro zobrazování plic; zejména u kojenecké a dětské populace. Nicméně kvůli nízké hustotě protonů v plicním parenchymu (pouze ~20 % hustoty pevných tkání), četným rozhraním vzduch-tkáň, která vedou k rychlému úbytku signálu, a srdečním a respiračním zdrojům pohybu, které dále zhoršují kvalitu obrazu, má MRI hrál omezenou roli při hodnocení plicních patologií. Plicní MRI novorozence je navíc zatíženo malou velikostí pacienta a jemnou povahou transportu pacienta na JIP ke skeneru. K překonání těchto omezení vstoupilo do hry použití inhalovaných, hyperpolarizovaných (HP) vzácných plynů, jako je helium-3 (3He) a xenon-129 (129Xe). Naplnění vzduchových prostorů v plicích jedním z těchto plynů HP poskytuje dostatek signálu a kontrastu pro získání kvalitních snímků na MRI.

S HP 3He MRI se intenzivně pracovalo jak u dospělé, tak u dětské populace, ale tento plyn je extrémně omezený, a proto je stále dražší. 129Xe je na druhou stranu součástí atmosféry a jako taková netrpí omezením dodávek. Xenon se také rozpouští v plicní tkáni a krvi, což je proces, který je spojen s charakteristickými posuny v rezonanční frekvenci 129Xe. Výsledkem je, že příjem a následný transport plynu 129Xe plicním oběhem může být monitorován, kvantifikován a analyzován s ohledem na plicní funkce v časovém a prostorovém rozlišení, které je neproveditelné s jakoukoli jinou existující neinvazivní modalitou.

V této studii bude pomocí MRI HP 129Xe hodnocena funkce plic až u 30 kojenců. Subjekty budou intubováni a sedováni novorozenci se známou diagnózou BPD. Přestože tito jedinci mají onemocnění plic a mohou být chronicky intubováni, jsou klinicky stabilní a nejsou akutně nemocní, což snižuje celkové riziko. Při inhalaci lze 129Xe zobrazit v plicním parenchymu. Pomocí sady specializovaných MRI pulzních sekvencí budou hodnoceny vlastnosti difúze a výměny plynů 129Xe v plicích těchto subjektů. To umožní výzkumníkům určit regionální distribuci alveolárních velikostí, parciální tlak kyslíku, tloušťku alveolární stěny a účinnost transportu plynu v mikrovaskulatuře v plicích. Každý účastník bude jednou snímkován pomocí HP 129Xe MRI spolu s dalšími rutinními sekvencemi protonové MRI, aby se dále vyhodnotila struktura, objem a perfuze plicního parenchymu.

Celkovým cílem této studie je vyvinout vylepšené parametry funkce plic založené na kvantitativním zobrazení pro hodnocení BPD a stanovení fenotypických variant BPD pomocí HP MRI. HP gas MRI nabízí další informace, které nelze získat pomocí CT, současného zlatého standardu pro zobrazování této poruchy. MRI dále nabízí výhodu neionizujícího záření, což je o to důležitější u dětské populace, zejména v této populaci, která může během svého života podstoupit opakovaná CT vyšetření. Ačkoli mohou z této technologie těžit i starší děti a dospělí, vylepšené zobrazování a fenotypování BPD snad povede k dalšímu zdokonalování léčby této komplexní poruchy.