Použití hyperpolarizovaného 129Xe MR zobrazení plic u kojenců

MRI s hyperpolarizovaným xenonem-129 a heliem-3 vzácnými plyny byla testována a využívána v CCHMC u dospělých a dětí starších 4 let s velmi silným bezpečnostním záznamem. Bezpečnost helia-3 i xenonu-129 je dobře známá, přičemž 3He se používá bezpečně a efektivně k zobrazování kojenců a 129Xe se ve velké míře používá u dětí školního věku v CCHMC a jinde. Po vdechnutí směsi anoxických plynů se tato směs mísí se zbytkovým objemem standardního okysličeného dýchacího vzduchu, který zůstává v plicích i po normálním výdechu, čímž vzniká hypoxický dech. To se provádí v místnosti MRI s pulzní oxymetrií.

Vyšetřovatelé se na základě více než 200 let zkušeností s těmito vzácnými plyny domnívají, že riziko zákroku je velmi nízké a týká se především hypoxické dechové inhalace. (Důvodem hypoxické inhalace jsou depolarizační účinky O2 na signál MRI hyperpolarizovaného plynu.) Nepublikovaná pilotní studie proveditelnosti v Cincinnati Children's Hospital byla tedy provedena s kojenci ve věku 0 - 5 měsíců, aby poskytla bezpečnostní údaje pro rozšíření MRI s plyny na novorozeneckou populaci pilotním testováním krátké hypoxické zátěže v kontrolovaném prostředí. Studie byla provedena na JIP a zahrnovala 3sekundovou apnoe vyvolanou zadržení dechu s inhalovaným dusíkem (N2), zatímco bylo dítě pečlivě sledováno. Studie postupovala postupně, počínaje 3 kojenci na vzduchu v místnosti, 3 kojenci na kyslíku s nosní kanylou, poté 3 kojenci, kteří v současné době vyžadují podporu dýchání pomocí CPAP nebo RAM kanyly. Po každé kohortě 3 proběhl bezpečnostní přezkum ze strany PI a alespoň jednoho sub-I, který je také členem fakulty na NICU, aby se určila bezpečnost před postupem do další kohorty. Výsledky ukazují, že postup byl v těchto populacích proveditelný a bezpečný. Nebyly hlášeny žádné nežádoucí příhody. Přibližně 20 sekund po zadržení dechu došlo k očekávanému malému přechodnému poklesu SpO2 přibližně o 5 %, který se rychle (během 5 sekund) vrátil na výchozí hodnotu a během procedury nedošlo k žádným významným změnám srdeční frekvence; důležité je, že žádná procedura nevyžadovala zastavení kvůli neočekávaným hodnotám. Zatímco tato pilotní studie používala ultračistý ~100% N2 k vyvolání apnoického období, stupeň apnoe bude podobný nebo významně nižší s xenonovými apnoickými periodami tohoto protokolu (koncentrace Xe ~10-100%, a tudíž nezavedou žádné apnoické rozdíly v navrhovaná studie. Bezpečnost této předchozí pilotní studie byla založena na mnohem přísnější klinicky akceptované hypoxické expozici používané k testování „fitness-to-fly“ prováděné na starších kojencích a dětech i na dospělých. V jedné výzkumné studii byl hypoxický provokační test (HCT) proveden u novorozenců mladších než 1 týden s diagnózou nedonošenosti a BPD. Prospektivní observační studie byla provedena na 3 skupinách kojenců: zdravé donošené děti ve věku ≤ 7 dnů, předčasně narozené děti (≥34 týdnů CGA) bez BPD 2 až 3 dny před propuštěním a předčasně narozené děti s BPD. Nemluvňata byla umístěna do tělesného pletysmografu a inhalována 15% O2, zatímco byla nepřetržitě pozorována po dobu 20 minut. Pokud SpO2 klesla na 85 %, test byl zastaven a byl zaznamenán jako selhání testu. Ve skupině 1 (donošené děti) bylo 1 selhání z n=24 (4,2% míra selhání). Ve skupině 2 (předčasně narozené bez BPD) bylo 12 selhání z n=62 (19,4% míra selhání). Ve skupině 3 (předčasně narozené s BPD) bylo 16 selhání z n=23 (69,6% míra selhání). Děti s BPD dosáhly minimálního SpO2 dříve (průměr 8 minut) než předčasně narozené děti bez BPD (průměr 15 minut). Zatímco test „fitness-to-fly“ se v Cincinnati Children's rutinně neprovádí a obvykle se používá pouze ve výšce, tato předchozí studie s dlouhým vystavením hypoxii je v kontextu tohoto protokolu významná v tom, že protokol významně menší riziko (3sekundové období apnoe, na rozdíl od dlouhé hypoxie). Dokonce i kohorta BPD vykazovala odolnost s průměrným 8minutovým oknem před desaturací na 85 % SpO2.