Hodnocení explantovaných plic pomocí MRI a biologických testů (Xe MRI in ILD)

Zůstává naléhavá potřeba lépe fenotypovat intersticiální plicní onemocnění, předpovídat trajektorie, monitorovat progresi a měřit odpověď na léčbu. Protože patologie intersticiálních plicních onemocnění je prostorově a dočasně heterogenní, problém vyžaduje trojrozměrné (3D) vyšetření plic. Za tímto účelem jsou při diagnostice IPF kritické CT zobrazení, ale takové strukturální zobrazení je necitlivé na měnící se funkční stav. Vyvinuli jsme tedy hyperpolarizovanou (HP) 129Xe MRI, jejíž jedinečné vlastnosti umožňují rychlé, neinvazivní, 3D funkční hodnocení distribuce inhalovaného plynu ve vzdušných prostorech a také jeho vychytávání v plicním intersticiu (bariérové ​​tkáni) a trans -fer do plicních kapilárních červených krvinek (RBC). Tento způsob sondování regionální výměny plynu propůjčuje citlivost na ztluštění intersticiální bariéry v mikronovém měřítku a lokálně snížený přenos RBC. Použili jsme 129Xe MRI k predikci výsledků, jako je smrt nebo potřeba transplantace, a poskytli jsme předběžné důkazy prokazující, že bariérový příjem je citlivým a časným markerem terapeutické odpovědi. Tyto pokroky vedly k požadavkům na širší šíření, což vede k naléhavé potřebě harmonizovat akviziční protokoly a metody kvantifikace.

Tuto práci budou provádět 4 spolupracující centra – Duke University, University of Cin-cinnati, Cincinnati Children's Hospital Medical Center a University of Wisconsin. Cincin-nati Children's bude fungovat pod svým vlastním protokolem IRB a IND, ale každý bude sdílet data a techniky zobrazování, aby zavedl osvědčené postupy. Konkrétní cíle práce jsou:

Cíl 1 – Maximalizovat a měřit opakovatelnost metriky 129Xe MRI/MRS napříč platformami MRI. Publikovanou opakovatelnost ±15-20 % zlepšíme harmonizací protokolů MRI/MRS lepším koučováním, optimalizovaným podáváním dávky a přizpůsobením objemu inhalované dávky individuálnímu pacientovi. Pomocí těchto přístupů každé centrum prokáže koeficienty opakovatelnosti ±6 % nebo lepší u pacientů s intersticiální plicní chorobou.

Cíl 2 - Zavést harmonizovanou kvantitativní analýzu MRI/MRS výměny plynů. Nasadíme balíček pro rekonstrukci a analýzu, který umožní uživatelům kterékoli ze tří platforem hlavních dodavatelů MRI získat robustní kvantitativní analýzu snímků a spekter v reálném čase. Prokážeme, že zdravé referenční kohorty jsou ekvivalentní ±10 % ve 4 centrech, a použijeme to k vytvoření definitivních distribucí zdravých referenčních vzorků na více místech.

Cíl 3 – Zavést klinický rámec pro identifikaci aktivní fibrózy a normálního stárnutí. Abychom umístili technologii pro klinické nasazení a interpretaci, vyvineme fyziologický model zahrnující ventilaci, bariéru a metriky RBC, abychom vysvětlili základní faktory odpovědné za difuzní kapacitu daného pacienta (DLCO) a koeficient přenosu (KCO). Tento rámec bude nasazen čtenářům, kteří odliší ILD od normálního stárnutí.

Očekávanými výsledky jsou 1) nasazení robustních a standardizovaných protokolů akvizice a analýzy napříč středisky a platformami skenerů, 2) stanovení metod a standardů pro maximalizaci opakovatelnosti každé zobrazovací metriky výměny plynů a 3) poskytnutí nástrojů a rámce. potřeba použít 129Xe MRI k charakterizaci onemocnění a posouzení terapeutické účinnosti. Společně tento program umožní rychlé a inovativní studie, které urychlí pokrok ve studiu a léčbě fibrotických plicních onemocnění. Zatímco tato studie technického vývoje je zaměřena na zdravé subjekty a pacienty s intersticiální plicní nemocí, nasazení těchto neinvazivních MRI metod by mělo být přínosem pro studium intersticiálního plicního onemocnění v širším měřítku, stejně jako dalších stavů zhoršené výměny plynů, jako je např. vaskulární onemocnění, CHOPN a COVID-19.