Hyperpolariseret 129Xe MRI til billeddannelse af lungefunktion

Ikke-invasiv billeddannelse af lungefunktion forventes at give kritiske indsigter, der er nødvendige for at fremme fremskridt i karakterisering og behandling af kroniske lungesygdomme. Den nuværende primære diagnostiske foranstaltning er lungefunktionstestning (PFT), som blev introduceret i midten af ​​det 19. århundrede, men stadig er standarden for behandling i dag. PFT'er har den fordel, at de er ikke-invasive og bredt tilgængelige, men lider af dårlig følsomhed og høj variabilitet. Således er PFT'er ineffektive til at vurdere terapeutisk respons eller sygdomsprogression på rimelige tidsskalaer, givet den hyppige heterogenitet af sygdom og lungens kompenserende mekanismer.

Det har længe været forstået, at forbedring af følsomheden kræver, at lungerne vurderes regionalt. Til dette formål giver metoder, såsom computertomografi (CT), indsigt i lungestrukturen, men lungefunktionen skal udledes. Mere bekymring er dog den høje stråledosis forbundet med CT, som udelukker hyppig longitudinel opfølgningsbilleddannelse. Alternativt er regional billeddannelse af både ventilation og perfusion mulig ved brug af nuklearmedicinske teknikker såsom planar scintigrafi, single photon computed tomography (SPECT) eller positron emission tomography (PET). Men som med CT-billeddannelse udsætter alle disse modaliteter individet for ioniserende stråling og kan ikke anvendes serielt uden et tvingende klinisk behov. Desuden lider disse nukleare billeddannelsesmodaliteter af dårlig rumlig og tidsmæssig opløsning.

Nøglerollen for HP 129Xe MRI er, at den kan muliggøre ikke-invasiv højopløsningsbilleddannelse af alle aspekter af lungestruktur og funktion. Vi har for nylig vist HP 129Xe MRI til at visualisere pulmonal ventilation med høj opløsning, samt evnen til at vise abnormiteter i den alveolære mikrostruktur, der er forbundet med emfysemfænotypen af ​​KOL. Vi har også demonstreret den fundamentalt nye evne til direkte at visualisere optagelsen af ​​129Xe i det pulmonale kapillære blod og væv, hvilket kan give et endnu mere komplet billede af lungefunktionen ved at levere regional gasudvekslingsinformation.

Xenon er en ædelgas, der ikke er kemisk ændret af kroppen. En lille del af det inhalerede Xe absorberes i blodbanen og har dokumenteret bedøvende virkning ved moderate koncentrationer. Niveauerne af gas, der anvendes i denne protokol, er inden for de tidligere afledte sikre grænser for både dyr og mennesker. Den stabile isotop 129Xe kan hyperpolariseres, hvilket er et middel til at forbedre dets brutto MRI-signal med en faktor på ~100.000. En sådan signalforbedring gør det muligt at afbilde den inhalerede gas med høj rumlig og tidsmæssig opløsning. Desuden gør egenskaberne ved 129Xe det muligt at optage billeder med flere former for kontrast, herunder ventilation, lungemikrostruktur og regional gasudveksling. Fordi 129Xe MRI ikke bruger ioniserende stråling, og kun et inhaleret gaskontrastmiddel, har det potentiale til at blive brugt i longitudinelle undersøgelser for at teste virkningerne af terapi eller overvåge progression af sygdommen non-invasivt.