Hyperpolariseret Xenon-129 Lung Magnetic Resonance Imaging: Pilotundersøgelse af sunde voksne frivillige

Med fremkomsten af ​​ny hardware og software billedoptagelsesforbedringer har magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) potentialet til at blive et vigtigt værktøj til at vurdere lungestruktur og funktion. Især er brugen af ​​en hyperpolariseret ædelgas som 129Xe blevet brugt til at udforske strukturelle og funktionelle sammenhænge i lungerne hos både raske forsøgspersoner og patienter med lungesygdom (1,2). I modsætning til protonbaseret MR-billeddannelse anvendes 129Xe-gas som "kontrastmiddel" til direkte at visualisere luftvejene og dermed billedventilation. Mens den normale densitet af gas er for lav til at producere et let detekterbart signal, overvindes dette ved kunstigt at øge mængden af ​​polarisering pr. volumenenhed ved hjælp af optisk pumpning (3).

Hyperpolariseret ædelgas MR-lungebilleddannelse er en relativt ny billeddannelsesmetode, der tillader afbildning af både lungefunktion og morfologi [4-9]. Hyperpolariserede gasser er en ny klasse af MR-kontrastmidler, som ved indånding giver høj tidsmæssige og rumlige opløsning MR-billeder af lungernes luftrum. Da ingen ioniserende stråling er involveret, er hyperpolariseret gas MR-billeddannelse ideel til evaluering af lungesygdomme. Med hyperpolariserede gasser bringes gasatomernes nukleare spins på linje uden for MR-scanneren via en proces kaldet optisk pumpning; dette giver høje polariseringer og tillader visualisering af lungeluftrummene med MR-billeddannelse (på trods af den lave fysiske tæthed af gassen i lungen). To ikke-radioaktive (dvs. stabile) isotoper af ædelgasser 3He og 129Xe kan hyperpolariseres. Indtil for nylig kunne højere polariseringer opnås med 3He end med 129Xe, så hos mennesker var 3He mere almindeligt anvendt til hyperpolariseret gas MR-billeddannelse af lungerne [10-15]. For nylig er teknologien blevet udviklet til at give store mængder meget polariseret 129Xe [16].

Adskillige anvendelser af 129Xe MRI-billeddannelse er under udvikling, herunder diffusionsvægtet og afslapningsvægtet billeddannelse (17-19). Disse teknikker drager fordel af det faktum, at hastigheden af ​​tab af 129Xe-polarisering er væsentligt påvirket af den lokale blodgennemstrømning og koncentration af molekylært oxygen, såvel som begrænsningen af ​​129Xe-diffusion af små luftvejsrumsdimensioner. Disse data kan bruges til at skabe kort over lungen, der afspejler regional ventilation/perfusion og mikroluftvejsstørrelser. Andre data, der kan opnås med 129Xe MRI, omfatter volumen af ​​ventilerede og uventilerede lunger, som efterfølgende kan analyseres for at bestemme homogeniteten af ​​gasfordelingen i luftrummene (17).

Målene for undersøgelsen er:

• At kvantitativt vurdere en 3T 129Xe brystspole for billedkvalitet og spolekomfort/ydeevne.
• At bestemme rækkevidden af ​​mulige nye pulssekvenser i kombination med spolen og inhalation af 129Xe-gas hos raske frivillige.