Xenon-129 Lung Magnetic Resonance Imaging: Undersøgelse af raske frivillige og deltagere med lungesygdom

Hyperpolariseret ædelgas magnetisk resonans (MR) lungebilleddannelse er en relativt ny billeddannelsesmetode, der tillader afbildning af både lungefunktion og morfologi. 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, især hos børn. 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 ædelgasserne helium-3 og xenon-129 kan hyperpolariseres. Indtil for nylig kunne højere polariseringer opnås med helium-3 end med xenon-129, så hos mennesker blev helium-3 mere almindeligt anvendt til hyperpolariseret gas-MR-billeddannelse af lungerne. For nylig er teknologien blevet udviklet til at give store mængder højpolariseret xenon-129. Helium-3-gas er også ekstremt dyrt, og da der er begrænsede reserver af gassen, vanskeligt at skaffe til forskning. I modsætning til helium-3, da xenon-129 er naturligt til stede i atmosfæren, er det billigere og lettere at skaffe til billeddannelse.

Adskillige anvendelser af xenon-129 MR-billeddannelse er under udvikling, herunder diffusionsvægtet og afslapningsvægtet billeddannelse. Disse teknikker drager fordel af det faktum, at hastigheden af ​​tab af xenon-129-polarisering er væsentligt påvirket af den lokale blodgennemstrømning og koncentration af molekylært oxygen, såvel som begrænsningen af ​​xenon-129-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 xenon-129 MRI, omfatter volumen af ​​ventilerede og uventilerede lunger, som efterfølgende kan analyseres for at bestemme homogeniteten af ​​gasfordelingen i luftrummene. Disse data kan bruges til at studere de strukturelle og funktionelle ændringer, der finder sted i lungerne forbundet med lungesygdomme som CF og astma. Det kan give et diagnostisk værktøj, der er i stand til at detektere lungesygdomme mere følsomt end de nuværende guldstandardmålinger af spirometri og plethysmografi, og dermed forhindre uoprettelig og irreversibel skade på lungerne i de tidlige stadier af sygdommen.