129Xe MR i pædiatrisk population med BPD

Den mest almindelige respiratoriske komplikation ved for tidlig fødsel, bronkopulmonal dysplasi (BPD), defineret ved et klinisk vurderet behov for supplerende iltstøtte ved 36 uger efter menstruationsalderen, er faktisk steget i forekomst, da fremskridt inden for klinisk respiratorisk behandling har forbedret initial overlevelse i meget præmature nyfødte. Imidlertid fortsætter byrden af ​​lungesygdom ud over NICU; de overlevende har større risiko for respiratorisk-relateret genindlæggelse og nedsat lungekapacitet. Pulmonal billeddannelse af den nyfødte har været begrænset til den kliniske vurdering af akutte ændringer i respiratorisk status. De mest tilgængelige kliniske billeddannelsesmodaliteter, røntgenbilleder og computertomografi (CT), har betydelige begrænsninger. Røntgenbilleders følsomhed i akutte omgivelser er begrænset, fordi patienter med betydelig respiratorisk dysfunktion kun kan udvise mindre røntgenafvigelser, og selvom CT betragtes som guldstandarden for klinisk pulmonal billeddannelse, er den ikke implementeret i vidt omfang, fordi nyfødte kan have behov for sedation, især for høj- opløsning CT, og er særligt sårbare over for skader fra ioniserende stråling. Desuden er CT ikke egnet til longitudinel vurdering på grund af sammenhængen mellem seriel strålingseksponering og øget kræftrisiko.

Som en ikke-ioniserende teknik er magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) en ideel modalitet til pulmonal billeddannelse; især hos spædbørn og pædiatrisk befolkning. Ikke desto mindre, på grund af den lave protontæthed af lungeparenkymet (kun ~20% af fastvæv), talrige luft-væv-grænseflader, der fører til hurtigt signalforfald, og hjerte- og respiratoriske bevægelseskilder, der yderligere forringer billedkvaliteten, har MRI spillet en begrænset rolle i evalueringen af ​​lungepatologier. Lunge-MR af den nyfødte forvirres desuden af ​​den lille patientstørrelse og den delikate karakter af at transportere en NICU-patient til scanneren. For at overvinde disse begrænsninger er brugen af ​​inhalerede, hyperpolariserede (HP) ædelgasser som helium-3 (3He) og xenon-129 (129Xe) kommet i spil. At fylde luftrummene i lungerne med en af ​​disse HP-gasser giver nok signal og kontrast til at opnå kvalitetsbilleder på MRI.

Der har været et omfattende arbejde med HP 3He MRI i både den voksne og den pædiatriske befolkning, men denne gas er i ekstremt begrænset udbud, hvilket gør den stadig dyrere. 129Xe er på den anden side en del af atmosfæren og lider som sådan ikke af forsyningsbegrænsninger. Også xenon opløses i lungevæv og blod, en proces, der er forbundet med karakteristiske skift i resonansfrekvensen af ​​129Xe. Som et resultat heraf kan optagelsen og den efterfølgende transport af 129Xe-gas af lungekredsløbet overvåges, kvantificeres og analyseres med hensyn til lungefunktion ved en tidsmæssig og rumlig opløsning, som er umulig med enhver anden eksisterende ikke-invasiv modalitet.

I denne undersøgelse vil lungefunktionen hos op til 30 spædbørn blive evalueret ved hjælp af HP 129Xe MRI. Forsøgspersonerne vil blive intuberet og sederet nyfødte med kendt diagnose af BPD. Selvom disse individer har lungesygdom og kan være kronisk intuberet, er de stabile klinisk og ikke akut syge, hvilket reducerer den samlede risiko. Ved inhalation kan 129Xe afbildes i lungeparenkymet. Ved hjælp af et sæt af specialiserede MRI-pulssekvenser vil diffusions- og gasudvekslingsegenskaberne af 129Xe i lungerne hos disse forsøgspersoner blive evalueret. Dette vil gøre det muligt for efterforskerne at bestemme den regionale fordeling af alveolære størrelser, partialtryk af oxygen, alveolær vægtykkelse og gastransporteffektivitet af mikrovaskulaturen i lungen. Hver deltager vil blive afbildet én gang ved hjælp af HP 129Xe MRI sammen med de yderligere rutinemæssige proton MRI-sekvenser for yderligere at evaluere strukturen, volumen og perfusionen af ​​lungeparenkymet.

Det overordnede mål med denne undersøgelse er at udvikle forbedrede kvantitative billeddannelsesbaserede lungefunktionsparametre til at evaluere BPD og bestemme de fænotypiske varianter af BPD ved hjælp af HP MRI. HP gas MRI tilbyder yderligere information, som ikke kan opnås med CT, den nuværende guldstandard for billeddannelse af denne lidelse. Ydermere tilbyder MR fordelen ved ikke-ioniserende stråling, som er så meget desto vigtigere i den pædiatriske befolkning, især i denne population, som kan få gentagne CT-undersøgelser gennem hele deres levetid. Selvom ældre børn og voksne også kan drage fordel af denne teknologi, vil den forbedrede billeddannelse og fænotypning af BPD forhåbentlig vejlede yderligere behandlingsforfinelser af denne komplekse lidelse.