Hyperpolarisierte Xenon-Bildgebung bei Patienten mit Mukoviszidose

Die hyperpolarisierte Gas-MRT (3He und 129Xe) hat neue Methoden der funktionellen Lungenbildgebung in vivo ermöglicht, die nicht auf die Verwendung ionisierender Strahlung angewiesen sind. Die hyperpolarisierte 129Xe (HP Xe)-MRT liefert zusätzliche ergänzende Informationen zu 3He- und 1H-MRT und konventionellen Bildgebungsmodalitäten der Lunge. Aufgrund seiner Löslichkeit folgt das 129Xe-Kontrastmittel den Gasaustauschwegen in der Lunge und bietet ein direktes Mittel zur Untersuchung der regionalen Ventilations-Perfusion (V/Q). Die konkurrierende Modalität der nuklearmedizinischen Lungen-V/Q-Scans leidet unter einer sehr schlechten räumlichen Auflösung und einer Abhängigkeit von hohen Strahlendosen durch Radionuklid-Inhalation. Die Nuklearmedizin ist daher für Studien der grundlegenden Physiologie bei gesunden Probanden oder für Längsschnittstudien bei Patienten mit Lungenerkrankungen ungeeignet.

Die Ziele und Zielsetzungen dieser Studie sind:

1. Bewertung der physiologischen Unterschiede in der Lungenventilation zwischen der normalen Gruppe (Freiwillige) und der Gruppe mit Mukoviszidose-Erkrankung
2. Um Unterschiede in der Xe-Diffusion durch die Alveolarmembran zwischen der normalen Gruppe (Freiwillige) und der Gruppe mit Mukoviszidose-Erkrankung zu bewerten
3. Verständnis der Beziehung zwischen dem Ausmaß anomaler Ventilation (und Ventilations-Perfusions-Fehlanpassung) im MRT und den Ergebnissen der konventionellen physiologischen Bewertung der Lungenfunktion mit Lungenfunktionstests (Spirometrie und Gasaustausch)
4. Verstehen der Beziehung zwischen dem durch HP Xe-Bildgebung bestimmten Gasaustausch und dem Ausmaß der Beatmungs-Perfusions-Fehlanpassung in der Standard-Perfusions-MRT

Dies ist eine physiologische Machbarkeitsstudie im Querschnitt, die regionale Lungenventilation und Diffusion über die Alveolarmembran bei normalen Probanden und zystischer Fibrose vergleicht. 15 gesunde Freiwillige und 15 Mukoviszidose-Patienten werden rekrutiert. Alle Bildgebungen werden im Papworth Hospital durchgeführt.

Phase I: Freiwilligenstudie (n=15, Alter 18-70)

Hyperpolarisierte 129Xe-MRT-Scans werden in der MRT-Abteilung des Papworth Hospital mit einem Siemens Avanto 1,5 Tesla-System mit 129Xe-Fähigkeit und einer dedizierten Sende-Empfangs-HF-Spule durchgeführt.

Phase II: CF-Studie (n=15, Alter 18-70)

Patienten, die bereits in die Studie „Pulmonale Magnetresonanztomographie bei zystischer Fibrose: Genauigkeit und Reproduzierbarkeit“ (REC-Referenz: 13/EE/0401; IRAS-Projekt-ID: 73137) aufgenommen wurden, werden ebenfalls zur Teilnahme an dieser Studie eingeladen.

Diese Patienten mit CF in der stabilen Phase werden noch am selben Tag mit konventionellem MRT, Lungenfunktionstests und klinischem Scoring untersucht. Die Methodik der 129Xe-MRI ist wie oben für gesunde Freiwillige beschrieben.

Morphologische Bildgebung: Es wird eine Kombination aus T1- und T2-gewichteten Sequenzen verwendet.

Hyperpolarisierte 129Xe-MR-Bildgebung: Für jeden Probanden werden bis zu zwei Lieferungen von ≤ 1 l-Dosen hyperpolarisierten Xenons wie folgt durchgeführt: -

1. Die 129Xe-Beatmungsbildgebung wird weitere Informationen zur Beurteilung des Lungenbeatmungsvolumens mithilfe einer volumetrischen Gradientenechosequenz liefern.
2. Die CSSR-Spektroskopie (Chemical Shift Saturation Recovery) mit gelöstem Xenon wird eine Schätzung des Anteils von 129Xe im Gewebe/Interstitium und in roten Blutkörperchen liefern.