Hyperpolarisierte MRT von Lungentransplantationen

Hierbei handelt es sich um eine prospektive Interventionsstudie mit 15 auswertbaren pädiatrischen Patienten nach einer Lungentransplantation, die am Kinderkrankenhaus von Philadelphia in Zusammenarbeit mit der funktionellen und metabolischen Bildgebungsgruppe der Perelman School of Medicine der University of Pennsylvania untersucht wird. Potenzielle Probanden werden von ihrem pädiatrischen Pneumologen während des Nachuntersuchungsbesuchs in der Klinik zur Überweisung an die Studie identifiziert. Diese Patienten sind Teil des Lungentransplantationsprogramms am CHOP. Bevor die Teilnahme an der Studie besprochen wird, werden potenzielle Probanden anhand der Einschluss- und Ausschlusskriterien des Protokolls überprüft. Die Teilnahme wird zwischen dem PI und dem überweisenden pädiatrischen Pneumologen besprochen. Die Teilnahme wird vom Kinderarzt und/oder Radiologen nach Feststellung und Bestätigung der Teilnahmeberechtigung mit den Eltern/Erziehungsberechtigten besprochen. Die Einwilligung wird vor der Bildgebung in der Arztpraxis eingeholt. Insgesamt werden etwa 20 Patienten im Alter von 8 bis 20 Jahren rekrutiert und eingeschrieben, um bis zu 15 auswertbare Probanden zu ergeben.

Hyperpolarisiertes Xenon ist ein neuartiges Kontrastmittel zur Abbildung menschlicher Lungen mithilfe der nicht-invasiven Magnetresonanztomographie zur Erstellung hochwertiger 3D-Karten der Lungenstruktur und -funktion. Das Xenongas wird vom Probanden eingeatmet, während er sich im MRT-Scanner befindet, und während eines kurzen Atemanhaltens wird das Bild aufgenommen. Verschiedene MRT-Techniken können verwendet werden, um die regionale Lungenfunktion und -struktur zu ermitteln, wie z. B. Ventilation, lokale alveoläre Sauerstoffkonzentration (PAO2) und Sauerstoffaufnahmerate, scheinbarer Diffusionskoeffizient (ADC) usw. Xenon ist in Lungengewebe und Blut chemisch löslich Verschobene MRT-Resonanzfrequenz, eine Eigenschaft, die durch MRT in Karten und globalen Parametern im Zusammenhang mit Lungenparenchym und Blutaustausch quantifiziert werden kann.

Die frühzeitige Erkennung von Komplikationen bei Lungentransplantationen wie CLAD kann für Patienten lebensrettende Vorteile haben. CLAD wird in der Regel durch Spirometriemessungen diagnostiziert, die typischerweise erst im Spätstadium der Krankheit empfindlich sind. Längsschnittstudien und Patientenüberwachung mittels HRCT sind aufgrund ionisierender Strahlung und potenzieller langfristiger Gesundheitsrisiken nicht wünschenswert. Außerdem erkennt die HRCT nur strukturelle Veränderungen des Lungengewebes und der Atemwege. HP-Xenon-MRT kann Beatmungsdefekte und abnormalen Gasaustausch erkennen, die wahrscheinlich empfindlicher auf eine beginnende abnormale Lungenfunktion reagieren können.

Diese Studie ist als offene Längsschnittstudie konzipiert. Nach einer Lungentransplantation erhalten pädiatrische Patienten zwei HP-Xenon-MRT-Sitzungen im Abstand von sechs Monaten. Nach Einverständniserklärung der Eltern oder eines gesetzlich bevollmächtigten Vertreters werden die Probanden einer HP-Xenon-MR-Bildgebung unterzogen, die in einem MRT-Scanner im Krankenhaus der University of Pennsylvania durchgeführt wird. Typischerweise werden zusätzlich konventionelle Protonenbilder des Brustkorbs zur Lokalisierung und zur Unterstützung der Interpretation der Xenon-MR-Bilder aufgenommen. Diese werden gleichzeitig und räumlich erfasst. Nach sechs Monaten wird der Teilnehmer wie oben beschrieben einer weiteren MRT mit hyperpolarisiertem Gas unterzogen, um seinen Fortschritt und seine Entwicklung zu bewerten.

HP Xenon-MRT-Daten liefern hochauflösende 3D-Informationen über die Belüftung, den Sauerstoffaustausch (PAO2) und die strukturelle Integrität der Alveolen und kleinen Atemwege (ADC). Der Gasaustausch und -transport wird anhand der Fähigkeit von Xenon beurteilt, sich im Lungenparenchym und im Blut aufzulösen. Das Signal des im Lungengewebe und Blut gelösten Xenons im Vergleich zum Signal des Xenons in den Lufträumen kann verwendet werden, um die Septumwanddicke und die Kapillarlaufzeit im Lungengefäßsystem zu ermitteln. Die Daten werden zur Beurteilung von Patienten auf mögliche Lungentransplantationskomplikationen wie chronische Lungen-Allotransplantat-Dysfunktion (CLAD) verwendet. Dies ist eine klinische Längsschnittstudie. Die Forscher werden die Korrelationen von HP-Xenon-MRT-Metriken mit CT-Bildern und Spirometrie untersuchen.