Verwendung von hyperpolarisierter 129Xe-MR-Lungenbildgebung bei Säuglingen

MRT mit hyperpolarisiertem Xenon-129 und Helium-3-Edelgasen wurde am CCHMC bei Erwachsenen und Kindern über 4 Jahren getestet und eingesetzt, mit einer sehr starken Sicherheitsbilanz. Die Sicherheit von Helium-3 und Xenon-129 ist bekannt, wobei 3He sicher und effektiv zur Bildgebung von Säuglingen verwendet wird und 129Xe ausgiebig bei Kindern im Schulalter am CCHMC und anderswo eingesetzt wird. Beim Einatmen eines anoxischen Gasgemisches vermischt sich dieses Gemisch mit dem Restvolumen an sauerstoffhaltiger Standard-Atemluft, das auch nach normaler Ausatmung in der Lunge verbleibt, wodurch ein hypoxischer Atem entsteht. Dies wird im MRT-Raum mit Pulsoximetrie durchgeführt.

Die Untersucher gehen aufgrund der über 2 Jahrzehnte langen Erfahrung mit diesen Edelgasen davon aus, dass das Risiko des Eingriffs sehr gering ist und hauptsächlich mit der tidalen hypoxischen Inhalation zusammenhängt. (Der Grund für die hypoxische Inhalation liegt in der depolarisierenden Wirkung von O2 auf das hyperpolarisierte Gas-MRT-Signal.) Daher wurde eine unveröffentlichte Machbarkeitsstudie am Cincinnati Children's Hospital mit Säuglingen im Alter von 0 bis 5 Monaten durchgeführt, um Sicherheitsdaten für die Ausweitung der MRT mit Gasen auf die Neugeborenenpopulation zu liefern, indem ein Pilotversuch mit einer kurzen hypoxischen Herausforderung in einer kontrollierten Umgebung durchgeführt wurde. Die Studie wurde auf der neonatologischen Intensivstation durchgeführt und umfasste ein induziertes 3-sekündiges Apnoe-Atemanhalten mit eingeatmetem Stickstoff (N2), während der Säugling engmaschig überwacht wurde. Die Studie wurde schrittweise fortgeführt, beginnend mit 3 Säuglingen mit Raumluft, 3 Säuglingen mit Sauerstoff mit Nasenkanüle und dann 3 Säuglingen, die derzeit eine Atemunterstützung mit CPAP- oder RAM-Kanüle benötigen. Nach jeder Kohorte von 3 gab es eine Sicherheitsüberprüfung durch den PI und mindestens einen Sub-I, der auch Fakultätsmitglied auf der NICU ist, um die Sicherheit zu bestimmen, bevor er zur nächsten Kohorte übergeht. Die Ergebnisse zeigen, dass das Verfahren in diesen Populationen durchführbar und sicher war. Es gab keine meldepflichtigen unerwünschten Ereignisse. Ungefähr 20 Sekunden nach dem Atemanhalten gab es einen erwarteten kleinen vorübergehenden Abfall von SpO2 von ungefähr 5 %, der schnell (innerhalb von 5 Sekunden) auf die Grundlinie zurückkehrte, und es gab keine signifikanten Änderungen der Herzfrequenz während des Verfahrens; Wichtig ist, dass kein Verfahren aufgrund unerwarteter Werte angehalten werden musste. Während in dieser Pilotstudie ultrareines ~100 % N2 verwendet wurde, um eine Apnoeperiode zu induzieren, wird der Grad der Apnoe bei den Xenon-Apnoeperioden dieses Protokolls ähnlich oder deutlich geringer sein (Xe-Konzentrationen von ~ 10–100 % und somit keine apnoischen Unterschiede einführen das vorgeschlagene Studium. Die Sicherheit dieser früheren Pilotstudie basierte auf der viel strengeren, klinisch anerkannten hypoxischen Herausforderung, die verwendet wurde, um die "Fitness-to-Fly" zu testen, die an älteren Säuglingen und Kindern sowie Erwachsenen durchgeführt wurde. In einer Forschungsstudie wurde der Hypoxie-Provokationstest (HCT) an Neugeborenen im Alter von < 1 Woche mit Frühgeburtlichkeits- und BPD-Diagnosen durchgeführt. Die prospektive Beobachtungsstudie wurde an 3 Gruppen von Säuglingen durchgeführt: gesunde termingeborene Säuglinge im Alter von ≤7 Tagen, Frühgeborene (≥34 Wochen CGA) ohne BPD 2 bis 3 Tage vor der Entlassung und Frühgeborene mit BPD. Die Säuglinge wurden in einen Bodyplethysmographen gelegt und 15 % O2 inhaliert, während sie 20 Minuten lang kontinuierlich beobachtet wurden. Wenn der SpO2 auf 85 % abgefallen ist, wurde der Test abgebrochen und als Testfehler aufgezeichnet. In Gruppe 1 (Reifgeborene) gab es 1 Misserfolg von n=24 (4,2 % Misserfolgsrate). In Gruppe 2 (Frühgeborene ohne BPD) gab es 12 Misserfolge von n = 62 (19,4 % Misserfolgsrate). In Gruppe 3 (Frühgeborene mit BPD) gab es 16 Misserfolge von n = 23 (69,6 % Misserfolgsrate). Die BPD-Säuglinge erreichten den minimalen SpO2 früher (durchschnittlich 8 Minuten) als Frühgeborene ohne BPD (durchschnittlich 15 Minuten). Während der „Fitness-to-Fly“-Test im Cincinnati Children’s nicht routinemäßig durchgeführt wird und normalerweise nur in der Höhe verwendet wird, ist diese frühere Studie mit längerer Exposition gegenüber der Hypoxie-Herausforderung im Zusammenhang mit diesem Protokoll von Bedeutung, da das Protokoll signifikant ist geringeres Risiko (3-Sekunden-Apnoezeitraum im Gegensatz zu langwieriger Hypoxie). Sogar die BPD-Kohorte hatte Widerstandsfähigkeit mit einem durchschnittlichen 8-Minuten-Fenster vor der Entsättigung auf 85 % SpO2 gezeigt.