Bewertung explantierter Lungen mittels MRT und biologischen Tests (Xe MRI in ILD)

Es besteht weiterhin ein dringender Bedarf, interstitielle Lungenerkrankungen besser zu phänotypisieren, Verlaufsverläufe vorherzusagen, den Verlauf zu überwachen und das Ansprechen auf die Behandlung zu messen. Da die ILD-Pathologie räumlich und zeitlich heterogen ist, erfordert das Problem eine dreidimensionale (3D) Lungenbeurteilung. Zu diesem Zweck sind CT-Bildgebungsmuster für die IPF-Diagnose von entscheidender Bedeutung, eine solche strukturelle Bildgebung ist jedoch unempfindlich gegenüber sich ändernden Funktionsstatus. Daher haben wir die hyperpolarisierte (HP) 129Xe-MRT entwickelt, deren einzigartige Eigenschaften eine schnelle, nicht-invasive 3D-Funktionsbeurteilung der Verteilung des eingeatmeten Gases in den Lufträumen sowie seiner Aufnahme im Lungeninterstitium (Barrieregewebe) und im trans-Bereich ermöglichen -fer zu den pulmonalen kapillären roten Blutkörperchen (RBCs). Diese Art der Untersuchung des regionalen Gasaustauschs verleiht eine Empfindlichkeit gegenüber einer Verdickung der interstitiellen Barriere im Mikrometerbereich und einem lokal verringerten Erythrozytentransfer. Wir haben die 129Xe-MRT verwendet, um Ergebnisse wie Tod oder die Notwendigkeit einer Transplantation vorherzusagen, und haben vorläufige Beweise dafür geliefert, dass die Barriereaufnahme ein empfindlicher und früher Marker für das Ansprechen auf die Therapie ist. Diese Fortschritte haben zu Forderungen nach einer breiteren Verbreitung geführt, was eine dringende Notwendigkeit zur Harmonisierung von Erfassungsprotokollen und Quantifizierungsmethoden mit sich bringt.

Diese Arbeit wird von vier Kooperationszentren durchgeführt: der Duke University, der University of Cincinnati, dem Cincinnati Children's Hospital Medical Center und der University of Wisconsin. Cincin-nati Children's wird nach seinem eigenen IRB-Protokoll und IND arbeiten, aber jedes wird Daten und Bildgebungstechniken austauschen, um Best Practices zu etablieren. Die konkreten Ziele der Arbeit sind:

Ziel 1 – Maximierung und Messung der Wiederholbarkeit von 129Xe MRT/MRS-Metriken auf allen MRT-Plattformen. Wir werden die veröffentlichte Wiederholbarkeit von ±15–20 % verbessern, indem wir MRT/MRS-Protokolle durch verbessertes Coaching, optimierte Dosisabgabe und Anpassung des inhalierten Dosisvolumens an den einzelnen Patienten harmonisieren. Mit diesen Ansätzen wird jedes Zentrum bei Patienten mit ILD Wiederholkoeffizienten von ±6 % oder besser nachweisen.

Ziel 2 – Etablierung einer harmonisierten quantitativen Analyse der Gasaustausch-MRT/MRS. Wir werden ein Rekonstruktions- und Analysepaket bereitstellen, das es Benutzern aller drei großen MRT-Anbieterplattformen ermöglicht, robuste quantitative Echtzeitanalysen von Bildern und Spektren zu erhalten. Wir werden zeigen, dass gesunde Referenzkohorten in 4 Zentren ±10 % entsprechen, und dies verwenden, um die endgültigen gesunden Referenzverteilungen für mehrere Standorte zu erstellen.

Ziel 3 – Bereitstellung eines klinischen Rahmens zur Identifizierung aktiver Fibrose und normaler Alterung. Um die Technologie für den klinischen Einsatz und die Interpretation zu positionieren, werden wir ein physiologisches Modell entwickeln, das Beatmungs-, Barriere- und RBC-Metriken einbezieht, um die zugrunde liegenden Faktoren zu erklären, die für die Diffusionskapazität (DLCO) und den Transferkoeffizienten (KCO) eines bestimmten Patienten verantwortlich sind. Dieses Framework wird für Leser bereitgestellt, die ILD vom normalen Altern unterscheiden können.

Die erwarteten Ergebnisse bestehen darin, 1) robuste und standardisierte Erfassungs- und Analyseprotokolle über Zentren und Scannerplattformen hinweg bereitzustellen, 2) die Methoden und Standards zur Maximierung der Wiederholbarkeit jeder Gasaustausch-Bildgebungsmetrik festzulegen und 3) die Werkzeuge und den Rahmen bereitzustellen erforderlich, um die 129Xe-MRT zur Charakterisierung der Krankheit und zur Beurteilung der therapeutischen Wirksamkeit zu verwenden. Insgesamt wird dieses Programm schnelle und innovative Studien ermöglichen, die den Fortschritt bei der Erforschung und Behandlung fibrotischer Lungenerkrankungen beschleunigen werden. Während sich diese technische Entwicklungsstudie auf gesunde Probanden und solche mit ILD konzentriert, dürfte der Einsatz dieser nicht-invasiven MRT-Methoden der Untersuchung interstitieller Lungenerkrankungen im weiteren Sinne sowie anderen Erkrankungen mit Gasaustauschstörungen wie Lungenerkrankungen zugute kommen Gefäßerkrankungen, COPD und COVID-19.