Resonancia magnética 129Xe hiperpolarizada para obtener imágenes de la función pulmonar

Se espera que las imágenes no invasivas de la función pulmonar proporcionen información crítica que se necesita para impulsar el progreso en la caracterización y el tratamiento de las enfermedades pulmonares crónicas. La medida diagnóstica primaria actual es la prueba de función pulmonar (PFT), que se introdujo a mediados del siglo XIX, pero sigue siendo el estándar de atención en la actualidad. Las PFT tienen la ventaja de no ser invasivas y estar ampliamente disponibles, pero tienen poca sensibilidad y alta variabilidad. Por lo tanto, las PFT son ineficaces para evaluar la respuesta terapéutica o la progresión de la enfermedad en escalas de tiempo razonables, dada la frecuente heterogeneidad de la enfermedad y los mecanismos compensatorios del pulmón.

Durante mucho tiempo se ha apreciado que mejorar la sensibilidad requiere evaluar los pulmones regionalmente. Con este fin, los métodos, como la tomografía computarizada (TC), brindan información sobre la estructura pulmonar, pero se debe inferir la función pulmonar. Sin embargo, lo que más preocupa es la alta dosis de radiación asociada con la TC, que impide la obtención de imágenes de seguimiento longitudinales frecuentes. Como alternativa, es posible obtener imágenes regionales tanto de la ventilación como de la perfusión utilizando técnicas de medicina nuclear como la gammagrafía plana, la tomografía computarizada de fotón único (SPECT) o la tomografía por emisión de positrones (PET). Sin embargo, al igual que con la tomografía computarizada, todas estas modalidades exponen al sujeto a radiación ionizante y no pueden aplicarse en serie sin una necesidad clínica imperiosa. Además, estas modalidades de imágenes nucleares tienen una resolución espacial y temporal deficiente.

El papel clave de HP 129Xe MRI es que puede permitir imágenes de alta resolución no invasivas de todos los aspectos de la estructura y función pulmonar. Recientemente hemos demostrado la resonancia magnética HP 129Xe para visualizar la ventilación pulmonar con alta resolución, así como la capacidad de mostrar anomalías de la microestructura alveolar que están asociadas con el fenotipo de enfisema de la EPOC. También hemos demostrado la capacidad fundamentalmente nueva de visualizar directamente la captación de 129Xe en la sangre y los tejidos capilares pulmonares, lo que puede proporcionar una imagen aún más completa de la función pulmonar al proporcionar información sobre el intercambio de gases regional.

El xenón es un gas noble que el cuerpo no altera químicamente. Una pequeña fracción del Xe inhalado se absorbe en el torrente sanguíneo y tiene efectos anestésicos documentados en concentraciones moderadas. Los niveles de gas utilizados en este protocolo se encuentran dentro de los límites de seguridad derivados anteriormente tanto para animales como para humanos. El isótopo estable 129Xe puede hiperpolarizarse, lo cual es un medio para mejorar su señal de resonancia magnética bruta en un factor de ~100 000. Esta mejora de la señal hace posible obtener imágenes del gas inhalado con una alta resolución espacial y temporal. Además, las propiedades de 129Xe permiten adquirir imágenes con múltiples formas de contraste, incluida la ventilación, la microestructura pulmonar y el intercambio de gases regional. Debido a que la resonancia magnética 129Xe no usa radiación ionizante y solo un agente de contraste de gas inhalado, tiene el potencial de usarse en estudios longitudinales para probar los efectos de la terapia o monitorear la progresión de la enfermedad de manera no invasiva.