129Xe MRI lapsipotilailla, joilla on BPD

Yleisin ennenaikaisen synnytyksen hengityskomplikaatio, bronkopulmonaalinen dysplasia (BPD), joka määritellään kliinisesti arvioidulla lisähappituen tarpeella 36 viikon iässä kuukautisten jälkeen, on itse asiassa lisääntynyt, kun kliinisen hengityshoidon edistyminen on parantanut alkuperäistä selviytymiskykyä ennenaikaiset vastasyntyneet. Kuitenkin keuhkosairauden taakka jatkuu NICU:n ulkopuolella; eloonjääneillä on suurempi riski joutua hengitykseen liittyvään uudelleen sairaalahoitoon ja heikentyneeseen keuhkokapasiteettiin. Vastasyntyneen keuhkojen kuvantaminen on rajoittunut hengitystilan akuuttien muutosten kliiniseen arviointiin. Yleisimmin saatavilla olevilla kliinisillä kuvantamismenetelmillä, röntgenkuvalla ja tietokonetomografialla (CT), on merkittäviä rajoituksia. Rintakehän röntgenkuvan herkkyys akuutissa tilassa on rajallinen, koska potilailla, joilla on merkittävä hengityshäiriö, saattaa esiintyä vain vähäisiä radiografisia poikkeavuuksia, ja vaikka TT:tä pidetään kliinisen keuhkokuvauksen kultaisena standardina, sitä ei ole laajalti toteutettu, koska vastasyntyneet saattavat tarvita sedaatiota, erityisesti korkean resoluutiolla CT, ja ovat erityisen herkkiä ionisoivan säteilyn aiheuttamille vaurioille. Lisäksi TT ei sovellu pitkittäisarviointiin, koska sarjasäteilyaltistuksen ja lisääntyneen syöpäriskin välillä on yhteys.

Ei-ionisoivana tekniikkana magneettikuvaus (MRI) on ihanteellinen menetelmä keuhkojen kuvantamiseen; erityisesti imeväis- ja lapsiväestössä. Siitä huolimatta keuhkojen parenkyymin alhaisen protonitiheyden (vain ~20 % kiinteiden kudosten protonitiheydestä), lukuisista ilma-kudosrajapinnoista, jotka johtavat nopeaan signaalin heikkenemiseen sekä sydämen ja hengityselinten liikelähteistä, jotka heikentävät kuvanlaatua entisestään, magneettikuvaus on oli rajallinen rooli keuhkosairauksien arvioinnissa. Vastasyntyneen keuhkojen magneettikuvausta häiritsevät lisäksi potilaan pieni koko ja NICU-potilaan skannerille kuljettamisen herkkä luonne. Näiden rajoitusten voittamiseksi on otettu käyttöön inhaloitavien, hyperpolarisoitujen (HP) jalokaasujen, kuten helium-3 (3He) ja ksenon-129 (129Xe), käyttö. Keuhkojen ilmatilojen täyttäminen jommallakummalla näistä HP-kaasuista antaa tarpeeksi signaalia ja kontrastia laadukkaiden MRI-kuvien saamiseksi.

HP 3He MRI:n kanssa on tehty laajaa työtä sekä aikuisilla että lapsilla, mutta tätä kaasua on saatavilla erittäin rajoitetusti, mikä tekee siitä entistä kalliimpaa. 129Xe puolestaan ​​on osa ilmakehää, eikä se sellaisenaan kärsi tarjontarajoituksista. Ksenon liukenee myös keuhkokudokseen ja vereen, mikä prosessi liittyy 129Xe:n resonanssitaajuuden tyypillisiin muutoksiin. Tämän seurauksena 129Xe-kaasun ottoa ja sitä seuraavaa kuljetusta keuhkojen verenkierrossa voidaan tarkkailla, kvantifioida ja analysoida keuhkojen toiminnan suhteen ajallisesti ja spatiaalisella resoluutiolla, joka ei ole mahdollista millään muulla olemassa olevalla ei-invasiivisella tavalla.

Tässä tutkimuksessa jopa 30 vauvan keuhkojen toimintaa arvioidaan käyttämällä HP 129Xe MRI:tä. Koehenkilöt intuboidaan ja rauhoitetaan vastasyntyneitä, joilla on tiedossa oleva BPD-diagnoosi. Vaikka näillä koehenkilöillä on keuhkosairaus ja he voivat olla kroonisesti intuboituneita, he ovat kliinisesti stabiileja eivätkä akuutisti sairaita, mikä pienentää kokonaisriskiä. Hengitettynä 129Xe voidaan kuvata keuhkojen parenkyymistä. 129Xe:n diffuusio- ja kaasunvaihtoominaisuudet näiden koehenkilöiden keuhkoissa arvioidaan käyttämällä joukkoa erikoistuneita MRI-pulssisekvenssejä. Tämän avulla tutkijat voivat määrittää keuhkorakkuloiden kokojen alueellisen jakauman, hapen osapaineen, keuhkorakkuloiden seinämän paksuuden ja keuhkojen mikroverisuonten kaasunkuljetustehokkuuden. Jokainen osallistuja kuvataan kerran käyttämällä HP 129Xe MRI:tä yhdessä rutiininomaisten protoni-MRI-sekvenssien kanssa keuhkoparenkyyman rakenteen, tilavuuden ja perfuusion arvioimiseksi edelleen.

Tämän tutkimuksen yleisenä tavoitteena on kehittää parannettuja kvantitatiivisiin kuvantamiseen perustuvia keuhkojen toimintaparametreja BPD:n arvioimiseksi ja BPD:n fenotyyppisten varianttien määrittämiseksi HP MRI:n avulla. HP:n kaasu-MRI tarjoaa lisätietoja, joita ei voida saada CT:llä, joka on tämän häiriön kuvantamisen nykyinen kultastandardi. Lisäksi MRI tarjoaa ionisoimattoman säteilyn etuna, mikä on sitäkin tärkeämpää lapsiväestössä, erityisesti tässä populaatiossa, joka voi saada toistuvia TT-tutkimuksia koko elämänsä ajan. Vaikka vanhemmat lapset ja aikuiset voivat myös hyötyä tästä tekniikasta, BPD:n parannettu kuvantaminen ja fenotyypitys toivottavasti ohjaavat tämän monimutkaisen häiriön jatkohoitoa.