Laitteiston ja ohjelmiston kehittäminen inhaloitavia merkkikaasuja käyttävään keuhkojen magneettikuvaukseen

Hengityselinten sairaudet ovat maailmanlaajuisesti merkittävä terveydenhuollon taakka. Kanadassa tämän odotetaan kasvavan. Ei-invasiiviset lääketieteelliset kuvantamistutkimukset pystyvät antamaan alueellista toiminnallista ja rakenteellista tietoa keuhkoista ja voivat auttaa hengityselinten sairauksien diagnosoinnissa ja hoidossa. Nykyisiä esimerkkejä ovat rintakehän röntgenkuvaus, röntgentietokonetomografia (CT) ja isotooppilääketieteen tekniikat. Nämä tekniikat kärsivät kuitenkin erilaisista niihin liittyvistä rajoituksista. Röntgeniin perustuvat menetelmät tarjoavat korkean resoluution ja nopeat hankinnat, mutta heijastavat vain keuhkojen rakennetta ja anatomiaa mittaamalla kudostiheyttä. Ydinlääketieteen tekniikoita voidaan käyttää keuhkojen toiminnan mittaamiseen, mutta ne kärsivät huonosta resoluutiosta ja pitkistä mittausajoista. Lisäksi sekä röntgenpohjaisissa että isotooppilääketieteellisissä kuvantamistekniikoissa käytetään ionisoivaa säteilyä, joka ei välttämättä sovellu pitkittäiskuvaukseen tai haavoittuvien väestöryhmien, kuten lasten, kuvantamiseen.

Perinteinen magneettikuvaus (MRI) kuvaa 1H-ytimen (protonin), joka on kiinnittynyt vesimolekyyleihin biologisissa kudoksissa. MRI voi tarjota korkearesoluutioisia anatomisia ja toiminnallisia tietoja keuhkoista moniparametrisella kontrastilla ilman ionisoivaa säteilyä. Tavanomaiseen keuhkojen 1H MRI:hen liittyvät suuret haitat ovat kuitenkin alhainen kudostiheys, suuret magneettisen herkkyyden erot lukuisten ilma/kudosrajapintojen välillä ja kuvan korruptio sydän-hengitysliikkeen vuoksi väistämättä pitkän kuvanottoajan aikana. voi;;

Eräs strategia, jota voidaan käyttää tavanomaiseen 1H MRI:hen liittyvien rajoitusten voittamiseksi, on turvallisten MR-herkkien inhaloitavien merkkikaasujen käyttö. Tämä mahdollistaa näiden kaasujen tilajakauman suoran visualisoinnin ja paljastaa suoraan alueellisen ilmanvaihdon. Tässä tutkimuksessa pyrimme kehittämään, toteuttamaan ja testaamaan näitä teknologioita parantaakseen keuhkojen rakenteen ja toiminnan in vivo -kuvausta aikuisilla ja lapsilla, joilla ei ole aiemmin ollut hengityselinsairauksia.