Eksplantoitujen keuhkojen arviointi magneettikuvauksella ja biologisilla määrityksillä (Xe MRI in ILD)

On edelleen kiireellistä parantaa interstitiaalien keuhkosairauden fenotyyppiä, ennustaa kehityskulkuja, seurata etenemistä ja mitata hoitovastetta. Koska ILD-patologia on spatiaalisesti ja ajallisesti heterogeeninen, ongelma vaatii kolmiulotteisen (3D) keuhkojen arvioinnin. Tätä varten TT-kuvauskuviot ovat kriittisiä IPF-diagnoosissa, mutta tällainen rakenteellinen kuvantaminen ei ole herkkä toiminnallisen tilan muuttumiselle. Siksi olemme kehittäneet hyperpolarisoidun (HP) 129Xe MRI:n, jonka ainutlaatuiset ominaisuudet mahdollistavat nopean, ei-invasiivisen, 3D-toiminnallisen arvioinnin sisäänhengitetyn kaasun jakautumisesta ilmatiloissa sekä sen imeytymisestä keuhkojen interstitiumiin (estekudoksiin) ja trans. - vaikuttaa keuhkojen kapillaarin punasoluihin (RBC). Tämä tapa tutkia alueellista kaasunvaihtoa antaa herkkyyden mikronikokoiselle interstitiaalisen esteen paksuuntumiselle ja paikallisesti vähentyneelle punasolujen siirtymiselle. Olemme käyttäneet 129Xe MRI:tä ennustaaksemme seurauksia, kuten kuolemaa tai elinsiirron tarvetta, ja olemme toimittaneet alustavia todisteita siitä, että esteen sisäänotto on herkkä ja varhainen hoitovasteen merkki. Nämä edistysaskeleet ovat johtaneet vaatimuksiin laajemmasta levittämisestä, mikä aiheuttaa kiireellisen tarpeen yhdenmukaistaa hankintaprotokollat ​​ja kvantifiointimenetelmät.

Tämän työn suorittaa 4 yhteistyökeskusta - Duke University, Cin-cinnatin yliopisto, Cincinnati Children's Hospital Medical Center ja Wisconsinin yliopisto. Cincin-nati Children's toimii oman IRB-protokollansa ja IND-protokollansa mukaisesti, mutta kukin jakaa tietoja ja kuvantamistekniikoita parhaiden käytäntöjen luomiseksi. Työn erityistavoitteet ovat:

Tavoite 1 – Maksimoi ja mittaa 129Xe MRI/MRS -metriikan toistettavuus MRI-alustoilla. Parannamme julkaistua toistettavuutta ±15-20 % harmonisoimalla MRI/MRS-protokollia parantamalla valmennusta, optimoimalla annostelua ja räätälöimällä hengitetyn annoksen tilavuutta yksittäisen potilaan mukaan. Näitä lähestymistapoja käyttämällä jokainen keskus osoittaa toistettavuuskertoimet ±6 % tai parempia potilailla, joilla on ILD.

Tavoite 2 – Kaasunvaihdon MRI/MRS:n harmonisoitu kvantitatiivinen analyysi. Otamme käyttöön rekonstruktio- ja analyysipaketin, jonka avulla minkä tahansa kolmen suuren MRI-toimittajan käyttöympäristön käyttäjät voivat saada vankan, reaaliaikaisen kuvien ja spektrien kvantitatiivisen analyysin. Osoitamme, että terveet vertailukohortit vastaavat ±10 % neljässä keskuksessa, ja käytämme tätä lopullisten usean paikan terveiden vertailujakaumien rakentamiseen.

Tavoite 3 – Ota käyttöön kliininen viitekehys aktiivisen fibroosin ja normaalin ikääntymisen tunnistamiseksi. Teknologian sijoittamiseksi kliinistä käyttöä ja tulkintaa varten kehitämme fysiologisen mallin, joka sisältää ventilaation, esteen ja punasolujen mittarit selittääkseen taustalla olevat tekijät, jotka ovat vastuussa tietyn potilaan diffuusiokapasiteetista (DLCO) ja siirtokertoimesta (KCO). Tämä viitekehys otetaan käyttöön lukijoille, jotka erottavat ILD:n normaalista ikääntymisestä.

Odotettavissa olevat tulokset ovat 1) vankkaiden ja standardoitujen hankinta- ja analyysiprotokollien käyttöönotto keskuksissa ja skannerialustoissa, 2) menetelmät ja standardien luominen kunkin kaasunvaihtokuvausmittarin toistettavuuden maksimoimiseksi ja 3) työkalujen ja puitteiden tarjoaminen. tarvitaan 129Xe MRI:tä taudin karakterisoimiseksi ja terapeuttisen tehon arvioimiseksi. Yhdessä tämä ohjelma mahdollistaa nopeat ja innovatiiviset kokeet, jotka nopeuttavat fibroottisen keuhkosairauden tutkimuksen ja hoidon edistymistä. Vaikka tämä tekninen kehitystutkimus keskittyy terveisiin ja ILD-potilaisiin, näiden ei-invasiivisten MRI-menetelmien käyttöönoton pitäisi hyödyttää interstitiaalisen keuhkosairauden tutkimuksessa laajemmin sekä muita kaasunvaihdon häiriöitä, kuten keuhkoja. verisuonisairaus, COPD ja COVID-19.