IRM hyperpolarisée 129Xe pour l'imagerie de la fonction pulmonaire

L'imagerie non invasive de la fonction pulmonaire devrait fournir des informations essentielles qui sont nécessaires pour stimuler les progrès dans la caractérisation et le traitement des maladies pulmonaires chroniques. La principale mesure de diagnostic actuelle est le test de la fonction pulmonaire (PFT), qui a été introduit au milieu du 19e siècle, mais qui reste la norme de soins aujourd'hui. Les PFT ont l'avantage d'être non invasives et largement disponibles, mais souffrent d'une faible sensibilité et d'une grande variabilité. Ainsi, les PFT sont inefficaces pour évaluer la réponse thérapeutique ou la progression de la maladie sur des échelles de temps raisonnables, compte tenu de l'hétérogénéité fréquente de la maladie et des mécanismes compensatoires du poumon.

On sait depuis longtemps que l'amélioration de la sensibilité nécessite une évaluation régionale des poumons. À cette fin, des méthodes telles que la tomodensitométrie (TDM) donnent un aperçu de la structure pulmonaire, mais la fonction pulmonaire doit être déduite. Cependant, la plus grande préoccupation est la dose de rayonnement élevée associée à la tomodensitométrie, qui empêche l'imagerie de suivi longitudinale fréquente. Alternativement, l'imagerie régionale de la ventilation et de la perfusion est possible en utilisant des techniques de médecine nucléaire telles que la scintigraphie planaire, la tomographie par ordinateur à photon unique (SPECT) ou la tomographie par émission de positrons (PET). Cependant, comme pour l'imagerie CT, toutes ces modalités exposent le sujet à des rayonnements ionisants et ne peuvent être appliquées en série sans un besoin clinique impérieux. De plus, ces modalités d'imagerie nucléaire souffrent d'une mauvaise résolution spatiale et temporelle.

Le rôle clé de l'IRM HP 129Xe est qu'il peut permettre une imagerie haute résolution non invasive de tous les aspects de la structure et de la fonction pulmonaires. Nous avons récemment montré que l'IRM HP 129Xe visualisait la ventilation pulmonaire avec une haute résolution, ainsi que la capacité de montrer les anomalies de la microstructure alvéolaire associées au phénotype emphysème de la MPOC. Nous avons également démontré la capacité fondamentalement nouvelle de visualiser directement l'absorption de 129Xe dans le sang et les tissus capillaires pulmonaires, ce qui peut fournir une image encore plus complète de la fonction pulmonaire en fournissant des informations sur les échanges gazeux régionaux.

Le xénon est un gaz rare qui n'est pas chimiquement modifié par le corps. Une petite fraction du Xe inhalé est absorbée dans la circulation sanguine et a des effets anesthésiques documentés à des concentrations modérées. Les niveaux de gaz utilisés dans ce protocole sont dans les limites de sécurité précédemment dérivées pour les animaux et les humains. L'isotope stable 129Xe peut être hyperpolarisé, ce qui est un moyen d'améliorer son signal IRM brut d'un facteur d'environ 100 000. Une telle amélioration du signal permet d'imager le gaz inhalé avec une résolution spatiale et temporelle élevée. De plus, les propriétés du 129Xe permettent d'acquérir des images avec de multiples formes de contraste, notamment la ventilation, la microstructure pulmonaire et les échanges gazeux régionaux. Étant donné que l'IRM 129Xe n'utilise aucun rayonnement ionisant et uniquement un agent de contraste gazeux inhalé, il a le potentiel d'être utilisé dans des études longitudinales pour tester les effets de la thérapie ou surveiller la progression de la maladie de manière non invasive.