A dezoxihemoglobin koncentráció változásai és az agyi perfúziós képalkotás

Az agyszövet perfúziója úgy vizsgálható, hogy nyomkövetőt követünk az agyi érrendszeren keresztül. Jelenleg ehhez a kontrasztanyag infúziója szükséges. Előrelépések történtek azonban a nem invazív képalkotó technikák kifejlesztésében a szöveti perfúzió értékelésére. A mágneses rezonancia képalkotás (MRI) rendkívül vonzó képalkotó módszer, mivel nem támaszkodik ionizáló sugárzásra, és nagy térbeli felbontással rendelkezik. Az agyszövet perfúziójának MRI-ben történő tanulmányozására használt általános kontrasztanyag a gadolínium alapú kontrasztanyag. Ezeknek a kontrasztanyagoknak azonban több hátrányuk is van, beleértve az invazivitást, a vesetoxicitást, a szövetek felhalmozódását és az allergiás reakciókat. Amint intravénásan injektálják őket, nagymértékben szétszóródnak az artériákban, ami az artériás bemeneti funkció összetett kiszámítását teszi szükségessé. Ezen túlmenően, bár túlnyomórészt intravaszkulárisak maradnak, hajlamosak extravascularisra diffundálni olyan neurovaszkuláris állapotokban, amelyekben a vér-agy gát lebomlik, ami mérési pontatlanságokhoz vezet.

Nemrég meghatároztuk a dezoxihemoglobin koncentráció [dHb] hirtelen változásának módját, amikor a vér áthalad a tüdőn, ami a [dHb] pontos és gyors célzott változását eredményezi az artériás vérben. Feltételezzük, hogy a [dHb] ilyen változásai megfelelő MRI kontrasztanyagként használhatók az agyi véráramlás, az agyi vértérfogat és az átlagos tranzitidő (CBF, CBV és MTT) mérésére a gadolíniumhoz képest. Ha megfelelő, a dOHb nem invazív, olcsó és biztonságos alternatívát jelentene a perfúziós képalkotáshoz.

Összesen 25 neurovaszkuláris betegségben szenvedő beteget vesznek fel, akiket klinikailag a TWH Egyesített Orvosi Képalkotó Osztályára küldenek gadolínium-perfúziós képalkotás céljából. A képalkotó vizsgálat előtt minden alanynak meg kell ismerkednie a légzőgáz kontroll kísérleti elrendezésével. Műanyag arcmaszkot és légzőkört helyeznek az alany arcára, és orvosi ragasztószalaggal légmentesen lezárják. A maszk és a légzőkör gázellátását egy programozható számítógép-vezérelt gázellátó rendszer (RespirAct™ RA-MR System, Thornhill Research Inc., Toronto, Kanada) biztosítja. A gázszállítás sorrendjét, valamint a PCO2 és PO2 változásait alkalmazzuk, hogy megismertessük a személyt a gázok változásával kapcsolatos érzésekkel. Az alanyokat ezután hanyatt helyezik az MRI-szkennerbe. Az általuk előírt klinikai vizsgálatokon kívül két további vizsgálatot is végeznek. A további MRI-vizsgálatok a következőket tartalmazzák: 1) egy szerkezeti (anatómiai) szekvencia (4.30 perc), majd 2) egy BOLD-EPI szekvencia, miközben a PO2 változásait indukálja. A PO2-t 45-50 Hgmm-es alapértéken tartják (hemoglobin O2 telítettség, SaO2 ~75%) 60 másodpercig. 10 másodpercig a tüdő PO2 átmenetileg megemelkedik a 90-120 Hgmm-es PO2 csúcsra (normoxia) 2 másodperces átmeneten belül, elérve a ~100%-os SaO2-t, majd visszaáll az alapvonalra. Alternatív megoldásként az alapvonal normoxia lehet, és a gázterhelés a 45-50 Hgmm közötti PO2-t célozza meg. Összesen 4 ilyen lélegeztetési kihívást kell alkalmazni 6 perc alatt a normokapnia fenntartása mellett.

Minden PO2 inger alatt a BOLD jel szinkronban és [dOHb]-vel fordított arányban változik. Az artériás bemeneti funkció mérése az artériás, szöveti és vénás voxelek szétválasztásával történik a [dOHb] bólus érkezési idejének különbségei, a változás amplitúdója, valamint a [Hb]-ből mért [dOHb] változásaival való korreláció, valamint a végponttól számított SaO2 kiszámítása alapján. - árapály PO2. Az artériás voxelek, amelyek a struktúrák sorozatában az elsők, amelyek megkapják a bolust, átlagolják az artériás bemeneti funkciót, amely a szöveti jellel együtt dekonvolválódik. A relatív CBF, CBV és MTT teljes agyi térképeit generálják. A teljes agy szegmentált szürkeállományának és fehérállományának átlagértékeit ezekhez a mérőszámokhoz a rendszer kiszámítja, és összehasonlítja a gadolínium-perfúziós képalkotással kapott metrikaértékekkel.