Risonanza magnetica polmonare iperpolarizzata Xenon-129: studio pilota su volontari adulti sani

Con l'emergere di nuovi miglioramenti nell'acquisizione di immagini hardware e software, la risonanza magnetica (MRI) ha il potenziale per diventare uno strumento importante per valutare la struttura e la funzione polmonare. In particolare, l'uso di un gas nobile iperpolarizzato come il 129Xe è stato utilizzato per esplorare le relazioni strutturali e funzionali nei polmoni sia di soggetti sani che di pazienti con patologie polmonari (1,2). Contrariamente all'imaging MRI basato su protoni, il gas 129Xe viene utilizzato come "agente di contrasto" per visualizzare direttamente le vie aeree e quindi la ventilazione dell'immagine. Considerando che la normale densità del gas è troppo bassa per produrre un segnale facilmente rilevabile, ciò viene superato aumentando artificialmente la quantità di polarizzazione per unità di volume mediante pompaggio ottico (3).

L'imaging polmonare RM con gas nobili iperpolarizzati è un metodo di imaging relativamente nuovo che consente la rappresentazione sia della funzione polmonare che della morfologia [4-9]. I gas iperpolarizzati sono una nuova classe di agenti di contrasto MR che, se inalati, forniscono immagini RM ad alta risoluzione temporale e spaziale degli spazi aerei polmonari. Poiché non sono coinvolte radiazioni ionizzanti, l'imaging RM con gas iperpolarizzato è ideale per la valutazione delle malattie polmonari. Con i gas iperpolarizzati, gli spin nucleari degli atomi di gas vengono allineati all'esterno dello scanner RM tramite un processo chiamato pompaggio ottico; ciò produce polarizzazioni elevate e consente la visualizzazione degli spazi aerei polmonari con l'imaging RM (nonostante la bassa densità fisica del gas nel polmone). Due non radioattivi (es. stabili) gli isotopi dei gas nobili 3He e 129Xe possono essere iperpolarizzati. Fino a poco tempo fa, si potevano ottenere polarizzazioni più elevate con 3He che con 129Xe, quindi negli esseri umani, 3He era più comunemente usato per l'imaging RM di gas iperpolarizzato dei polmoni [10-15]. Recentemente, la tecnologia è stata sviluppata per fornire grandi quantità di 129Xe altamente polarizzato [16].

Diverse applicazioni dell'imaging MRI 129Xe sono in fase di sviluppo, tra cui l'imaging pesato in diffusione e in rilassamento (17-19). Queste tecniche sfruttano il fatto che il tasso di perdita della polarizzazione 129Xe è significativamente influenzato dal flusso sanguigno locale e dalla concentrazione di ossigeno molecolare, nonché dalla restrizione della diffusione di 129Xe dalle dimensioni ridotte dello spazio delle vie aeree. Questi dati possono essere utilizzati per creare mappe del polmone che riflettano la ventilazione/perfusione regionale e le dimensioni delle microvie aeree. Altri dati che possono essere ottenuti con 129Xe MRI includono i volumi dei polmoni ventilati e non ventilati che possono essere successivamente analizzati per determinare l'omogeneità della distribuzione del gas all'interno degli spazi aerei (17).

Obiettivi dello studio sono:

• Valutare quantitativamente una bobina toracica 3T 129Xe per la qualità dell'immagine e il comfort/prestazioni della bobina.
• Per determinare la gamma di possibili nuove sequenze di impulsi in combinazione con la bobina e l'inalazione di gas 129Xe in volontari sani.