Imaging a risonanza magnetica polmonare Xenon-129: studio su volontari sani e partecipanti con malattie polmonari

L'imaging polmonare a risonanza magnetica dei gas nobili iperpolarizzati (MR) è un metodo di imaging relativamente nuovo che consente la rappresentazione sia della funzione polmonare che della morfologia. 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, specialmente nei bambini. 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) isotopi di gas nobili elio-3 e xenon-129 possono essere iperpolarizzati. Fino a poco tempo, si potevano ottenere polarizzazioni più elevate con l'elio-3 che con lo xenon-129, quindi negli esseri umani l'elio-3 era più comunemente usato per l'imaging RM di gas iperpolarizzato dei polmoni. Recentemente, la tecnologia è stata sviluppata per fornire grandi quantità di xenon-129 altamente polarizzato. Il gas elio-3 è anche estremamente costoso e poiché esistono riserve limitate di gas, è difficile procurarsi per la ricerca. A differenza dell'elio-3, poiché lo xenon-129 è naturalmente presente nell'atmosfera, è meno costoso e più facile da procurarsi per l'imaging.

Sono in fase di sviluppo diverse applicazioni dell'imaging RM xenon-129, tra cui l'imaging pesato in diffusione e in rilassamento. Queste tecniche sfruttano il fatto che il tasso di perdita della polarizzazione dello xeno-129 è significativamente influenzato dal flusso sanguigno locale e dalla concentrazione di ossigeno molecolare, nonché dalla restrizione della diffusione dello xeno-129 da parte delle piccole dimensioni 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 la risonanza magnetica allo xeno-129 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. Questi dati possono essere utilizzati per studiare i cambiamenti strutturali e funzionali che si verificano nei polmoni associati a malattie polmonari come la fibrosi cistica e l'asma. Potrebbe fornire uno strumento diagnostico in grado di rilevare le malattie polmonari in modo più sensibile rispetto alle attuali misurazioni gold standard della spirometria e della pletismografia, e quindi prevenire danni irreparabili e irreversibili ai polmoni nelle prime fasi della malattia.