129Xe MRI nella popolazione pediatrica con BPD

La più comune complicanza respiratoria della nascita pretermine, la displasia broncopolmonare (BPD), definita da una necessità valutata clinicamente di supporto di ossigeno supplementare a 36 settimane di età post-mestruale, è in realtà aumentata nell'incidenza poiché i progressi nella cura respiratoria clinica hanno migliorato la sopravvivenza iniziale per molto neonati prematuri. Tuttavia, il peso delle malattie polmonari continua oltre la terapia intensiva neonatale; i sopravvissuti sono a maggior rischio di riospedalizzazione correlata alle vie respiratorie e ridotta capacità polmonare. L'imaging polmonare del neonato è stato limitato alla valutazione clinica dei cambiamenti acuti nello stato respiratorio. Le modalità di imaging clinico più ampiamente accessibili, la radiografia e la tomografia computerizzata (TC), presentano limitazioni significative. La sensibilità della radiografia del torace nel contesto acuto è limitata perché i pazienti con disfunzione respiratoria significativa possono presentare solo anomalie radiografiche minori e, sebbene la TC sia considerata il gold standard per l'imaging polmonare clinico, non è ampiamente implementata perché i neonati possono richiedere la sedazione, specialmente per l'elevata risoluzione CT e sono particolarmente vulnerabili ai danni causati dalle radiazioni ionizzanti. Inoltre, la TC non è appropriata per la valutazione longitudinale a causa del legame tra l'esposizione seriale alle radiazioni e l'aumento del rischio di cancro.

Come tecnica non ionizzante, la risonanza magnetica (MRI) è una modalità ideale per l'imaging polmonare; in particolare nella popolazione infantile e pediatrica. Tuttavia, a causa della bassa densità protonica del parenchima polmonare (solo circa il 20% di quella dei tessuti solidi), delle numerose interfacce aria-tessuto che portano a un rapido decadimento del segnale e delle fonti di movimento cardiache e respiratorie che degradano ulteriormente la qualità dell'immagine, la risonanza magnetica ha giocato un ruolo limitato nella valutazione delle patologie polmonari. La risonanza magnetica polmonare del neonato è inoltre confusa dalle piccole dimensioni del paziente e dalla natura delicata del trasporto di un paziente in terapia intensiva neonatale allo scanner. Per superare queste limitazioni, è entrato in gioco l'uso di gas nobili inalati iperpolarizzati (HP) come l'elio-3 (3He) e lo xeno-129 (129Xe). Riempire gli spazi aerei all'interno dei polmoni con uno di questi gas HP fornisce segnale e contrasto sufficienti per ottenere immagini di qualità sulla risonanza magnetica.

C'è stato un ampio lavoro con HP 3He MRI sia nella popolazione adulta che in quella pediatrica, ma questo gas ha una fornitura estremamente limitata, il che lo rende sempre più costoso. Il 129Xe, invece, fa parte dell'atmosfera e come tale non risente di vincoli di offerta. Inoltre, lo xeno si dissolve nel tessuto polmonare e nel sangue, un processo associato a caratteristici cambiamenti nella frequenza di risonanza del 129Xe. Di conseguenza, l'assorbimento e il successivo trasporto del gas 129Xe da parte della circolazione polmonare possono essere monitorati, quantificati e analizzati per quanto riguarda la funzione polmonare con una risoluzione temporale e spaziale che non è fattibile con qualsiasi altra modalità non invasiva esistente.

In questo studio, la funzione polmonare in un massimo di 30 soggetti neonati sarà valutata utilizzando HP 129Xe MRI. I soggetti saranno neonati intubati e sedati con diagnosi nota di BPD. Sebbene questi soggetti abbiano malattie polmonari e possano essere intubati cronicamente, sono clinicamente stabili e non malati in fase acuta, diminuendo il rischio complessivo. Quando inalato, 129Xe può essere ripreso all'interno del parenchima polmonare. Utilizzando una serie di sequenze di impulsi MRI specializzate, verranno valutate le proprietà di diffusione e scambio gassoso del 129Xe nei polmoni di questi soggetti. Ciò consentirà agli investigatori di determinare la distribuzione regionale delle dimensioni alveolari, la pressione parziale dell'ossigeno, lo spessore della parete alveolare e l'efficienza del trasporto di gas della microvascolarizzazione all'interno del polmone. Ogni partecipante verrà sottoposto a imaging una volta utilizzando la risonanza magnetica HP 129Xe insieme alle sequenze di risonanza magnetica protonica aggiuntive di routine per valutare ulteriormente la struttura, il volume e la perfusione del parenchima polmonare.

L'obiettivo generale di questo studio è sviluppare parametri di funzionalità polmonare migliorati basati sull'imaging quantitativo per valutare la BPD e determinare le varianti fenotipiche della BPD utilizzando HP MRI. La risonanza magnetica HP gas offre informazioni aggiuntive che non possono essere ottenute con la TC, l'attuale gold standard per l'imaging di questo disturbo. Inoltre, la risonanza magnetica offre il vantaggio delle radiazioni non ionizzanti, che è tanto più importante nella popolazione pediatrica, in particolare all'interno di questa popolazione che può sottoporsi a esami TC ripetuti per tutta la vita. Sebbene anche i bambini più grandi e gli adulti possano trarre vantaggio da questa tecnologia, si spera che il miglioramento dell'imaging e della fenotipizzazione del BPD guiderà ulteriori perfezionamenti del trattamento di questo disturbo complesso.