Uso dell'imaging polmonare iperpolarizzato 129Xe MR nei neonati

La risonanza magnetica con gas nobili xenon-129 ed elio-3 iperpolarizzati è stata testata e utilizzata presso il CCHMC in adulti e bambini di età superiore ai 4 anni con un record di sicurezza molto elevato. La sicurezza sia dell'elio-3 che dello xeno-129 è ben nota, con 3He utilizzato in modo sicuro ed efficace per l'imaging dei neonati e 129Xe ampiamente utilizzato nei bambini in età scolare al CCHMC e altrove. Dopo l'inalazione di una miscela di gas anossico, questa miscela si mescola con il volume residuo di aria respirabile ossigenata standard che rimane nei polmoni anche dopo una normale espirazione, producendo un respiro ipossico. Questo viene eseguito nella sala MRI con pulsossimetria.

Gli investigatori ritengono, sulla base di oltre 2 decenni di esperienza con questi gas nobili, che il rischio della procedura sia molto basso e si riferisca principalmente all'inalazione ipossica di marea. (Il motivo dell'inalazione ipossica è dovuto agli effetti depolarizzanti dell'O2 sul segnale MRI del gas iperpolarizzato.) Pertanto, è stato condotto uno studio di fattibilità pilota non pubblicato presso il Cincinnati Children's Hospital con bambini di età compresa tra 0 e 5 mesi per fornire dati sulla sicurezza per espandere la risonanza magnetica con gas alla popolazione neonatale testando brevemente una sfida ipossica in un ambiente controllato. Lo studio è stato condotto in terapia intensiva neonatale e comprendeva un'apnea indotta da 3 secondi di apnea con azoto inalato (N2) mentre il bambino veniva attentamente monitorato. Lo studio è progredito gradualmente iniziando con 3 neonati in aria ambiente, 3 neonati in ossigeno con cannula nasale, quindi 3 neonati che attualmente richiedono supporto respiratorio con CPAP o cannula RAM. Dopo ogni coorte di 3, c'è stata una revisione della sicurezza da parte del PI e di almeno un Sub-I che è anche un membro della facoltà della terapia intensiva neonatale per determinare la sicurezza prima di passare alla coorte successiva. I risultati indicano che la procedura era fattibile in queste popolazioni ed era sicura. Non ci sono stati eventi avversi segnalabili. Circa 20 secondi dopo l'apnea, si è verificato un piccolo calo transitorio previsto della SpO2 di circa il 5% che è tornato rapidamente (entro 5 secondi) al valore basale e non si sono verificati cambiamenti significativi nella frequenza cardiaca durante la procedura; importante, nessuna procedura ha richiesto l'arresto a causa di valori imprevisti. Sebbene questo studio pilota abbia utilizzato N2 ultrapuro ~100% per indurre un periodo di apnea, il grado di apnea sarà simile o significativamente inferiore con i periodi di apnea allo xeno di questo protocollo (concentrazioni di Xe di ~10-100%, e quindi non introdurrà differenze apneiche in lo studio proposto. La sicurezza per questo precedente studio pilota si basava sulla sfida ipossica accettata clinicamente molto più rigorosa utilizzata per testare la "idoneità al volo" eseguita su neonati e bambini più grandi e adulti. In uno studio di ricerca, il test di provocazione dell'ipossia (HCT) è stato eseguito su neonati di età inferiore a 1 settimana con diagnosi di prematurità e BPD. Lo studio osservazionale prospettico è stato condotto su 3 gruppi di neonati: neonati a termine sani a ≤7 giorni di età, neonati pretermine (≥34 settimane CGA) senza BPD 2-3 giorni prima della dimissione e neonati prematuri con BPD. I neonati sono stati collocati in un pletismografo corporeo e hanno inalato il 15% di O2 durante l'osservazione continua per 20 minuti. Se la SpO2 scendeva all'85%, il test veniva interrotto e registrato come test fallito. Nel Gruppo 1 (neonati a termine), si è verificato 1 fallimento su n=24 (tasso di fallimento del 4,2%). Nel Gruppo 2 (pretermine senza BPD), ci sono stati 12 fallimenti su n=62 (tasso di fallimento del 19,4%). Nel Gruppo 3 (pretermine con BPD), ci sono stati 16 fallimenti su n=23 (tasso di fallimento del 69,6%). I neonati BPD hanno raggiunto la SpO2 minima prima (in media 8 minuti) rispetto ai neonati prematuri senza BPD (in media 15 minuti). Mentre il test di "idoneità al volo" non viene eseguito di routine al Cincinnati Children's, ed è tipicamente utilizzato solo in quota, questo studio precedente con una lunga esposizione alla sfida dell'ipossia è significativo nel contesto di questo protocollo in quanto il protocollo ha significativamente meno rischio (periodo di apnea di 3 secondi, al contrario di una lunga ipossia). Anche la coorte BPD aveva mostrato resilienza con una finestra media di 8 minuti prima della desaturazione all'85% di SpO2.