Valutazione dei polmoni espiantati mediante risonanza magnetica e test biologici (Xe MRI in ILD)

Permane l’urgente necessità di migliorare il fenotipo delle malattie polmonari interstiziali, prevederne le traiettorie, monitorare la progressione e misurare la risposta al trattamento. Poiché la patologia ILD è spazialmente e temporalmente eterogenea, il problema richiede una valutazione polmonare tridimensionale (3D). A tal fine, i modelli di imaging TC sono fondamentali nella diagnosi di IPF, ma tale imaging strutturale è insensibile al cambiamento dello stato funzionale. Pertanto, abbiamo sviluppato la risonanza magnetica 129Xe iperpolarizzata (HP), le cui proprietà uniche consentono una valutazione funzionale 3D rapida e non invasiva della distribuzione del gas inalato negli spazi aerei, nonché del suo assorbimento nell'interstizio polmonare (tessuti barriera) e trans -fer ai globuli rossi capillari polmonari (RBC). Questo modo di sondare lo scambio gassoso regionale conferisce sensibilità all'ispessimento della barriera interstiziale su scala micron e al trasferimento locale ridotto di globuli rossi. Abbiamo utilizzato la risonanza magnetica 129Xe per prevedere esiti come la morte o la necessità di trapianto e abbiamo fornito prove preliminari che dimostrano che l'assorbimento della barriera è un indicatore sensibile e precoce della risposta alla terapia. Questi progressi hanno portato alla richiesta di una più ampia diffusione, che determina l’urgente necessità di armonizzare i protocolli di acquisizione e i metodi di quantificazione.

Questo lavoro sarà condotto da 4 centri collaboranti: la Duke University, l'Università di Cincinnati, il Cincinnati Children's Hospital Medical Center e l'Università del Wisconsin. Il Cincin-nati Children's opererà secondo il proprio protocollo IRB e IND, ma ciascuno condividerà dati e tecniche di acquisizione di immagini al fine di stabilire le migliori pratiche. Gli scopi specifici del lavoro sono:

Obiettivo 1 - Massimizzare e misurare la ripetibilità delle metriche MRI/MRS 129Xe su piattaforme MRI. Miglioreremo la ripetibilità pubblicata di ±15-20% armonizzando i protocolli MRI/MRS mediante un migliore coaching, un'erogazione della dose ottimizzata e adattando il volume della dose inalata al singolo paziente. Utilizzando questi approcci, ciascun centro dimostrerà coefficienti di ripetibilità di ±6% o migliori nei pazienti con ILD.

Obiettivo 2 - Stabilire un'analisi quantitativa armonizzata degli scambi gassosi MRI/MRS. Distribuiremo un pacchetto di ricostruzione e analisi che consentirà agli utenti di una qualsiasi delle tre principali piattaforme di fornitori di risonanza magnetica di ottenere analisi quantitative robuste e in tempo reale di immagini e spettri. Dimostreremo che le coorti di riferimento sane sono equivalenti al ± 10% in 4 centri e lo utilizzeremo per costruire le distribuzioni di riferimento sane multi-sito definitive.

Obiettivo 3: implementare un quadro clinico per identificare la fibrosi attiva e l'invecchiamento normale. Per posizionare la tecnologia per l'implementazione e l'interpretazione clinica, svilupperemo un modello fisiologico che incorpora metriche di ventilazione, barriera e RBC per spiegare i fattori sottostanti responsabili della capacità di diffusione (DLCO) e del coefficiente di trasferimento (KCO) di un dato paziente. Questo quadro sarà distribuito ai lettori che differenzieranno l'ILD dal normale invecchiamento.

I risultati attesi sono 1) implementare protocolli di acquisizione e analisi robusti e standardizzati tra centri e piattaforme di scansione, 2) stabilire metodi e standard per massimizzare la ripetibilità di ciascuna metrica di imaging dello scambio di gas e 3) fornire gli strumenti e la struttura necessario utilizzare la risonanza magnetica 129Xe per caratterizzare la malattia e valutare l'efficacia terapeutica. Nel complesso, questo programma consentirà sperimentazioni rapide e innovative che accelereranno i progressi nello studio e nel trattamento della malattia polmonare fibrotica. Sebbene questo studio di sviluppo tecnico sia focalizzato su soggetti sani e su soggetti affetti da ILD, l'impiego di questi metodi di risonanza magnetica non invasiva dovrebbe apportare benefici allo studio della malattia polmonare interstiziale in modo più ampio, nonché di altre condizioni di compromissione dello scambio gassoso come la malattia polmonare malattie vascolari, BPCO e COVID-19.