Xenon-129 Lung Magnetic Resonance Imaging: studie van gezonde vrijwilligers en deelnemers met longziekte

Hypergepolariseerde edelgas magnetische resonantie (MR) longbeeldvorming is een relatief nieuwe beeldvormingsmethode die weergave van zowel longfunctie als morfologie mogelijk maakt. Hypergepolariseerde gassen zijn een nieuwe klasse van MR-contrastmiddelen die bij inademing MR-beelden met een hoge temporele en ruimtelijke resolutie van de luchtruimten van de longen geven. Aangezien er geen sprake is van ioniserende straling, is MR-beeldvorming met gehyperpolariseerd gas ideaal voor de evaluatie van longziekten, vooral bij kinderen. Met gehyperpolariseerde gassen worden de kernspins van de gasatomen buiten de MR-scanner op één lijn gebracht via een proces dat optisch pompen wordt genoemd; dit levert hoge polarisaties op en maakt visualisatie van de luchtruimten van de longen met MR-beeldvorming mogelijk (ondanks de lage fysieke dichtheid van het gas in de long). Twee niet-radioactieve (d.w.z. stabiele) isotopen van de edelgassen helium-3 en xenon-129 kunnen worden gehyperpolariseerd. Tot voor kort konden hogere polarisaties worden bereikt met helium-3 dan met xenon-129, dus bij mensen werd helium-3 vaker gebruikt voor hypergepolariseerde gas-MR-beeldvorming van de longen. Onlangs is de technologie ontwikkeld om grote hoeveelheden sterk gepolariseerd xenon-129 te leveren. Helium-3-gas is ook extreem duur en aangezien er beperkte gasreserves zijn, moeilijk te verkrijgen voor onderzoek. In tegenstelling tot helium-3 is xenon-129, dat van nature in de atmosfeer aanwezig is, goedkoper en gemakkelijker te verkrijgen voor beeldvorming.

Verschillende toepassingen van xenon-129 MR-beeldvorming zijn in ontwikkeling, waaronder diffusiegewogen en relaxatiegewogen beeldvorming. Deze technieken maken gebruik van het feit dat de mate van verlies van xenon-129-polarisatie aanzienlijk wordt beïnvloed door de lokale bloedstroom en concentratie van moleculaire zuurstof, evenals de beperking van xenon-129-diffusie door kleine afmetingen van de luchtwegruimte. Deze gegevens kunnen worden gebruikt om kaarten van de longen te maken die de regionale ventilatie/perfusie en de afmetingen van de micro-luchtwegen weerspiegelen. Andere gegevens die kunnen worden verkregen met xenon-129 MRI omvatten de volumes van geventileerde en ongeventileerde longen die vervolgens kunnen worden geanalyseerd om de homogeniteit van de gasverdeling binnen de luchtruimten te bepalen. Deze gegevens kunnen worden gebruikt om de structurele en functionele veranderingen in de longen te bestuderen die verband houden met longziekten zoals CF en astma. Het zou een diagnostisch hulpmiddel kunnen zijn dat longziekten gevoeliger kan detecteren dan de huidige gouden standaardmetingen van spirometrie en plethysmografie, en zo onherstelbare en onomkeerbare schade aan de longen in de vroege stadia van de ziekte kan voorkomen.