129Xe MRI bij pediatrische patiënten met BPS

De meest voorkomende respiratoire complicatie van vroeggeboorte, bronchopulmonale dysplasie (BPD), gedefinieerd door een klinisch vastgestelde behoefte aan aanvullende zuurstofondersteuning op 36 weken postmenstruele leeftijd, is zelfs toegenomen in incidentie aangezien vooruitgang in klinische respiratoire zorg de initiële overlevingskansen voor zeer premature neonaten. De last van longziekte gaat echter verder dan de NICU; de overlevenden lopen een groter risico op ademhalingsgerelateerde heropname en verminderde longcapaciteit. Pulmonale beeldvorming van de pasgeborene is beperkt tot de klinische beoordeling van acute veranderingen in de ademhalingsstatus. De meest toegankelijke modaliteiten voor klinische beeldvorming, radiografie en computertomografie (CT), hebben aanzienlijke beperkingen. De gevoeligheid van thoraxfoto's in de acute setting is beperkt omdat patiënten met significante respiratoire disfunctie mogelijk slechts kleine radiografische afwijkingen vertonen, en hoewel CT wordt beschouwd als de gouden standaard voor klinische pulmonale beeldvorming, wordt het niet algemeen toegepast omdat neonaten mogelijk sedatie nodig hebben, vooral voor hoog- resolutie CT, en zijn bijzonder kwetsbaar voor schade door ioniserende straling. Bovendien is CT niet geschikt voor longitudinale beoordeling vanwege het verband tussen seriële blootstelling aan straling en een verhoogd risico op kanker.

Als niet-ioniserende techniek is magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) een ideale modaliteit voor pulmonale beeldvorming; in het bijzonder bij de zuigelingen- en pediatrische populatie. Desalniettemin heeft MRI, vanwege de lage protonendichtheid van het longparenchym (slechts ~ 20% van die van vaste weefsels), talrijke lucht-weefselinterfaces die leiden tot snel signaalverval, en cardiale en respiratoire bewegingsbronnen die de beeldkwaliteit verder verslechteren, speelde een beperkte rol bij de evaluatie van longpathologieën. Pulmonale MRI van de pasgeborene wordt bovendien verward door de kleine patiëntomvang en de delicate aard van het transporteren van een NICU-patiënt naar de scanner. Om deze beperkingen te overwinnen, is het gebruik van geïnhaleerde, gehyperpolariseerde (HP) edelgassen zoals helium-3 (3He) en xenon-129 (129Xe) een rol gaan spelen. Het vullen van de luchtruimten in de longen met een van deze HP-gassen zorgt voor voldoende signaal en contrast om kwaliteitsbeelden op MRI te verkrijgen.

Er is uitgebreid gewerkt met HP 3He MRI bij zowel volwassenen als kinderen, maar dit gas is zeer beperkt verkrijgbaar, waardoor het steeds duurder wordt. 129Xe daarentegen maakt deel uit van de atmosfeer en heeft als zodanig geen last van leveringsbeperkingen. Ook lost xenon op in het longweefsel en bloed, een proces dat gepaard gaat met karakteristieke verschuivingen in de resonantiefrequentie van 129Xe. Als gevolg hiervan kan de opname en het daaropvolgende transport van 129Xe-gas door de longcirculatie worden gecontroleerd, gekwantificeerd en geanalyseerd met betrekking tot de longfunctie met een temporele en ruimtelijke resolutie die onhaalbaar is met enige andere bestaande niet-invasieve modaliteit.

In deze studie zal de longfunctie bij maximaal 30 zuigelingen worden geëvalueerd met behulp van HP 129Xe MRI. De proefpersonen zullen geïntubeerde en verdoofde pasgeborenen zijn met een bekende diagnose van BPS. Hoewel deze proefpersonen een longziekte hebben en mogelijk chronisch geïntubeerd zijn, zijn ze klinisch stabiel en niet acuut ziek, waardoor het algehele risico afneemt. Bij inademing kan 129Xe worden afgebeeld in het longparenchym. Met behulp van een reeks gespecialiseerde MRI-pulssequenties zullen de diffusie- en gasuitwisselingseigenschappen van 129Xe in de longen van deze proefpersonen worden geëvalueerd. Dit zal de onderzoekers in staat stellen om de regionale verdeling van alveolaire maten, partiële zuurstofdruk, alveolaire wanddikte en gastransportefficiëntie van de microvasculatuur in de long te bepalen. Van elke deelnemer wordt één keer een beeld gemaakt met HP 129Xe MRI samen met de aanvullende routinematige protonen-MRI-sequenties om de structuur, het volume en de perfusie van het longparenchym verder te evalueren.

Het algemene doel van deze studie is het ontwikkelen van verbeterde, op kwantitatieve beeldvorming gebaseerde longfunctieparameters om BPS te evalueren en de fenotypische varianten van BPS te bepalen met behulp van HP MRI. HP-gas-MRI biedt aanvullende informatie die niet kan worden verkregen met CT, de huidige gouden standaard voor het in beeld brengen van deze aandoening. Verder biedt MRI het voordeel van niet-ioniserende straling, wat des te belangrijker is in de pediatrische populatie, met name binnen deze populatie die gedurende hun hele leven herhaalde CT-onderzoeken kan ondergaan. Hoewel oudere kinderen en volwassenen ook baat kunnen hebben bij deze technologie, zullen de verbeterde beeldvorming en fenotypering van BPS hopelijk leiden tot verdere verfijningen van de behandeling van deze complexe aandoening.