Xenon-129 Lung Magnetic Resonance Imaging: Studie av friske frivillige og deltakere med lungesykdom

Hyperpolarisert edelgassmagnetisk resonans (MR) lungeavbildning er en relativt ny avbildningsmetode som tillater skildring av både lungefunksjon og morfologi. Hyperpolariserte gasser er en ny klasse av MR-kontrastmidler som, når de inhaleres, gir høy tidsmessig og romlig oppløsning MR-bilder av lungeluftrommene. Siden ingen ioniserende stråling er involvert, er hyperpolarisert gass-MR-avbildning ideell for evaluering av lungesykdommer, spesielt hos barn. Med hyperpolariserte gasser bringes kjernefysiske spinn av gassatomene på linje utenfor MR-skanneren via en prosess som kalles optisk pumping; dette gir høye polarisasjoner og tillater visualisering av lungeluftrommene med MR-avbildning (til tross for den lave fysiske tettheten til gassen i lungen). To ikke-radioaktive (dvs. stabile) isotoper av edelgassene helium-3 og xenon-129 kan hyperpolariseres. Inntil nylig kunne høyere polarisasjoner oppnås med helium-3 enn med xenon-129, så hos mennesker ble helium-3 mer vanlig brukt til hyperpolarisert gass-MR-avbildning av lungene. Nylig har teknologien blitt utviklet for å gi store mengder høypolarisert xenon-129. Helium-3-gass er også ekstremt dyrt og siden det er begrensede reserver av gassen, vanskelig å skaffe til forskning. I motsetning til helium-3, siden xenon-129 er naturlig tilstede i atmosfæren, er det rimeligere og enklere å skaffe for bildebehandling.

Flere anvendelser av xenon-129 MR-avbildning er under utvikling, inkludert diffusjonsvektet og avslapningsvektet avbildning. Disse teknikkene drar fordel av det faktum at hastigheten for tap av xenon-129-polarisering er betydelig påvirket av den lokale blodstrømmen og konsentrasjonen av molekylært oksygen, samt begrensningen av xenon-129-diffusjon av små luftveisromsdimensjoner. Disse dataene kan brukes til å lage kart over lungen som reflekterer regional ventilasjon/perfusjon og mikroluftveisstørrelser. Andre data som kan oppnås med xenon-129 MR inkluderer volumene av ventilerte og uventilerte lunger som deretter kan analyseres for å bestemme homogeniteten til gassfordelingen i luftrommene. Disse dataene kan brukes til å studere de strukturelle og funksjonelle endringene som finner sted i lungene forbundet med lungesykdommer som CF og astma. Det kan gi et diagnostisk verktøy som er i stand til å oppdage lungesykdommer mer følsomt enn dagens gullstandardmålinger av spirometri og pletysmografi, og dermed forhindre irreparabel og irreversibel skade på lungene i de tidlige stadiene av sykdommen.