129Xe MR i pediatrisk populasjon med BPD

Den vanligste respiratoriske komplikasjonen ved prematur fødsel, bronkopulmonal dysplasi (BPD), definert av et klinisk vurdert behov for supplerende oksygenstøtte ved 36 uker post-menstruell alder, har faktisk økt i forekomst ettersom fremskritt innen klinisk åndedrettspleie har forbedret initial overlevelse i svært lang tid. premature nyfødte. Imidlertid fortsetter belastningen av lungesykdom utover NICU; de overlevende har større risiko for respirasjonsrelatert rehospitalisering og redusert lungekapasitet. Pulmonal avbildning av nyfødt har vært begrenset til klinisk vurdering av akutte endringer i respirasjonsstatus. De mest tilgjengelige kliniske avbildningsmodalitetene, røntgen og computertomografi (CT), har betydelige begrensninger. Røntgenbildets følsomhet i akutte omgivelser er begrenset fordi pasienter med betydelig respiratorisk dysfunksjon kan vise bare mindre røntgenavvik, og selv om CT anses som gullstandarden for klinisk lungeavbildning, er den ikke implementert i stor utstrekning fordi nyfødte kan trenge sedasjon, spesielt for høy- oppløsning CT, og er spesielt utsatt for skade fra ioniserende stråling. Videre er CT ikke egnet for longitudinell vurdering på grunn av sammenhengen mellom seriell strålingseksponering og økt kreftrisiko.

Som en ikke-ioniserende teknikk er magnetisk resonansavbildning (MRI) en ideell modalitet for pulmonal avbildning; spesielt i spedbarns- og pediatriske populasjoner. Ikke desto mindre, på grunn av den lave protontettheten til lungeparenkymet (bare ~20 % av fastvev), mange luft-vev-grensesnitt som fører til raskt signalforfall, og hjerte- og respiratoriske bevegelseskilder som ytterligere forringer bildekvaliteten, har MR spilte en begrenset rolle i evalueringen av lungepatologier. Lunge-MR av den nyfødte forvirres i tillegg av liten pasientstørrelse og den delikate naturen ved å transportere en NICU-pasient til skanneren. For å overvinne disse begrensningene har bruk av inhalerte, hyperpolariserte (HP) edelgasser som helium-3 (3He) og xenon-129 (129Xe) kommet inn i bildet. Å fylle luftrommene i lungene med en av disse HP-gassene gir nok signal og kontrast til å få kvalitetsbilder på MR.

Det har vært omfattende arbeid med HP 3He MR i både den voksne og pediatriske befolkningen, men denne gassen er i ekstremt begrenset tilgang, noe som gjør den stadig dyrere. 129Xe, på den annen side, er en del av atmosfæren og lider som sådan ikke av forsyningsbegrensninger. Også xenon løses opp i lungevevet og blodet, en prosess som er assosiert med karakteristiske endringer i resonansfrekvensen til 129Xe. Som et resultat kan opptak og påfølgende transport av 129Xe-gass av lungesirkulasjonen overvåkes, kvantifiseres og analyseres med hensyn til lungefunksjon ved en tidsmessig og romlig oppløsning som er umulig med enhver annen eksisterende ikke-invasiv modalitet.

I denne studien vil lungefunksjonen hos opptil 30 spedbarnspersoner bli evaluert ved hjelp av HP 129Xe MR. Forsøkspersonene vil intuberes og sederes nyfødte med kjent diagnose av BPD. Selv om disse personene har lungesykdom og kan være kronisk intubert, er de stabile klinisk og ikke akutt syke, noe som reduserer den totale risikoen. Ved inhalering kan 129Xe avbildes i lungeparenkymet. Ved å bruke et sett med spesialiserte MR-pulssekvenser vil diffusjons- og gassutvekslingsegenskapene til 129Xe i lungene til disse forsøkspersonene bli evaluert. Dette vil gjøre det mulig for etterforskerne å bestemme den regionale fordelingen av alveolære størrelser, partialtrykk av oksygen, alveolar veggtykkelse og gasstransporteffektivitet til mikrovaskulaturen i lungen. Hver deltaker vil bli avbildet én gang ved hjelp av HP 129Xe MR sammen med de ekstra rutinemessige proton MR-sekvensene for ytterligere å evaluere strukturen, volumet og perfusjonen av lungeparenkymet.

Det overordnede målet med denne studien er å utvikle forbedrede kvantitative avbildningsbaserte lungefunksjonsparametere for å evaluere BPD og bestemme de fenotypiske variantene av BPD ved bruk av HP MRI. HP gass MRI tilbyr tilleggsinformasjon som ikke kan oppnås med CT, den gjeldende gullstandarden for bildediagnostikk av denne lidelsen. Videre gir MR fordelen med ikke-ioniserende stråling, som er desto viktigere i den pediatriske befolkningen, spesielt i denne populasjonen som kan få gjentatte CT-undersøkelser gjennom hele livet. Selv om eldre barn og voksne også kan ha nytte av denne teknologien, vil den forbedrede avbildningen og fenotypingen av BPD forhåpentligvis veilede videre behandlingsforbedringer av denne komplekse lidelsen.