Bruk av hyperpolarisert 129Xe MR Lung Imaging hos spedbarn

MR med hyperpolarisert xenon-129 og helium-3 edelgasser har blitt testet og brukt ved CCHMC hos voksne og barn over 4 år med en meget sterk sikkerhetsrekord. Sikkerheten til både helium-3 og xenon-129 er velkjent, med 3He brukes trygt og effektivt til å avbilde spedbarn, og 129Xe brukes mye hos barn i skolealder ved CCHMC og andre steder. Ved inhalering av en anoksisk gassblanding blandes denne blandingen med restvolumet av standard oksygenert pusteluft som forblir i lungen selv etter en normal utpust, og gir en hypoksisk pust. Dette utføres på MR-rom med pulsoksymetri.

Etterforskerne mener, basert på over to tiår med erfaring med disse edelgassene, at risikoen for prosedyren er svært lav og primært er relatert til tidevannshypoksisk inhalasjon. (Årsaken til den hypoksiske inhalasjonen er på grunn av de depolariserende effektene av O2 på det hyperpolariserte gass-MR-signalet.) En upublisert pilotstudie ved Cincinnati Children's Hospital ble derfor utført med spedbarn i alderen 0-5 måneder for å gi sikkerhetsdata for å utvide MR med gasser til den nyfødte befolkningen ved å pilotteste en kort hypoksisk utfordring i kontrollerte omgivelser. Studien ble utført i NICU og inkluderte en indusert 3-sekunders apnépustestopp med inhalert nitrogen (N2) mens spedbarnet ble nøye overvåket. Studien gikk trinnvis frem og begynte med 3 spedbarn på romluft, 3 spedbarn på oksygen med nesekanyle, deretter 3 spedbarn som for øyeblikket trenger respirasjonsstøtte med CPAP- eller RAM-kanyle. Etter hver kohort på 3 var det en sikkerhetsgjennomgang av PI og minst én under-I som også er et fakultetsmedlem i NICU for å fastslå sikkerheten før de går videre til neste kohort. Resultatene indikerer at prosedyren var gjennomførbar i disse populasjonene og var trygg. Det var ingen rapporterbare bivirkninger. Omtrent 20 sekunder etter pusten var det en forventet liten forbigående nedgang i SpO2 på omtrent 5 % som raskt (innen 5 sekunder) returnerte til baseline, og det var ingen signifikante endringer i hjertefrekvensen under prosedyren; viktigere, ingen prosedyre kreves å stoppe på grunn av uventede verdier. Mens denne pilotstudien brukte ultraren ~100 % N2 for å indusere en apneisk periode, vil graden av apné være lik eller betydelig mindre med denne protokollens xenon-apneiske perioder (Xe-konsentrasjoner på ~10-100 %, og vil derfor ikke introdusere noen apneiske forskjeller i den foreslåtte studien. Sikkerhet for denne forrige pilotstudien var basert på den mye mer strenge klinisk aksepterte hypoksiske utfordringen som ble brukt til å teste "fitness-to-fly" gjort på eldre spedbarn og barn så vel som voksne. I en forskningsstudie ble hypoksiutfordringstesten (HCT) utført på nyfødte så unge som <1 uke gamle med diagnoser prematuritet og BPD. Den prospektive observasjonsstudien ble utført på 3 grupper av spedbarn: friske spedbarn ≤7 dager gamle, premature spedbarn (≥34 uker CGA) uten BPD 2 til 3 dager før utskrivning, og premature spedbarn med BPD. Spedbarnene ble plassert i en kroppspletysmograf og inhalerte 15 % O2 mens de ble observert kontinuerlig i 20 minutter. Hvis SpO2 falt til 85 %, ble testen stoppet og ble registrert som en testfeil. I gruppe 1 (fullbårne spedbarn) var det 1 svikt av n=24 (4,2 % sviktprosent). I gruppe 2 (premature uten BPD) var det 12 feil av n=62 (19,4 % strykprosent). I gruppe 3 (prematurt med BPD) var det 16 feil av n=23 (69,6 % strykprosent). BPD-barnene nådde minimum SpO2 tidligere (gjennomsnittlig 8 minutter) enn premature spedbarn uten BPD (gjennomsnittlig 15 minutter). Mens "fitness-to-fly"-testen ikke utføres rutinemessig på Cincinnati Children's, og vanligvis bare brukes i høyden, er denne forrige studien med langvarig eksponering av hypoksi-utfordringen betydelig i sammenheng med denne protokollen ved at protokollen har betydelig mindre risiko (3-sekunders apnéperiode, i motsetning til langvarig hypoksi). Selv BPD-kohorten hadde vist motstandskraft med et gjennomsnittlig 8-minutters vindu før desaturasjon til 85 % SpO2.