Obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego płuc hiperspolaryzowanego ksenonu-129: badanie pilotażowe zdrowego dorosłego ochotnika

Wraz z pojawieniem się nowatorskich ulepszeń akwizycji obrazu w sprzęcie i oprogramowaniu, obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (MRI) może stać się ważnym narzędziem do oceny struktury i funkcji płuc. W szczególności zastosowanie hiperspolaryzowanego gazu szlachetnego, takiego jak 129Xe, zostało wykorzystane do zbadania zależności strukturalnych i funkcjonalnych w płucach zarówno zdrowych osób, jak i pacjentów z chorobami płuc (1,2). W przeciwieństwie do obrazowania MRI opartego na protonach, gaz 129Xe jest używany jako „środek kontrastowy” do bezpośredniej wizualizacji dróg oddechowych, a tym samym obrazowania wentylacji. Podczas gdy normalna gęstość gazu jest zbyt niska, aby wytworzyć łatwo wykrywalny sygnał, można temu zaradzić poprzez sztuczne zwiększenie ilości polaryzacji na jednostkę objętości za pomocą pompowania optycznego (3).

Obrazowanie MR płuc z hiperspolaryzowanym gazem szlachetnym jest stosunkowo nową metodą obrazowania, która umożliwia obrazowanie zarówno czynności, jak i morfologii płuc [4-9]. Gazy hiperspolaryzowane to nowa klasa środków kontrastowych do rezonansu magnetycznego, które po wdychaniu dostarczają obrazów MR o wysokiej rozdzielczości czasowej i przestrzennej przestrzeni powietrznych płuc. Ponieważ nie występuje promieniowanie jonizujące, obrazowanie MR w gazie hiperspolaryzowanym jest idealne do oceny chorób płuc. W przypadku gazów hiperspolaryzowanych spiny jądrowe atomów gazu są wyrównane na zewnątrz skanera MR w procesie zwanym pompowaniem optycznym; daje to wysokie polaryzacje i umożliwia wizualizację przestrzeni powietrznych płuc za pomocą obrazowania MR (pomimo niskiej gęstości fizycznej gazu w płucach). Dwa nieradioaktywne (tj. stabilne) izotopy gazów szlachetnych 3He i 129Xe mogą ulegać hiperpolaryzacji. Do niedawna wyższe polaryzacje można było uzyskać za pomocą 3He niż za pomocą 129Xe, dlatego u ludzi 3He był częściej używany do obrazowania MR płuc w gazach hiperspolaryzowanych [10-15]. Ostatnio opracowano technologię dostarczania dużych ilości silnie spolaryzowanego 129Xe [16].

Trwają prace nad kilkoma zastosowaniami obrazowania 129Xe MRI, w tym obrazowaniem ważonym dyfuzją i relaksacją (17-19). Techniki te wykorzystują fakt, że na szybkość utraty polaryzacji 129Xe istotny wpływ ma lokalny przepływ krwi i stężenie tlenu cząsteczkowego, a także ograniczenie dyfuzji 129Xe przez małe wymiary przestrzeni dróg oddechowych. Dane te można wykorzystać do stworzenia map płuc odzwierciedlających regionalną wentylację/perfuzję i rozmiary mikrodrogówek. Inne dane, które można uzyskać za pomocą 129Xe MRI, obejmują objętości wentylowanych i niewentylowanych płuc, które można następnie analizować w celu określenia jednorodności dystrybucji gazu w przestrzeniach powietrznych (17).

Cele studiów to:

• Ilościowa ocena cewki piersiowej 3T 129Xe pod kątem jakości obrazu oraz komfortu/wydajności cewki.
• Określenie zakresu możliwych nowych sekwencji impulsów w połączeniu z cewką i inhalacją gazu 129Xe u zdrowych ochotników.