Zastosowanie hiperspolaryzowanego obrazowania płuc 129Xe MR u niemowląt

MRI z hiperspolaryzowanymi gazami szlachetnymi, ksenonem-129 i helem-3, został przetestowany i wykorzystany w CCHMC u dorosłych i dzieci w wieku powyżej 4 lat, uzyskując bardzo dobre wyniki w zakresie bezpieczeństwa. Bezpieczeństwo zarówno helu-3, jak i ksenonu-129 jest dobrze znane, przy czym 3He jest używany bezpiecznie i skutecznie do obrazowania niemowląt, a 129Xe jest szeroko stosowany u dzieci w wieku szkolnym w CCHMC i innych miejscach. Podczas wdychania beztlenowej mieszaniny gazów mieszanina ta miesza się z resztkową objętością standardowego natlenionego powietrza do oddychania, które pozostaje w płucach nawet po normalnym wydechu, dając oddech z niedotlenieniem. Odbywa się to w sali MRI z pulsoksymetrią.

Badacze uważają, opierając się na ponad dwudziestoletnim doświadczeniu z tymi gazami szlachetnymi, że ryzyko zabiegu jest bardzo niskie i dotyczy przede wszystkim pływowej inhalacji hipoksemicznej. (Powodem wdychania z niedotlenieniem jest depolaryzujący wpływ O2 na sygnał MRI hiperspolaryzowanego gazu). W związku z tym przeprowadzono nieopublikowane pilotażowe studium wykonalności w Cincinnati Children's Hospital z udziałem niemowląt w wieku od 0 do 5 miesięcy w celu dostarczenia danych dotyczących bezpieczeństwa w celu rozszerzenia MRI z gazami na populację noworodków poprzez pilotażowe przetestowanie krótkiej prowokacji hipoksją w kontrolowanych warunkach. Badanie przeprowadzono na OIOM-ie dla noworodków i obejmowało indukowane 3-sekundowe wstrzymanie oddechu na bezdechu za pomocą wdychanego azotu (N2), podczas gdy niemowlę było ściśle monitorowane. Badanie postępowało stopniowo, zaczynając od 3 niemowląt na powietrzu pokojowym, 3 niemowląt na tlenie z kaniulą do nosa, a następnie 3 niemowląt wymagających obecnie wspomagania oddychania za pomocą kaniuli CPAP lub RAM. Po każdej 3-osobowej kohorcie PI i co najmniej jeden Sub-I, który jest również członkiem wydziału na OIOM-ie dla noworodków, przeprowadzał przegląd bezpieczeństwa w celu określenia bezpieczeństwa przed przejściem do następnej kohorty. Wyniki wskazują, że procedura była wykonalna w tych populacjach i była bezpieczna. Nie wystąpiły żadne zdarzenia niepożądane podlegające zgłoszeniu. Około 20 sekund po wstrzymaniu oddechu wystąpił oczekiwany niewielki przejściowy spadek SpO2 o około 5%, który szybko (w ciągu 5 sekund) powrócił do wartości wyjściowej, a podczas zabiegu nie wystąpiły istotne zmiany częstości akcji serca; co ważne, żadna procedura nie wymagała zatrzymania z powodu nieoczekiwanych wartości. Chociaż w tym badaniu pilotażowym wykorzystano ultraczysty ~100% N2 do wywołania okresu bezdechu, stopień bezdechu będzie podobny lub znacznie mniejszy w przypadku ksenonowych okresów bezdechu w tym protokole (stężenia Xe ~10-100%, a zatem nie wprowadzi żadnych różnic w bezdechu w proponowane badanie. Bezpieczeństwo w tym poprzednim badaniu pilotażowym opierało się na znacznie bardziej rygorystycznych, zaakceptowanych klinicznie prowokacjach z niedotlenieniem, stosowanych do testowania „zdolności do lotu” przeprowadzanych na starszych niemowlętach i dzieciach, a także dorosłych. W jednym z badań przeprowadzono test prowokacji hipoksją (HCT) u noworodków w wieku poniżej 1 tygodnia z rozpoznaniem wcześniactwa i BPD. Prospektywne badanie obserwacyjne przeprowadzono na 3 grupach niemowląt: zdrowe niemowlęta donoszone w wieku ≤7 dni, wcześniaki (≥34 tygodnie CGA) bez BPD 2–3 dni przed wypisem ze szpitala oraz wcześniaki z BPD. Niemowlęta umieszczono w pletyzmografie ciała i wdychano 15% O2, obserwując w sposób ciągły przez 20 minut. Jeśli SpO2 spadło do 85%, test był zatrzymywany i rejestrowany jako niepowodzenie testu. W grupie 1 (niemowlęta urodzone w terminie) wystąpiło 1 niepowodzenie na n=24 (wskaźnik niepowodzeń 4,2%). W grupie 2 (wcześniaki bez BPD) wystąpiło 12 niepowodzeń na n=62 (odsetek niepowodzeń 19,4%). W grupie 3 (wcześniak z BPD) wystąpiło 16 niepowodzeń z n=23 (odsetek niepowodzeń 69,6%). Niemowlęta z BPD osiągnęły minimalne SpO2 wcześniej (średnio 8 minut) niż wcześniaki bez BPD (średnio 15 min). Chociaż test „zdolności do lotu” nie jest rutynowo wykonywany w Cincinnati Children's i jest zwykle wykonywany tylko na wysokości, to poprzednie badanie z długotrwałą ekspozycją na prowokację hipoksją jest istotne w kontekście tego protokołu, ponieważ protokół znacząco mniejsze ryzyko (3-sekundowy okres bezdechu, w przeciwieństwie do długotrwałego niedotlenienia). Nawet kohorta z BPD wykazywała odporność ze średnim 8-minutowym oknem przed desaturacją do 85% SpO2.