Ocena eksplantowanych płuc za pomocą MRI i testów biologicznych (Xe MRI in ILD)

Pozostaje pilna potrzeba lepszego fenotypowania śródmiąższowych chorób płuc, przewidywania trajektorii, monitorowania postępu i pomiaru odpowiedzi na leczenie. Ponieważ patologia ILD jest niejednorodna przestrzennie i czasowo, problem wymaga trójwymiarowej (3D) oceny płuc. W tym celu wzorce obrazowania CT mają kluczowe znaczenie w diagnostyce IPF, ale takie obrazowanie strukturalne jest niewrażliwe na zmianę stanu funkcjonalnego. W związku z tym opracowaliśmy hiperpolaryzowany (HP) rezonans magnetyczny 129Xe, którego unikalne właściwości umożliwiają szybką, nieinwazyjną, funkcjonalną ocenę 3D dystrybucji wdychanych gazów w przestrzeniach powietrznych, a także ich wychwytu w śródmiąższu płuc (tkankach barierowych) i trans. -fer do czerwonych krwinek włośniczkowych płuc (RBC). Ten sposób badania regionalnej wymiany gazowej zapewnia wrażliwość na pogrubienie bariery międzywęzłowej w skali mikronowej i lokalnie zmniejszony transfer czerwonych krwinek. Wykorzystaliśmy rezonans magnetyczny 129Xe do przewidywania wyników, takich jak śmierć lub potrzeba przeszczepu, i przedstawiliśmy wstępne dowody wskazujące, że wychwyt bariery jest czułym i wczesnym markerem odpowiedzi na terapię. Postępy te doprowadziły do ​​zapotrzebowania na szersze rozpowszechnianie wyników, co stwarza pilną potrzebę harmonizacji protokołów akwizycji i metod kwantyfikacji.

Prace te będą prowadzone przez 4 współpracujące ośrodki – Uniwersytet Duke, Uniwersytet Cin-cinnati, Centrum Medyczne Szpitala Dziecięcego w Cincinnati i Uniwersytet Wisconsin. Cincin-nati Children's będzie działać w oparciu o własny protokół IRB i IND, ale każda z nich będzie udostępniać dane i techniki obrazowania w celu ustalenia najlepszych praktyk. Cele szczegółowe pracy to:

Cel 1 — maksymalizacja i pomiar powtarzalności wskaźników 129Xe MRI/MRS na platformach MRI. Poprawimy opublikowaną powtarzalność wynoszącą ± 15–20% poprzez harmonizację protokołów MRI/MRS poprzez ulepszone szkolenie, zoptymalizowane podawanie dawki i dostosowanie objętości wdychanej dawki do indywidualnego pacjenta. Stosując te podejścia, każdy ośrodek wykaże współczynniki powtarzalności wynoszące ±6% lub lepsze u pacjentów z ILD.

Cel 2 – Ustanowienie zharmonizowanej analizy ilościowej wymiany gazowej MRI/MRS. Wdrożymy pakiet do rekonstrukcji i analizy, umożliwiający użytkownikom dowolnej z trzech platform dostawców MRI uzyskanie solidnej analizy ilościowej obrazów i widm w czasie rzeczywistym. Wykażemy, że zdrowe kohorty referencyjne są równoważne ± 10% w 4 ośrodkach i wykorzystamy to do zbudowania ostatecznych zdrowych rozkładów referencyjnych w wielu ośrodkach.

Cel 3 – wdrożenie ram klinicznych w celu identyfikacji aktywnego zwłóknienia i normalnego starzenia się. Aby przygotować technologię do wdrożenia i interpretacji klinicznej, opracujemy model fizjologiczny obejmujący metryki wentylacji, bariery i RBC w celu wyjaśnienia podstawowych czynników odpowiedzialnych za zdolność dyfuzyjną (DLCO) i współczynnik przenikania (KCO) danego pacjenta. Ramy te zostaną udostępnione czytelnikom, którzy odróżnią ILD od normalnego starzenia się.

Oczekiwane wyniki to 1) wdrożenie solidnych i ustandaryzowanych protokołów akwizycji i analizy w ośrodkach i platformach skanerów, 2) ustalenie metod i standardów maksymalizacji powtarzalności każdego miernika obrazowania wymiany gazowej oraz 3) zapewnienie narzędzi i ram konieczne było zastosowanie rezonansu magnetycznego 129Xe do scharakteryzowania choroby i oceny skuteczności terapeutycznej. Łącznie program ten umożliwi szybkie i innowacyjne badania, które przyspieszą postęp w badaniu i leczeniu zwłóknieniowej choroby płuc. Chociaż to badanie rozwoju technicznego koncentruje się na zdrowych ochotnikach i osobach z ILD, zastosowanie tych nieinwazyjnych metod MRI powinno przynieść korzyści w szerszym badaniu śródmiąższowej choroby płuc, a także innych schorzeń związanych z upośledzeniem wymiany gazowej, takich jak choroby płuc choroby naczyniowe, POChP i Covid-19.