Гиперполяризованная МРТ 129Xe для визуализации функции легких

Ожидается, что неинвазивная визуализация легочной функции даст важную информацию, необходимую для стимулирования прогресса в описании и лечении хронических легочных заболеваний. В настоящее время основной диагностической мерой является исследование функции легких (PFT), которое было введено в середине 19 века, но до сих пор остается стандартом лечения. Преимущество PFT заключается в том, что они неинвазивны и широко доступны, но страдают от плохой чувствительности и высокой вариабельности. Таким образом, PFT неэффективны для оценки терапевтического ответа или прогрессирования заболевания в разумных временных масштабах, учитывая частую гетерогенность заболевания и компенсаторные механизмы легких.

Давно признано, что для улучшения чувствительности требуется регионарная оценка легких. С этой целью такие методы, как компьютерная томография (КТ), позволяют получить представление о структуре легких, но необходимо сделать вывод о функции легких. Однако большую озабоченность вызывает высокая доза облучения, связанная с КТ, которая препятствует частому продольному динамическому наблюдению. В качестве альтернативы возможна регионарная визуализация как вентиляции, так и перфузии с использованием методов ядерной медицины, таких как планарная сцинтиграфия, однофотонная компьютерная томография (ОФЭКТ) или позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ). Однако, как и в случае КТ, все эти методы подвергают субъекта воздействию ионизирующего излучения и не могут применяться последовательно без острой клинической необходимости. Кроме того, эти методы ядерной визуализации имеют низкое пространственное и временное разрешение.

Ключевая роль HP 129Xe MRI заключается в том, что он может обеспечить неинвазивную визуализацию с высоким разрешением всех аспектов легочной структуры и функции. Недавно мы продемонстрировали МРТ HP 129Xe для визуализации легочной вентиляции с высоким разрешением, а также возможность показать аномалии альвеолярной микроструктуры, связанные с эмфиземным фенотипом ХОБЛ. Мы также продемонстрировали принципиально новую возможность прямой визуализации поступления 129Xe в кровь и ткани легочных капилляров, что может дать еще более полную картину легочной функции за счет предоставления информации о региональном газообмене.

Ксенон — это благородный газ, химически не изменяющийся в организме. Небольшая часть вдыхаемого Xe всасывается в кровь и при умеренных концентрациях оказывает анестезирующее действие. Уровни газа, используемые в этом протоколе, находятся в ранее установленных безопасных пределах как для животных, так и для людей. Стабильный изотоп 129Xe может быть гиперполяризован, что позволяет усилить общий сигнал МРТ примерно в 100 000 раз. Такое усиление сигнала позволяет отображать вдыхаемый газ с высоким пространственным и временным разрешением. Кроме того, свойства 129Xe позволяют получать изображения с несколькими формами контраста, включая вентиляцию, микроструктуру легких и региональный газообмен. Поскольку при МРТ с 129Xe не используется ионизирующее излучение, а используется только контрастное вещество в виде вдыхаемого газа, его можно использовать в лонгитюдных исследованиях для проверки эффектов терапии или неинвазивного мониторинга прогрессирования заболевания.