Магнитно-резонансная томография легких с ксеноном-129: исследование здоровых добровольцев и участников с легочными заболеваниями

Магнитно-резонансная томография (МР) легких с гиперполяризованным благородным газом является относительно новым методом визуализации, который позволяет отображать как функцию легких, так и их морфологию. Гиперполяризованные газы представляют собой новый класс МР-контрастных веществ, которые при вдыхании обеспечивают получение МР-изображений воздушного пространства легких с высоким временным и пространственным разрешением. Поскольку не используется ионизирующее излучение, МРТ с гиперполяризованным газом идеально подходит для оценки заболеваний легких, особенно у детей. В гиперполяризованных газах ядерные спины атомов газа выравниваются вне МР-сканера с помощью процесса, называемого оптической накачкой; это дает высокую поляризацию и позволяет визуализировать воздушные пространства легких с помощью МРТ (несмотря на низкую физическую плотность газа в легких). Два нерадиоактивных (т.е. стабильны) изотопы благородных газов гелий-3 и ксенон-129 могут быть гиперполяризованы. До недавнего времени с гелием-3 можно было достичь более высоких поляризаций, чем с ксеноном-129, поэтому у людей гелий-3 чаще использовался для МРТ легких с гиперполяризованным газом. Недавно была разработана технология получения больших количеств высокополяризованного ксенона-129. Газ гелий-3 также чрезвычайно дорог, и, поскольку запасы газа ограничены, его трудно достать для исследований. В отличие от гелия-3, поскольку ксенон-129 естественным образом присутствует в атмосфере, он дешевле и его легче приобрести для получения изображений.

Несколько приложений МРТ ксенона-129 находятся в стадии разработки, включая диффузионно-взвешенную и релаксационно-взвешенную визуализацию. В этих методах используется тот факт, что на скорость потери поляризации ксенона-129 существенно влияют локальный кровоток и концентрация молекулярного кислорода, а также ограничение диффузии ксенона-129 небольшими размерами пространства дыхательных путей. Эти данные можно использовать для создания карт легких, отражающих региональную вентиляцию/перфузию и размеры микродыхательных путей. Другие данные, которые можно получить с помощью МРТ с ксеноном-129, включают объемы вентилируемых и невентилируемых легких, которые впоследствии можно проанализировать для определения однородности распределения газа в воздушном пространстве. Эти данные можно использовать для изучения структурных и функциональных изменений, происходящих в легких, связанных с легочными заболеваниями, такими как муковисцидоз и астма. Он может предоставить диагностический инструмент, способный выявлять легочные заболевания более чувствительно, чем существующие в настоящее время золотые стандартные измерения спирометрии и плетизмографии, и, таким образом, предотвращать непоправимое и необратимое повреждение легких на ранних стадиях заболевания.