129Xe MRT i pediatrisk population med BPD

Den vanligaste respiratoriska komplikationen vid för tidig födsel, bronkopulmonell dysplasi (BPD), definierad av ett kliniskt bedömt behov av kompletterande syrgasstöd vid 36 veckor efter menstruationsåldern, har faktiskt ökat i incidens eftersom framsteg inom klinisk andningsvård har förbättrat initial överlevnadsförmåga för mycket för tidigt födda nyfödda. Men bördan av lungsjukdom fortsätter bortom NICU; de överlevande löper större risk för respirationsrelaterad återinläggning och nedsatt lungkapacitet. Lungavbildning av det nyfödda barnet har begränsats till den kliniska bedömningen av akuta förändringar i andningsstatus. De mest tillgängliga kliniska avbildningsmetoderna, röntgen och datortomografi (CT), har betydande begränsningar. Bröströntgenbildens känslighet i den akuta miljön är begränsad eftersom patienter med signifikant andningsdysfunktion endast kan uppvisa mindre röntgenavvikelser, och även om CT anses vara guldstandarden för klinisk lungavbildning, är den inte allmänt implementerad eftersom nyfödda kan behöva sedering, särskilt för hög- upplösning CT, och är särskilt känsliga för skador från joniserande strålning. Dessutom är CT inte lämplig för longitudinell bedömning på grund av sambandet mellan seriell exponering för strålning och ökad cancerrisk.

Som en icke-joniserande teknik är magnetisk resonanstomografi (MRT) en idealisk modalitet för pulmonell avbildning; i synnerhet hos spädbarn och barn. På grund av den låga protontätheten i lungparenkymet (endast ~20 % av fasta vävnader), många luft-vävnadsgränssnitt som leder till snabbt signalförfall, och hjärt- och andningsrörelsekällor som ytterligare försämrar bildkvaliteten, har MRT spelat en begränsad roll i utvärderingen av lungpatologier. Lung-MRT av det nyfödda barnet förvirras dessutom av den lilla patientstorleken och den känsliga karaktären av att transportera en NICU-patient till skannern. För att övervinna dessa begränsningar har användningen av inhalerade, hyperpolariserade (HP) ädelgaser som helium-3 (3He) och xenon-129 (129Xe) kommit in i bilden. Att fylla luftutrymmena i lungorna med någon av dessa HP-gaser ger tillräckligt med signal och kontrast för att få kvalitetsbilder på MRT.

Det har gjorts ett omfattande arbete med HP 3He MRI i både den vuxna och den pediatriska befolkningen, men denna gas finns i extremt begränsad tillgång, vilket gör den allt dyrare. 129Xe, å andra sidan, är en del av atmosfären och lider som sådan inte av försörjningsbegränsningar. Dessutom löses xenon i lungvävnaden och blodet, en process som är förknippad med karakteristiska förändringar i resonansfrekvensen för 129Xe. Som ett resultat kan upptaget och efterföljande transport av 129Xe-gas genom lungcirkulationen övervakas, kvantifieras och analyseras med avseende på lungfunktion vid en tidsmässig och rumslig upplösning som är omöjlig med någon annan existerande icke-invasiv modalitet.

I denna studie kommer lungfunktionen hos upp till 30 spädbarnspersoner att utvärderas med HP 129Xe MRI. Försökspersonerna kommer att intuberas och sederas nyfödda med känd diagnos av BPD. Även om dessa patienter har lungsjukdom och kan vara kroniskt intuberade, är de stabila kliniskt och inte akut sjuka, vilket minskar den totala risken. Vid inandning kan 129Xe avbildas i lungparenkymet. Med hjälp av en uppsättning specialiserade MRT-pulssekvenser kommer diffusions- och gasutbytesegenskaperna hos 129Xe i lungorna hos dessa försökspersoner att utvärderas. Detta kommer att göra det möjligt för utredarna att bestämma den regionala fördelningen av alveolära storlekar, partialtryck av syre, alveolär väggtjocklek och gastransporteffektivitet för mikrovaskulaturen i lungan. Varje deltagare kommer att avbildas en gång med HP 129Xe MRI tillsammans med de ytterligare rutinmässiga proton MRI-sekvenserna för att ytterligare utvärdera strukturen, volymen och perfusionen av lungparenkymet.

Det övergripande målet för denna studie är att utveckla förbättrade kvantitativa avbildningsbaserade lungfunktionsparametrar för att utvärdera BPD och bestämma de fenotypiska varianterna av BPD med hjälp av HP MRI. HP gas MRI erbjuder ytterligare information som inte kan erhållas med CT, den nuvarande guldstandarden för att avbilda denna sjukdom. Vidare erbjuder MRT fördelen med icke-joniserande strålning, vilket är desto viktigare i den pediatriska populationen, särskilt inom denna population som kan få upprepade CT-undersökningar under hela sin livstid. Även om äldre barn och vuxna också kan dra nytta av denna teknik, kommer den förbättrade avbildningen och fenotypningen av BPD förhoppningsvis att vägleda ytterligare behandlingsförbättringar av denna komplexa sjukdom.