Användning av hyperpolariserad 129Xe MR Lung Imaging hos spädbarn

MRT med hyperpolariserade xenon-129 och helium-3 ädelgaser har testats och använts vid CCHMC hos vuxna och barn över 4 år med mycket goda säkerhetsuppgifter. Säkerheten för både helium-3 och xenon-129 är välkänd, där 3He används på ett säkert och effektivt sätt för att avbilda spädbarn, och 129Xe används flitigt hos barn i skolåldern på CCHMC och på andra håll. Vid inandning av en anoxisk gasblandning blandas denna blandning med den kvarvarande volymen av standard syresatt andningsluft som finns kvar i lungan även efter en normal utandning, vilket ger en hypoxisk andetag. Detta görs i MRT-rummet med pulsoximetri.

Utredarna anser, baserat på över 2 decenniers erfarenhet av dessa ädelgaser, att risken för ingreppet är mycket låg och i första hand hänför sig till inandning av tidvattenhypoxi. (Orsaken till den hypoxiska inandningen är på grund av de depolariserande effekterna av O2 på den hyperpolariserade gas-MRI-signalen.) Således genomfördes en opublicerad pilotstudie vid Cincinnati Children's Hospital med spädbarn i åldern 0-5 månader för att tillhandahålla säkerhetsdata för att utöka MRT med gaser till den neonatala befolkningen genom att pilottesta en kort hypoxisk utmaning i en kontrollerad miljö. Studien genomfördes på NICU och inkluderade en inducerad 3-sekunders apnéandning med inhalerat kväve (N2) medan spädbarnet övervakades noggrant. Studien fortskred stegvis med början med 3 spädbarn på rumsluft, 3 spädbarn på syrgas med näskanyl, sedan 3 spädbarn som för närvarande behöver andningsstöd med CPAP- eller RAM-kanyl. Efter varje kohort om 3 gjordes en säkerhetsgranskning av PI och minst en sub-I som också är fakultetsmedlem i NICU för att fastställa säkerheten innan han gick vidare till nästa kohort. Resultaten tyder på att proceduren var genomförbar i dessa populationer och var säker. Det fanns inga rapporterbara biverkningar. Ungefär 20 sekunder efter andningsstoppet var det en förväntad liten övergående minskning av SpO2 på cirka 5 % som snabbt (inom 5 sekunder) återgick till baslinjen, och det fanns inga signifikanta förändringar i hjärtfrekvensen under proceduren; viktigare, ingen procedur krävde att stoppas på grund av oväntade värden. Även om denna pilotstudie använde ultraren ~100 % N2 för att inducera en apnéperiod, kommer graden av apné att vara liknande eller betydligt mindre med detta protokolls xenonapnéperioder (Xe-koncentrationer på ~10-100 %, och kommer därför inte att introducera några apnéskillnader i den föreslagna studien. Säkerheten för denna tidigare pilotstudie baserades på den mycket mer rigorösa kliniskt accepterade hypoxiska utmaningen som användes för att testa "fitness-to-fly" på äldre spädbarn och barn såväl som vuxna. I en forskningsstudie utfördes hypoxiutmaningstestet (HCT) på nyfödda så unga som <1 vecka gamla med diagnoserna prematuritet och BPD. Den prospektiva observationsstudien utfördes på 3 grupper av spädbarn: friska fullgångna spädbarn ≤7 dagar gamla, prematura spädbarn (≥34 veckor CGA) utan BPD 2 till 3 dagar före utskrivning och prematura spädbarn med BPD. Spädbarnen placerades i en kroppspletysmograf och inhalerades 15 % O2 medan de observerades kontinuerligt under 20 minuter. Om SpO2 sjönk till 85 % avbröts testet och registrerades som ett testfel. I grupp 1 (fullgångna spädbarn) var det 1 misslyckande av n=24 (4,2 % misslyckandefrekvens). I grupp 2 (prematurt utan BPD) var det 12 misslyckanden av n=62 (19,4 % felfrekvens). I grupp 3 (prematurt med BPD) var det 16 misslyckanden av n=23 (69,6 % felfrekvens). BPD-barnen nådde lägsta SpO2 tidigare (i genomsnitt 8 minuter) än för tidigt födda barn utan BPD (i genomsnitt 15 min). Även om "fitness-to-fly"-testet inte rutinmässigt utförs på Cincinnati Children's, och vanligtvis bara används på höjd, är denna tidigare studie med långvarig exponering av hypoxiutmaningen signifikant i sammanhanget av detta protokoll eftersom protokollet har signifikant mindre risk (3 sekunders apnéperiod, i motsats till långvarig hypoxi). Även BPD-kohorten hade uppvisat motståndskraft med ett genomsnittligt 8 minuters fönster före desaturation till 85 % SpO2.