Utvärdering av explanterade lungor genom MRI och biologiska analyser (Xe MRI in ILD)

Det finns fortfarande ett akut behov av att bättre fenotypa interstitiell lungsjukdom, förutsäga banor, övervaka progression och mäta behandlingssvar. Eftersom ILD-patologin är rumsligt och temporärt heterogen kräver problemet en 3-dimensionell (3D) lungbedömning. För detta ändamål är CT-avbildningsmönster kritiska vid IPF-diagnos, men sådan strukturell avbildning är okänslig för förändrad funktionsstatus. Således har vi utvecklat hyperpolariserad (HP) 129Xe MRI, vars unika egenskaper möjliggör snabb, icke-invasiv, 3D-funktionell bedömning av inhalerad gasdistribution i luftrummen, såväl som dess upptag i lunginterstitium (barriärvävnader) och trans. -fer till de pulmonära kapillära röda blodkropparna (RBC). Detta sätt att undersöka regionalt gasutbyte ger känslighet för förtjockning av interstitiell barriär i mikronskala och lokalt minskad RBC-överföring. Vi har använt 129Xe MRT för att förutsäga utfall som död eller behov av transplantation och har tillhandahållit preliminära bevis som visar att barriärupptag är en känslig och tidig markör för behandlingssvar. Dessa framsteg har lett till krav på bredare spridning, vilket driver ett akut behov av att harmonisera förvärvsprotokoll och kvantifieringsmetoder.

Detta arbete kommer att utföras av fyra samarbetscentra - Duke University, University of Cin-cinnati, Cincinnati Children's Hospital Medical Center och University of Wisconsin. Cincin-nati Children's kommer att verka under sitt eget IRB-protokoll och IND, men var och en kommer att dela data och bildbehandlingstekniker för att etablera bästa praxis. De specifika målen för arbetet är:

Mål 1 - Maximera och mäta repeterbarheten av 129Xe MRI/MRS-mått över MRI-plattformar. Vi kommer att förbättra publicerad repeterbarhet på ±15-20 % genom att harmonisera MRT/MRS-protokoll genom förbättrad coachning, optimerad dosleverans och skräddarsy den inhalerade dosvolymen till den individuella patienten. Genom att använda dessa tillvägagångssätt kommer varje center att visa repeterbarhetskoefficienter på ±6 % eller bättre hos patienter med ILD.

Mål 2 - Upprätta harmoniserad kvantitativ analys av gasutbyte MRI/MRS. Vi kommer att distribuera ett rekonstruktions- och analyspaket som gör det möjligt för användare av någon av tre stora MRI-leverantörsplattformar att få robust kvantitativ realtidsanalys av bilder och spektra. Vi kommer att demonstrera att friska referenskohorter motsvarar ±10% över 4 centra och använda detta för att bygga de definitiva hälsosamma referensfördelningarna på flera platser.

Syfte 3 - Implementera ett kliniskt ramverk för att identifiera aktiv fibros och normalt åldrande. För att positionera tekniken för klinisk användning och tolkning kommer vi att utveckla en fysiologisk modell som inkluderar ventilations-, barriär- och RBC-mått för att förklara de underliggande faktorerna som är ansvariga för en given patients diffusionskapacitet (DLCO) och överföringskoefficient (KCO). Detta ramverk kommer att distribueras till läsare som kommer att skilja ILD från normalt åldrande.

De förväntade resultaten är att 1) ​​distribuera robusta och standardiserade inhämtnings- och analysprotokoll över centra och skannerplattformar, 2) fastställa metoder och standarder för att maximera repeterbarheten för varje gasutbytesavbildningsmetrik, och 3) tillhandahålla verktygen och ramverket behövde använda 129Xe MRI för att karakterisera sjukdom och bedöma terapeutisk effekt. Tillsammans kommer detta program att möjliggöra snabba och innovativa försök som kommer att påskynda framstegen i att studera och behandla fibrotisk lungsjukdom. Även om denna tekniska utvecklingsstudie är inriktad på friska försökspersoner och de med ILD, bör användningen av dessa icke-invasiva MRI-metoder gynna studien av interstitiell lungsjukdom mer allmänt, såväl som andra tillstånd av gasutbytesförsämring såsom lungsjukdom. kärlsjukdomar, KOL och covid-19.