用于肺功能成像的超极化 129Xe MRI

肺功能的非侵入性成像有望提供重要的见解，以促进在表征和治疗慢性肺病方面取得进展。 当前的主要诊断措施是肺功能测试 (PFT)，它于 19 世纪中叶引入，但至今仍是护理标准。 PFT 具有非侵入性和广泛可用的优势，但灵敏度差且可变性高。 因此，考虑到疾病的频繁异质性和肺的代偿机制，PFT 在合理的时间尺度上评估治疗反应或疾病进展是无效的。

长期以来，人们认识到提高敏感性需要局部评估肺部。 为此，计算机断层扫描 (CT) 等方法可以深入了解肺结构，但必须推断肺功能。 然而，更令人担忧的是与 CT 相关的高辐射剂量，这妨碍了频繁的纵向随访成像。 或者，可以使用平面闪烁扫描、单光子计算机断层扫描 (SPECT) 或正电子发射断层扫描 (PET) 等核医学技术对通气和灌注进行区域成像。 然而，与 CT 成像一样，所有这些方式都会使受试者暴露在电离辐射下，并且在没有迫切的临床需要的情况下不能连续应用。 此外，这些核成像模式的空间和时间分辨率较差。

HP 129Xe MRI 的关键作用在于它可以对肺部结构和功能的各个方面进行无创高分辨率成像。 我们最近展示了 HP 129Xe MRI 以高分辨率可视化肺通气，以及显示与 COPD 肺气肿表型相关的肺泡微结构异常的能力。 我们还展示了直接可视化 129Xe 吸收到肺毛细血管血液和组织中的全新能力，这可以通过提供区域气体交换信息来提供更完整的肺功能图。

氙气是一种惰性气体，不会被人体发生化学变化。 一小部分吸入的 Xe 被吸收到血流中，并在中等浓度下产生麻醉作用。 本协议中使用的气体水平在先前得出的动物和人类安全限值内。 稳定同位素 129Xe 可以被超极化，这是一种将其总 MRI 信号增强大约 100,000 倍的方法。 这种信号增强使得以高空间和时间分辨率对吸入气体成像成为可能。 此外，129Xe 的特性使图像能够通过多种形式的对比获得，包括通气、肺微结构和局部气体交换。 由于 129Xe MRI 不使用电离辐射，仅使用吸入气体造影剂，因此它有可能用于纵向研究，以测试治疗效果或无创监测疾病进展。