BPD 儿科人群的 129Xe MRI

早产最常见的呼吸系统并发症，支气管肺发育不良 (BPD)，定义为临床评估需要在月经后 36 周补充氧气支持，随着临床呼吸护理的进步提高了非常严重的初始生存能力，其发病率实际上有所增加早产儿。 然而，肺部疾病的负担仍在 NICU 之外；幸存者面临与呼吸相关的再住院和肺活量下降的更大风险。 新生儿的肺部成像仅限于呼吸状态急性变化的临床评估。 最广泛使用的临床成像方式、X 光片和计算机断层扫描 (CT) 具有很大的局限性。 胸片在急性情况下的敏感性有限，因为严重呼吸功能障碍的患者可能仅表现出轻微的影像学异常，尽管 CT 被认为是临床肺部影像学的金标准，但由于新生儿可能需要镇静，尤其是高危人群，因此并未广泛实施分辨率 CT，特别容易受到电离辐射的损害。 此外，CT 不适用于纵向评估，因为连续辐射暴露与癌症风险增加之间存在联系。

作为一种非电离技术，磁共振成像 (MRI) 是肺部成像的理想方式；特别是在婴儿和儿科人群中。 然而，由于肺实质的低质子密度（仅为实体组织的 20%）、大量导致信号快速衰减的空气组织界面以及进一步降低图像质量的心脏和呼吸运动源，MRI 具有在评估肺部病理学方面发挥了有限的作用。 新生儿的肺部 MRI 还因患者体型小和将 NICU 患者运送到扫描仪的微妙性质而混淆。 为了克服这些限制，使用吸入的超极化 (HP) 惰性气体，例如氦 3 (3He) 和氙 129 (129Xe) 已经开始发挥作用。 用这些 HP 气体中的任何一种填充肺部的空气空间可提供足够的信号和对比度，以在 MRI 上获得高质量图像。

HP 3He MRI 在成人和儿童人群中进行了大量工作，但这种气体的供应极其有限，因此价格越来越高。 另一方面，129Xe 是大气的一部分，因此不受供应限制。 此外，氙会溶解在肺组织和血液中，这一过程与 129Xe 共振频率的特征变化有关。 因此，可以在时间和空间分辨率上监测、量化和分析肺循环对 129Xe 气体的吸收和随后的运输，这对于任何其他现有的非侵入性方式都是不可行的。

在这项研究中，将使用 HP 129Xe MRI 评估多达 30 名婴儿受试者的肺功能。 受试者将是插管和镇静的新生儿，已知诊断为 BPD。 尽管这些受试者患有肺部疾病并且可能需要长期插管，但他们的临床表现稳定且未患急性病，从而降低了总体风险。 吸入时，129Xe 可在肺实质内成像。 使用一组专门的 MRI 脉冲序列，将评估 129Xe 在这些受试者肺部的扩散和气体交换特性。 这将使研究人员能够确定肺泡大小、氧分压、肺泡壁厚度和肺内微血管的气体传输效率的区域分布。 每个参与者将使用 HP 129Xe MRI 以及额外的常规质子 MRI 序列进行一次成像，以进一步评估肺实质的结构、体积和灌注。

本研究的总体目标是开发改进的基于定量成像的肺功能参数，以评估 BPD 并使用 HP MRI 确定 BPD 的表型变异。 HP 气体 MRI 提供了 CT 无法获得的额外信息，CT 是当前对该疾病进行成像的黄金标准。 此外，MRI 提供了非电离辐射的优势，这在儿科人群中尤为重要，尤其是在这一人群中，他们可能会在一生中进行重复 CT 检查。 尽管年龄较大的儿童和成人也可能从这项技术中受益，但 BPD 成像和表型的改进有望指导进一步改进这种复杂疾病的治疗。