通过 MRI 和生物测定评估移植肺 (Xe MRI in ILD)

仍然迫切需要更好地对间质性肺疾病进行表型分析、预测轨迹、监测进展和测量治疗反应。 由于 ILD 病理学在空间和时间上具有异质性，因此该问题需要进行 3 维 (3D) 肺部评估。 为此，CT 成像模式在 IPF 诊断中至关重要，但这种结构成像对功能状态的变化不敏感。 因此，我们开发了超极化 (HP) 129Xe MRI，其独特的特性能够对吸入气体在空腔中的分布及其在肺间质（屏障组织）和转运中的吸收进行快速、非侵入性的 3D 功能评估。 - 转移至肺毛细血管红细胞（RBC）。 这种探测区域气体交换的方法赋予了对微米级间质屏障增厚和局部红细胞转移减少的敏感性。 我们使用 129Xe MRI 来预测死亡或移植需求等结果，并提供了初步证据，表明屏障摄取是治疗反应的敏感且早期标志。 这些进步导致了对更广泛传播的需求，从而迫切需要协调采集协议和量化方法。

这项工作将由 4 个合作中心进行：杜克大学、辛辛那提大学、辛辛那提儿童医院医疗中心和威斯康星大学。 辛辛那提儿童医院将根据自己的 IRB 协议和 IND 运营，但双方将共享数据和成像技术，以建立最佳实践。 这项工作的具体目标是：

目标 1 - 跨 MRI 平台最大化并测量 129Xe MRI/MRS 指标的可重复性。 我们将通过改进指导、优化剂量输送以及根据个体患者定制吸入剂量体积来协调 MRI/MRS 协议，从而将已发表的重复性提高到 ±15-20%。 使用这些方法，每个中心将在 ILD 患者中证明 ±6% 或更好的重复性系数。

目标 2 - 建立气体交换 MRI/MRS 的统一定量分析。 我们将部署一个重建和分析包，使三个主要 MRI 供应商平台中任何一个的用户都可以获得图像和光谱的稳健、实时定量分析。 我们将证明健康参考队列相当于 4 个中心的 ±10%，并使用它来构建明确的多站点健康参考分布。

目标 3 - 部署临床框架来识别活动性纤维化和正常衰老。 为了将该技术定位于临床部署和解释，我们将开发一个结合通气、屏障和红细胞指标的生理模型，以解释导致特定患者扩散能力 (DLCO) 和转移系数 (KCO) 的根本因素。 该框架将部署给能够区分 ILD 和正常衰老的读者。

预期成果是 1) 跨中心和扫描仪平台部署强大且标准化的采集和分析协议，2) 建立最大化每个气体交换成像指标可重复性的方法和标准，以及 3) 提供工具和框架需要使用 129Xe MRI 来表征疾病并评估治疗效果。 总的来说，该计划将实现快速和创新的试验，从而加速研究和治疗纤维化肺病的进展。 虽然这项技术开发研究的重点是健康受试者和患有 ILD 的受试者，但这些非侵入性 MRI 方法的部署应该有利于更广泛的间质性肺疾病以及其他气体交换障碍疾病（例如肺损伤）的研究。血管疾病、慢性阻塞性肺病 (COPD) 和 COVID-19。