La resonancia magnética (RM) hiperpolarizada de 129X es un método para estudiar aspectos de la función pulmonar resueltos regionalmente. Este trabajo presenta un flujo de trabajo estandarizado de extremo a extremo para la resonancia magnética hiperpolarizada de 129Xe de ventilación pulmonar, con especial atención al diseño de la secuencia de pulsos, la preparación de la dosis de 129Xe, el flujo de trabajo de exploración y las mejores prácticas para el monitoreo de la seguridad de los sujetos.
La resonancia magnética hiperpolarizada de 129Xe comprende una gama única de técnicas de imágenes pulmonares estructurales y funcionales. La estandarización de la técnica en todos los centros es cada vez más importante dada la reciente aprobación por parte de la FDA del 129Xe como agente de contraste para la RM y a medida que aumenta el interés en la RM con 129Xe entre las instituciones clínicas y de investigación. Los miembros del Consorcio de Ensayos Clínicos de Resonancia Magnética 129Xe (Xe MRI CTC) han acordado las mejores prácticas para cada uno de los aspectos clave del flujo de trabajo de la RM 129Xe, y estas recomendaciones se resumen en una publicación reciente. Este trabajo proporciona información práctica para desarrollar un flujo de trabajo de extremo a extremo para la recopilación de 129imágenes de RM Xe de ventilación pulmonar de acuerdo con las recomendaciones de CTC de RM Xe. Se discutirá y demostrará la preparación y administración de 129Xe para estudios de RM, con temas específicos que incluyen la elección de volúmenes de gas apropiados para estudios completos y para exploraciones de RM individuales, preparación y administración de dosis individuales de 129Xe y las mejores prácticas para monitorear la seguridad del sujeto y la tolerabilidad de 129Xe durante los estudios. También se cubrirán las consideraciones técnicas clave de la RM, incluidos los tipos de secuencia de pulsos y los parámetros optimizados, la calibración del ángulo de giro y la frecuencia central de 129Xe, y el análisis de imágenes de ventilación de RM de 129Xe.
La resonancia magnética hiperpolarizada de 129Xe es una herramienta interesante para la caracterización y cuantificación no invasiva y resuelta espacialmente de aspectos específicos de la función pulmonar 1,2,3. Los enfoques de adquisición y reconstrucción similares a los utilizados en la RM anatómica de protones producen imágenes de 129Xe inhalados en los pulmones, lo que permite la visualización de las regiones pulmonares no ventiladas y la cuantificación de la distribución de la ventilación resuelta por la región 4,5,6,7,8 . Las técnicas más avanzadas de secuenciación y análisis de pulsos proporcionan más información complementaria, incluida la cuantificación de la eficacia del intercambio gaseoso entre los alvéolos y los capilares pulmonares mediante resonancia magnética espectroscópica 9,10,11,12,13 y la caracterización de la integridad de la microestructura alveolar mediante resonancia magnética ponderada por difusión 14,15,16.
Se ha demostrado que el 129Xe inhalado es seguro y tolerable en sujetos adultos y pediátricos, incluidos aquellos con enfermedad pulmonar17,18. Las mediciones de la función pulmonar derivadas de la RM con 129X han mostrado sensibilidad a las alteraciones estructurales y funcionales en muchos contextos de enfermedad pulmonar, incluida la enfermedad pulmonar obstructiva crónica 6,10,19, la fibrosis quística 20,21,22, la fibrosis pulmonar idiopática 23,24,25 y el asma 7,10,26. Dada la alta seguridad y tolerabilidad de la RM con 129Xe, la ausencia de radiación ionizante en la RM en comparación con otros enfoques de imagen comunes y la alta reproducibilidad de los resultados de la RM con 129Xe27,28, la RM con 129Xe es muy prometedora, en particular para la monitorización seriada precisa de las personas que reciben un curso temporal de tratamiento para la enfermedad pulmonar crónica.
La seguridad y la promesa clínica de la resonancia magnética con 129Xe han llevado a su aprobación por parte de la FDA en diciembre de 2022 para la obtención de imágenes de ventilación pulmonar en personas de 12 años o más29. Teniendo en cuenta esto, se prevé que el número de centros clínicos y de investigación capaces de realizar 129Xe MRI (actualmente ~20 en todo el mundo) aumentará significativamente en los próximos años. A medida que la RM 129Xe se extiende a nuevas instituciones, es importante que existan recursos metodológicos sólidos para permitir que los centros desarrollen rápidamente técnicas de RM 129Xe clínicamente relevantes, así como que realicen exploraciones y generen resultados que sean muy comparables con los de los centros existentes.
En este trabajo, describiremos las mejores prácticas actuales para la resonancia magnética hiperpolarizada humana de 129Xe de ventilación pulmonar, según lo acordado por las instituciones miembros del Consorcio de Ensayos Clínicos de 129Xe XI (XE RMI CTC) y resumido en un documento de posición reciente30. Los temas incluirán la preparación de secuencias de pulso personalizadas ideales para un flujo de trabajo completo de resonancia magnética de 129Xe, la preparación y administración de gas hiperpolarizado de 129Xe, un flujo de trabajo optimizado para sesiones de resonancia magnética de 129Xe humanas y las mejores prácticas para monitorear la seguridad y la comodidad de los sujetos durante las sesiones de resonancia magnética.
Los enfoques de ventilación y resonancia magnética anatómica descritos anteriormente están diseñados para maximizar la calidad de la imagen y la SNR, al tiempo que mantienen la simplicidad de implementación: estos protocolos de secuencia se pueden adaptar en general a partir de secuencias de pulsos de productos del proveedor, siempre que se habilite la operación multinuclear y las imágenes se reconstruyan automáticamente en la computadora del escáner. Una desventaja de los enfoques 2D descritos aquí es el uso …
The authors have nothing to disclose.
Este trabajo fue financiado por los Institutos Nacionales de Salud (números de subvención R01-CA172595-01, R01-HL132177, R01-HL167202, S10-OD018079 y UL1-TR003015) y por Siemens Medical Solutions.
1.5T or 3T human MRI scanner | Siemens | MAGNETOM Symphony (1.5T) or Vida (3T); older models fine, as long as multinuclear option is/can be installed; scanners also available from GE and Philips | |
129Xe hyperpolarizer | Polarean | 9820 | |
129Xe MRI phantom | |||
129Xe MRI vest coil | Clinical MR Solutions | Also available from other vendors | |
129Xe polarization measurement station | Polarean | 2881 | |
1H MRI phantom | |||
Coil file for 129Xe MRI vest coil | Also available from other vendors for their respective coils | ||
ECG machine | |||
Helium buffer gas | |||
Interface box from coil to scanner | May be built into coil, but needs to be included separately if not | ||
Liquid nitrogen | |||
MRI-safe pulse oximeter | Philips | Expression MR200 | |
Nitrogen buffer gas | |||
PFT machine | |||
Programming/image analysis software | MATLAB | R2023a | Various other options available |
Pulse sequence design software | Siemens | IDEA software package; also available from GE and Philips for their respective scanners | |
Scanner multinuclear option | Siemens | Scanner integrated hardware/software package; also available from GE and Philips for their respective scanners | |
Tedlar gas sampling bags (500, 750, 1000, 1250, 1500 mL) | |||
Xenon gas (129Xe isotopically enriched) |