Akciğer Perfüzyon Kalibreli Arter Spin Etiketleme kullanarak Manyetik Rezonans Görüntüleme Niceleme
Summary
Bir MR, üç farklı solunan oksijen konsantrasyonu bu durumda maruz kalma, çeşitli fizyolojik şartlar altında, pulmoner kan akımı dağılımı çalışma yöntemi: hipoksi, normoxia ve hiperoksi açıklanmıştır. Bu teknik, bir MR tarama ortamda insan akciğer fizyolojisi araştırma teknikleri kullanır.
Abstract
Bu normoxia sırasında sağlıklı kişilerde hipoksi (F I O 2 = 0.125) ve hiperoksi ((O 2, fraksiyonu (F I O 2) = 0.21 ilham) mekansal dağılımının pulmoner kan akımı ölçmek için bir MR görüntüleme yöntemi gösterir F Ben O 2 = 1.00). Buna ek olarak, konunun fizyolojik yanıtlar MR tarama ortamda takip edilmektedir. Fonksiyonel rezidüel kapasite sağ akciğer sagital dilim bir nefes tutma sırasında 1.5 T GE MRI tarayıcısı MR görüntüleri elde edildi. Bir arteryel spin etiketleme dizisi (ASL adil), pulmoner kan akımı 1,2 ve çok yankı hızlı gradient eko (mGRE) sırası 3 mekansal dağılımının bölgesel proton (yani H 2 O) ölçmek için kullanılan ölçmek için kullanılan yoğunluğu, her voksel (gram akciğer dokusu başına dakikada mililitre kan) yoğunluk normalize perfüzyon miktarının izin.
2-yollu olmayan solunmasına valf, vana ve yüz maskesi pnömatik anahtarlama ile donatılmış, farklı oksijen konsantrasyonu ilham gaz boru aracılığıyla konuya MR tarayıcı getirilmiştir. Metabolik sepeti ekspiratuar tüp yoluyla ekspirasyon gaz topladı. Karışık ekspiratuvar O 2 ve CO 2 konsantrasyonları, oksijen tüketimi, karbondioksit üretimi, solunum değişim oranı, solunum frekansı ve tidal hacim ölçüldü. Kalp hızı ve oksijen satürasyonu, nabız-oksimetre ile monitörize edildi. Normal bir konuda elde edilen veriler, beklendiği gibi, kalp hızı normoxia (51) veya hiperoksi (50) sırasında daha hipoksi (60 bpm) daha yüksek ve hipoksi sırasında arteriyel oksijen satürasyonu (SpO2)% 86 azaldı, o gösterdi . Ortalama havalandırma, hipoksi sırasında 7.04 L / dk normoxia sırasında, hiperoksi sırasında 6.64 L / dk, 8.31 L / dak BTPS. Tidal hacim normoxia sırasında hipoksi, 0,69 L sırasında 0.76 L ve 0.67 L hiperoksi sırasında oldu.
Temsilcisi sayısal ASL veri ortalama yoğunluğu normalize perfüzyon, 8.26 normoxia sırasında ml / dak / g ve 8.46 hiperoksi sırasında ml / dak / g, hipoksi sırasında sırasıyla 8.86 ml / dak / g olduğunu gösterdi. Bu konuda, göreceli dağılım 4, küresel heterojenite bir dizin, hipoksi (normoxia sırasında hipoksi sırasında 1.07, 0.85 ve hiperoksi sırasında 0.87) artmıştır fraktal boyut (Ds), heterojenite vasküler dallanma yapısını yansıtan başka bir dizin, (normoxia sırasında hipoksi sırasında 1.24, 1.26 ve hiperoksi sırasında 1.26) değişmedi.
Genel Bakış. Bu protokol, arteryel spin etiketleme (ASL) olarak bilinen bir manyetik rezonans görüntüleme tekniği kullanarak normoxia, hipoksi ve hiperoksi koşullar altında noninvaziv pulmoner perfüzyon dağılımını ölçmek için veri satın gösterecektir.
Gerekçe: MR tekniğini kullanarak, pulmoner kan akımı ve akciğer proton yoğunluğu ölçümü, yüksek uzaysal çözünürlüklü sayısal görüntü ve birkaç farklı fizyolojik koşullar altında tekrarlanan ölçümler gerçekleştirme yeteneği sunmaktadır. Insan çalışmalarında, PET, SPECT ve BT alternatif tekniklerin yaygın olarak kullanılır. Ancak, bu teknikler, iyonizan radyasyona maruz içerir ve böylece insan denekler tekrarlanan ölçümler için uygun değildir.
Protocol
Discussion
Bu yöntem, solunan oksijen konsantrasyonu pulmoner kan akımı, MR tarama ortamda temel fizyolojik teknikleri kullanılarak mekansal dağılımına etkileri ölçüm sağlar. Akciğer kantitatif proton görüntüleme ile birlikte fizyolojik tekniklerin kullanımı nispeten kolay uygulanmaktadır.
Iyi bir kalite testi sağlamak için en önemli adım doğru akciğer hacminde ve görüntüleme sırası ile senkronize nefes tutmak için konu eğitimdir. ASL ve proton yoğunluğu görüntüleri…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
NIH HL081171, NIH HL080203 tarafından desteklenen
Materials
| Equipment | Company | model |
|---|---|---|
| MRI | GE | 1.5 T GE HDx EXICITE twinspeed scanner |
| Metabolic cart | ParvoMedics | TrueOne 2400 |
| Pulse Oximeter | Nonin | 7500 FO |
| Spirometer | Medical Technologies Andover | EasyOne diagonostic Spirometer |
| Mask | Hans & Rudolph | 7400 series Oro-Nasal Mask, Small, Medium, and Large |
| Valve | Hans & Rudolph | Two-way non-rebreathing valves T-Shape™ configuration, 2600 Medium. 2700 Large |
| Head Set | Hans & Rudolph | Head cap (Adult size), strap & Locking Clips. |
| Pneumatic directional control valve and controller | Hans & Rudolph | Single Piston Sliding-Type™ valve and controller 4285A |
| Non-Diffusing gas collection bag | Hans & Rudolph | 6100 (100 liters). |
| Tube | VacuMed | Clean-Bor Tubing 108”, 1-3/8” OD fittings |
| Phantoms | Mentor | Brest Implant Round, 250cc |
| matlab | The MathWorks |
References
- Bolar, D. S. Quantification of regional pulmonary blood flow using ASL-FAIRER. Magn Reson Med. 55, 1308-1317 (2006).
- Henderson, A. C., Prisk, G. K., Levin, D. L., Hopkins, S. R., Buxton, R. B. Characterizing pulmonary blood flow distribution measured using arterial spin labeling. NMR Biomed. 22, 1025-1035 (2009).
- Theilmann, R. J. Quantitative MRI measurement of lung density must account for the change in T(2) (*) with lung inflation. J Magn Reson Imaging. 30, 527-534 (2009).
- Hopkins, S. R., Garg, J., Bolar, D. S., Balouch, J., Levin, D. L. Pulmonary blood flow heterogeneity during hypoxia and high-altitude pulmonary edema. Am J Respir Crit Care Med. 171, 83-87 (2005).
- Miller, M. R. Standardisation of spirometry. Eur Respir J. 26, 319-338 (2005).
- Hopkins, S. R. Vertical gradients in regional lung density and perfusion in the supine human lung: the Slinky effect. J Appl Physiol. 103, 240-248 (2007).
- Arai, T. J. Hypoxic pulmonary vasoconstriction does not contribute to pulmonary blood flow heterogeneity in normoxia in normal supine humans. J Appl Physiol. 106, 1057-1064 (2009).
- Dawson, C. A. Role of pulmonary vasomotion in physiology of the lung. Physiol Rev. 64, 544-616 (1984).
- Prisk, G. K. Pulmonary perfusion in the prone and supine postures in the normal human lung. J Appl Physiol. 103, 883-894 (2007).
- Henderson, A. C. Steep head-down tilt has persisting effects on the distribution of pulmonary blood flow. J Appl Physiol. 101, 583-589 (2006).
- Levin, D. L. Effects of age on pulmonary perfusion heterogeneity measured by magnetic resonance imaging. J Appl Physiol. 102, 2064-2070 (2007).
- Wasserman, K. H., Sue, D., Casaburi, R., Whipp, B. Calculations, Fomulae, and Examples (Appendix C). Principles of Exercise Testing and Interpretation. , (1999).
