Hyperpolarized क्सीनन चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग में समस्या निवारण और गुणवत्ता आश्वासन: उच्च गुणवत्ता वाली छवि अधिग्रहण के लिए उपकरण
Summary
यहां, हम हार्डवेयर, सॉफ्टवेयर, डेटा अधिग्रहण, अनुक्रम चयन, डेटा प्रबंधन, के-स्पेस उपयोग और शोर विश्लेषण को कवर करते हुए उच्च गुणवत्ता वाले हाइपरपोलराइज्ड क्सीनन -129 चुंबकीय अनुनाद छवियों को प्राप्त करने के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करते हैं।
Abstract
हाइपरपोलराइज्ड (एचपी) क्सीनन चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (129एक्सई एमआरआई) हाल ही में संघीय दवा प्रशासन (एफडीए) -अनुमोदित इमेजिंग साधन है जो फेफड़ों के कार्य की जांच के लिए क्सीनन गैस की साँस की सांस की उच्च-रिज़ॉल्यूशन छवियों का उत्पादन करता है। हालांकि, 129एक्सई एमआरआई को लागू करना विशिष्ट रूप से चुनौतीपूर्ण है क्योंकि इसके लिए हाइपरपोलराइजेशन के लिए विशेष हार्डवेयर और उपकरण की आवश्यकता होती है, क्सीनन इमेजिंग कॉइल और कॉइल सॉफ्टवेयर की खरीद, मल्टीन्यूक्लियर एमआर इमेजिंग अनुक्रमों का विकास और संकलन, और अधिग्रहित डेटा का पुनर्निर्माण/विश्लेषण। उचित विशेषज्ञता के बिना, ये कार्य कठिन हो सकते हैं, और उच्च-गुणवत्ता वाली छवियों को प्राप्त करने में विफलता निराशाजनक और महंगी हो सकती है। यहां, हम129Xe MRI साइटों के लिए कुछ गुणवत्ता नियंत्रण (QC) प्रोटोकॉल, समस्या निवारण अभ्यास और सहायक उपकरण प्रस्तुत करते हैं, जो अनुकूलित, उच्च-गुणवत्ता वाले डेटा और सटीक परिणामों के अधिग्रहण में सहायता कर सकते हैं। चर्चा एचपी 129एक्सई एमआरआई को लागू करने की प्रक्रिया के अवलोकन के साथ शुरू होगी, जिसमें हाइपरपोलराइज़र लैब की आवश्यकताएं, 129एक्सई एमआरआई कॉइल हार्डवेयर/सॉफ्टवेयर, डेटा अधिग्रहण और अनुक्रम विचार, डेटा संरचनाएं, के-स्पेस और छवि गुण, और मापा सिग्नल और शोर विशेषताओं का संयोजन शामिल है। इन आवश्यक चरणों में से प्रत्येक के भीतर त्रुटियों, चुनौतियों और प्रतिकूल घटनाओं के अवसर निहित हैं जो खराब छवि गुणवत्ता या असफल इमेजिंग के लिए अग्रणी हैं, और इस प्रस्तुति का उद्देश्य कुछ अधिक सामान्य रूप से सामना किए जाने वाले मुद्दों को संबोधित करना है। विशेष रूप से, छवि कलाकृतियों और निम्न-गुणवत्ता वाली छवियों से बचने के लिए अधिग्रहित डेटा में विषम शोर पैटर्न की पहचान और लक्षण वर्णन आवश्यक है; उदाहरण दिए जाएंगे, और शमन रणनीतियों पर चर्चा की जाएगी। हमारा लक्ष्य वास्तविक समय समस्या निवारण के लिए कुछ दिशानिर्देश और रणनीति प्रदान करते हुए नई साइटों के लिए 129Xe MRI कार्यान्वयन प्रक्रिया को आसान बनाना है।
Introduction
एक सदी से अधिक के लिए, फेफड़े के कार्य मूल्यांकन ने मुख्य रूप से स्पिरोमेट्री और बॉडी प्लेथिस्मोग्राफी से वैश्विक माप पर भरोसा किया है। हालांकि, ये पारंपरिक फुफ्फुसीय कार्य परीक्षण (पीएफटी) प्रारंभिक चरण की बीमारी की क्षेत्रीय बारीकियों और फेफड़ोंके ऊतकों में सूक्ष्म परिवर्तनों को पकड़ने की उनकी क्षमता में सीमित हैं। आमतौर पर फुफ्फुसीय एम्बोली से जुड़े वेंटिलेशन / छिड़काव बेमेल के आकलन के लिए इनहेल्ड रेडियोट्रेसर के साथ परमाणु दवा का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, लेकिन इसमें आयनकारी विकिरण शामिल होता है और कम रिज़ॉल्यूशन पैदा करता है। इसके विपरीत, गणना टोमोग्राफी (सीटी) फेफड़ों इमेजिंग के लिए सोने के मानक के रूप में उभरा है, परमाणु इमेजिंग2 की तुलना में असाधारण स्थानिक और लौकिक स्पष्टता की पेशकश. जबकि कम खुराक सीटी स्कैन विकिरण जोखिम को कम कर सकते हैं, संभावित विकिरण जोखिम अभी भी 3,4 माना जाना चाहिए. फेफड़े के प्रोटॉन एमआरआई फेफड़े के कम ऊतक घनत्व और फेफड़ों के ऊतकों से तेजी से संकेत क्षय के कारण असामान्य है, हालांकि हाल के अग्रिम संभावित कम संकेत के बावजूद कार्यात्मक जानकारी प्रदान करते हैं। दूसरी ओर, हाइपरपोलराइज्ड क्सीनन चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एचपी 129एक्सई एमआरआई) एक गैर-इनवेसिव साधन है जो क्षेत्रीय विशिष्टता 5,6 के साथ फेफड़ों के कार्य की इमेजिंग की अनुमति देता है। यह लीटर मात्रा में गैस के एक उच्च गैर-संतुलन परमाणु चुंबकीयकरण का उत्पादन करता है। अक्रिय गैस को तब एमआर स्कैनर के अंदर एक विषय द्वारा एक सांस के लिए साँस लिया जाता है और सीधे स्कैनर द्वारा इमेज किया जाता है। इस प्रकार, साँस की गैस को सीधे ऊतक के विपरीत चित्रित किया जाता है। इस तकनीक का उपयोग अस्थमा, क्रोनिक ऑब्सट्रक्टिव पल्मोनरी डिजीज (सीओपीडी), सिस्टिक फाइब्रोसिस, इडियोपैथिक पल्मोनरी फाइब्रोसिस, कोरोनावायरस रोग 2019 (COVID-19), और कई अन्य सहित कई बीमारियों में फेफड़ों के वेंटिलेशन का आकलन करने के लिए किया गयाहै। दिसंबर 2022 में, HP 129Xe MRI को यूनाइटेड स्टेट्स FDA द्वारा संयुक्त राज्य अमेरिका (USA) में 12 वर्षऔर उससे अधिक आयु के वयस्कों और बाल रोगियों में उपयोग किए जाने वाले MRI वेंटिलेशन कंट्रास्ट एजेंट के रूप में अनुमोदित किया गया था। व्यक्तिगत उपचार योजनाओं वाले रोगियों की बेहतर देखभाल के लिए चिकित्सक अब 129Xe MRI का उपयोग कर सकते हैं।
ऐतिहासिक रूप से, नैदानिक एमआरआई विशेष रूप से इमेजिंग हाइड्रोजन नाभिक (प्रोटॉन) पर केंद्रित है जो लगभग सभी मानव विसरा में प्रचुर मात्रा में हैं। एमआरआई स्कैनर, अनुक्रम और गुणवत्ता नियंत्रण आमतौर पर स्कैनर निर्माता द्वारा साइट लाइसेंस और वारंटी के हिस्से के रूप में बनाए रखा जाता है। हालांकि, 129एक्सई को एक बहु-परमाणु सक्षम एमआर स्कैनर की आवश्यकता होती है और हाइपरपोलराइज़र, कस्टम-निर्मित रेडियोफ्रीक्वेंसी (आरएफ) कॉइल, समर्पित पल्स अनुक्रम और ऑफ़लाइन पुनर्निर्माण / विश्लेषण सॉफ्टवेयर को संचालित करने के लिए एक समर्पित अनुसंधान टीम की आवश्यकता होती है। इनमें से प्रत्येक घटक को तीसरे पक्ष के विक्रेताओं द्वारा आपूर्ति की जा सकती है या इन-हाउस विकसित किया जा सकता है। इस प्रकार, गुणवत्ता नियंत्रण का बोझ आम तौर पर स्कैनर निर्माता या व्यक्तिगत तीसरे पक्ष के विपरीत 129Xe अनुसंधान टीम पर टिकी हुई है। उच्च गुणवत्ता वाले 129Xe डेटा का लगातार अधिग्रहण इसलिए विशिष्ट रूप से चुनौतीपूर्ण है क्योंकि 129Xe MRI प्रक्रिया का प्रत्येक घटक त्रुटि की संभावना का परिचय देता है, जिसे 129Xe टीम द्वारा बारीकी से निगरानी की जानी चाहिए। न केवल ये स्थितियां बेहद निराशाजनक हो सकती हैं क्योंकि शोधकर्ताओं को उत्पन्न होने वाली किसी भी चुनौती के संभावित कारणों का निवारण और जांच करनी पड़ती है, लेकिन वे बहुत महंगे हो सकते हैं क्योंकि यह रोगी इमेजिंग और विषय भर्ती को धीमा कर देता है। समस्या निवारण से जुड़ी कुछ लागतों में एमआरआई समय की लागत, 129एक्सई का हाइपरपोलराइजेशन शामिल है, जिसमें विभिन्न गैसों की खपत और सामग्री का उपयोग शामिल है। इसके अतिरिक्त, हाल ही में एफडीए अनुमोदन और 129एक्सई इमेजिंग में वृद्धि के साथ, गुणवत्ता नियंत्रण के लिए एक मानकीकृत प्रोटोकॉल प्रदान करना 129एक्सई ऑपरेशन 8,9 में आम मुद्दों और असफलताओं से बचने के लिए आवश्यक है।
यहां, हम आरएफ कॉइल विफलताओं, विभिन्न शोर प्रोफाइल के उद्भव सहित 129एक्सई एमआरआई में कुछ अधिक सामान्यतः सामना किए गए मुद्दों को प्रस्तुत करते हैं जो कम सिग्नल-टू-शोर अनुपात (एसएनआर), और खराब गुणवत्ता वाली छवियों कोजन्म देते हैं। हमारा लक्ष्य उच्च गुणवत्ता वाले छवि डेटा के अधिग्रहण को सुनिश्चित करने के लिए कुछ संक्षिप्त गुणवत्ता नियंत्रण (क्यूसी) दिशानिर्देश और प्रोटोकॉल प्रदान करना है और 129एक्सई एमआरआई में उत्पन्न होने वाली कुछ अधिक सामान्य समस्याओं का निवारण करना है। यहां प्रदान की गई अंतर्दृष्टि हाइपरपोलराइज्ड हीलियम -3 समस्या निवारण के लिए भी प्रासंगिक हैं।
Protocol
Representative Results
Discussion
129Xe MRI समस्याओं का निवारण करने की क्षमता एक आवश्यक कौशल है और वास्तविक समय में समस्याओं को कम करने में मदद कर सकती है। जब तक एक हाइपरपोलराइज्ड गैस इन्फ्रास्ट्रक्चर को एक पार्टी से खरीदा जा सकता है और ?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
कोई नहीं।
Materials
| Polarization measurement station | Polerean | 42881 | https://polarean.com/ |
| Pressure vessele with plunger valve | Ace glass | 8648-85 | https://www.aceglass.com/html/3dissues/Pressure_Vessels/offline/download.pdf |
| Tedlar bag | Jensen inert | GST381S-0707TJO | http://www.jenseninert.com/ |
| Xenon Hyperpolarizer 9820 | Polerean | 49820 | https://polarean.com/ |
| Xenon loop coil | Clinical MR Solutions | Custom device | https://www.sbir.gov/sbc/clinical-mr-solutions-llc |
| Xenon vest coil | Clinical MR Solutions | Custom device | https://www.sbir.gov/sbc/clinical-mr-solutions-llc |
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