דימות תהודה מגנטית כימות זלוף ריאתי באמצעות מכויל תיוג ספין העורקים
Summary
שיטת הדמיה MR ללמוד את התפלגות זרימת דם ריאתי תחת מגוון רחב של מצבים פיזיולוגיים, בחשיפה במקרה זה שלושה ריכוזים שונים חמצן השראה: היפוקסיה, normoxia ו hyperoxia, הוא תיאר. טכניקה זו מנצלת האדם ריאתי טכניקות מחקר בפיזיולוגיה בסביבה סריקת MRI.
Abstract
זה מדגים שיטה הדמיה MR למדוד את הפריסה המרחבית של זרימת דם ריאתי בנבדקים בריאים במהלך normoxia (בהשראת O 2, חלק (F אני O 2) = 0.21), היפוקסיה (F אני O 2 = 0.125), ו hyperoxia (F אני O 2 = 1.00). בנוסף, התגובות הפיזיולוגיות של הנבדק מנוטרים בסביבה MR סריקה. תמונות MR התקבלו על 1.5 T סורק MRI במהלך GE להחזיק נשימה של פרוסת sagittal בריאה הנכון יכולת שיורית תפקודית. ספין עורקי תיוג רצף (ASL-הוגן) שימש כדי למדוד את הפריסה המרחבית של 1,2 זרימת דם ריאתי רב הד מהירה שיפוע הד (mGRE) רצף 3 שימש לכמת את פרוטון אזורית (כלומר H 2 O) צפיפות, המאפשר כימות זלוף צפיפות מנורמל עבור כל voxel (מיליליטר דם לדקה לכל רקמת הריאה גרם).
עם פנאומטי החלפת השסתום facemask מצוידים שסתום שאינו rebreathing 2-way, ריכוזי חמצן שונים הוכנסו הנושא הסורק MR דרך צינורות הגז השראה. עגלת מטבולית אסף גז דרך צינורות נשיפה נשיפה. מעורב הנשיפה O 2 ו-CO 2 בריכוז, צריכת חמצן, פחמן דו חמצני הייצור, יחס החליפין הנשימה, תדירות הנשימה ואת נפח גאות נמדדו. קצב הלב רוויון החמצן נוטרו באמצעות הדופק oximetry. נתונים שהתקבלו בנושא נורמלי הראו כי, כצפוי, קצב הלב היה גבוה יותר היפוקסיה (60 BPM) מאשר במהלך normoxia (51) או hyperoxia (50) ואת הרוויה חמצן עורקי (SpO 2) הופחת במהלך היפוקסיה ל -86%. ממוצע אוורור היה 8.31 L / min BTPS במהלך היפוקסיה, 7.04 L / min במהלך normoxia, ו 6.64 L / min במהלך hyperoxia. נפח גאות ושפל היה 0.76 במהלך L L, 0.69 היפוקסיה במהלך normoxia, ו 0.67 ליטר במהלך hyperoxia.
נציג לכמת נתונים ASL הראו כי צפיפות זלוף אומר מנורמל היה 8.86 מ"ל / דקה / g במהלך היפוקסיה, 8.26 מ"ל / דקה / g במהלך normoxia ו 8.46 מ"ל / דקה / g במהלך hyperoxia, בהתאמה. בנושא זה, הפיזור היחסי 4, מדד ההטרוגניות העולמי, עלה ב היפוקסיה (חוסר חמצן במהלך 1.07, 0.85 במהלך normoxia, ו 0.87 במהלך hyperoxia) ואילו ממד פרקטלית (DS), אחר מדד ההטרוגניות המשקפת מבנה הסתעפות כלי הדם, נותר ללא שינוי (1.24 במהלך היפוקסיה, במהלך normoxia 1.26, 1.26 ו במהלך hyperoxia).
סקירה כללית. פרוטוקול זה יהיה להדגים את רכישת נתונים כדי למדוד את חלוקת זלוף ריאתי noninvasively בתנאים של normoxia, היפוקסיה, ו hyperoxia באמצעות תהודה מגנטית טכניקה המכונה תיוג ספין עורקים (ASL).
רציונל: מדידת זרימת דם ריאתי פרוטון צפיפות ריאות באמצעות טכניקה MR מציעה תמונות ברזולוציה מרחבית גבוהה אשר ניתן לכמת את היכולת לבצע מדידות חוזרות תחת מספר תנאים פיזיולוגיים שונים. במחקרים האדם, PET, SPECT, ו-CT משמשות גם טכניקות חלופיות. עם זאת, טכניקות אלה כרוכות בחשיפה לקרינה מייננת, ולכן אינם מתאימים מדידות חוזרות בבני אדם.
Protocol
Discussion
שיטה זו מאפשרת מדידה של השפעת ריכוז החמצן השראה על התפלגות מרחבית של זרימת דם ריאתי באמצעות טכניקות פיזיולוגיים בסיסיים בסביבת MR סריקה. שימוש בטכניקות פיזיולוגיות בשילוב עם הדמיה פרוטון כמותי של הריאות הוא מיושם בקלות יחסית.
כד?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
נתמך על ידי NIH HL081171, NIH HL080203
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).
