Magnetic Resonance Imaging Quantifizierung der pulmonalen Perfusion mittels geeichter Arterial Spin Labeling
Summary
Eine MR-Bildgebungsverfahren, um die Verteilung der pulmonalen Durchblutung unter einer Vielzahl von physiologischen Bedingungen zu studieren, in diesem Fall Kontakt mit drei verschiedenen inspiriert Sauerstoffkonzentrationen: Hypoxie, Normoxie und Hyperoxie, beschrieben. Diese Technik nutzt die menschliche Lunge Physiologie Forschungsmethoden in einem MR-Umfeld.
Abstract
Dies zeigt eine MR-Bildgebungsverfahren, um die räumliche Verteilung der pulmonalen Blutfluss bei gesunden Probanden während Normoxie (inspiriert O 2, Fraktion (F I O 2) = 0,21) Hypoxie (F I O 2 = 0,125) und Hyperoxie (Maßnahme F I O 2 = 1,00). Darüber hinaus sind die physiologischen Reaktionen des Subjekts in der MR-Scan-Umgebung überwacht. MR-Bilder wurden auf einem 1,5 T GE MRT während einer Atempause von einer sagittalen Schicht in der rechten Lunge bei funktionellen Restkapazität erhalten. Eine arterielle Spin-Labeling-Sequenz (ASL-GERECHTEREN) wurde verwendet, um die räumliche Verteilung der pulmonalen Blutfluss 1,2 und einer Multi-Echo schnellen Gradientenecho (mGRE) Sequenz 3 verwendet wurde, um die regionale Proton (dh H 2 O) zu quantifizieren messen Dichte, so dass die Quantifizierung der Dichte normalisiert Perfusion für jedes Voxel (Milliliter Blut pro Minute pro Gramm Lungengewebe).
Mit einer pneumatischen Schaltventil und Gesichtsmaske mit einem 2-Wege-Nichtrückatemsysteme Ventil ausgestattet, wurden verschiedene Sauerstoffkonzentrationen zu diesem Thema in der MR-Scanner über das eingeatmete Gas-Schlauch eingeführt. Eine metabolische Warenkorb gesammelt Exspirationsgas über Exspirationsschlauch. Mixed exspiratorische O 2 und CO 2-Konzentrationen, Sauerstoffverbrauch, Kohlendioxid-Produktion, die Atmungsorgane Umtauschverhältnis, Atemfrequenz und Atemzugvolumen gemessen wurden. Herzfrequenz und Sauerstoffsättigung überwacht wurden mit Puls-Oxymetrie. Daten aus einer normalen Person erhalten hat gezeigt, dass, wie erwartet, die Herzfrequenz höher war in Hypoxie (60 bpm) als bei Normoxie (51) oder Hyperoxie (50) und die arterielle Sauerstoffsättigung (SpO 2) wurde bei Hypoxie zu 86% reduziert. Mittlere Lüftung war 8,31 L / min BTPS bei Hypoxie, 7,04 L / min während Normoxie, und 6,64 L / min bei Hyperoxie. Tidalvolumen betrug 0,76 L bei Hypoxie, 0,69 L während Normoxie und 0,67 L bei Hyperoxie.
Vertreter quantifiziert ASL-Daten zeigten, dass die mittlere Dichte normalisiert Perfusion 8,86 ml / min / g wurde bei Hypoxie, 8,26 ml / min / g während Normoxie und 8,46 ml / min / g während Hyperoxie bzw.. In diesem Thema wurde die relative Dispersion 4, ein Index der globalen Heterogenität in Hypoxie erhöht (1,07 bei Hypoxie, 0,85 während Normoxie und 0,87 bei Hyperoxie), während die fraktale Dimension (Ds), ein weiterer Index der Heterogenität spiegelt vaskulären Verzweigungsstruktur, blieb unverändert (1,24 bei Hypoxie, 1,26 während Normoxie, und 1,26 bei Hyperoxie).
Überblick. Dieses Protokoll wird zeigen, die Übernahme von Daten, um die Verteilung der pulmonalen Perfusion nichtinvasiv messen unter den Bedingungen der Normoxie, Hypoxie und Hyperoxie mit einem Magnet-Resonanz-Bildgebung als arterielle Spin-Labeling (ASL) bekannt.
Begründung: Die Messung des pulmonalen Blutflusses und der Lunge Protonendichte mit MR-Technik bietet eine hohe räumliche Auflösung, die quantifiziert werden können und die Fähigkeit, wiederholte Messungen unter verschiedenen physiologischen Bedingungen durchzuführen. In Studien am Menschen sind PET, SPECT, CT und allgemein als alternative Techniken verwendet. Allerdings beinhalten diese Techniken Exposition gegenüber ionisierender Strahlung, und somit nicht für wiederholte Messungen an menschlichen Versuchspersonen geeignet.
Protocol
Discussion
Diese Methode ermöglicht die Messung der Auswirkungen der eingeatmete Sauerstoffkonzentration auf die räumliche Verteilung der pulmonalen Durchblutung mit grundlegenden physiologischen Techniken in der MR-Scan-Umgebung. Die Verwendung von physiologischen Techniken in Kombination mit quantitativen Proton Abbildung der Lunge ist relativ einfach zu realisieren.
Um eine gute Qualität testen, ist der wichtigste Schritt die Ausbildung der unter angehaltenem Atem auf den richtigen Lungenvolumen …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Unterstützt durch 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 |
Referências
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