Waiting
Processando Login

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

מיפוי כמותי של אוורור ספציפי בריאה האנושית באמצעות דימות תהודה מגנטית פרוטון וחמצן כסוכן ניגודיות

Published: June 5, 2019 doi: 10.3791/59579
Automatic Translation
1, 2, 1, 1, 1
1Pulmonary Imaging Laboratory, Department of Medicine, University of California, San Diego, 2Pulmonary Imaging Laboratory, Department of Radiology, University of California, San Diego

Summary

הדמיה של אוורור ספציפי היא טכניקת תהודה מגנטית תפקודית המאפשר כימות אוורור ספציפי באזור הריאה האנושית, באמצעות חמצן בשאיפה כסוכן ניגודיות. כאן, אנו מציגים פרוטוקול כדי לאסוף ולנתח נתונים ספציפיים הדמיה אוורור.

Abstract

הדמיה של אוורור ספציפי (SVI) היא טכניקת תהודה מגנטית תפקודית המסוגלת לכמת אוורור ספציפי-היחס של הגז הטרי הנכנסים לאזור הריאה מחולק על ידי נפח הקצה של האזור בריאות האדם, שימוש רק שאפה חמצן כסוכן ניגודיות. הקוונפיקציה אזורית של אוורור ספציפי יש פוטנציאל לעזור לזהות אזורים של תפקוד ריאות פתולוגי. חמצן בתמיסה מקצר את זמן הרפיה האורך של הרקמה (T1), ולכן שינוי בחמצון רקמות ניתן להבחין כשינוי באות T1משוקלל עם תמונה התאוששות היפוך שנרכש. בעקבות שינוי פתאומי בין שני ריכוזים של חמצן השראה, את הקצב שבו רקמת הריאה בתוך voxel מבטטים למצב קבוע חדש משקף את הקצב שבו גז תושב מוחלף על ידי גז שאפה. שיעור זה נקבע על ידי אוורור ספציפי. כדי להפיק את השינוי הפתאומי הזה בחמצן, נושאים לסירוגין לנשום 20 נשימה בלוקים של אוויר (21% חמצן) ו 100% חמצן בזמן סורק ה-MRI. שינוי צעד ושוב השראה בשבר החמצן מושגת באמצעות שימוש במערכת מותאמת אישית תלת ממדית (3D)-מערכת מעקף תזרים מודפס עם מתג ידני במהלך החזקת הנשימה קצר הקצה. כדי לזהות את השינוי המתאים ב-T1, פולס היפוך כללי ואחריו רצף מהיר של זריקה במהירות מהירה שימש לרכישת תמונות דו מימדי t1משוקלל בסורק 1.5 T MRI, באמצעות סליל גוף שמונה אלמנט. ניתן לעשות הדמיה של פרוסה אחת ומרובת פרוסות, עם פרמטרי דימות שונים במקצת. הקוונפיקציה של אוורור ספציפי מושגת על ידי התייחסות הזמן-מסלול של עוצמת האות עבור כל ריאה voxel עם ספרייה של תגובות מדומה לאוויר/גירוי בחמצן. SVI הערכות של טרוגניות אוורור ספציפיים אומתו נגד כשלון נשימה מרובים הוכיחו כדי לקבוע במדויק את הטרוגניות של התפלגות אוורור ספציפי.

Introduction

המטרה הכוללת של דימות אוורור ספציפי (SVI)-טכניקה של דימות תהודה מגנטית של פרוטונים (MRI) המשתמשת בחמצן כסוכן ניגודיות1 -היא האוורור הסגולי של המפה בריאה האנושית. אוורור ספציפי הוא היחס של הגז הטרי המועבר לאזור ריאות בנשימה אחת מחולק על ידי הקצה הסופי של אותו אזור ריאות1. בשילוב עם מדידות של צפיפות ריאה מקומית, אוורור ספציפי יכול לשמש כדי לחשב אוורור אזורי2. מדידות של אוורור ואוורור מקומיות טרוגניות המסופקים על ידי svi יש את הפוטנציאל להעשיר את ההבנה של איך פונקציות הריאות, הן בדרך כלל ובאופן חריג3,4.

הדמיה אוורור ספציפית היא הארכה של מבחן הפיזיולוגיה הקלאסית, שטיפה נשימה מרובה (mbw), טכניקה שהוצגהלראשונה בשנות ה-50,6. שתי הטכניקות להשתמש בוושין גז/כשלון כדי למדוד טרוגניות של אוורור ספציפי, אבל SVI מספק מידע spatially המותאמות לשפות אחרות, בעוד MBW מספק רק מדדים גלובליים של טרוגניות. ב-MBW, ספקטרומטר מסה משמש למדידת הריכוז המעורב של גז לא מחושב (חנקן, הליום, hexafluoride גופרית וכו ') על נשימות רבות במהלך כשלון הגז, כפי שמתואר באיור 1. יחד עם עוצמת הקול שפג תוקפו במהלך תקופת הכישלון, ניתן להשתמש במידע זה כדי לחשב את ההתפלגות הכוללת של אוורור ספציפי בריאה. ב SVI, סורק MRI משמש כדי למדוד את האות1משוקלל-שהוא פונדקאית עבור כמות החמצן בתמיסה ברקמת הריאה, מחוון ישיר של ריכוז החמצן המקומי-בכל ריאה voxel על נשימות רבות במהלך מספר הוושין/כביסה של חמצן. באופן שהוא אנלוגי ישירות ל-MBW, מידע זה מאפשר לנו לחשב את האוורור הספציפי של כל ריאה voxel. במילים אחרות, הטכניקה מבצעת אלפי ניסויים כמו MBW מקבילים, אחד עבור כל voxel, במהלך ניסוי SVI. אכן, מפות מרחבי של אוורור ספציפי ובכך המיוצר ניתן להדר כדי לשחזר את הפלט הספציפי טרוגניות התפוקה של MBW. מחקר אימות7 הראה כי שתי המתודולוגיות יצרו תוצאות דומות כאשר הופיעו בסדרה על אותם נושאים.

שיטות דימות אחרות קיימות, כמו SVI, לספק אמצעים מרחביים של אוורור טרוגניות. פליטת פוזיטרונים טומוגרפיה (PET)8,9, פליטת פוטון יחיד טומוגרפיה ממוחשבת (מבחינה פסיכומטרית)10,11, ו-MRI היפרמקוטב היפר-12,13 טכניקות שימשו כדי ל ליצור גוף משמעותי של ספרות לגבי דפוס מרחבי של איוורור בנושאים בריאים וחריגים. באופן כללי, טכניקות אלה יש לפחות יתרון אחד ברור על SVI, כי היחס שלהם האות לרעש הוא האופייני גבוה יותר. עם זאת, כל טכניקה יש גם חיסרון אופייני: PET ו-הזהיר כרוך חשיפה לקרינה מייננת, ו-MRI היפרקוטב דורש שימוש של גז היפרקוטב מאוד מיוחד, סורק MR עם חומרה רב-קוטבי מרובה.

SVI, שיטת פרוטון-MRI, בדרך כלל משתמש 1.5 החומרה טסלה MR עם שאיפה חמצן כסוכן ניגודיות (שני האלמנטים זמינים בטיפול בריאות), מה שהופך אותו להכליל יותר לסביבה קלינית. SVI ממנף את העובדה חמצן מקצר את זמן הרפיה האורך (T1) של רקמות ריאות1, אשר בתורו מתרגמת לשינוי עוצמת האות בתמונה משוקלל T1. כך, שינויים בריכוז של חמצן בהשראת לגרום לשנות את עוצמת האות של תמונות MRI מתוזמן כראוי. שיעור שינוי זה לאחר שינוי פתאומי בריכוז החמצן בהשראת, בדרך כלל אוויר 100% חמצן, משקף את הקצב שבו גז תושב מוחלף גז שאפה. שיעור חלופי זה נקבע על-ידי אוורור ספציפי.

כמו SVI כרוך לא קרינה מייננת, אין לו התוויות עבור המחקרים האורכי והתערבותית כי לעקוב אחר החולים לאורך זמן. לכן, הוא מתאים באופן אידיאלי למחקר התקדמות המחלה או להערכת כיצד מטופלים בודדים מגיב לטיפול. בשל הקלות היחסית שלה והיכולת לעבור חזרה בטוחה, הדמיה של אוורור ספציפי היא, באופן כללי, טכניקה אידיאלית עבור אלה המעוניינים ללמוד אפקטים גדולים ו/או מספר גדול של אנשים לאורך זמן או במקומות קליניים שונים.

בעקבות הפרסום המקורי המתאר את הטכניקה1, הדמיה אוורור ספציפית (svi) נעשה שימוש במחקרים התמקדו ההשפעה של אינפוזיה מלוחים מהירה, יציבה, תרגיל, וברונסימפלכווץ2,3 , ד , מיכל בן 14 , 15. היכולת של הטכניקה להעריך טרוגניות ריאה שלמה של אוורור מסוים כבר אומת באמצעות מבחן מרובה הוקמה במבחן נשימה מרובים7 ולאחרונה, האזורית החוצה אימות בוצעה, על ידי השוואת SVI וגזים היפרקוטב נשימה מרובה הדמיית אוורור ספציפי16. טכניקה אמינה וניתנת לפריסה זו, המסוגלת לבצע מיפוי כולל אוורור ספציפי בריאה האנושית, יש פוטנציאל לתרום באופן משמעותי לגילוי מוקדם ואבחון של מחלות הנשימה. זה גם מציג הזדמנויות חדשות מכמת ליקויים בריאות האזור ולעקוב אחר שינויים המושרה על ידי טיפול. שינויים אלה בתפקוד הריאות ספציפי לאזור, אשר SVI מאפשר לנו למדוד בפעם הראשונה, יש את הפוטנציאל להיות סמנים להערכת ההשפעה של תרופות וטיפולים שואף, והוא יכול להיות כלי שימושי ביותר בניסויים קליניים.

מטרת מאמר זה היא להציג את המתודולוגיה של דימות אוורור ספציפי בפרוטרוט ובצורה חזותית, ובכך לתרום להפצת הטכניקה למרכזים נוספים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

אוניברסיטת קליפורניה, סן דייגו התוכנית להגנת האדם אישר את הפרוטוקול הזה.

1. בטיחות והדרכה בנושא

  1. . לקבל כתב, הסכמה מושכלת מהנושא תארו את הסיכונים הפוטנציאליים שהוצגו על ידי חשיפה לשדות מגנטיים שמשתנים במהירות, ואת אי הנוחות הפוטנציאלית של שימוש במסיכת הפנים ולנשום גז יבש.
  2. ודא כי הנושא יכול לעבור בבטחה סריקת MR, ניצול מאושר מקומית MRI שאלון ההקרנה בטיחות.
  3. אם הנושא הוא נקבה של גיל הילד, ולא בטוח של מצב ההריון שלה, לבקש ממנה לנהל בעצמי בדיקת הריון מעל לדלפק. אם הנושא בהריון, אל תכלול את הנושא משאר המחקר.
  4. מדוד את משקל הנושא. פרמטרי בטיחות של סורק המגבילים את כמות האנרגיה של תדר רדיו (RF) המועבר לנושא דורשים קלט מאפיין זה. ודא שמשקל הנושא נמצא מתחת למגבלת המשקל המקסימלי של שולחן ה-MRI (במקרה זה, 136 ק ג).
  5. הרכבת את הנושא לנשום בזמן עם רצף הסריקה MR. רצוי, להשמיע הקלטת שמע של סריקה קודמת ולהנחות את הנושא לנשום בדרך כלל ולהשלים נשימה כל 5 s, באמצעות רמזים אודיו מן הסורק כמדריך; לנשום יחד עם הנושא למטרת אימון.
  6. קבעו את גודל מסיכת הפנים (הגדלים בין המידות הקטנות לגדולות במיוחד [XL]) המתאימה ביותר לנושא על-ידי מדידת מידות האף אל הסנטר של הנושא. מסכה בגודל מתאים תתאים בצורה נוחה אך תמנע מהאוויר לדלוף בין המסכה לבין העור של הנבדק בכל נקודה. נסה במידות אחרות במידת הצורך.
  7. יש לוודא כי הכיסים והבגדים של הנבדק חופשיים מכרטיסי אשראי מבוססי-מגנטי ומחלקי מתכת המכילים ברזל. במקרה הצורך, יש לשנות את הנושא לתוך הגלימה הרפואית שמספקת מתקן ה-MRI.
    הערה: מתכת יכולה להיות מסוכנת בסביבת ה-MRI, ואובייקטים מתכתיים כגון קליפים (בדרך כלל בחזיות), טבעות מתכת (חזיות וקפוצ'ונים), כפתור מתכת או רוכסנים (חולצות, סוודרים), הארכת שיער ופאות יש את הפוטנציאל ליצור חפצי הדמיה.

2. הכנת סביבת ה-MRI

  1. אפשר לאנשי הצוות להיכנס לחדר הסורק או לסייע בביצוע הניסוי.
  2. הגדר את הסורק MR לשימוש עם סליל הגוף על ידי חיבור הסליל למחבר המתאים בטבלת הסורק.
  3. הכן את טבלת הסורק עם גליונות, רפידות וכריות כך שהנושא יהיה נוח לפחות 30 דקות במהלך ההדמיה.
  4. . תאסוף את מערכת אספקת החמצן
    הערה:     תרשים סכמטי של האבובים מוצג באיור 2.
    1. הצב שסתום מיתוג של שניים/שלושה כיוון בהישג יד של מפעיל הסורק או האדם המבצע את הניסוי SVI.
    2. לחבר את המיכל של חמצן רפואי (מחוץ לחדר הסורק) או את אספקת קיר החמצן (אם זמין) לשקע אחד של שסתום מיתוג באמצעות 1/4-inch צינורות פלסטיק.
    3. לחבר את השקע של שסתום מתג ממוקם בחדר הבקרה 8 m (אורך מספיק עבור הסורק) 1/4-inch צינורות פלסטיק. להאכיל את אבובים דרך מעבר, מחדר הבקרה לחדר הסורק, ולוודא כי הוא יגיע לאמצע הסורק משעמם.
      הערה: אבובים פלסטיק חיבור שקע מיתוג מעבר מסכה לעקוף את המסכה כללה צעד למעלה בקוטר 2 m האחרון, מ 1/4 אינטש ל 3/8 אינץ ' ל 1/2 אינטש, כדי להקטין את הרעש המיוצר על ידי האוויר זורם לתוך מערכת מעקף הזרימה.
    4. לחבר את הקצה 1/2 אינץ ' של צינורות לתוך המצורף לעקוף את המסיכה.
    5. אבטח את מעקף הזרימה למסכת הפנים המתאימה לנושא.
    6. הגדר את הלחץ על מיכל הגז או הוסת שקע הקיר לערך המייצר זרימת חמצן גדול יותר מאשר השיא צפוי inspiratory זרם. הלחץ הדרוש תלוי באופי המחקר (מנוחה, התעמלות, וכו ') ואת ההתנגדות הכוללת של מערכת אספקת הגז (בדרך כלל ~ 70 psi עבור מערכת המסירה המתוארת בשלב 2.4.3 ללימודים במנוחה).
    7. בדוק את שסתום המתג על ידי הפעלת זרימת החמצן, מה שהופך את הזרימה הנאותה להיות נוכח בשקע של החיבור לעקוף את הזרימה וכי אין דליפות נמצאים אבובים פלסטיק.

3. הכנת הנושא להדמיה

  1. . הנושא שוכב על שולחן האמ. אר. איי ודא כי החלק העליון של אלמנט הסליל התחתון מספק כיסוי מתאים של הריאות, על ידי הפיכת החלק העליון של הסליל התחתון הוא גבוה יותר מאשר הכתפיים של הנבדק.
  2. ודא שהנושא מוסיף אטמי אוזניים ומוודא שהצליל חסום.
  3. הקלטת את כדור הסחיטה (או מנגנון בטיחות חלופי) לפרק כף היד של הנבדק, כדי שניתן יהיה לגשת אליו בקלות.
  4. חברו את המסיכה ואת מערכת עקיפת הזרימה לפניו של הנבדק. הסגר בקצרה את הצד הצפוי של ההחזקה העוקפת את הזרימה ובקש מהנושא לנסות השראה נורמלית ותפוגה כדי לבדוק אם יש נזילות.
  5. מניחים את הנושא לתוך הסורק, באמצעות הכלי מרכוז האור כדי לוודא את סליל הגוף תופס את מרכז השעמום.
  6. לחבר את קו מעקף הזרימה לתוך מודפס 3D מסכה לעקוף את המסיכה באמצעות אגוז מתאים היטב הפליז אל מפרץ.

4. הדמיה של MRI

  1. בחרו במיקום האנטומי לפרוסות הדמיה.
    1. לרכוש רצף לוקליזציה כדי לקבל מפה אנטומית שישמשו לרשום את שאר הבחינה.
    2. בחר עד 4 פרוסות ריאה משונן כדי ללמוד על-ידי לחיצה וגרירה של פרוסת ההדמיה למיקום הרצוי באמצעות ממשק המשתמש הגרפי של הסורק. בדרך כלל, שדה התצוגה מוגדר ל-40 x 40 ס מ ועובי פרוסה ל 1.5 ס"מ. בחר פרוסות ממורכזות בשדה הריאות המכוונות לאזור העניין של המחקר, בדרך כלל מזעור החדירה של כלי הדם הריאתי הגדול וקיר החזה ל מקסם את נפח הריאה שנדגם.
      הערה: ניתן לבצע בחירת פרוסה בכל מישור; ניתן לבחור עד 4 פרוסות. למטרת הדגמה, פרוסה אחת תהיה מועברת.
    3. רשום את המיקום של פרוסות ההדמיה ביחס למיקום עמוד השדרה כך שאותו אמצעי האחסון יכול להיות מחדש עבור לימודי האורך.
  2. דימות אוורור ספציפי
    הערה:     רשימה של פרמטרים טיפוסיים של MRI מוצגת בטבלה 1.
    1. הגדר את זמן ההיפוך במחשב MR עבור הפרוסה המדיאלי ביותר כדי 1,100 ms כדי למקסם את הניגודיות אוויר חמצן17.
    2. הגדר את פרמטרי הרכישה (טבלה 1) עבור רכישת דימות. עבור רכישת פרוסות מרובות, כל פרוסה נוספת נרכשת לאחר הראשון, במרווחי זמן של 235 ms (1,335 ms, 1,570 ms, 1,805 ms).
      הערה: בעקבות פעימת השחזור של היפוך ומרווח זמן (המתואר בזמן ההיפוך), כל תמונה פרוסה נרכשת באמצעות חצי פורייה יחיד-shot טורבו ספין-הד (בחיפזון), ברזולוציה 128 x 128 (70-שורות של k-שטח שנדגמו); תמונות משוחזרים לרזולוציה 256 x 256.
    3. הגדר את מספר החזרות ל-220 ואת זמן החזרה (TR) ל-5 s. הדבר יגרום ל4.2.1 חוזרות ו4.2.2 למשך הסכום הכולל של 220 נשימות רצופות, 5 בנפרד. בקשו מהנושא לשער בהתנדבות את נשימתו בזמן עם רכישת התמונה.
      הערה: התמונות נרכשים בסופו של תפוגה נורמלית בהפרעה נשימה מרצון קצר בקיבולת שיורית תפקודית (FRC). חשוב שעוצמת הריאה הדומה מגיעה בעקביות בכל אחת מהרכישות העוקבות הללו.
    4. נטר את העקביות של עוצמת הריאה של הנבדק (תפוגת סיום) במהלך הרכישות העוקבות וספק משוב לשיפור האיכות במידת הצורך. הגדל את TR (מרווח הזמן בין רכישות עוקבות) אם הנושא מתקשה להגיע לעוצמת הריאה העקבית כל 5 ס.
    5. החלף את תערובת הגז ההשראה של הנושא כל 20 נשימות (במהלך ההמתנה לקבלת הנוחות של הנבדק), לסירוגין בין אוויר החדר לבין חמצן רפואי. שים לב למועד התרחשות הבוררים והמרווחים שבהם נשמו הנושא את כל הגז. הניחו לנושא לנשום 100% חמצן למשך 40 נשימות רצופות בשלב מסוים בניסוי (בדרך כלל נשימות 20-60 או 180-220) כדי להגביר את הרגישות לאזורי ריאות באיוורור נמוך.
    6. באופן קבוע לאמת את קצב הלב (40-80 לנושאים רגילים במנוחה) ורווית חמצן (בדרך כלל 98-100%) על ידי התבוננות אוקסימטר הדופק (איור 2); סטיות מהנורמה יכולות לאותת מצוקה או חרדה.
    7. דבר עם הנושא לעתים קרובות על-ידי לחיצה על לחצן הסורק לפני הדיבור, תוך מתן עדכונים קבועים של זמן שנותר.
    8. , לאחר הנשימה 220. ההדמיה הושלמה החזר את הנושא לאוויר החדר והוצא אותו מהסורק.

5. יצירת מפת אוורור ספציפית מסדרת זמן של תמונות

  1. ודא כי מחסנית של 220 תמונות MR רצופות עבור כל פרוסת ריאה נרכשו.
  2. יבא את התמונות להרשמה לתוכנת ניתוח התמונה (לדוגמה, MATLAB).
  3. של 220 תמונות, לבחור, על ידי בדיקה חזותית של מחסנית התמונה כולה, עבור כל אחד פרוסה המייצגת ביותר את הקיבולת שיורית תפקודית. קיבולת שיורית פונקציונלית מזוהה כ"מצב" של אמצעי הריאה במחסנית.
  4. השימוש בתמונה "מוד" כהפניה, השתמש ברישום פרויקטיבי או בהרשמה צירוף אפיני כדי לרשום את כל התמונות להפניית הקיבולת הפונקציונלית השיורית.
    הערה: ההרשמה מבוצעת בדרך כלל באמצעות אלגוריתם שפותח בבית18 או באלגוריתם כללי של אתחול כפול הזמין באופן פומבי (gdb-הקאמרי19).
  5. השתמש בפלט של אלגוריתם הרישום כדי לחשב את השינוי באזור של כל תמונה. התעלם מתמונות שצעד הרישום שלו נדרש > 10% שינוי אזור מערימת התמונות, והתייחס אליהם כחסרים בנתונים20.
  6. לכמת אוורור ספציפי בריאה מן המחסנית רשום באמצעות אלגוריתם שפותח בבית1,7. לבצע כימות על ידי השוואת התגובה הזמן של כל voxel לתוך וושין חמצן רצופות סדרת כשלון, לספרייה של 50 מדומה, רעש חינם, תגובות, המתאים האוספים מאווררים ספציפיים החל מ 0.01 אל 10, ב 15% תוספות. כל voxel מוקצה ערך אוורור ספציפי המתאים אוורור מסוים של אידיאלי מדומה הצגת המתאם המקסימלי עם סדרת הזמן של voxel, כפי שהוצג במקור1.
  7. הפלט של השלב הקודם הוא מפה של אוורור ספציפי. צור היסטוגרמה של ההתפלגות, וחשב את רוחב התפלגות האוורור הספציפית, מידה של הטרוגניות האוורור הספציפיות, ללא תלות בנפח הגאות.

6. שילוב מפות אוורור ודחיסות ספציפיות לחישוב האוורור האזורי בכתשיים

  1. בנוסף SVI, לרכוש צפיפות לריאות פרוטון תמונות21, כפי שמתואר במחקר הקודם22 (סעיפים 4.4 ו 5.1 בהפניה22). להשיג את התמונות בצפיפות הפרוטון באותו פרוסת ריאה (s), באותו נפח ריאות (FRC, סוף תפוגה נורמלית); להגדיר את הרזולוציה 64 x 64, המתאים גודל voxel של ~ 6.3 mm x 6.3 mm x 15 מ"מ (~ 0.6 ס"מ3).
  2. יישר תמונות מסוימות של צפיפות האוורור והפרוטונים.
    1. להחליק את התמונות הספציפיות של צפיפות האוורור והפרוטונים באמצעות מסנן גאוסיאני עם גודל ליבה של ~ 1 ס"מ3.
    2. בצע רישום נוקשה (תרגום וסיבוב) בין המפה של אוורור ספציפי לבין מפת הצפיפות באמצעות אלגוריתם מבוסס מידע הדדי.
  3. חשב מכתשיים אוורור מתוך שיתוף משותף מידע בצפיפות ובדחיסות פרוטון.
    1. חשב מפה של (צפיפות 1), שהיא שבריר האוויר בכרך שנדגם בסוף תפוגה נורמלית, בהנחה כי הריאה מורכבת מאוויר ומרקמה וצפיפות הרקמות היא ~ 1 g/cm3.
    2. חשב מפת אוורור אזורית כמוצר (צפיפות 1) x SV (יחידות טבעיות). הכפל מוצר זה באמצעות עוצמת הקול של voxel (או אזור אחר של עניין) ותדר הנשימה (המוטל, בדרך כלל 12 נשימות/דקות), כדי להשיג מפת אוורור ביחידות מוכרות יותר של ml/min.
      הערה: עבור כל אזור ריאה, SV = ΔV/V0 ו (1 – צפיפות) ≈ V0. לפיכך, המוצר (צפיפות 1) x SV = אוורור אזורי, המבוטא ביחידות טבעיות.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

לחתוך בודד SVI בנושא בריא
הדמיית אוורור ספציפית מייצרת מפות כמותיים של אוורור ספציפי כפי שמוצג באיור 3A, אשר מתארת פרוסה אחת בריאה הימנית של נקבה בריאה 39 בן. שים לב לנוכחות המעבר האנכי הצפוי באוורור ספציפי; החלק התלוי של הריאה מציג אוורור ספציפי גבוה יותר מאשר החלק הלא תלוי של הריאה. מוצגת היסטוגרמה של ערכי האוורור הספציפיים הממופים (איור 3B, עיגולים מלאים) יחד עם פונקציית התפלגות ההסתברות הנורמלית המתאימה ביותר של יומן הרישום (קו מנוקד). רוחב התפלגות ההתאמה הטובה ביותר יכול לשמש כמדד של אוורור ספציפי טרוגניות7, 23. איור 1 מראה כשלון נשימה מרובה שנרכש באותו נושא, באותה תנוחה. איור 1A מראה את ההקלטה הזמנית של ריכוז חנקן נמדד בפה בעקבות משמרת מן האוויר השראה כדי השראה 100% חמצן. איור 1B מציג את התפלגות האוורור המסוים, כפי שנאמד בכישלון. עבור SVI ו-MBW, המשתנה הרלבנטי הוא רוחב ההתפלגות, כפי שנמדד כאן על-ידי הרוחב של התפלגות רגילה של יומן רישום ההותאם לנתונים (קו מנוקד), נמצאה 0.41, באמצעות SVI ו-0.42 באמצעות MBW בטווח הנורמלי התקין. אימות של SVI-משוער אוורור ספציפי טרוגניות על ידי השוואה עם MBW בוצעה ב 10 נושאים וההפרש בין טכניקות נמצאה קטן יותר מאשר השונות הבין-מבחן MBW7. השוואה מרחבית עם גז היפרמקוטב נשימה מרובה מסוים אוורור הדמיה16 גם הראה האומדנים הקבוצה אמין של אוורור ספציפי טרוגניות (רוחב של התפלגות אוורור ספציפית על 8 נושאים למדו היו 0.28 ± 0.08 ו 0.27 ± 0.10 עבור היפרקוטב 3הוא והדמיה אוורור ספציפי, בהתאמה), למרות הגבוהה מהצפוי השונות הפנים בנושא (סטיית התקן של ההבדלים הבודדים ברוחב היה 0.13)16.

מפות אוורור ספציפיות ניתן להשתמש גם בשילוב עם מפות צפיפות הריאה כדי לחשב את האוורור האזורי מכתשי. כדי ליצור מפות של מכתשי אוורור, אוורור ספציפיים תמונות צפיפות חייב להיות מוחלקים כדי למזער את הערכים הקטנים הפוטנציאליים בין שתי האפשרויות.

תגובה לאתגר של מתינולינה בנושא אסטמה
SVI יכול לשמש כדי למדוד הן התגובות הכלל-עולמיות ואזוריות לתערבויות כגון תרגיל4, תנוחה2, או תרופות3. כדוגמה, איור 4 מתארת מפות בודדות של פרוסה מהריאות של נושא מתון של נשים אסטטיות בתוכנית הבסיסית (איור 4a), בעקבות בריכת הסימפנה עם מתיונין (איור 4a), ולאחר התאוששות בסיוע אלטרולין ( איור 4 ג). שימו לב לטרוגניות האוורור הספציפי המוגבר במהלך אירוע האסטמה המושרה, ונוכחותם של כתמים גדולים של מועט ללא אוורור ספציפי (אזורים כחולים כהים בחלק התלוי של הריאה). כמו כן, שים לב כי האוורור גדל אופן פרדוקסאלי באזורים מסוימים במהלך כרונאוכווץ (אזורים ירוק-אדום).

מרובה פרוסות SVI
עד שישה (בדרך כלל ארבעה), ברציפות, 15 מ"מ פרוסות ריאה יכול להיות בו התמונה עם SVI. איור 5 מתאר ארבע פרוסות הריאה הימנית ברציפות, כיסוי ~ 70% של הריאה הימנית, בנושא מתון הגבר אסטמה שהיה מסתגר מתרופות האסטמה שלו למשך 24 שעות.

מפת אוורור
סיפק מידע צפיפות הריאה נרכש באותה פרוסה, ותדירות הנשימה ידועה, מפת אוורור כמותית מלאה ניתן לחשב ביחידות של mL/min/mL. דוגמה למפת אוורור מוצגת באיור 6.

Figure 1
איור 1: כשלון נשימה מרובה. (א) מעקב mbw אופייני המציג חנקן שפג תוקפו (N2) בריכוז (למעלה) ובנפח הגאות (למטה) לאורך זמן (שניות, s). הנתונים נרכשו בתנוחת פרקדן; הנושא היה נקבה בריאה 39 בן. (ב) היסטוגרמה המתארת את הפצת האוורור הספציפי (SV) שחושבה מניסוי mbw באמצעות השיטה המוצעת על ידי לואיס ואח '23 (קו מלא). הקו המקווקו מייצג את ההתאמה המיטבית של יומן הרישום להתפלגות האוורור הספציפית. טרוגניות של אוורור ספציפי, תוצאת המפתח, נמדד כרוחב של התפלגות ההתאמה הטובה ביותר, במקרה זה 0.42. דמות זו הודפסה מודפס עם אישור מהפניה7. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 2
איור 2: תרשים מערכת הצנרת והמכשור. הדמיה של אוורור ספציפי דורש 100% חמצן רפואי, או ממיכל הגז דחוס (כפי שצויר) או שקע הקיר. מקור החמצן מחובר לשסתום מחליף (חדר בקרה), שבתורו מחובר, דרך מעבר ה-MRI, למערכת העוקפת מערכת מעקף מודפס24, המצורפת למסכה (חדר סורק). הצד השמאלי של הציור תואם לחדר הבקרה של ה-MRI, לצד הימני של חדר הסורק. אבובים פלסטיק חיבור הטנק למתג הוא 1/4 אינץ קוטר. אבובים משקע מתג השסתום למערכת מעקף הזרימה היא גם 1/4. 2m האחרון כוללים צעד למעלה בקוטר, מ 1/4 אינץ ' ל 3/8 אינץ ', ולאחר מכן כדי 1/2 אינטש, כדי להקטין את הרעש המיוצר על ידי זרימת האוויר24. אוקסימטר דופק משמש לניטור קצב פעימות הלב של הנבדק (HR) ולרוויית החמצן (Sat). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 3
איור 3: דימות אוורור ספציפי. (A) המפה האופיינית של אוורור ספציפי (צבע), מצופה על תמונת MRI אנטומית של אותו נושא פרקדן (סולם אפור). טווחי אוורור ספציפיים מערכים נמוכים מאוד (כחול) ל-SV = 1.0 (אדום). הנושא, מתנדב בריא 39 בן השנה (אותו נושא כמו באיור 1) היה מחושב בתנוחת פרקדן. שים לב למעבר הצבע האנכי באוורור ספציפי. פנטום של מאפיין MR ידוע המשמש כיול של צפיפות מוחלטת הוצב בקיר החזה הקדמי. פאנטומים אינם נדרשים לכמת את SVI. (ב) היסטוגרמה של הפצת אוורור ספציפי (עיגולים מלאים) שעברה קומפילציה ממפת האוורור הספציפית. רוחב ההתפלגות מייצג את הטרוגניות של אוורור ספציפי בפרוסת הריאה שנחקרו. בדוגמה זו, ההתפלגות היא מודלית והרוחב של התפלגות הרישום המצטברת בגאוסיאני (קו מנוקד) היה 0.41; זה דומה להתפלגות מלאה של הריאה MBW מסוים הציג באיור 1B, עבור אותו נושא ויציבה, שבו רוחב ההתפלגות) היה 0.42. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 4
איור 4: מפות ברונסימפד והתארכות ברונטיות באסטמה קלה. אוורור ספציפי נמדד בנושא מתון אסטמה (נקבה, גיל 24) בתוכנית הבסיסית (א), לאחר שאיפת של 1 מ"ג/mL של מתיונין (ב) ובעקבות אינהלציה של אלבומין (ג). שימו לב לשינויים המשמעותיים בפיזור האוורור המסוים בעקבות האינדוקציה של אירוע שדומה לאסטמה באמצעות מתיונין (פאנל ב'), עם אזורים גדולים של הריאה התלויה המציגה אוורור מסוים נמוך מאוד. כמו כן לשים לב את ההתאוששות הבאה בעקבות הממשל (פאנל C). כמו באיור 3, מפות אוורור ספציפיות שוכן לתוך MRI אנטומי. הרוחב של התפלגות אוורור ספציפית היה 0.31 בתוכנית הבסיסית, 0.94 post מתיונין, ו 0.28 לכתוב אלבומין. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 5
איור 5: מפת אוורור מרובת פרוסות באמצעות אסטמה מתונה שלאחר הגמילה מתרופות 24-h. מפת אוורור ספציפית של 4 פרוסות ריאה רציפים בריאה הימנית, רכשה בגיל 25 בן זכר אסטמה מתונה אחרי 24 h נסיגה של תרופות לאסטמה יומית. 4 הפרוסות המוצגות כיסוי ~ 70% של הריאה הימנית של הנבדק. מחוזות אוורור מסוים נמוך (כחול כהה) נמצאים בכל הפרוסות. בתוכנית הבסיסית, FEV1 היה 84% חזוי. לאחר הנסיגה 24 h של תרופות יומיות, FEV1 של הנושא היה 69% של החזוי; לאחר הדמיה, הנושא המשמש את משאף ההצלה ו-FEV1 התאושש 83% החזוי. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 6
איור 6: מפת אוורור לדוגמה המציגה אוורור (ml/min/ml) רכשה בנושא בריא 27 בן זכר. מפות אוורור נוצרו כמתואר בסעיף 6, באמצעות מפת SV יחד עם מפה של צפיפות פרוטון ריאה באותה פרוסה. בדוגמה זו, הן מפות ה-SV והן של הדחיסות הוחלקו באמצעות גרעין גאוסיאני עם רוחב מלא במחצית המקסימום של 5 voxels, וכתוצאה מכך קנה מידה מרחבי של ~ 0.64 ס מ2 במטוס. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

הפרמטרים של האמ. אר. איי מיכל הלוי ערות
זמן הדהוד (TE) 21.6 אלפיות שלמה (פרוסה בודדת)
18.2 אלפיות שלמה (ריבוי פרוסות)
זמן חזרה (TR) 5 מנות כל ערך > 4 s
התאם לנוחות המטופל
זמן היפוך (TI) 1.100 s (פרוסה בודדת) לריבוי פרוסות, TI בפרוסה n
1.100, 1.335, 1.570, 1.805 s (4 פרוסות) TI (n) = 1.100 s + 0.235 * (n-1)
מטריקס 256 x 128 (פרוסה בודדת)
128 x 128 (ריבוי פרוסות)
שדה תצוגה 40 ס מ 32-44 ס מ
רוחב פס 125 קילו-הרץ

טבלה 1: רשימת הפרמטרים הטיפוסיים של MRI המשמשים לרכישת דימות אוורור ספציפי.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

דימות אוורור ספציפי מאפשר מיפוי כמותי של התפלגות מרחבית של אוורור ספציפי בריאה האנושית. חלופות ל-SVI קיימות אך מוגבלות באופן כלשהו: כשלון נשימה מרובה מספק מידה של מידע טרוגניות אך חסר מרחבית23. שיטות הדמיה חלופיות לחשוף חולים לקרינה מייננת (למשל, הזהיר, PET, CT, גמא מיפוי) או לא זמין נרחב (דימות גז היפרקוטב באמצעות MRI). הדמיה אוורור ספציפי מספק מידע מרחבי ניתן לבצע באמצעות סורק קליני סטנדרטי שואף חמצן כמו מקור הניגודיות, ובכך ניתן לתרגם כמעט כל הגדרת מחקר קליני. העובדה כי SVI אינו דורש שימוש בחומרים הקרינה או הניגוד עושה את זה מתאים היטב למחקרים חוזרים או לאורך כי ככמת להעריך את התגובות האזוריות תרופות, טיפול או התערבויות. סוג זה של מידע כמותי אזורי על ההשפעה של טיפול עשוי להיות שימושי במיוחד בהקשר של מסירת סמים שאפה.

החסרונות של SVI הם שיש לו יחס נמוך יחסית אות לרעש (בדרך כלל 4-7), זה דורש ~ 18 דקות לרכוש וכי הוא מפרך במקצת עבור הנושא ואת אנליסט הנתונים. הדרכת נושא חיונית לרכישה של נתוני אוורור ספציפיים ואמינים. הנושא מאומן בדרך כלל, באמצעות פסקול מוקלט של רעשי הסורק, לפני הפעלת ההדמיה, כך הוא או היא יכולה להגיע לנפח הניתן לשימוש (FRC) עבור כל אחד 220 להחזיק את הנשימה תמונות. באופן אידיאלי, הדבר מושג תוך כדי נשימה בנפח הגאות הרגיל והנוח בלי לנשום. כמות הנשימה המדויקת חייבת להיות בטיפול שלאחר העיבוד של מנתח הנתונים, שחייב להשתמש בתוכנת רישום התמונה כדי להסביר הבדלים בנפח הריאות (סעיף 5.3 לעיל).

מאז הפרסום המקורי של הטכניקה1, svi עברה שינוי כדי לייעל את יישומו. 3D-מודפס MR מערכת מעקף זרימה24 מופעל באמצעות מעבר מיידי בין אספקת אוויר בחדר וחמצן לנושא. מערכת זו מפחיתה באופן משמעותי את המורכבות של ההתקנה המקורית, שדמה להגדרת מסירת הגז שתוארה בעבר בנייר יופיטר המתייחס להדמיה ממוחשבת22. זה, יחד עם פיתוח מתמשך של טכניקות לרכישת נשימה חופשית, יגרום להעביר את הטכניקה קרוב יותר לישימות מחקר קליני.

כפי שהוצג כאן, SVI יש 2 מגבלות עיקריות: 1) ארבע פרוסות (בדרך כלל) של הריאה הימנית כי הם רכשו מייצגים רק ~ 70% של הריאה הימנית-ביישום הנוכחי שלה, לא יותר משישה פרוסות ניתן לרכוש ב 1.5 T בשל התצהיר RF המוביל לרקמות שהוא עסיקינו חימום רקמות עולה בעוצמות שדה גבוה יותר, הגבלת עוד רכישה מרובת פרוסות ב-3T; ו-2) SVI לוקח ~ 18 דקות לרכוש, ולכן המפה של אוורור ספציפי משקף את הזמן של voxel אוורור ספציפי בממוצע על מרווח זה.

עם זאת, כיסוי ריאות מלא יכול להיות מושגת על ידי חזרה על ההליך או על ידי הפרדה מרחבית משפילה, וזמן סריקה יכול להיות מופחת על חשבון הדיוק בקוונפיקציה אוורור ספציפיות. הטכניקה היא, באופן כללי, הפשרות מגוונות ושונות של רכישה אפשריים, כל אחד מיטבי עבור יישומים שונים. לדוגמה, במחקר של שחזור דינמי מאירוע אסתמה25, הנתונים svi נותחו ברזולוציה גבוהה יותר (~ 7 דקות לעומת ~ 18 דקות) ואת אותה רזולוציה מרחבית, בעלות של ~ 30% עלייה באי-ודאות של אוורור ספציפי (מוערך מהסימולציות של מונטה קרלו). מחקר מידול לאחרונה26 ביקש לכמת את ההשפעה של כמה מגבלות משניות של הטכניקה svi, כלומר 1) כי נפח התמונה אינו מקיף את כל הריאה הנכונה, 2) כי המערכים הקטנים בין תמונות עוקבות עשוי להתקיים גם לאחר רישום, ו 3) כי ורידים בריאות, על ידי הובלת דם ממקום אחר בריאה לתוך אזור התמונה, יכול להוסיף אות מייסד המשקף אוורור באזור שבו הדם היה במקור חמצן ולא באזור שבו הוא נמצא תמונה. המחקר26 מצא כי 1) בנושאים בריאים, תמונה בודדת פרוסה (אשר מקיפה רק 8% של הריאה הכוללת) מעריך את הדרגתי האנכי של אוורור ספציפי בתוך 10% הערך האמיתי שלה, 2) ניתוח svi שבוצעו על נתונים המודל בכוונה מראש בלתי מיושרים, בממוצע, על-ידי 9% (תרחיש המקרה הגרוע ביותר, נעשה גרוע יותר על ידי לא להשליך תמונות עם שגיאת יישור > 10%) הביא ל-~ 20% הערכה בלתי מדויקת של אוורור ספציפי, שערוך העלול להיות מונע על ידי העובדה כי ערבוב יחידות מהירות ואיטיות במהירות הגבוהה ביותר התוצאות בהטיה כלפי האיטי, נמוך מסוימים איוורור, ו 3) ורידי ריאתי אות מוביל להערכת יתר שיטתית של האוורור הספציפי בפחות מ-10%.

היכולת לייצר תמונות פונקציונלי של הריאה האנושית-בניגוד לפונקציה ההרדית משינויים אנטומיים-יש את הפוטנציאל לתרום אבחנה מוקדמת ולהגדיל את ההבנה של הריאה בבריאות ומחלות. בפרט, את היכולת לייצר מפות אזוריות כמותית וכמותיים של היתרי אוורור מחקרים האורך של התקדמות המחלה ומאפשר כימות של התערבות של התערבויות, כגון תרופות לטיפול שאפה. על-ידי שילוב הדמיה אוורור ספציפית עם שתי טכניקות MRI למדוד צפיפות ריאות21 ו זלוף הריאות (שהוצגו בעבר בכתב העת22), מפות של יחס האוורור-פרזיה בריאות ומחלות ניתן ליצור 2. כמו חוסר התאמה בין אוורור לבין זלוף הוא הגורם העיקרי של היפוקסיה ו hypercapnia, מידע אזורי על יחס האוורור בריאות ומחלות יכול לספק תובנה נוספת לתוך ההשפעה של מחלת ריאות.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

. למחברים אין מה לגלות

Acknowledgments

עבודה זו נתמכת על ידי הלב הלאומי, ריאות ודם המכון (NHLBI) (מענקים R01 HL-080203, R01 HL-081171, R01 HL-104118 R01-HL119263) ו הלאומית שטח המחקר ביו רפואי המכון (הלאומית אווירונאוטיקה וחלל המינהל מענק NCC 9-58). אי. טי Geier נתמך על ידי NHLBI גרנט F30 HL127980.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
3D-printed flow bypass system
Face mask Hans Rudolph 7400 series Oro-nasal mask, different sizes
Gas/oxygen regulator
Mask head set Hans Rudolph 7400 compatible head set
Matlab Mathworks analysis software developed locally
Medical oxygen Air Liquide/Linde Oxygen to be delivered to the subject
MRI GE healthcare 1.5 T GE HDx Excite twin-speed scanner
Plastic tubing ¼”, 3/8” and 1/2” tubing and connectors
Pulse oximeter Nonin 7500 FO (MR compatible)
Switch valve
Torso coil GE healthcare High gain torso coil for GE scanner

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Sá, R. C., et al. Vertical distribution of specific ventilation in normal supine humans measured by oxygen-enhanced proton MRI. Journal of Applied Physiology. 109 (6), 1950-1959 (2010).
  2. Henderson, A. C., et al. The gravitational distribution of ventilation-perfusion ratio is more uniform in prone than supine posture in the normal human lung. Journal of Applied Physiology. 115 (3), 313-324 (2013).
  3. Geier, E. T., Neuhart, I., Theilmann, R. J., Prisk, G. K., Sá, R. C. Spatial persistence of reduced specific ventilation following methacholine challenge in the healthy human lung. Journal of Applied Physiology. 124 (5), 1222-1232 (2018).
  4. Tedjasaputra, V., et al. The heterogeneity of regional specific ventilation is unchanged following heavy exercise in athletes. Journal of Applied Physiology. 115 (1), 126-135 (2013).
  5. Fowler, W. S. Lung Function Studies. III. Uneven Pulmonary Ventilation in Normal Subjects and in Patients with Pulmonary Disease. Journal of Applied Physiology. 2 (6), 283-299 (1949).
  6. Robertson, J. S., Siri, W. E., Jones, H. B. Lung ventilation patterns determined by analysis of nitrogen elimination rates; use of mass spectrometer as a continuous gas analyzer. Journal of Clinical Investigation. 29 (5), 577-590 (1950).
  7. Sá, R. C., Asadi, A. K., Theilmann, R. J., Hopkins, S. R., Prisk, G. K., Darquenne, C. Validating the distribution of specific ventilation in healthy humans measured using proton MR imaging. Journal of Applied Physiology. 116 (8), 1048-1056 (2014).
  8. Musch, G., et al. Topographical distribution of pulmonary perfusion and ventilation, assessed by PET in supine and prone humans. Journal of Applied Physiology. 93 (5), 1841-1851 (2002).
  9. Venegas, J. G., Schroeder, T., Harris, R. S., Winkler, R. T., Melo, M. F. V. The distribution of ventilation during bronchoconstriction is patchy and bimodal: a PET imaging study. Respiratory Physiology & Neurobiology. 148 (1-2), 57-64 (2005).
  10. Orphanidou, D., Hughes, J. M., Myers, M. J., Al-Suhali, A. R., Henderson, B. Tomography of regional ventilation and perfusion using krypton 81m in normal subjects and asthmatic patients. Thorax. 41 (7), 542-551 (1986).
  11. King, G. G., Eberl, S., Salome, C. M., Meikle, S. R., Woolcock, A. J. Airway closure measured by a technegas bolus and SPECT. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. 155 (2), 682-688 (1997).
  12. Horn, F. C., Deppe, M. H., Marshall, H., Parra-Robles, J., Wild, J. M. Quantification of regional fractional ventilation in human subjects by measurement of hyperpolarized 3He washout with 2D and 3D MRI. Journal of Applied Physiology. 116 (2), 129-139 (2014).
  13. Hamedani, H., et al. A hybrid multibreath wash-in wash-out lung function quantification scheme in human subjects using hyperpolarized 3 He MRI for simultaneous assessment of specific ventilation, alveolar oxygen tension, oxygen uptake, and air trapping. Magnetic Resonance in Medicine. 78 (2), 611-624 (2017).
  14. Hall, E. T., et al. The effect of supine exercise on the distribution of regional pulmonary blood flow measured using proton MRI. Journal of Applied Physiology. 116 (4), 451-461 (2014).
  15. Henderson, A. C., Sá, R. C., Barash, I. A., Holverda, S., Buxton, R. B., Prisk, G. K. Rapid intravenous infusion of 20mL/kg saline alters the distribution of perfusion in healthy supine humans. Respiratory Physiology & Neurobiology. 180 (2-3), 331-341 (2012).
  16. Arai, T. J., et al. Comparison of quantitative multiple-breath specific ventilation imaging using colocalized 2D oxygen-enhanced MRI and hyperpolarized 3He MRI. Journal of Applied Physiology. 125 (5), 1526-1535 (2018).
  17. Chen, Q., Jakob, P. M., Griswold, M. A., Levin, D. L., Hatabu, H., Edelman, R. R. Oxygen enhanced MR ventilation imaging of the lung. Magma: Magnetic Resonance Materials in Physics, Biology, and Medicine. 7 (3), 153-161 (1998).
  18. Arai, T. J., Asadi, A. K., Sá, R. C. Deforminator: Projective transformation to register small scale Lung deformation. , Available from: https://github.com/UCSDPulmonaryImaging/Deforminator (2019).
  19. Yang, G., Stewart, C. V., Sofka, M., Tsai, C. -L. Registration of Challenging Image Pairs: Initialization, Estimation, and Decision. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. 29 (11), 1973-1989 (2007).
  20. Arai, T. J., Villongco, C. T., Villongco, M. T., Hopkins, S. R., Theilmann, R. J. Affine transformation registers small scale lung deformation. Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 2012, 5298-5301 (2012).
  21. Theilmann, R. J., et al. Quantitative MRI measurement of lung density must account for the change in T(2) (*) with lung inflation. Journal of Magnetic Resonance Imaging. 30 (2), 527-534 (2009).
  22. Arai, T. J., et al. Magnetic Resonance Imaging Quantification of Pulmonary Perfusion using Calibrated Arterial Spin Labeling. Journal of Visualized Experiments. 51 (51), e2712 (2011).
  23. Lewis, S. M., Evans, J. W., Jalowayski, A. A. Continuous Distributions of Specific Ventilation Recovered From Inert-Gas Washout. Journal of Applied Physiology. 44 (3), 416-423 (1978).
  24. Cook, F. R., Geier, E. T., Asadi, A. K., Sá, R. C., Prisk, G. K. Rapid Prototyping of Inspired Gas Delivery System for Pulmonary MRI Research. 3D Printing and Additive Manufacturing. 2 (4), 196-203 (2015).
  25. Zapol, W. M., et al. Pulmonary Delivery of Therapeutic and Diagnostic Gases. Journal of Aerosol Medicine and Pulmonary Drug Delivery. 31 (2), 78-87 (2018).
  26. Kang, W., et al. In silico modeling of oxygen-enhanced MRI of specific ventilation. Physiological Reports. 6 (7), e13659 (2018).

Tags

רפואה סוגיה 148 נשימה ריאות אוורור ספציפי דימות תהודה מגנטית תפקודית הדמיה מגנטית משופרת של תהודה אוורור
מיפוי כמותי של אוורור ספציפי בריאה האנושית באמצעות דימות תהודה מגנטית פרוטון וחמצן כסוכן ניגודיות
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Geier, E. T., Theilmann, R. J.,… More

Geier, E. T., Theilmann, R. J., Darquenne, C., Prisk, G. K., Sá, R. C. Quantitative Mapping of Specific Ventilation in the Human Lung using Proton Magnetic Resonance Imaging and Oxygen as a Contrast Agent. J. Vis. Exp. (148), e59579, doi:10.3791/59579 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter