過偏波キセノン磁気共鳴画像法におけるトラブルシューティングと品質保証:高品質画像取得のためのツール
Summary
ここでは、ハードウェア、ソフトウェア、データ収集、シーケンス選択、データ管理、k空間利用、ノイズ解析など、高品質の超偏波キセノン129磁気共鳴画像を取得するためのプロトコルを紹介します。
Abstract
過偏波(HP)キセノン磁気共鳴画像法(129Xe MRI)は、最近連邦医薬品局(FDA)が承認した画像モダリティであり、肺機能を調べるためにキセノンガスの吸入呼の高解像度画像を生成します。しかし、 129Xe MRIの実装には、過偏波のための特殊なハードウェアと機器、キセノンイメージングコイルとコイルソフトウェアの調達、多核MRイメージングシーケンスの開発と編集、および取得したデータの再構成/解析が必要になるため、他に類を見ない困難があります。適切な専門知識がなければ、これらの作業は困難になる可能性があり、高品質の画像を取得できないと、イライラし、費用がかかる可能性があります。ここでは、最適化された高品質のデータと正確な結果の取得に役立つ可能性のある、129のXe MRIサイトの品質管理(QC)プロトコル、トラブルシューティング方法、および役立つツールを紹介します。まず、HP 129Xe MRIの実装プロセスの概要について、ハイパーポラライザーラボの要件、 129Xe MRIコイルのハードウェア/ソフトウェアの組み合わせ、データ収集とシーケンスに関する考慮事項、データ構造、k空間と画像特性、測定された信号とノイズの特性などについて説明します。これらの必要な各ステップの中には、画質の低下やイメージングの失敗につながるエラー、課題、および好ましくない出来事の可能性があり、このプレゼンテーションは、より一般的に遭遇する問題のいくつかに対処することを目的としています。特に、画像アーチファクトや低品質の画像を回避するために、取得したデータ内の異常なノイズパターンの識別と特性評価が必要です。例を挙げ、緩和戦略について議論します。私たちは、 129Xe MRIの導入プロセスを新しい施設でより簡単にすると同時に、リアルタイムのトラブルシューティングのためのガイドラインと戦略を提供することを目指しています。
Introduction
100年以上にわたり、肺機能評価は、主にスパイロメトリーと身体プレチスモグラフィーによる全体的な測定に依存してきました。しかし、これらの従来の肺機能検査(PFT)では、初期段階の疾患の局所的なニュアンスや肺組織の微妙な変化を捉える能力に限界があります1。肺塞栓症によく見られる換気/灌流ミスマッチの評価には、吸入放射性トレーサーを用いた核医学が広く用いられているが、これは電離放射線を伴い、分解能が低くなる。対照的に、コンピュータ断層撮影(CT)は、肺画像診断のゴールドスタンダードとして浮上しており、核画像と比較して並外れた空間的および時間的明瞭さを提供します2。低線量CTスキャンは放射線被曝を軽減できますが、潜在的な放射線リスクを考慮する必要があります3,4。肺の陽子線MRIは、肺の組織密度が低く、肺組織からの信号が急速に減衰するため、まれですが、最近の進歩により、信号が低い可能性があるにもかかわらず機能情報が提供されます。一方、過分極キセノン磁気共鳴画像法(HP 129Xe MRI)は、局所特異性5,6で肺機能のイメージングを可能にする非侵襲的なモダリティです。それはリットル量でガスの高い非平衡核磁化を生成します。不活性ガスは、MRスキャナー内の被験者によって1回の呼吸で吸入され、スキャナーによって直接画像化されます。したがって、吸入されたガスは、組織自体とは対照的に直接画像化されます。この技術は、喘息、慢性閉塞性肺疾患(COPD)、嚢胞性線維症、特発性肺線維症、コロナウイルス病2019(COVID-19)など、多くの疾患で肺換気を評価するために使用されています3。2022年12月、HP 129Xe MRIは、米国(USA)で12歳以上の成人および小児患者に使用されるMRI換気造影剤として米国FDAによって承認されました7。医師は、129Xe MRIを使用して、改善/パーソナライズされた治療計画で患者をより適切にケアできるようになりました。
歴史的に、臨床MRIは、ほぼすべてのヒト内臓に豊富に存在する水素原子核(陽子)のイメージングにのみ焦点を当てています。MRIスキャナー、シーケンス、および品質管理は、通常、サイトのライセンスと保証の一部としてスキャナーの製造元によって維持されます。しかし、129Xeには多核対応のMRスキャナーが必要であり、ハイパーポラライザ、特注の無線周波数(RF)コイル、専用のパルスシーケンス、オフライン再構成/分析ソフトウェアを運用するための専任の研究チームが必要でした。これらの各コンポーネントは、サードパーティベンダーから供給することも、社内で開発することもできます。したがって、品質管理の負担は、スキャナーメーカーや個々のサードパーティではなく、129Xe研究チームにあるのが一般的です。したがって、高品質の129Xeデータを一貫して取得することは、129Xe MRIプロセスの各コンポーネントがエラーの可能性をもたらすため、129Xeチームが綿密に監視する必要があるため、他に類を見ないほど困難です。このような状況は、研究者が発生した可能性のある課題のトラブルシューティングと考えられる原因の調査を行う必要があるため、非常に苛立たしいだけでなく、患者の画像診断と被験者の募集が遅くなるため、非常にコストがかかる可能性があります。トラブルシューティングに関連するコストには、MRIの時間コスト、さまざまなガスの消費を伴う129Xeの過分極、および材料の使用が含まれます。さらに、最近のFDAの承認と129Xeイメージングの成長に伴い、129Xe操作における一般的な問題や挫折を回避するために、品質管理のための標準化されたプロトコルを提供する必要があります8,9。
ここでは、RFコイルの故障、低信号対雑音比(SNR)につながるさまざまなノイズプロファイルの出現、低品質の画像など、 129Xe MRIでより一般的に発生する問題のいくつかを紹介します10。私たちは、高品質の画像データを確実に取得し、 129Xe MRIで発生する可能性のあるより一般的な問題のいくつかをトラブルシューティングするために、いくつかの簡潔な品質管理(QC)ガイドラインとプロトコルを提供することを目指しています。ここで紹介する洞察は、過偏波ヘリウム 3 のトラブルシューティングにも関連しています。
Protocol
Representative Results
Discussion
129の Xe MRI の問題をトラブルシューティングする能力は必要なスキルであり、リアルタイムで問題を軽減するのに役立つ可能性があります。超分極ガスインフラを1つの当事者から購入し、スキャナーメーカーからサポートを得るまでは、これらの品質管理作業は個々のラボの責任となります。この原稿の目的は、データ取得が不十分であるという避けられないイベントに役立つプラ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
何一つ。
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 |
References
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