超极化气体肺部磁共振成像

磁共振成像(MRI)技术具有非侵入、无放射性的特点,在临床疾病诊断中具有独特的优势,但是肺部空腔的特殊结构使传统质子MRI无法对其直接成像.自旋交换光抽运(SEOP)方法可以使惰性气体原子的极化度增强4个量级以上,从而使肺部的气体MRI成为可能.该文介绍了超极化惰性气体肺部MRI的最新研究进展,包括超极化气体磁共振相关参数的测量方法、肺部通气结构成像、肺部气体交换功能成像,同时比较了常用于肺部MRI气体的优点和缺点.

肺部超极化气体MR成像

近年来,肺癌、慢性阻塞性肺疾病(COPD)、尘肺等肺部疾病发病率逐年攀升,已成为非常突出的公共医疗卫生问题。肺是以空腔为结构主体的器官,其最主要的功能是气体交换;因此,发展能对肺部气体交换功能进行无创、可视和实时成像的技术至关重要。本文围绕一种新的肺部影像学方法———超极化气体MRI进行综述。

超极化气体磁共振成像在实验性肺气肿测量中的应用

磁共振成像(MRI)及以超极化3氦和129氙作为气体造影剂的MRI是肺功能整体评价的新方法,以气体极化为充足MR信号来源的MRI是有高度空间分辩的非侵入与非破坏性小动物纵向成像技术,具有肺气腔能呼吸超极化气体氦和氙直接成像的优点。MRI已成为一种研究肺疾病小动物模型形态学和功能变化有用的临床前药物评价工具。文中简要介绍小动物肺气肿模型MRI技术及其在药物研究中的应用,包括在弹性蛋白酶所致家兔肺气肿模型,比较超极化3氦和129氙扩散MRI的显微形态学和3氦和129氙ADC的肺组织学敏感性和可重复性,并评价3氦和129氙扩散MRI测定经时肺气肿程度变化的能力,以及质子MRI评价弹性蛋白酶所致自主呼吸肺气肿大鼠的肺形态学和功能变化。

超极化气体氙-129的低场NMR测量

在自旋交换光泵过程中,多种参数可能会影响到最终可获得的超极化气体氙-129核自旋极化度.通过低场(0.002 T)核磁共振(NMR)系统研究了连续流动工作模式的自旋交换光泵过程,当混合工作气体流量为0.3 SLPM和0.5 SLPM时,实验测量得到最佳光泵泡工作温度;对于同位素富集和自然丰度的氙-129气体,核自旋极化度的建立时间分别为15 min和22 min.由于混合工作气体的压力以及组分会导致铷原子吸收线的频移和展宽,并且影响到其线型,实验通过低场NMR系统测量确定了用于自旋交换光泵的最佳激光工作波长.低场NMR测量为获得具有高核自旋极化度的超极化气体氙-129,并且能够用于人体肺部MRI研究提供了实验依据.

超极化气体磁共振成像在放射性肺损伤方面的研究进展

放射性肺损伤(RILI)是胸部恶性肿瘤放疗后常见并发症,可分为早期放射性肺炎(RP)和晚期放射性肺纤维化(RILF)。目前临床上主要使用X射线成像及核医学成像这两类影像手段诊断RILI,但均对早期的放射性肺炎不敏感。当RP进展为RILF时,则不可逆转且无有效治疗药物,患者最终会因呼吸功能衰竭而死亡。超极化气体的磁共振成像在肺功能及结构成像方面有独特优势,目前主要使用超极化^(3)He及^(129)Xe气体等,可用于RILI特别是RP的及时、有效评估。本文就超极化气体磁共振成像在RILI方面的研究进行文献综述。

超极化气体MRI技术在慢性肺气道疾病的应用

肺部1H质子密度极低, 导致传统1H磁共振成像(MRI)的成像质量较差。惰性气体经过超极化, 极化度增高, 气体MRI信号敏感度增强。新兴超极化气体MRI成像技术不仅可以显示肺结构形态学改变, 还可以纵向检测肺通气和气体交换功能, 具有非侵入、可视化、无辐射的独特优势, 有助于慢性气道疾病的早期功能评估、高危人群筛查、病情监测及疗效评估。本文就超极化气体MRI成像技术在哮喘、慢性阻塞性肺疾病及肺间质性疾病中的研究进展进行综述。

超极化^(129)Xe自动收集-升华装置研究

因其较高的核自旋极化度所提供的探测灵敏度,超极化^(129)Xe气体已被成功应用于动物和人体磁共振成像(MRI).但是,在超极化^(129)Xe的收集-升华过程中,多种因素会导致^(129)Xe核自旋弛豫,进而限制其应用范围.本文通过理论模型分析和实验测量,验证了温度、磁场、螺旋冷阱材质等对冷冻恢复过程中超极化^(129)Xe弛豫的影响;同时,测量了自动收集-升华装置的稳定性.研究结果表明,升华方式和冷阱材质对^(129)Xe极化度损耗的影响显著;自制收集-升华装置的自动化程度高、长时间稳定,^(129)Xe极化度的恢复率可达到85.6%±4.7%.本研究非常有助于提升超极化^(129)Xe在动物和人体MRI中的使用效率.

影像学新技术在实验性猪肺栓塞模型中的应用

肺栓塞是内源性或外源性栓子堵塞肺动脉或其分支引起的常见急性心血管病,因其通常突然发病和高致残率而严重危害生命健康,然而该病的临床和基础研究进展甚缓。近年来发展的非侵入性螺旋CT血管造影(CTA)、磁共振血管造影(MRA)、磁共振灌注和通气成像、实时MRA等影像学新技术在猪肺栓塞动物模型得到广泛应用。本文简要介绍影像学成像在猪肺栓塞模型研究中的应用,包括人血栓所致猪肺栓塞模型的纤维蛋白特异性对比剂分子磁共振成像;CTA、MRA和实时磁共振成像在猪肺栓塞模型的比较;组合应用磁共振灌注、血管造影和3He通气成像评价猪肺栓塞模型肺功能的可行性和猪肺栓塞模型肺通气/灌注CT显像与平面显像的比较。上述方法将有益于肺栓塞基础与抗肺栓塞药物研究的深入开展。

慢性阻塞性肺疾病小气道病变的检测

1968年,加拿大病理学家Hogg等[1]提出“慢性阻塞性肺疾病的气道阻塞部位主要位于2 mm以下的小气道”,其形态学上表现为不同程度的炎症、纤维化或黏液栓的堵塞。在随后的慢性阻塞性肺疾病（简称慢阻肺）研究中,小气道病理特征得到不断的补充和扩展,慢阻肺早期小气道的病理变化与第一秒用力呼气量（forced expiratory volume in one second,