Részletes NMR Spektroszkópiai Mérések 83Kr T1 Relaxációs függvényében a Belégzési Térfogat
Anélkül, hogy részletesen a műszaki szempontok a HP 83Kr termelés, gáz kezelése, fontos megjegyezni, hogy a folyamatos fejlődés, a módszer lehetővé tették finomított kísérletek a magasabb minőségű a generált adatok az idő előrehaladtával. Az ilyen fejlesztések lehetővé tették a 83kr T1 részletes vizsgálatát a tüdőben,azaz a négyzet alakú kontraszt forrását, amelyet részletesen bemutattak a Ref. ez kvantumugrást jelentett a Ref-ben korábban bejelentett kísérleti beállítás felett. nem csak a Papp=0,5% – ról Papp=1% – ra javuló látszólagos polarizáció, a jobb gázkezelés és a nagyobb NMR tekercsek miatt (mivel nincs szükség színátmenetekre), hanem a relaxációs mérések jobb protokollja miatt is.
A HP 83KR jelet 32 kisebb flip szög (12°) NMR spectra sorozatban mértük, egymástól 0,2 s távolságra, amely a HP 83KR-vel történő belégzés előtt kezdődött, és a teljes belégzés és a lélegeztetés után néhány másodpercig tartott. A kezdeti időtartam alatt a kimutatható NMR-jel hiánya azt mutatta, hogy a HP 83KR-t nem kényszerítették a tüdőbe a VB tárolótartályba történő kezdeti gázátadás során. Körülbelül 0,6 másodperccel azután, hogy előre meghatározott szívóerőt alkalmaztak a szellőző fecskendővel, a tüdő elérte a megfelelő állandó inhalációs térfogatot Vi (azaz lélegeztetés modellezése). Egy idő után a tüdő település (jellemzően 0.2 s), a megfigyelt HP 83KR jel monoexponenciális relaxációs bomlást mutatott (a 12° – os flip szög impulzusok által okozott jelromlás mellett), és ennek megfelelően az adatok illesztése biztosította a 83Kr T1 relaxációs időt (lásd Eq. 19.3). Nem akarták tenni térben oldja meg a relaxációs méretek, mint a további fejlesztések a technológia szükségesek ahhoz, hogy érdemi HP 83Kr MRI TÉR kontraszt (lásd: “a HP 83Kr TÉR T1 Kontraszt Állat Modell Emphysema”). A protokoll azonban nagyon reprodukálható adatokat szolgáltatott, amelyek a mért T1-szeres korábbi szórás nagy részét kiküszöbölték, mivel az egész inhalációs folyamatot megfigyelték, és az inhalációs időszak végére jó referenciapontot lehetett meghatározni az intenzitási görbéből. Használt adatok a T1 szerelvények kiterjesztett 2,6 s anélkül, hogy figyelembe véve spektrumok összegyűjtött ez idő után, mert a megfigyelt eltérés monoexponential relaxációs viselkedés ez volt valószínűleg az okozta, hogy jelentős különbségek relaxációs viselkedés között a légzési zónában, a nagyobb airways.
a HP 83KR bomlási görbék relaxációs méréseinek eredményeit az ábra foglalja össze. 19.4 ahol az adatpontok a patkány tüdőben mért 83kr T1 értékeket mutatják a belélegzés térfogatának függvényében, Vi=3-Vi=20 mL között. A töltött körök olyan kísérleteket jelentenek, ahol a HP gázkeverék Vi térfogata volt az egyetlen belélegzett gáz (azaz az 1 inhalációs rendszer). Vegye figyelembe, hogy minden adatpont öt egyedi patkány (3 hónapos, 350-425 g) kimetszett tüdejéből származó relaxációs mérések átlaga, valamint inhalációs térfogatonként és mintánként legalább két T1 szerelvény. A relaxációs adatok viszonylag kis eltérést mutatnak az egyes patkányok között (a szórást mutató hibasávokként jelennek meg), kiemelve a kísérletek nagy reprodukálhatóságát.
19.4. A) A különböző inhalációs rendszerek vázlata, amelyek vagy a HP 83KR-t jobban irányítják a légutak felé (2.séma) vagy a magas S/V légzőzóna felé (3. séma), mint a “sima” HP 83KR inhaláció (1. séma). A 2. sémában a tüdő először belélegzi a “sötét gáz” térfogatát (azaz- , gáz -, hogy nem MRI-n észlelhető, általában levegő vagy N2—jelezte a piros szín), majd a HP 83Kr jelenik meg (kék szín), ami a teljes belégzés kötet Vi. A rendszer 3 képvisel “nitrogén chaser” típusú kísérlet, ahol a belégzés, a HP 83Kr követi, a kötet N2, megint kapott, hogy a teljes belégzés kötet Vi. (B) a Mért 83Kr T1 relaxációs idő függvényében inhalációs kötet Vi segítségével ex vivo tüdő, valamint a szellőztető rendszer rajzolt Ábra. 19.3. Vegye figyelembe a 83kr-relax vi=10 mL feletti inhalációs térfogatfüggetlenségét az 1.és 3. sémával.
A Stupic KF, Elkins ND, Pavlovskaya ge, Repine JE, Meersmann T. a pulmonalis inhaláció hatása a hiperpolarizált Kripton-83 mágneses rezonancia t-1 relaxációra. Phys Med Biol 2011; 56 (13): 3731-48. doi:10.1088/0031-9155/56/13/001. PubMed PMID: ISI:000291866800003.
a modellfelületek eredményei alapján naiv módon megjósolható, hogy az inhalációs térfogat növekedésével Vi, a T1-szer is növekedni fog, mivel a bővülő alveolusok valószínűleg az S/V csökkenését okozzák. A megfigyelt T1-szer azonban rövidebb lett, vagy állandó maradt az inhalációs térfogat növekedésével. A kezdeti visszaesés a relaxációs idők azzal magyarázható, hogy a változó hozzájárulás airways (alacsony S/V), illetve a zónák a nagy S/Vs például a légúti régió (azaz, az alveoláris használata, valamint az alveoláris zacskó), beleértve talán a disztális airways például apró hörgők kisebb bronchia. Alacsony inhalációs térfogat esetén a légutak nagyobb arányban járulnak hozzá az észlelt jelhez, mint a nagy inhalációs térfogatokhoz, ahol a jel túlnyomórészt az alveoláris zónából származik. A mért relaxációs idő” igazi ” átlag lehet a különböző zónák relaxációjából, mivel a gáz diffúzió gyors cserét okoz e régiók között. Alternatív megoldásként a különböző zónákban a relaxációs idők egyszerűen eléggé hasonlóak lehetnek ahhoz, hogy egy monoexponenciális jel bomlásának benyomását keltsék. Mindenesetre úgy tűnik, hogy egy egyszeri állandó jól leírja a 83kr hosszanti relaxációt. Az inhalációs térfogat növekedésével, ezért az alveoláris zónából való növekvő hozzájárulással az S/V nő, a T1 időállandók pedig csökkennek.
ezt az értelmezést alátámasztják az alternatív inhalációs rendszerekkel végzett megfigyelések is, amelyekben vagy a nem HP (“sötét”) gázt először belélegzik, amelyet nem lehet megfigyelni MRI-vel, majd HP gázzal (inhalációs rendszer 2), vagy fordítva, ahol a HP gázt sötét, nem kimutatható gáz követi (azaz, nitrogén-chaser kísérlet—vagy inhalációs séma 3). A 2. inhalációs rendszer várhatóan csökkenti a HP 83kr mennyiségét az alveoláris régióban, de nem a légutakban. Ennek következtében a 2. inhalációs rendszernél hosszabb T1-szerre számíthatunk, mint az 1. sémánál. Ez valóban megfigyelhető az ábrán látható adatpontok (háromszögek) szerint. 19.4. A relaxációs idő csökkentése kifejezettebb a Vidark=12 mL esetében, mint a Vidark=6 mL esetében. Ezenkívül a 2. rendszer T1-szerei a legnagyobb inhalációs térfogatban összehasonlíthatók az 1. inhalációs rendszerével. A 3. inhalációs sémát, amelyet 9-20 mL-es teljes inhalációs térfogatú vi-vel hajtottak végre, úgy tervezték, hogy elnyomja a nagyobb légutakból származó HP 83KR jeleket, és növelje a HP gáz hozzájárulását az alveoláris régióból. Az 1. sémához hasonlóan a T1-szer kezdetben csökken, végül körülbelül 12 mL teljes inhalációs térfogat mellett stabilizálódik. Ez a séma azonban gyorsabb relaxációs időkhöz (nyitott körökhöz) vezet, T1≈1,0 s-val Vi≥12 mL-re, összehasonlítva az azonos inhalációs térfogatra vonatkozó 1.sémával kapott T1≈1,3 s megfelelő értékével. Vegye figyelembe, hogy később képalkotó kísérletek találtam egy bimodal megoszlása a relaxációs idők lassú, gyors, nyugtató hozzájárulás 1 körül s egy lassabb, relaxációs engedély mintegy 1.3 s (lásd a “HP 83Kr TÉR T1 Kontraszt Állat Modell Emphysema”).
bár a kezdeti csökkenés a relaxációs idők növekvő inhalációs térfogat magyarázható elmozdulás a relatív hozzájárulás a légutak és a légzési zóna, a teljes hiánya növekedése 83kr T1 alkalommal növekvő tüdő belégzés figyelemre méltó. A tüdőben az S/V várhatóan csökken az inhalációs térfogat növekedésével. Az 1.és 3. sémával ellátott, nagy inhalációs térfogatú, 83kr T1-szer független inhalációs térfogat azonban állandó S/V-t jelez a légutak disztális részében és a légzészónákban. Figyelemre méltó , hogy a kutya tüdejében végzett korábbi megfigyelések után Woods, Conradi, Yablonski és munkatársai a 3HE kutatásban az emberi tüdőben végzett látszólagos diffúziós együtthatóval (ADC) végzett munkát végeztek . A kutatók arra a következtetésre jutottak, hogy az alveoláris csatorna sugara belégzéssel csak kismértékben növekszik, a tüdő térfogatának növekedését nagyrészt az alveoláris toborzás okozza. Vegye figyelembe azonban, hogy az ADC-t általában 1-3 ms-os időskálán határozzák meg, amelyek sokkal rövidebbek, mint az itt bejelentett 2, 6 s időtartamú relaxációs mérések, ezért az ADC mérések szonda sokkal kisebb régiót mutat . 293k-nál a diffúziós állandó D=0, 63cm2/s (hélium Kripton) D=0-ig terjed.15cm2 / s (Kripton nitrogénben), következésképpen a Kripton gázkeverékek szabadon diffundálása centiméter méretű átlagos elmozdulásokat mutatna 2-3 s időtartam alatt. Figyelemre méltó, hogy az alveoláris méretek nagymértékben függetlenek az inflációtól, amelyet két különböző módszer biztosít, amelyek nagymértékben eltérő hosszúságú skálákat vizsgálnak, és betekintést eredményezhetnek az alveoláris toborzás mechanizmusába. Az ADC mérésekkel és más technikákkal, például a HP 129XE oldottfázisú kísérletekkel kombinálva a HP 83KR négyzet alakú MRI kontraszt további nyomokat adhat a jövőben. Egyelőre a Fig fontos eredménye. 19.4 az, hogy a HP 83KR négyzet alakú kontraszt, amelyet a következő szakaszban vizsgálunk, nagyon reprodukálható, kevés aggodalommal az inhalációs térfogat kis ingadozásai miatt, legalábbis az egészséges (kivágott) rágcsáló tüdőben, mindaddig, amíg az inhalációs térfogat elég nagy. Nitrogén-chaser kísérlet (inhalációs rendszer 3)potenciálisan fokozza a szögletes kontraszt, mint a HP 83KR fog irányulni inkább a légzési zónák.