获取超极化¹²⁹Xe肺通气磁共振图像

我们的研究旨在将氙气磁共振成像（Xenon MRI）确立为一种用于表征肺功能的临床工具。氙气磁共振成像可直接可视化慢性阻塞性肺疾病（COPD）、哮喘和囊性纤维化等阻塞性肺病患者的通气缺陷，提供常规磁共振成像和肺功能测试无法获取的信息。

氙气磁共振成像（Xenon MRI）最近已获得美国食品药品监督管理局（FDA）批准，可用于肺通气的临床评估。这凝聚了本领域众多研究人员的大量努力，也为展示氙气磁共振成像如何改善肺部疾病患者的诊疗和预后提供了令人振奋的机遇。氙气磁共振成像仍是一组相对较新的技术，其标准化工作仍在持续进行中。

本方案将现有的氙气通气磁共振成像（Xenon ventilation MRI）标准简化为一种更实用的形式，旨在为首次开展此类扫描的研究机构和临床单位提供帮助。常规的肺功能评估方法（如肺功能测试）仅能提供反映整个肺部状况的单一数值，且不包含任何空间信息。而氙气MRI可对肺部健康和功能的多个方面进行区域性评估，我们相信这将在临床实践中发挥重要作用。

目前仅有少数机构在开展氙气磁共振成像（Xenon MRI），但考虑到近期已获得美国食品药品监督管理局（FDA）的批准，预计不久将会有更多机构加入。我们希望本项氙气通气磁共振成像方案可为新开展该技术的机构提供参考蓝图，并帮助它们更快地启动氙气磁共振成像工作。首先，准备一个或多个含有空气的特德拉袋（Tedlar bags），供受试者在扫描仪外进行练习。

使用与受试者在实际研究中从袋中吸入的氙气和缓冲气体总体积相匹配的空气体积。准备鼻夹供受试者在屏气扫描期间佩戴。在开始屏气前，将鼻夹佩戴到受试者的鼻部。

每次指导受试者时使用一个充满空气的袋子。在使用袋子前，要求受试者规律地深吸气和呼气数次。在操作过程中，观察受试者的胸部，以确认其正确执行指令。

接下来，将连接到特德拉袋的管子放入受试者口中。握住袋子，使受试者能够从中吸气，并打开阀门。要求受试者吸气。

然后要求受试者屏住呼吸，说：“屏住呼吸”。练习时，等待10到15秒，这大约是一次典型的氙-129扫描所需的时间。之后，要求受试者在此时呼气并恢复正常呼吸。

指导受试者进行数次深呼吸，以加快肺部氙-129的清除，并更快恢复至正常的血氧饱和水平。需确认受试者能够可靠地执行指令，并考虑在预实验阶段排除无法完成该操作的受试者。开始前，确保所有进入磁共振成像（MRI）扫描室的人员已从身体或衣袋中移除所有金属和电子物品。

通过将氙-129 胸部线圈插入扫描仪并将其放置在 MRI 扫描仪的检查床上，完成准备工作。根据扫描室的布局，指导受试者以仰卧位、足先进或头先进的方式躺在检查床上。根据需要在受试者头部、膝盖等部位下方放置枕头，以确保检查过程中舒适。

将氙-129 胸部线圈固定在受试者胸部，同时保持线圈在头足方向上的中线尽可能接近受试者肺部在舒适充气状态下的预期中线位置。若线圈放置过低，可能导致肺部边缘区域信号不理想地减弱。在磁共振成像扫描室内的患者检查床旁设置一个磁共振兼容的脉搏血氧仪，并将脉搏血氧仪探头连接至受试者。

确认脉搏血氧仪读数正确。将鼻导管插入受试者鼻腔，并连接至氧气源，以便在吸入药物剂量后根据需要使用。根据当地安全规范，以符合磁共振成像安全要求的方式，将氧气瓶和减压阀放置在受试者可及范围内。

将患者检查床推进磁共振成像仪，使线圈或受试者肺部的中线与扫描仪的等中心对齐。此处显示的图像来自一项研究中的通气图像，该研究在不知情的情况下使用了电缆损坏的氙-129 背心线圈。右肺的信噪比较左肺低。

此处显示的通气图像来自一项研究，该研究中氙-129 背心线圈放置位置过于偏向受试者足部。由于接收灵敏度在该区域不足，双肺肺尖处均观察到人为偏低的氙-129 信号。在完成最终的氙-129 扫描前调整并确认受试者已准备好接受氙-129 剂量后，继续进行氙-129 通气扫描。

首先，从已准备好的方案中加载氙-129通气序列。确保所有脉冲序列参数均符合预期，并设置适当的扫描执行参数。根据定位图像的结果选择视野（FOV）大小及中心位置。

确保成像视野（FOV）的中心在三个维度上均与肺部中心重合，且FOV足够大，能够完整容纳整个胸腔，包括双肺的全部区域。将用于通气扫描的氙-129剂量袋从极化测量工作站移至扫描室。手持或放置剂量袋于受试者附近。

避免靠近磁孔开口处，该区域的磁场强度变化迅速。按照预先指导的吸入流程，协助受试者从袋子中吸入氙-129剂量。一旦听到协助受试者的人员发出“开始”信号，立即执行扫描。

扫描过程中持续监测受试者。扫描结束后，使用脉搏血氧仪监测受试者的心率和血氧饱和度（SpO₂），并通过与受试者进行言语交流监测是否存在短暂的中枢神经系统效应。若未出现显著偏离基线的情况，则等待至少两分钟后，可给予第二剂氙-129。

此处显示的是一名健康个体的通气图像。在这些图像中，可观察到肺部 throughout 具有高强度的氙-129 信号，该个体未表现出通气功能障碍。此图展示了一名患有α-1抗胰蛋白酶缺乏症的个体，其通气功能严重受损，通过观察氙-129 图像的斑片状表现可轻易识别。

同样，从本图中可观察到囊性纤维化重度患者的严重通气功能障碍。图中所示为慢性阻塞性肺疾病患者，其通气缺陷较为轻微，但仍可察觉。