4D呼吸器変動分解された超障害エコータイムスパースMRIを使用した肺解剖学と換気の同時評価

背景：コンピューター断層撮影（CT）とスピロメトリは、それぞれ肺の解剖学と肺換気を評価するための現在の標準的な方法です。ただし、CTは限られた換気情報を提供し、肺活量測定は肺換気のグローバルな尺度のみを提供します。したがって、肺の解剖学と換気の同時検査を可能にする方法は、臨床的関心があります。 目的：肺の解剖学と肺換気の同時評価のための4D呼吸器分解スパースMRI（XD-ute：dimensional Ultrashort TEイメージング）アプローチを開発およびテストします。 学習タイプ：将来。 人口：全部で、23人の被験者（11人のボランティアと12人の患者、平均年齢= 63.6±8.4）。 フィールド強度/シーケンス：3T MR;プロトタイプ3Dゴールデンアングルラジアルユートシーケンス、デカルトブレスホールドボリュームインター型検査（BH-VIBE）シーケンス。 評価：すべての被験者は、通常の呼吸中に3DゴールデンアングルラジアルUTEシーケンスを使用してスキャンされました。通常の呼吸と深い呼吸中に、10人の被験者が追加のスキャンを受けました。すべての取得したデータに対して呼吸変動分解スパース再構成が実行され、動的な正常呼吸または深い呼吸画像シリーズが生成されました。比較のために、BH-Vibeは12人の被験者で実行されました。肺の画像は、経験豊富な3人の胸部放射線科医によって視覚的に採点され、左右の肺をセグメント化して蒸発測定と比較して換気パラメーターを導き出す2人の観察者によって分析されました。 統計テスト：ノンパラメトリックペアの両側ウィルコクソン署名ランクテスト。クラス内相関係数、ピアソン相関係数。 結果：XD-uteは、モーション補償なしのデカルトBHヴィベとラジアル再建の両方と比較して、大幅に改善された画像品質を大幅に改善しました（P <0.05）。グローバルな換気パラメーター（左右の肺測定値の合計）は、同じ被験者の肺活量測定と良好な相関がありました（相関係数= 0.724）。2人のオブザーバーによって得られた結果の間には優れた相関がありました（クラス内相関係数は0.8855-0.9995の範囲）。 データの結論：XD-tuteを使用した肺解剖学と換気の同時評価が実証されており、これは不均一な肺疾患の患者の診断と管理の改善の可能性を示しています。 証拠のレベル：2技術的有効性：ステージ2 J.マグニュ。共鳴。イメージング2019; 49：411-422。

BACKGROUND: Computed tomography (CT) and spirometry are the current standard methods for assessing lung anatomy and pulmonary ventilation, respectively. However, CT provides limited ventilation information and spirometry only provides global measures of lung ventilation. Thus, a method that can enable simultaneous examination of lung anatomy and ventilation is of clinical interest. PURPOSE: To develop and test a 4D respiratory-resolved sparse lung MRI (XD-UTE: eXtra-Dimensional Ultrashort TE imaging) approach for simultaneous evaluation of lung anatomy and pulmonary ventilation. STUDY TYPE: Prospective. POPULATION: In all, 23 subjects (11 volunteers and 12 patients, mean age = 63.6 ± 8.4). FIELD STRENGTH/SEQUENCE: 3T MR; a prototype 3D golden-angle radial UTE sequence, a Cartesian breath-hold volumetric-interpolated examination (BH-VIBE) sequence. ASSESSMENT: All subjects were scanned using the 3D golden-angle radial UTE sequence during normal breathing. Ten subjects underwent an additional scan during alternating normal and deep breathing. Respiratory-motion-resolved sparse reconstruction was performed for all the acquired data to generate dynamic normal-breathing or deep-breathing image series. For comparison, BH-VIBE was performed in 12 subjects. Lung images were visually scored by three experienced chest radiologists and were analyzed by two observers who segmented the left and right lung to derive ventilation parameters in comparison with spirometry. STATISTICAL TESTS: Nonparametric paired two-tailed Wilcoxon signed-rank test; intraclass correlation coefficient, Pearson correlation coefficient. RESULTS: XD-UTE achieved significantly improved image quality compared both with Cartesian BH-VIBE and radial reconstruction without motion compensation (P < 0.05). The global ventilation parameters (a sum of the left and right lung measures) were in good correlation with spirometry in the same subjects (correlation coefficient = 0.724). There were excellent correlations between the results obtained by two observers (intraclass correlation coefficient ranged from 0.8855-0.9995). DATA CONCLUSION: Simultaneous evaluation of lung anatomy and ventilation using XD-UTE is demonstrated, which have shown good potential for improved diagnosis and management of patients with heterogeneous lung diseases. LEVEL OF EVIDENCE: 2 Technical Efficacy: Stage 2 J. Magn. Reson. Imaging 2019;49:411-422.