近日，《Journal of Magnetic Resonance Imaging》发表中国科学院精密测量科学与技术创新研究院研究员、成像设施超灵敏磁共振成像装置负责人周欣研究团队成果“Assessment of Global and Regional Lung Compliance in Pulmonary Fibrosis With Hyperpolarized Gas MRI”。研究团队提出了一种利用超极化129Xe气体MRI技术对肺顺应性进行定量和可视化评估的方法。
肺顺应性（Pulmonary Compliance）是肺部生理学中的重要参数，主要描述肺部在吸入和呼出气体时的弹性特性。具体来说，肺顺应性是指肺容量变化与相应跨肺压力变化的比值。它反映了肺部对压力变化的响应能力，即肺部在一定压力下能够扩张或收缩到何种程度。肺顺应性在临床上通常利用呼吸机和食管气囊进行测量，以实现肺部整体顺应性的评估。然而，全局肺顺应性在对特发性肺纤维化等病变异质性高的疾病检测时，难以评估局部肺生理功能改变，给患者的管理和治疗带来了挑战。医学影像技术的进步为肺顺应性的定量评估提供了新思路。
研究团队提出了一种利用超极化129Xe气体MRI技术对肺顺应性进行定量和可视化评估的方法（如图1所示）。该技术充分利用了129Xe MRI能够精准描绘气体在肺泡和远端气道中分布的优势，从而实现了对肺容积的精确测量，并最终实现局域肺顺应性的精准检测。
图1. 超极化129Xe MRI测量局域肺顺应性的流程图
实验结果表明（图2和3），基于129Xe MRI获得的局部肺顺应性参数能够定量评估肺纤维化导致的肺顺应性改变。这些参数与传统肺功能测试（PFTs）获得的全局准静态肺顺应性（Cqs）及用力肺活量（FVC）高度相关。
图2. a. 基于129Xe MRI获得的对照组和肺纤维化组大鼠的典型肺顺应性分布图（CXe_map）；b. 代表大鼠的 CXe_map分布直方图；c. 对照组与肺纤维化组大鼠CXe_map均值的箱线图
图3. a.129Xe MRI获得的顺应性分布图（CXe_map）的均值和PFTs、肺组织切片获得的肺生理学参数的相关性分析
此外，研究还对肺顺应性的方向依赖性（上下、前后、左右）进行了研究。结果显示，对照组中肺底与肺尖、后部与前部以及左肺与右肺的肺顺应性均表现出显著差异，而在肺纤维化组中，仅在肺尖与肺底区域观察到差异（见图4a）。区域间的肺顺应性比值也揭示了对照组在肺尖-肺底方向的肺顺应性比值（RA-B）显著高于肺纤维化组（见图4b）。这为临床上肺纤维化的评估提供了新思路与数据支持，也为其他肺功能参数的可视化评估铺平了道路。
图4. a. 不同肺部区域的局域肺顺应性均值的箱线图；b. 肺顺应性沿肺尖-肺底（A-B），前部-后部（A-P）以及右侧-左侧（R-L）方向上的比值
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jmri.29497
