Radiology：使用(19)F MRI评估哮喘和慢性阻塞性肺病患者的肺通气和支气管扩张剂反应

呼吸系统疾病在全球医疗负担中占比较大。虽然现有的肺功能检测手段能够用于疾病检测和治疗监测，但传统的肺活量测定法对早期疾病相对不敏感，并且无法提供区域肺功能异质性方面的信息。这对于识别和评估细微的局部病理情况（如局部气道疾病和通气障碍）存在影响，因为这些情况可能会被整体的肺活量测定结果所掩盖。当前的临床影像学检查方式，如胸部 X 线摄影、计算机断层扫描（CT）和正电子发射断层扫描（PET）虽能提供空间定位信息，但依赖电离辐射，存在累积致癌风险，这也限制了它们在纵向评估中的应用。

与其他器官的磁共振成像（MRI）相比，肺部磁共振成像（MRI）发展较为滞后，这是由于肺部普遍存在的气 - 水界面导致的低水密度以及磁场不均匀性等挑战所致。新型磁共振成像（MRI）技术的发展克服了诸多此类障碍，使得能够对区域肺部结构和功能进行定量评估，这些进步有望改善早期疾病检测以及对治疗干预的监测。

超极化（HP）磁共振成像（MRI）（使用吸入的氦 3 [³He] 或氙 129 [¹²⁹Xe]）在研究领域已较为成熟，它能提供基于图像的通气（如通气缺陷百分比（VDP）常用于相关研究作为通气功能障碍的指标，对疾病进展和治疗反应敏感）、气体交换以及微观结构特性等敏感的度量指标，这些是传统肺功能检测方法（如肺活量测定法）无法实现的。氙 129 [¹²⁹Xe] 磁共振成像（MRI）于 2016 年在英国获批用于临床，近期也获得了美国食品药品监督管理局（FDA）的临床使用批准。超极化（HP）磁共振成像（MRI）研究已证实其相较于肺活量测定法对气流阻塞的检测更敏感，能够检测无症状吸烟者中的肺气肿，还能表征哮喘或慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者对支气管扩张剂治疗的反应。然而，超极化（HP）磁共振成像（MRI）对气体极化设备及专业技术的要求给其在临床上的广泛应用带来了挑战。

吸入全氟丙烷的氟 19（¹⁹F）磁共振成像（MRI）是一种不依赖超极化的可替代超极化（HP）磁共振成像（MRI）的方法。该技术利用了全氟丙烷良好的氟 19（¹⁹F）磁特性，包括高旋磁比和体内较短的 T1 弛豫时间（在 3T 磁场下约为 12 毫秒），这使得在热极化状态下能够实现高度的信号平均以及较短的扫描时长。在健康参与者中，已确定了由氟 19（¹⁹F）磁共振成像（MRI）得出的通气百分比容积（等于 100% 减去通气缺陷百分比（VDP））测量的可重复性，其精度为正负 1.7%。而且，吸入全氟丙烷的氟 19（¹⁹F）磁共振成像（MRI）已证明在评估囊性纤维化和慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者肺部区域气体分布方面具有可行性，近期扫描方法优化方面的进展也进一步支持了这一点。

最近，发表在Radiology 上的一篇文章利用吸入全氟丙烷的氟 19（¹⁹F）磁共振成像（MRI）评估了哮喘患者、慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者以及健康参与者的区域肺通气特性，包括对呼吸系统疾病患者支气管扩张剂反应进行了定量评估。

这是一项前瞻性、双中心研究，纳入了2019年7月至2022年9月期间的哮喘或慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者，以及2018年5月至2019年6月期间的健康参与者。参与者先进行常规肺活量测定、质子磁共振成像（MRI），并在吸入含 79% 全氟丙烷和 21% 氧气的混合气体后进行氟 19（¹⁹F）磁共振成像（MRI）。在单次屏气期间获取三维氟 19（¹⁹F）磁共振成像（MRI）扫描图像。对于哮喘或慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者，在使用雾化沙丁胺醇后重复进行肺活量测定和磁共振成像（MRI）测量。通过全氟丙烷的分布情况计算通气缺陷百分比（VDP）。采用线性混合效应模型评估不同参与者组之间以及支气管扩张剂使用前后通气缺陷百分比（VDP）的差异。

研究共评估了 35 名哮喘患者（平均年龄 50 岁 ± 18 [标准差]；男性 21 名）、21 名慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者（平均年龄 69 岁 ± 6；男性 14 名）以及 38 名健康参与者（平均年龄 41 岁 ± 11；男性 20 名）。由氟 19（¹⁹F）磁共振成像（MRI）得出的通气缺陷百分比（VDP）在慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者（几何平均值为 27.2%）和哮喘患者（几何平均值为 8.3%）中相较于健康参与者（几何平均值为 1.8%；慢性阻塞性肺疾病（COPD）的几何平均值比率为 15.2 [95% 置信区间：11.1，20.6]，哮喘的几何平均值比率为 4.6 [95% 置信区间：3.2，6.6]；两者 P <.001）有所升高。在使用支气管扩张剂后，哮喘患者的通气缺陷百分比（VDP）降低了 33%（从 8.3% 降至 5.6%），慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者的通气缺陷百分比（VDP）降低了 14%（从 27.2% 降至 23.3%；两者 P <.001）。 

表 使用支气管扩张剂前后健康参与者、哮喘和COPD参与者的几何平均VDP

本项研究表明，吸入全氟丙烷的氟 19（¹⁹F）磁共振成像（MRI）对与肺部疾病相关的区域通气特性变化较为敏感，并且能够对支气管扩张剂治疗后的变化进行量化。

原始出处：

Benjamin J Pippard,Mary A Neal,Charlotte W Holland,et al.Assessing Lung Ventilation and Bronchodilator Response in Asthma and Chronic Obstructive Pulmonary Disease with 19F MRI.DOI:10.1148/radiol.240949