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Xe129在医学上的应用

2018-04-23       530

  肺部重大疾病(如肺癌、慢性阻塞性肺疾病)一直威胁着人类健康,且随空气污染的加剧而日益严重。MRI是一种重要的临床医学影像学技术,与胸透、CT和PET等方法相比具有无放射性的优点。然而,肺部大部分是空腔组织,导致其成为常规MRI的盲区。众所周知,不同肺疾病的生理学和病理生理学特征会导致不同的通气模式,通过观测肺的通气模式能有效解释肺通气缺陷的病因。但是,目前现有技术难以精准刻画肺部通气的动态过程,因此亟需发展对肺部通气的动态可视化的新技术。

 武汉一家研究生自主研发了超极化129Xe人体肺部MRI仪器,实现了对肺部气体交换的可视化观测,“点亮”了肺部。当超极化氙-129气体连续不断地进入人体肺部时,将产生对图像质量具有较大影响的气体流入效应。该效应在采样过程中对超极化气体信号产生干扰,类似于高通滤波,而在图像重建过程中则引入额外的噪声和伪影,从而降低图像的信噪比。这是肺部通气动态过程难以精准刻画的一个重要因素。

为了发展快速高分辨人体肺部气体MRI技术,研究人员设计了一种基于变角激发(VFA)的欠采样策略,同时结合低秩、稀疏等动态图像特性,大幅提高信号采集速度和质量。与现有的世界上超极化氙-129肺部动态成像方法相比,该技术达到人体肺部气体MRI的时间分辨率445毫秒/层,空间分辨率3毫米,为肺部重大疾病的早期诊断提供了自由呼吸状态下的快速、动态肺部功能成像。

氙气基本性质:

氙气为无色,无味,不燃烧的惰性压缩气体,在空气中含量为90ppm。氙气主要应用于闪光灯、深度麻醉剂、激光器、焊接、难熔金属切割、标准气、特种混合气等。氪气氙气混合气充填电子管和灯泡,比相同功率的氩气灯泡省电20~25%,寿命可延长2~3倍,发光率可以提高,而体积可大大缩小。氙气有极高的放光强度,用氙气充填的灯有碘灯、弧光灯、闪光灯、影院放映灯、空间模拟灯等。氙气是1958年开发的高压氙气弧光放电灯,分为长弧氙灯、短弧氙灯和脉冲氙灯,用氙气填充的长弧氙灯,其光谱与日光非常接近,俗名“小太阳”,此种氙气灯穿雾能力特别强,常用于车站、码头和广场照明。“短弧氙灯”的色彩类似于中午的日光,色温高(5600K),使用方便,是目前理想的人造“太阳灯”用于广场、街道、电影放映和舞台照明。“脉冲氙灯”,是一种在很短时间内发光的光源,常称之为“闪光灯”,就是利用氙气脉冲放电而发光,这种小氙灯广泛用于摄影。氙气作为麻醉剂,氙气在医学上很受重视。氙能溶于细胞质的油脂里,引起细胞的麻醉和膨胀,从而使神经末梢作用暂时停止。人们曾试用80%氙气和20%氧气组成的混合气体,作为无副作用的麻醉剂。在原子能工业上,氙气可以用来检验高速粒子、粒子、介子等的存在。


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