Hyperpolarized gas MRI
हाइपरपोलराइज्ड गैस एमआरआई, जिसे हाइपरपोलराइज्ड हीलियम-3 एमआरआई या एचपीएचई-3 एमआरआई के रूप में भी जाना जाता है, एक चिकित्सा इमेजिंग तकनीक है जो चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) की संवेदनशीलता और स्थानिक संकल्प में सुधार के लिए हाइपरपोलराइज्ड गैसों का उपयोग करती है। इस तकनीक के चिकित्सा में कई संभावित अनुप्रयोग हैं, जिसमें फेफड़ों और कम ऊतक घनत्व वाले शरीर के अन्य क्षेत्रों की इमेजिंग शामिल है। फुफ्फुसीय रोगों के निदान और निगरानी उपचार के लिए वर्तमान मानक स्पाइरोमेट्रिक फुफ्फुसीय कार्य परीक्षण (पी. एफ. टी.) है। हालाँकि, ये परीक्षण केवल वैश्विक आधार पर फेफड़ों का आकलन करते हैं और आम तौर पर छोटे वायुमार्ग और गैस विनिमय क्षेत्रों में कार्यात्मक परिवर्तनों का पता लगाने के लिए पर्याप्त संवेदनशील नहीं होते हैं। संवेदनशीलता की इस कमी के कारण इन क्षेत्रों को "मूक क्षेत्र" के रूप में जाना जाता है। इसके अतिरिक्त, पी. एफ. टी. मेट्रिक्स काफी हद तक विषय के प्रयास पर निर्भर करते हैं, जिससे महत्वपूर्ण माप अनिश्चितता और परिवर्तनशीलता होती है। नतीजतन, वर्तमान चिकित्सा काफी हद तक रोगियों के लक्षणों और जीवित रहने पर आधारित है। स्वास्थ्य सेवा प्रणाली पर उच्च बोझ और फुफ्फुसीय रोग की बढ़ती व्यापकता को देखते हुए, फुफ्फुसीय रोग की प्रगति का बेहतर निदान और मात्रा निर्धारित करने और चिकित्सा के लिए प्रतिक्रिया को सटीक रूप से मापने के लिए बेहतर नैदानिक उपकरणों और मात्रात्मक मेट्रिक्स की आवश्यकता है। अतिध्रुवीय गैस एम. आर. आई. का मूल सिद्धांत पारंपरिक एम. आर. आई. के समान है, जो शरीर की आंतरिक संरचनाओं की विस्तृत छवियां बनाने के लिए शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्रों और रेडियो तरंगों का उपयोग करता है। पारंपरिक एम. आर. आई. में, शरीर के पानी और वसा अणुओं में हाइड्रोजन परमाणुओं (प्रोटॉन) के चुंबकीय क्षणों को चुंबकीय क्षेत्र के साथ संरेखित किया जाता है और फिर एक रेडियोफ्रीक्वेंसी पल्स के अधीन किया जाता है। इससे प्रोटॉन ऊर्जा को अवशोषित करते हैं और उत्तेजित हो जाते हैं, और जब रेडियोफ्रीक्वेंसी पल्स बंद हो जाती है, तो प्रोटॉन आराम करते हैं और एक पता लगाने योग्य संकेत के रूप में अपनी ऊर्जा छोड़ते हैं। इस संकेत का उपयोग शरीर के ऊतकों की छवि बनाने के लिए किया जाता है। फेफड़ों की पारंपरिक एम. आर. आई. पारंपरिक एम. आर. इमेजिंग की चुनौतियों पर काबू पाना मुश्किल है क्योंकि पारंपरिक स्कैनर को हाइड्रोजन प्रोटॉन को उत्तेजित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जो पानी के अणुओं में मौजूद होते हैं। हालांकि, फेफड़ों में अन्य संरचनाओं की तुलना में हाइड्रोजन प्रोटॉन का घनत्व बहुत कम होता है, और उनके लंबे विश्राम समय का मतलब है कि इमेजिंग के लिए उपलब्ध संकेत न्यूनतम है। इसके अलावा, फेफड़ों का असमान चुंबकीय वातावरण संवेदनशीलता कलाकृतियों का परिचय देता है जो एम. आर. अधिग्रहण को और जटिल बनाते हैं। इन चुनौतियों का सामना 3He या 129Xe जैसे बाहरी गैसीय कंट्रास्ट मीडिया द्वारा नहीं किया जाता है, जो आसपास के ऊतकों के बजाय फेफड़ों के भीतर वायुमार्ग और वायुमार्ग की छवि बनाते हैं। यह फेफड़ों में हाइड्रोजन एम. आर. आई. द्वारा सामना किए जाने वाले प्रतिकूल अनुदैर्ध्य और अनुप्रस्थ विश्राम समय की समस्याओं को बहुत कम करता है। हालांकि, एक गैस की एम. आर. इमेजिंग चुनौतीपूर्ण है क्योंकि इसका घनत्व आमतौर पर प्रोटॉन की तुलना में लगभग 4 क्रम कम होता है। इस सीमा को दूर करने के लिए, हाइपरपोलराइजेशन नामक एक प्रक्रिया का उपयोग इन गैसों के चुंबकत्व को परिमाण के लगभग 5 क्रम तक बढ़ाने के लिए किया जाता है। यह एक सांस पकड़ने के भीतर साँस लेने वाली गैसों की एम. आर.-आधारित इमेजिंग को संभव बनाता है। फेफड़ों की बीमारी का जल्दी पता लगाने की क्षमता में सुधार करने के लिए, क्षेत्रीय जानकारी प्रदान करने वाली इमेजिंग तकनीकों का उपयोग करना आवश्यक है। हाइपरपोलराइज्ड गैस मैग्नेटिक रेजोनेंस इमेजिंग (एच. पी. गैस एम. आर. आई.) एक गैर-आक्रामक, विकिरण-मुक्त विधि है जो फेफड़ों की संरचना और कार्य की छवि ले सकती है। जबकि 3एचई का उपयोग मूल रूप से एचपी गैस एमआरआई में बड़े पैमाने पर किया गया था, इसकी हालिया कमी और कीमत में वृद्धि ने सस्ते और अधिक प्रचुर मात्रा में 129एक्सई की ओर रुख किया है। 129Xe का उपयोग करने का लाभ यह है कि यह फुफ्फुसीय ऊतकों में घुलनशील है, जो एयरस्पेस में ज़ेनॉन के अलावा दो अतिरिक्त संकेत स्रोत प्रदान करता है। ये तीन 129Xe अनुनाद फेफड़ों के मौलिक कार्य के बारे में मात्रात्मक क्षेत्रीय जानकारी प्रदान कर सकते हैंः गैस विनिमय। इतिहास और सुरक्षा 1994 में, हाइपरपोलराइज्ड (एचपी) गैस मैग्नेटिक रेजोनेंस इमेजिंग (एमआरआई) पर पहला अध्ययन नोबल गैस आइसोटोप 129-ज़ेनॉन (129एक्सई) का उपयोग करके किया गया था। 1997 में, मुगलर और उनके सहयोगियों ने मनुष्यों पर पहला अध्ययन करने के लिए 129Xe का उपयोग किया। हालाँकि, ये अध्ययन अपेक्षाकृत कम 129Xe ध्रुवीकरण (1-2%) द्वारा सीमित थे, जिसके परिणामस्वरूप कम संकेत तीव्रता हुई। इस मुद्दे ने शोध रुचि को हीलियम (3एचई) में बदल दिया, जिसका जाइरोमैग्नेटिक अनुपात 129एक्सई से अधिक है और यह एक सरल और अधिक परिपक्व ध्रुवीकरण तकनीक (30 प्रतिशत) और संबंधित बड़ी संकेत तीव्रता प्रदान करता है। 3 उनका कोई शारीरिक दुष्प्रभाव भी नहीं होता है, जिससे यह नैदानिक इमेजिंग के लिए एक बेहतर प्रारंभिक बिंदु बन जाता है। 1996 में, 3एचई एमआर इमेजिंग ने नैदानिक अनुसंधान में प्रवेश किया और बहु-केंद्र नैदानिक अध्ययनों में विस्तार किया। वेंटिलेशन अध्ययनों के परिणामों ने पुरानी अवरोधक फुफ्फुसीय बीमारी, अस्थमा और सिस्टिक फाइब्रोसिस के रोगियों में पारंपरिक फुफ्फुसीय कार्य परीक्षणों के साथ एक महत्वपूर्ण संबंध दिखाया। 3एचई एचपी एमआर इमेजिंग के साथ मुख्य समस्या 3एचई की सीमित आपूर्ति है, जो ट्रिटियम के क्षय से आती है, जो परमाणु हथियारों के उत्पादन का एक उपोत्पाद है। इसने शैक्षणिक बनाम वाणिज्यिक उपयोग के आधार पर लागत को लगभग $800-2000 प्रति लीटर तक बढ़ा दिया है। इन उच्च लागतों और कम उपलब्धता के कारण, 3एचई एचपी एमआर इमेजिंग आर्थिक रूप से टिकाऊ नहीं है। 129Xe ध्रुवीकरण प्रौद्योगिकी में हाल की प्रगति ने मनुष्यों में 129Xe एम. आर. इमेजिंग को फिर से शुरू किया है। जिनॉन का कम्प्यूटेड टोमोग्राफी फेफड़ों की इमेजिंग अध्ययनों में एक विपरीत एजेंट के रूप में सुरक्षित उपयोग का एक लंबा इतिहास है, जिसकी पुष्टि हाइपरपोलराइज्ड 129Xe को साँस लेने पर सुरक्षा अध्ययनों में की गई थी। अधिक कुशल ध्रुवीकरण के विकास के साथ, जिसके परिणामस्वरूप 129Xe ध्रुवीकरण में सुधार हुआ है, यह उम्मीद की जाती है कि ज़ेनॉन की कम मात्रा के साथ बेहतर छवि गुणवत्ता प्राप्त की जा सकती है। एक दूसरे सुरक्षा अध्ययन से पता चला है कि केवल 0.5-liter मात्राओं के साँस लेने से विषयों को कम या कोई लक्षण अनुभव नहीं हुए। हाइपरपोलराइजेशन की भौतिकी हाइपरपोलराइज्ड गैस एम. आर. आई. का मूल सिद्धांत पारंपरिक एम. आर. आई. के समान है, जो शरीर की आंतरिक संरचनाओं की विस्तृत छवियां बनाने के लिए शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्रों और रेडियो तरंगों का उपयोग करता है। पारंपरिक एम. आर. आई. में, शरीर के पानी और वसा अणुओं में हाइड्रोजन परमाणुओं (प्रोटॉन) के चुंबकीय क्षणों को चुंबकीय क्षेत्र के साथ संरेखित किया जाता है और फिर एक रेडियोफ्रीक्वेंसी पल्स के अधीन किया जाता है। इससे प्रोटॉन ऊर्जा को अवशोषित करते हैं और उत्तेजित हो जाते हैं, और जब रेडियोफ्रीक्वेंसी पल्स बंद हो जाती है, तो प्रोटॉन आराम करते हैं और एक पता लगाने योग्य संकेत के रूप में अपनी ऊर्जा छोड़ते हैं। इस संकेत का उपयोग शरीर के ऊतकों की छवि बनाने के लिए किया जाता है। अतिध्रुवीय गैस एम. आर. आई. में, उपयोग की जाने वाली गैसें उत्कृष्ट गैसें हैं, जैसे कि 3He या 129Xe, जिनमें बड़े परमाणु चुंबकीय क्षण होते हैं लेकिन कम प्राकृतिक प्रचुरता होती है और इसलिए बहुत कमजोर संकेत उत्पन्न करते हैं। 3He या 129Xe के परमाणु स्पिन ध्रुवीकरण को बढ़ाने के लिए, दो प्रक्रियाएं शामिल हैंः 1) ऑप्टिकल पंपिंग और 2) स्पिन एक्सचेंज। हाइपरपोलराइज्ड गैस एमआरआई एक ऐसी तकनीक है जो शरीर की आंतरिक संरचनाओं की विस्तृत छवियां बनाने के लिए कुछ गैसों, जैसे 3एचई या 129एक्सई में परमाणु स्पिन के संरेखण का उपयोग करती है। इमेजिंग के लिए परमाणु स्पिन का उपयोग करने के लिए, उन्हें उसी दिशा में संरेखित किया जाना चाहिए, या ध्रुवीकृत किया जाना चाहिए। सामान्य परिस्थितियों में, गैस की मात्रा के भीतर परमाणु स्पिन यादृच्छिक रूप से संरेखित होते हैं, जिससे शून्य संकेत मिलता है। एक बार परमाणु स्पिन का ध्रुवीकरण हो जाने के बाद, उन्हें एक बड़े चुंबकीय क्षेत्र में रखा जा सकता है, जैसे कि 1.5 टी या 3.0 टी स्कैनर। यह क्षेत्र के खिलाफ की तुलना में क्षेत्र के साथ संरेखित करने के लिए थोड़ा अधिक स्पिन का कारण बनेगा। हालाँकि, यह अंतर 3He या 129Xe जैसी मंद गैसों की इमेजिंग के लिए पर्याप्त नहीं है। इसलिए, अतिध्रुवीकरण तकनीकों का उपयोग प्रणाली में कोणीय गति जोड़ने और सभी परमाणु स्पिन को एक ही दिशा में संरेखित करने के लिए किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप एक मजबूत संकेत होता है जिसका उपयोग शरीर के ऊतकों की विस्तृत छवियां बनाने के लिए किया जा सकता है। ऑप्टिकल पंपिंग हाइपरपोलराइजेशन एक गैस में परमाणु स्पिन को संरेखित करने की प्रक्रिया है, जैसे कि 3He या 129Xe, इमेजिंग के लिए एक मजबूत संकेत बनाने के लिए एक ही दिशा में। इसे पूरा करने के लिए, गोलाकार ध्रुवीकृत लेजर प्रकाश के उपयोग के माध्यम से प्रणाली में कोणीय संवेग जोड़ा जाता है। चूँकि नाभिक सीधे लेजर प्रकाश को अवशोषित नहीं कर सकते हैं, इसलिए एक मध्यस्थ का उपयोग प्रकाश को अवशोषित करने और इसकी कोणीय गति को नाभिक में स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है। यह मध्यस्थ आम तौर पर एक क्षारीय धातु परमाणु होता है, जैसे कि रूबिडियम, जिसका बाहरी-कवच संयोजकता इलेक्ट्रॉन लेजर प्रकाश द्वारा संरेखित होता है। केवल इलेक्ट्रॉन स्पिन वाले परमाणु जो नीचे होते हैं, वे प्रकाश को अवशोषित कर सकते हैं, इसलिए गोलाकार ध्रुवीकृत अनुनाद प्रकाश के साथ क्षार वाष्प को रोशन करने से पूरे नमूने को स्पिन अप दिशा में बदल दिया जाएगा। एक बार जब एक संयोजकता इलेक्ट्रॉन स्पिन को पलट दिया जाता है, तो यह तब तक संरेखित रहता है जब तक कि टकराव के कारण यह विध्रुवीकृत नहीं हो जाता। हालांकि, यह बस एक और फोटॉन को अवशोषित कर सकता है और संरेखित स्थिति में लौट सकता है। यह प्रक्रिया, जिसे ऑप्टिकल पंपिंग के रूप में जाना जाता है, गैस में परमाणु स्पिन के कुशल संरेखण की अनुमति देती है। फिर संयोजकता इलेक्ट्रॉन के संरेखण को रूबिडियम के ध्रुवीकृत इलेक्ट्रॉन स्पिन के साथ टकराव के माध्यम से उत्कृष्ट-गैस नाभिक में स्थानांतरित किया जाता है। इस प्रक्रिया को स्पिन एक्सचेंज कहा जाता है। रूबिडियम इलेक्ट्रॉनों को फिर अतिरिक्त लेजर प्रकाश को अवशोषित करके फिर से संरेखित किया जाता है और उत्कृष्ट-गैस नाभिक में ध्रुवीकरण का निर्माण जारी रहता है। ऑप्टिकल पंपिंग और स्पिन एक्सचेंज का उपयोग करने वाली वर्तमान तकनीकें 3He के लिए लगभग 40-80% और 129Xe के लिए 10-40% के ध्रुवीकरण प्राप्त कर सकती हैं। हाल ही में, 129Xe के लिए बहुत उच्च शिखर ध्रुवीकरण स्तरों को पतला मिश्रणों में प्रदर्शित किया गया है। अतिध्रुवीकरण की प्रक्रिया ऑप्टिकल पंपिंग की प्रक्रिया में कांच के ऑप्टिकल सेल में निहित रूबिडियम (आरबी) का उपयोग किया जाता है। इस कोशिका को दो हेल्महोल्ट्ज कुंडलियों के साथ एक ओवन में रखा जाता है जो एक छोटा, लेकिन समरूप 20 जी चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करता है। कोशिका में कुल गैस घनत्व के लगभग 1 पीपीएम के वाष्प दबाव का उत्पादन करने के लिए आरबी को लगभग 150 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है। वृत्ताकार ध्रुवीकृत लेजर प्रकाश को फिर कोशिका की ओर निर्देशित किया जाता है, जिसे रूबिडियम के डी1 संक्रमण के लिए ट्यून किया जाता है। इस प्रकाश को आर. बी. वाष्प द्वारा अवशोषित किया जाता है, जिससे आर. बी. परमाणुओं पर संयोजकता इलेक्ट्रॉन घूमता है। स्पिन एक्सचेंज एक ऐसी प्रक्रिया है जो तब शुरू होती है जब 1 प्रतिशत 129Xe, 89 प्रतिशत 4He और 10 प्रतिशत N2 के मिश्रण को एक ऑप्टिकल सेल के माध्यम से प्रवाहित करने के लिए निर्देशित किया जाता है जिसमें ऑप्टिकल रूप से पंप किए गए रूबिडियम (Rb) परमाणु होते हैं। बफर गैसें, हीलियम और नाइट्रोजन, आर. बी. अवशोषण क्रॉस सेक्शन को व्यापक बनाने का काम करते हैं, जिससे लेजर प्रकाश के एक बड़े अंश को अवशोषित किया जा सकता है और आर. बी. परमाणुओं के संयोजकता इलेक्ट्रॉन स्पिन को ध्रुवीकृत करने के लिए उपयोग किया जा सकता है। द्विआधारी टक्करों के संयोजन और क्षणिक वैन डेर वाल्स परिसरों के गठन के माध्यम से, इलेक्ट्रॉन स्पिन ध्रुवीकरण को 129Xe नाभिक में स्थानांतरित किया जाता है। गैस प्रवाह दर को यह सुनिश्चित करने के लिए विनियमित किया जाता है कि 129Xe उच्च स्तर के ध्रुवीकरण के साथ कोशिका से निकलता है। 129Xe को हीलियम और नाइट्रोजन से अलग करने के लिए, इसे तरल नाइट्रोजन में डूबी एक ठंडी उंगली में क्रायोजेनिक रूप से जमा किया जाता है। चूँकि ज़ेनॉन का हिमांक अन्य गैसों की तुलना में अधिक होता है, इसलिए यह जम जाता है और उनसे अलग हो जाता है। एक बार जब ज़ेनॉन की पर्याप्त मात्रा जमा हो जाती है, तो इसे पिघलाया जाता है और एक परफ्लोरोपॉलिमर बैग में वितरित किया जाता है। ज़ेनॉन ध्रुवीकरण को फिर एक निम्न-क्षेत्र एन. एम. आर.-आधारित प्रणाली का उपयोग करके मापा जाता है और एम. आर. आई. इमेजिंग में उपयोग के लिए रोगी को दिया जाता है। व्यावसायिक रूप से उपलब्ध प्रणालियाँ एक घंटे के भीतर 10-15% तक ध्रुवीकृत ज़ेनॉन के लीटर का उत्पादन कर सकती हैं। ध्रुवीकरण भौतिकी में प्रगति से भविष्य में 129Xe की उत्पादन दर और ध्रुवीकरण दोनों में सुधार होने की उम्मीद है। विषय के फेफड़े के ऊतक की छवियां प्राप्त करने के लिए, ध्रुवीकृत ज़ेनॉन गैस को मुखपत्र से जुड़ी एक नली के माध्यम से साँस लिया जाता है। विषय को गैस लेने से पहले दो बार गहरी सांस लेने और पूरी तरह से छोड़ने का निर्देश दिया जाता है। विशिष्ट स्कैन 129Xe के 200-1000 मिली के मिश्रण और हीलियम या नाइट्रोजन जैसी बफर गैस का उपयोग करता है। इस मिश्रण को विषय द्वारा साँस में लिया जाता है और इसका उपयोग फेफड़ों के ऊतकों की विस्तृत छवियां बनाने के लिए किया जाता है। अनुप्रयोग वेंटिलेशन इमेजिंग एचपी 3एचई फेफड़ों की गैस एमआर इमेजिंग 1997 से कई नैदानिक अध्ययनों में प्रभावी होने की पुष्टि की गई है। इस तकनीक का उपयोग मुख्य रूप से फेफड़ों में गैस वितरण की छवियां बनाने के लिए किया जाता है, जिससे वेंटिलेशन दोषों की पहचान की जा सकती है। ये दोष अवरुद्ध वायुमार्ग या फेफड़ों के ऊतकों के विनाश के कारण हो सकते हैं। वेंटिलेशन छवियों में एम. आर. संकेत की तीव्रता को विश्लेषण के लिए चार समूहों में वर्गीकृत किया जा सकता है। फेफड़ों के भीतर कम या अनुपस्थित संकेत वेंटिलेशन दोषों के साथ अच्छी तरह से मेल खाता है और अस्थमा, सीओपीडी और सिस्टिक फाइब्रोसिस जैसी स्थितियों में कार्यात्मक वेंटिलेशन हानि का पता लगाने और मात्रा निर्धारित करने की अनुमति देता है। इस तकनीक के लिए डेटा अधिग्रहण एक सांस-पकड़ में पूरा किया जाता है, जो स्थिर वेंटिलेशन जानकारी प्रदान करता है। गैस प्रवाह जैसे गतिशील वेंटिलेशन गुणों को मापना अधिक कठिन है, लेकिन इस क्षेत्र में प्रगति हुई है। परंपरागत रूप से, एचपी 3एचई ने 129एक्सई की तुलना में अपने बड़े ध्रुवीकरण के कारण बेहतर छवि गुणवत्ता प्रदान की। हालांकि, ध्रुवीकरण प्रौद्योगिकी और एमआर अधिग्रहण में हाल के सुधारों ने 129Xe को 3He के समान गुणवत्ता की छवियों का उत्पादन करने की अनुमति दी है। वेंटिलेशन दोषों का पता लगाने के संदर्भ में, 129Xe का संकेत-से-शोर अनुपात कम है, लेकिन यह अपने उच्च घनत्व और कम प्रसार के कारण दोषों के प्रति अधिक संवेदनशील है। वर्तमान में, 129Xe (प्रति स्कैन 1 लीटर तक) की बड़ी मात्रा का उपयोग 3He (आमतौर पर प्रति स्कैन 0.1-0.3 लीटर) की तुलना में इसके संकेत-से-शोर अनुपात में कमी की भरपाई कर सकता है। प्रसार भारित इमेजिंग प्रसार भारित एम. आर. आई. प्रभावी साबित हुआ है और आमतौर पर गैस के स्पष्ट प्रसार गुणांक (ए. डी. सी.) की गणना करने के लिए अतिध्रुवीय गैसों के साथ इसका उपयोग किया जाता है। यह प्रसार संवेदी प्रवणता के साथ और उसके बिना गैस चित्र लेकर किया जाता है। इस विरोधाभास की उपयोगिता इस तथ्य से आती है कि गैसों का प्रसार स्वस्थ फेफड़ों की संरचना से सीमित है। वातस्फीति जैसी बीमारियों में, जहां वायुप्रदेश बड़े होते हैं, गैसें अधिक आसानी से फैलने के लिए स्वतंत्र होती हैं। यह प्रसार-भार को संकेत क्षीणन की डिग्री के आधार पर बढ़े हुए से सामान्य वायुक्षेत्रों को अलग करने की अनुमति देता है। भारित और गैर-भारित छवियों में संकेत की तीव्रता का उपयोग वोक्सेल-बाय-वोक्सेल आधार पर ए. डी. सी. की गणना करने के लिए किया जाता है। ए. डी. सी. मानचित्र स्वस्थ फेफड़ों के ऊतकों में कम मान दिखाते हैं, लेकिन वातानुकूलित फेफड़ों में, ए. डी. सी. मान अक्सर देखे जाते हैं। वातस्फीति दिखाने के अलावा, 3He या 129Xe ADC मान धूम्रपान करने वालों और पुराने धुएँ के संपर्क में आने वाले लोगों के फेफड़ों के ऊतकों में शुरुआती परिवर्तनों के प्रति संवेदनशील पाए गए हैं। ए. डी. सी. एम. आर. आई. को स्वस्थ व्यक्तियों में वायुकोशीय आकार में उम्र से संबंधित परिवर्तनों के प्रति भी संवेदनशील दिखाया गया है। सी. टी. डेंसिटोमेट्री से तुलना से पता चला है कि ए. डी. सी. डी. एल. सी. ओ. के साथ दृढ़ता से संबंधित है और सी. टी. स्कैन पर दिखाई देने से पहले ही वातस्फीति का पता लगाने में सक्षम हो सकता है। जबकि अधिकांश ए. डी. सी. इमेजिंग में 3एच. ई. एम. आर. आई. का उपयोग किया गया है, हाल ही में यह दिखाया गया है कि इस उद्देश्य के लिए 129एक्स. ई. का भी उपयोग किया जा सकता है। भविष्य की दिशा 129Xe विघटित इमेजिंग ज़ेनॉन में हीलियम की तुलना में कम जाइरोमैग्नेटिक अनुपात और छवियों में कम एसएनआर होता है। हालांकि, इसमें फेफड़ों के ऊतकों में मध्यम रूप से घुलनशील होने का उपयोगी गुण है। यह इसे केशिकाओं और रक्त प्रवाह में फैलाने की अनुमति देता है, जहां यह आवृत्ति में बदलाव का अनुभव करता है जो फेफड़ों में गैस विनिमय के बारे में जानकारी प्रदान करता है। इन बदलावों का उपयोग वेंटिलेटरी वितरण और फैलाने वाली गैस के आदान-प्रदान का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है। फेफड़ों में गैसों के घुलनशील चरण की इमेजिंग करना मुश्किल हो सकता है। इस चरण में संकेत की तीव्रता गैस-चरण का केवल 2 प्रतिशत है, और इसका टी2 * 2 एमएस पर बहुत तेज है। इसके अतिरिक्त, विघटित-चरण अनुनाद एक 1.5 टी स्कैनर पर गैस-चरण से 200 पीपीएम हैं, इसलिए आरएफ उत्तेजना स्पंदों को गैस-चरण को उत्तेजित करने से बचने के लिए सावधानीपूर्वक ट्यून किया जाना चाहिए। विघटित-चरण की इमेजिंग के शुरुआती प्रयासों में ज़ेनॉन ध्रुवीकरण हस्तांतरण कंट्रास्ट (एक्सटीसी) जैसे अप्रत्यक्ष तरीकों का उपयोग किया गया। इस विधि में गैस-चरण संकेत को थोड़ा कम करने के लिए विघटित-चरण पर लागू आर. एफ. दालों का उपयोग किया जाता है, जिससे विघटित-चरण वितरण का अप्रत्यक्ष मानचित्रण किया जा सकता है। जैसे-जैसे ध्रुवीकरण और नाड़ी अनुक्रम प्रौद्योगिकी में सुधार हुआ, विघटित 129Xe की प्रत्यक्ष इमेजिंग संभव हो गई। आवृत्ति-चयनात्मक आर. एफ. स्पंद और एक 3डी रेडियल स्पंद अनुक्रम का उपयोग करके, मनुष्यों में विघटित-चरण की पहली प्रत्यक्ष छवियां 2010 में प्राप्त की गईं। ये छवियाँ विघटित-चरण 129Xe की छोटी संकेत तीव्रता के कारण कम रिज़ॉल्यूशन वाली थीं, लेकिन फिर भी फेफड़ों के कार्य के दिलचस्प पहलुओं को दर्शाती थीं। इस तकनीक को पेश किए जाने के तुरंत बाद, मुगलर और अन्य। उसी सांस में गैस-चरण वितरण प्राप्त करने का मूल्य दिखाया, जिससे विघटित-चरण वितरण की मात्रा निर्धारित की जा सके। बाद में इसे एक रेडियल अधिग्रहण रणनीति तक बढ़ाया गया, जिसने गैस हस्तांतरण पर मुद्रा के प्रभावों के विश्लेषण की अनुमति दी। लाल रक्त कोशिकाओं (आर. बी. सी.) में 129Xe के स्थानांतरण का अलग से पता लगाने में सक्षम होना महत्वपूर्ण है क्योंकि आर. बी. सी. तक पहुंचने के लिए ज़ेनॉन का मार्ग ऑक्सीजन के समान है। हाल ही में, इडियोपैथिक पल्मोनरी फाइब्रोसिस वाले विषयों में विघटित चरण में 129Xe का स्पेक्ट्रा प्राप्त किया गया था और स्वस्थ स्वयंसेवकों की तुलना में आर. बी. सी. में 129Xe का स्थानांतरण बहुत कम हुआ था। इस काम से पता चला कि फेफड़ों के ऊतकों के मोटे होने के कारण प्रसार सीमा का पता लगाने के लिए घुलित 129Xe अनुनाद को अलग करना महत्वपूर्ण है। 129Xe माप डी. एल. सी. ओ. के साथ दृढ़ता से सहसंबद्ध थे और यह दिखाया कि 129Xe आर. बी. सी. अनुनाद की आवृत्ति केशिका स्तर पर रक्त ऑक्सीजनकरण का एक संवेदनशील उपाय हो सकता है। इस काम ने अवरोधक ऊतकों और आर. बी. सी. में ज़ेनॉन ग्रहण का अलग से पता लगाने के लिए इमेजिंग की आवश्यकता पर भी जोर दिया। बाधा ऊतकों और आर. बी. सी. में अलग से 129Xe की इमेजिंग 1एच. एम. आर. आई. में वसा और पानी को अलग करने के समान है। दोनों अनुनाद समान रूप से फैले हुए हैं, इसलिए वसा-जल पृथक्करण एल्गोरिदम का उपयोग किया जा सकता है। किंग एट अल। एक ही सांस में ज़ेनॉन के तीनों अनुनादों की छवि बनाने के लिए पदानुक्रमित आदर्श एल्गोरिथ्म का उपयोग किया। 1-बिंदु डिक्सन रणनीति भी सफल रही है और विघटित-चरण 129Xe संकेत के छोटे T2 * के खिलाफ अधिक मजबूत हो सकती है। इस तकनीक का उपयोग हाल ही में एक ही सांस में ज़ेनॉन के तीनों अनुनादों की छवि बनाने के लिए भी किया गया था। ज़ेनॉन गैस एम. आर. आई. संदर्भ चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग भी देखें।