يمكن لفحص التصوير بالرنين المغناطيسي إدارة حركة الجهاز التنفسي

يمكن أن تؤثر حركة الجهاز التنفسي على فعالية وسلامة العلاج الإشعاعي في الصدر والبطن. بالنسبة للعلاجات باستخدام ليناك الموجه بالتصوير بالرنين المغناطيسي ، فإن التنفس الحر 4D-MRI هو بديل واعد لـ 4D-CT لإدارة الحركة ، مما يوفر تباينًا ممتازًا للأنسجة الرخوة مع عدم وجود إشعاع مؤين. هناك حاجة إلى صور MR عالية الجودة خالية من الشوائب المتحركة لتحديد الآفات من الأنسجة الطبيعية. حاليًا ، ومع ذلك ، تتطلب الأساليب القائمة على التصوير بالرنين المغناطيسي عمليات مسح متعددة مع أوقات مسح كبيرة.

لتلبية هذه الاحتياجات ، سيهاو تشين, هونغ أن يعمل وزملاؤه في جامعة واشنطن في سانت لويس على تطوير طريقة لاستخدام مسح واحد بالرنين المغناطيسي لاكتشاف الحركة والتصوير بالرنين المغناطيسي رباعي الأبعاد والحركة وإعادة البناء بالرنين المغناطيسي ثلاثي الأبعاد. في حديثه في الاجتماع السنوي لـ AAPM الأسبوع الماضي ، أظهر تشين أن هذا ممكن مع وقت اكتساب أقل من دقيقة ، باستخدام طريقة MR ذاتية التنقل مع إعادة بناء الصورة القائمة على التعلم العميق.

تبدأ التقنية ذات المراحل الثلاث بتسلسل اكتشاف الحركة التنفسية للتنقل الذاتي يسمى CAPTURE ، وهو نوع مختلف من تسلسل التصوير بالرنين المغناطيسي للنجوم. طبق الباحثون CAPTURE على 0.35 T. فيوراي قام Linac الموجه بالتصوير بالرنين المغناطيسي بتقييم أسلوبهم المقترح من خلال تصوير شبح حركة الجهاز التنفسي و 12 متطوعًا أصحاء. قاموا بإجراء فحوصات التصوير بالرنين المغناطيسي بانتظام باستخدام 2000 برامق شعاعي ، مع وقت اكتساب من 5-7 دقائق. قاموا بتقييم المسح الكامل (2000 المتحدث الشعاعي) ، وكذلك أول 10٪ من البيانات ، والتي استغرقت 30-40 ثانية فقط.

شارك Chen بعض الأمثلة على منحنيات الجهاز التنفسي التي تم اكتشافها من خلال الالتقاط ، والتي أظهرت قدرة CAPTURE على اكتشاف حركة الجهاز التنفسي على الرغم من أنماط التنفس المختلفة بين الأشخاص وأثناء عمليات المسح الفردية. حددت أطياف التردد المقابلة بوضوح مكونات التردد الفردية.

بعد ذلك ، استخدم الفريق إشارات الجهاز التنفسي المقاسة لإنشاء 4D-MRIs عبر ثلاث تقنيات لإعادة البناء: تحويل فورييه السريع المعكوس متعدد الملفات غير المنتظم (MCNUFFT) ؛ استشعار مضغوط وإعادة بناء Phase2Phase القائم على التعلم العميق (P2P).

في دراسة وهمية للحركة ، أعاد الفريق بناء صور 4D-MR باستخدام 5 دقائق أو 30 ثانية من البيانات. أدى اكتشاف حركة الالتقاط إلى تحسين رؤية المجالات المضمنة في الشبح إلى المستوى الذي شوهد في صور الحقيقة الأرضية. في فحص التصوير بالرنين المغناطيسي القصير ، استعادت إعادة بناء P2P حدة الصورة وقللت من الشوائب الصغيرة مقارنة بخط الأساس غير المصحح.

بالنسبة لفحوصات المرضى ، استخدم الباحثون أول 200 سماعة لإعادة بناء المسح القصير (30 ثانية) ، مع ملاحظة أن P2P تفوق بشكل واضح على الطريقتين الأخريين لإعادة البناء 4D-MRI. ثم استخدموا 4D-MRIs التي تم إنشاؤها من كل من المسح 30 ثانية و 5 دقائق لاشتقاق مجالات ناقلات الحركة. أشار تشين إلى أن الفرق بين الاثنين كان "معتدلاً مقارنة بمدى الحركة الكلي".

في الخطوة الأخيرة ، يتم استخدام مجالات ناقلات الحركة هذه لإعادة بناء صور بالرنين المغناطيسي ثلاثية الأبعاد باستخدام نموذج إعادة الإعمار المتكامل للحركة (MOTIF). أظهرت الصور الوهمية ثلاثية الأبعاد بالرنين المغناطيسي أن تقنية MOTIF قللت من آثار الحركة وتحسين جودة الصورة. في دراسة المريض ، كان لصور المسح القصير (3 برامق) التي أعيد بناؤها بواسطة MOTIF نسبة إشارة إلى ضوضاء أفضل وعدد أقل من القطع الأثرية في الحركة من خط الأساس غير المصحح ، وأظهرت "جودة صورة متواضعة" مقارنة بصور المسح المنتظم (3) المتحدث) أعيد بناؤها بواسطة MOTIF.

أجرى الفريق أيضًا مراجعة إشعاعية معماة لـ 12 شخصًا. الصور التي أعيد تكوينها بواسطة MOTIF باستخدام مجموعة البيانات الكاملة سجلت أكثر من 8/10 نقاط عند تصنيفها من حيث الحدة والتباين ونقص المصنوعات اليدوية. قال تشين: "بالنسبة لعمليات المسح القصيرة ، تلقت MOTIF مع P2P درجة مراجعة مرضية نسبيًا تبلغ 5/10 ، بينما لم يكن أي تصحيح للحركة أقل من 3/10".

خلص تشين إلى أن فحص التصوير بالرنين المغناطيسي الفردي السريع ، المستخدم مع CAPTURE و P2P و MOTIF ، يمكن أن يولد صورًا عالية الجودة 4D-MR لتحديد نطاق حركة الآفة وصور 3D-MR لتحديد الآفة على ليناك منخفض المجال موجه بالتصوير بالرنين المغناطيسي.