En una presentación de Best-in-Physics en el Reunión anual de la AAPM, Sihao Chen describió cómo se puede usar una sola resonancia magnética para controlar el movimiento durante la radioterapia guiada por resonancia magnética
curva respiratoria in vivo (a). Los datos de los primeros 200 radios (marcados en rojo) se usaron para reconstrucciones de MRI de exploración corta: usando MCNUFFT sin corrección de movimiento (b) y usando MOTIF con P2P (c). La reconstrucción usando MOTIF con MCNUFFT de MRI de exploración regular (2000 radios) sirve como el estándar de oro (d). (Cortesía: Sihao Chen)” width=”635″ height=”347″>
El movimiento respiratorio puede afectar la eficacia y seguridad de la radioterapia en el tórax y el abdomen. Para los tratamientos que utilizan un linac guiado por resonancia magnética, la resonancia magnética 4D de respiración libre es una alternativa prometedora a la TC 4D para el control del movimiento, ya que proporciona un excelente contraste de tejidos blandos sin radiación ionizante. Se necesitan imágenes de RM de alta calidad sin artefactos de movimiento para delinear las lesiones del tejido normal. Actualmente, sin embargo, los enfoques basados en MR requieren múltiples escaneos con tiempos de escaneo sustanciales.
Para satisfacer estas necesidades, Sihao Chen, hongyu un y sus colegas de la Universidad de Washington en St. Louis están desarrollando una forma de usar una sola resonancia magnética para la detección de movimiento, 4D-MRI con resolución de movimiento y reconstrucción 3D-MRI con movimiento integrado. Hablando en la Reunión Anual de la AAPM de la semana pasada, Chen demostró que esto es posible con un tiempo de adquisición de menos de un minuto, utilizando un método de RM autonavegado con reconstrucción de imágenes basada en aprendizaje profundo.
La técnica de tres etapas comienza con una secuencia de detección de movimiento respiratorio autonavegada llamada CAPTURE, que es una variante de la secuencia de resonancia magnética de la pila de estrellas. Los investigadores implementaron CAPTURE en el 0.35 T Rayo de vista Linac guiado por resonancia magnética y evaluó su técnica propuesta al obtener imágenes de un fantasma de movimiento respiratorio y 12 voluntarios sanos. Realizaron resonancias magnéticas periódicas utilizando 2000 radios radiales, con un tiempo de adquisición de 5 a 7 min. Evaluaron el escaneo completo (2000 radios radiales), así como el primer 10 % de los datos, lo que tomó solo 30 a 40 s.
Chen compartió algunos ejemplos de curvas respiratorias detectadas por CAPTURE, que demostraron la capacidad de CAPTURE para detectar el movimiento respiratorio a pesar de los diferentes patrones respiratorios entre los sujetos y durante las exploraciones individuales. Los espectros de frecuencia correspondientes identificaron claramente los componentes de frecuencia individuales.
A continuación, el equipo utilizó las señales respiratorias medidas para crear resonancias magnéticas 4D a través de tres técnicas de reconstrucción: transformada rápida de Fourier inversa no uniforme de múltiples bobinas (MCNUFFT); detección comprimida; y reconstrucción Phase2Phase (P2P) basada en aprendizaje profundo.
En un estudio de movimiento fantasma, el equipo reconstruyó imágenes 4D-MR usando 5 min o 30 s de datos. La detección de movimiento CAPTURE mejoró la visibilidad de las esferas incrustadas en el fantasma al nivel visto en las imágenes reales del suelo. En la resonancia magnética corta, la reconstrucción P2P restauró la nitidez de la imagen y redujo los artefactos de submuestreo en comparación con la línea de base no corregida.
Para las exploraciones de pacientes, los investigadores utilizaron los primeros 200 radios para la reconstrucción de exploración corta (30 s), y observaron que P2P claramente superó a los otros dos métodos para la reconstrucción 4D-MRI. Luego usaron 4D-MRI creadas a partir de escaneos de 30 s y 5 min para derivar campos de vectores de movimiento. Chen señaló que la diferencia entre los dos era "moderada en comparación con el rango de movimiento general".
En el paso final, estos campos de vectores de movimiento se emplean para reconstruir 3D-MRI utilizando un modelo de reconstrucción de movimiento integrado (MOTIF). Las imágenes 3D-MR del fantasma demostraron que MOTIF redujo los artefactos de movimiento y mejoró la calidad de la imagen. En el estudio del paciente, las imágenes de escaneo corto (200 radios) reconstruidas por MOTIF tenían una mejor relación señal-ruido y menos artefactos de movimiento que la línea de base no corregida, y demostraron una "calidad de imagen modesta" en comparación con las imágenes de escaneo normal (2000). radios) reconstruido por MOTIF.
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El equipo también realizó una revisión radiológica ciega de los 12 sujetos. Las imágenes reconstruidas por MOTIF utilizando todo el conjunto de datos obtuvieron una puntuación de más de 8/10 puntos cuando se clasificaron por nitidez, contraste y falta de artefactos. “Para escaneos cortos, MOTIF con P2P recibió un puntaje de revisión relativamente satisfactorio de 5/10, mientras que ninguna corrección de movimiento obtuvo menos de 3/10”, dijo Chen.
Chen concluyó que una resonancia magnética única rápida, utilizada con CAPTURE, P2P y MOTIF, puede generar imágenes 4D-MR de alta calidad para determinar el rango de movimiento de la lesión e imágenes 3D-MR para delinear la lesión en un acelerador lineal guiado por resonancia magnética de campo bajo.
