Parima füüsika esitlusel AAPM aastakoosolekSihao Chen kirjeldas, kuidas MR-juhitava kiiritusravi ajal saab liikumise juhtimiseks kasutada ühte MRI-skannimist
in vivo hingamiskõver (a). Esimese 200 kodara (märgitud punasega) andmeid kasutati lühikese skaneerimisega MRI rekonstrueerimiseks: kasutades MCNUFFT-i ilma liikumiskorrektsioonita (b) ja kasutades MOTIF-i koos P2P-ga (c). Rekonstrueerimine, kasutades MOTIF-i ja MCNUFFT-i tavalise skaneerimise MRI-st (2000 kodarat), toimib kullastandardina (d). (Viisakalt: Sihao Chen)” width=”635″ height=”347″>
Hingamisteede liikumine võib mõjutada rindkere ja kõhu kiiritusravi tõhusust ja ohutust. MRI-ga juhitud linakiga ravimisel on vabalthingav 4D-MRI paljulubav alternatiiv 4D-CT-le liikumise juhtimiseks, pakkudes suurepärast pehmete kudede kontrasti ilma ioniseeriva kiirguseta. Normaalsete kudede kahjustuste piiritlemiseks on vaja kvaliteetseid MR-pilte, mis ei sisalda liikumisartefakte. Praegu nõuavad MR-põhised lähenemisviisid aga mitut skaneerimist märkimisväärse skaneerimisajaga.
Nende vajaduste rahuldamiseks Sihao Chen, Hongyu An ja kolleegid Washingtoni ülikoolist St. Louisis töötavad välja viisi, kuidas kasutada liikumistuvastuseks üht MRI-skaneeringut, liikumisresolutsiooniga 4D-MRI-d ja liikumisega integreeritud 3D-MRI rekonstrueerimist. Eelmise nädala AAPM-i aastakoosolekul esinedes näitas Chen, et see on võimalik alla minuti omandamise ajaga, kasutades sügaval õppimisel põhinevat kujutise rekonstrueerimist ise navigeerivat MR-meetodit.
Kolmeastmeline tehnika algab isenavigeeritava hingamisliikumise tuvastamise järjestusega CAPTURE, mis on tähtede MRI järjestuse variant. Teadlased rakendasid CAPTURE'i 0.35 T-l ViewRay MRI-ga juhitud linaki ja hindas nende pakutud tehnikat, pildistades hingamisliikumise fantoomi ja 12 tervet vabatahtlikku. Nad tegid regulaarseid MRI-skaneeringuid, kasutades 2000 radiaalset kodarat, kogumisajaga 5–7 minutit. Nad hindasid nii täielikku skaneerimist (2000 radiaalset kodarat) kui ka esimest 10% andmetest, mis võttis aega vaid 30–40 sekundit.
Chen jagas mõningaid näiteid CAPTURE'i tuvastatud hingamiskõveratest, mis näitasid CAPTURE'i võimet tuvastada hingamisliikumist vaatamata katsealuste erinevatele hingamismustritele ja üksikute skaneeringute ajal. Vastavad sagedusspektrid tuvastasid selgelt üksikud sageduskomponendid.
Järgmisena kasutas meeskond mõõdetud hingamissignaale 4D-MRI loomiseks kolme rekonstrueerimismeetodi abil: mitme mähise ebaühtlane pöördkiire Fourier' teisendus (MCNUFFT); kokkusurutud tajumine; ja sügav õppimisel põhinev Phase2Phase (P2P) rekonstrueerimine.
Liikumisfantoomi uuringus rekonstrueeris meeskond 4D-MR-kujutisi, kasutades kas 5 minuti või 30 sekundi andmeid. Liikumistuvastus CAPTURE parandas fantoomi manustatud sfääride nähtavuse tasemeni, mis on näha maapinna tõepõhiste piltide puhul. Lühikeses MRI-skaneerimises taastas P2P rekonstrueerimine pildi teravuse ja vähendas alaproovi võtmise artefakte võrreldes korrigeerimata algtasemega.
Patsientide skaneerimisel kasutasid teadlased lühikese skaneerimise (200 s) rekonstrueerimiseks esimest 30 kodarat, jälgides, et P2P ületas selgelt ülejäänud kaks 4D-MRI rekonstrueerimismeetodit. Seejärel kasutasid nad liikumisvektori väljade tuletamiseks 4D-MRI-sid, mis loodi nii 30 sekundi kui ka 5 minuti skaneeringutest. Chen märkis, et erinevus nende kahe vahel oli üldise liikumisulatusega võrreldes mõõdukas.
Viimases etapis kasutatakse neid liikumisvektori välju 3D-MRI-de rekonstrueerimiseks, kasutades liikumise integreeritud rekonstrueerimise (MOTIF) mudelit. Fantoomi 3D-MR-pildid näitasid, et MOTIF vähendas liikumisartefakte ja parandas pildikvaliteeti. Patsiendiuuringus oli MOTIF-iga rekonstrueeritud lühikese skaneerimisega kujutistel (200 kodarat) parem signaali-müra suhe ja vähem liikumisartefakte kui korrigeerimata algtasemel ning need näitasid "tagasihoidlikku pildikvaliteeti" võrreldes tavalise skaneerimisega kujutistega (2000). kodarad) rekonstrueeris MOTIF.
Parim füüsikas: mitmemõõtmeline MRI ja FLASH prootonteraapia
Meeskond tegi ka 12 katsealuse pimestatud radioloogilise ülevaate. MOTIF-i poolt kogu andmekogumit kasutades rekonstrueeritud pildid said teravuse, kontrasti ja artefaktide puudumise tõttu üle 8/10 punkti. "Lühikeste skaneeringute puhul sai P2P-ga MOTIF suhteliselt rahuldava hinnangu 5/10, samas kui ükski liikumiskorrektsioon ei saanud alla 3/10," ütles Chen.
Chen jõudis järeldusele, et kiire ühekordne MRI-skaneerimine, mida kasutatakse koos CAPTURE, P2P ja MOTIF-iga, võib luua kõrgekvaliteedilisi 4D-MR-pilte kahjustuse liikumisulatuse määramiseks ja 3D-MR-kujutisi kahjustuse piiritlemiseks madala väljaga MRI-ga juhitud linakil.
