Paras fysiikan esityksessä osoitteessa AAPM:n vuosikokous, Sihao Chen kuvaili, kuinka yhtä MRI-skannausta voidaan käyttää liikkeenhallintaan MR-ohjatun sädehoidon aikana
in vivo hengityskäyrä (a). Tietoja ensimmäisistä 200 pinnasta (merkitty punaisella) käytettiin lyhyen skannauksen MRI-rekonstruktioihin: käyttämällä MCNUFFT-tekniikkaa ilman liikekorjausta (b) ja käyttämällä MOTIFia P2P:n kanssa (c). Rekonstruktio käyttämällä MOTIFia ja MCNUFFT:tä tavallisesta magneettikuvauksesta (2000 pinnoja) toimii kultastandardina (d). (Kohtelias: Sihao Chen)” width=”635″ height=”347″>
Hengitysliikkeet voivat vaikuttaa sädehoidon tehokkuuteen ja turvallisuuteen rintakehän ja vatsan alueella. Hoidoissa, joissa käytetään MRI-ohjattua linakia, vapaasti hengittävä 4D-MRI on lupaava vaihtoehto 4D-CT:lle liikkeenhallinnassa, joka tarjoaa erinomaisen pehmytkudoskontrastin ilman ionisoivaa säteilyä. Laadukkaita MR-kuvia, joissa ei ole liikeartefakteja, tarvitaan leesioiden rajaamiseen normaalista kudoksesta. Tällä hetkellä MR-pohjaiset lähestymistavat vaativat kuitenkin useita skannauksia, joilla on huomattavia skannausaikoja.
Vastatakseen näihin tarpeisiin, Sihao Chen, Hongyu An ja kollegat Washingtonin yliopistossa St. Louisissa kehittävät tapaa käyttää yhtä MRI-skannausta liikkeen havaitsemiseen, liikeresoluutioista 4D-MRI:tä ja liike-integroitua 3D-MRI-rekonstruktiota. Puhuessaan viime viikon AAPM-vuosikokouksessa Chen osoitti, että tämä on mahdollista alle minuutin kuvausajalla käyttämällä itsenavigoitua MR-menetelmää syvään oppimiseen perustuvalla kuvan rekonstruktiolla.
Kolmivaiheinen tekniikka alkaa itsenavigoidulla hengitysliikkeen havaitsemissekvenssillä nimeltä CAPTURE, joka on muunnelma tähtien magneettikuvaussekvenssistä. Tutkijat ottivat käyttöön CAPTUREn 0.35 T:ssä ViewRay MRI-ohjattu linac ja arvioi ehdotettua tekniikkaa kuvantamalla hengitysliikefantomia ja 12 tervettä vapaaehtoista. He tekivät säännöllisiä MRI-skannauksia 2000 säteittäisellä pinnalla, jolloin kuvausaika oli 5–7 minuuttia. He arvioivat koko skannauksen (2000 radiaalipuolaa) sekä ensimmäiset 10 % tiedoista, jotka kestivät vain 30–40 sekuntia.
Chen jakoi esimerkin CAPTURE-havaituista hengityskäyristä, jotka osoittivat CAPTURE:n kyvyn havaita hengitysliikettä huolimatta erilaisista hengityskuvioista koehenkilöiden välillä ja yksittäisten skannausten aikana. Vastaavat taajuusspektrit tunnistivat selkeästi yksittäiset taajuuskomponentit.
Seuraavaksi ryhmä käytti mitattuja hengityssignaaleja luodakseen 4D-MRI-kuvia kolmen rekonstruktiotekniikan avulla: monikelainen epäyhtenäinen käänteinen nopea Fourier-muunnos (MCNUFFT); pakattu tunnistus; ja syvään oppimiseen perustuva Phase2Phase (P2P) -rekonstruktio.
Liikephantom-tutkimuksessa ryhmä rekonstruoi 4D-MR-kuvia käyttämällä joko 5 minuutin tai 30 sekunnin tietoja. CAPTURE-liiketunnistus paransi haamuon upotettujen pallojen näkyvyyttä maaperän totuuskuvissa nähtylle tasolle. Lyhyessä MRI-skannauksessa P2P-rekonstruktio palautti kuvan terävyyden ja vähensi alinäytteenottoartefakteja verrattuna korjaamattomaan perusviivaan.
Potilasskannauksissa tutkijat käyttivät 200 ensimmäistä pintaa lyhyen skannauksen (30 s) rekonstruktioon ja havaitsivat, että P2P suoritti selvästi kaksi muuta menetelmää 4D-MRI-rekonstruktiossa. Sitten he käyttivät sekä 4 sekunnin että 30 minuutin skannauksista luotuja 5D-MRI-kuvia liikevektorikenttien johtamiseen. Chen huomautti, että ero näiden kahden välillä oli "kohtalainen verrattuna yleiseen liikealueeseen".
Viimeisessä vaiheessa näitä liikevektorikenttiä käytetään 3D-MRI:iden rekonstruoimiseen käyttämällä liikkeen integroitua rekonstruktiomallia (MOTIF). Haamujen 3D-MR-kuvat osoittivat, että MOTIF vähensi liikeartefakteja ja paransi kuvanlaatua. Potilastutkimuksessa MOTIF:n rekonstruoimissa lyhytskannauskuvissa (200 pinnaa) oli parempi signaali-kohinasuhde ja vähemmän liikeartefakteja kuin korjaamattomalla perusviivalla, ja niiden kuvanlaatu oli "vaatimaton" verrattuna tavalliseen skannauskuviin (2000). pinnat) rekonstruoinut MOTIF.
Parasta fysiikassa: moniulotteinen MRI ja FLASH protoniterapia
Ryhmä suoritti myös sokkoutetun radiologisen katsauksen 12 koehenkilölle. Kuvat, jotka MOTIF rekonstruoi käyttämällä koko tietojoukkoa, sai yli 8/10 pistettä, kun ne arvioitiin terävyyden, kontrastin ja artefaktien puutteen osalta. "Lyhyissä skannauksissa MOTIF ja P2P sai suhteellisen tyydyttävän arvostelupisteen 5/10, kun taas mikään liikekorjaus ei saanut alle 3/10", Chen sanoi.
Chen päätteli, että nopea yksittäinen MRI-skannaus, jota käytetään CAPTURE:n, P2P:n ja MOTIF:n kanssa, voi tuottaa korkealaatuisia 4D-MR-kuvia leesion liikealueen määrittämiseen ja 3D-MR-kuvia leesion rajaamiseen matalakentän MRI-ohjatulla linacilla.
