एक एकल एमआरआई स्कैन श्वसन गति का प्रबंधन कर सकता है

श्वसन गति छाती और पेट में विकिरण चिकित्सा की प्रभावकारिता और सुरक्षा को प्रभावित कर सकती है। एमआरआई-निर्देशित लिनैक का उपयोग करने वाले उपचारों के लिए, फ्री-ब्रीदिंग 4 डी-एमआरआई गति प्रबंधन के लिए 4 डी-सीटी का एक आशाजनक विकल्प है, जो बिना आयनकारी विकिरण के उत्कृष्ट नरम-ऊतक विपरीत प्रदान करता है। सामान्य ऊतक से घावों को चित्रित करने के लिए गति कलाकृतियों से मुक्त उच्च गुणवत्ता वाली एमआर छवियों की आवश्यकता होती है। वर्तमान में, हालांकि, एमआर-आधारित दृष्टिकोणों को पर्याप्त स्कैन समय के साथ कई स्कैन की आवश्यकता होती है।

इन जरूरतों को पूरा करने के लिए, सिहाओ चेनो, होंग्यु अनू और सेंट लुइस में वाशिंगटन विश्वविद्यालय के सहयोगी गति का पता लगाने, गति-समाधान 4D-MRI और गति-एकीकृत 3D-MRI पुनर्निर्माण के लिए एकल MRI स्कैन का उपयोग करने का एक तरीका विकसित कर रहे हैं। पिछले हफ्ते की AAPM वार्षिक बैठक में बोलते हुए, चेन ने दिखाया कि यह एक मिनट से भी कम समय के अधिग्रहण के समय के साथ संभव है, गहन शिक्षण-आधारित छवि पुनर्निर्माण के साथ स्व-नेविगेटेड MR पद्धति का उपयोग करके।

तीन चरण की तकनीक कैप्चर नामक एक स्व-नेविगेटेड श्वसन गति का पता लगाने के अनुक्रम से शुरू होती है, जो स्टैक-ऑफ-स्टार्स एमआरआई अनुक्रम का एक प्रकार है। शोधकर्ताओं ने 0.35 T . पर CAPTURE लागू किया व्यूरे एमआरआई-निर्देशित लिनाक और एक श्वसन गति प्रेत और 12 स्वस्थ स्वयंसेवकों की इमेजिंग करके उनकी प्रस्तावित तकनीक का मूल्यांकन किया। उन्होंने 2000-5 मिनट के अधिग्रहण समय के साथ 7 रेडियल स्पोक का उपयोग करके नियमित एमआरआई स्कैन किया। उन्होंने पूर्ण स्कैन (2000 रेडियल स्पोक) का मूल्यांकन किया, साथ ही पहले 10% डेटा का मूल्यांकन किया, जिसमें सिर्फ 30-40 सेकेंड का समय लगा।

चेन ने कुछ उदाहरण कैप्चर-पता लगाए गए श्वसन वक्र साझा किए, जिन्होंने विषयों के बीच और व्यक्तिगत स्कैन के दौरान विभिन्न श्वसन पैटर्न के बावजूद श्वसन गति का पता लगाने की कैप्चर की क्षमता का प्रदर्शन किया। संगत आवृत्ति स्पेक्ट्रा ने व्यक्तिगत आवृत्ति घटकों की स्पष्ट रूप से पहचान की।

इसके बाद, टीम ने तीन पुनर्निर्माण तकनीकों के माध्यम से 4डी-एमआरआई बनाने के लिए मापा श्वसन संकेतों का उपयोग किया: मल्टी-कॉइल नॉन-यूनिफ़ॉर्म इनवर्स फास्ट फूरियर ट्रांसफॉर्म (एमसीएनयूएफएफटी); संकुचित संवेदन; और गहन शिक्षण-आधारित चरण 2 चरण (पी 2 पी) पुनर्निर्माण।

मोशन फैंटम अध्ययन में, टीम ने 4 मिनट या 5 सेकंड के डेटा का उपयोग करके 30D-MR छवियों का पुनर्निर्माण किया। CAPTURE मोशन डिटेक्शन ने प्रेत में एम्बेडेड क्षेत्रों की दृश्यता को जमीनी सच्चाई छवियों में देखे गए स्तर तक सुधार दिया। लघु एमआरआई स्कैन में, पी2पी पुनर्निर्माण ने छवि तीक्ष्णता को बहाल किया और गैर-सुधारित आधार रेखा की तुलना में अंडरसैंपलिंग कलाकृतियों को कम किया।

रोगी स्कैन के लिए, शोधकर्ताओं ने शॉर्ट-स्कैन (200 एस) पुनर्निर्माण के लिए पहले 30 प्रवक्ता का इस्तेमाल किया, यह देखते हुए कि पी 2 पी ने 4 डी-एमआरआई पुनर्निर्माण के लिए अन्य दो तरीकों से स्पष्ट रूप से बेहतर प्रदर्शन किया। फिर उन्होंने गति वेक्टर क्षेत्रों को प्राप्त करने के लिए 4 एस और 30 मिनट दोनों स्कैन से बनाए गए 5डी-एमआरआई का उपयोग किया। चेन ने कहा कि दोनों के बीच का अंतर "समग्र गति सीमा की तुलना में मध्यम" था।

अंतिम चरण में, इन मोशन वेक्टर फ़ील्ड्स को मोशन इंटीग्रेटेड रिकंस्ट्रक्शन (MOTIF) मॉडल का उपयोग करके 3D-MRI के पुनर्निर्माण के लिए नियोजित किया जाता है। प्रेत की 3D-MR छवियों ने प्रदर्शित किया कि MOTIF ने गति कलाकृतियों को कम किया और छवि गुणवत्ता में सुधार किया। रोगी अध्ययन में, एमओटीआईएफ द्वारा पुनर्निर्मित शॉर्ट-स्कैन छवियों (200 स्पोक) में बेहतर सिग्नल-टू-शोर अनुपात और गैर-सुधारित बेसलाइन की तुलना में कम गति आर्टिफैक्ट थे, और नियमित-स्कैन छवियों (2000) की तुलना में "मामूली छवि गुणवत्ता" का प्रदर्शन किया। प्रवक्ता) एमओटीआईएफ द्वारा पुनर्निर्मित।

टीम ने 12 विषयों की नेत्रहीन रेडियोलॉजिकल समीक्षा भी की। शार्पनेस, कंट्रास्ट और कलाकृतियों की कमी के लिए रेट किए जाने पर पूरे डेटा सेट का उपयोग करके MOTIF द्वारा पुनर्निर्मित छवियों को 8/10 अंक से अधिक स्कोर किया गया। "लघु स्कैन के लिए, P2P के साथ MOTIF को 5/10 का अपेक्षाकृत संतोषजनक समीक्षा स्कोर प्राप्त हुआ, जबकि कोई गति सुधार 3/10 से कम स्कोर नहीं किया," चेन ने कहा।

चेन ने निष्कर्ष निकाला कि CAPTURE, P2P और MOTIF के साथ उपयोग किया जाने वाला एक तीव्र एकल MRI स्कैन, घाव गति सीमा निर्धारण के लिए उच्च-गुणवत्ता वाली 4D-MR छवियां और निम्न-क्षेत्र MRI-निर्देशित लिनैक पर घाव के चित्रण के लिए 3D-MR छवियां उत्पन्न कर सकता है।