Egyetlen MRI-vizsgálat képes kezelni a légzési mozgást

A légzési mozgás befolyásolhatja a sugárterápia hatékonyságát és biztonságosságát a mellkasban és a hasban. Az MRI-vezérelt linacot használó kezeléseknél a szabadon lélegző 4D-MRI ígéretes alternatívája a 4D-CT-nek a mozgáskezelésben, kiváló lágyszöveti kontrasztot biztosít ionizáló sugárzás nélkül. Kiváló minőségű, mozgási műtermékektől mentes MR-képekre van szükség a normál szövetek elváltozásainak körülhatárolásához. Jelenleg azonban az MR-alapú megközelítések többszörös vizsgálatot igényelnek jelentős vizsgálati idővel.

Ezen igények kielégítésére Sihao Chen, Hongyu An és munkatársai a St. Louis-i Washington Egyetemen olyan módszert fejlesztenek ki, amellyel egyetlen MRI-vizsgálatot használhatnak mozgásérzékelésre, mozgásfeloldott 4D-MRI-re és mozgásba integrált 3D-MRI-rekonstrukcióra. A múlt heti AAPM éves találkozón felszólaló Chen megmutatta, hogy ez egy percnél rövidebb felvételi idővel is lehetséges, önnavigációs MR módszerrel, mély tanuláson alapuló képrekonstrukcióval.

A háromlépcsős technika a CAPTURE nevű önnavigációs légzési mozgásérzékelő szekvenciával kezdődik, amely a csillaghalmaz MRI-szekvenciájának egy változata. A kutatók a CAPTURE-t a 0.35 T-n hajtották végre ViewRay MRI-vezérelt linac-ot, és a javasolt technikát egy légzési mozgás fantom és 12 egészséges önkéntes leképezésével értékelték. Rendszeres MRI-vizsgálatokat végeztek 2000 radiális küllő felhasználásával, 5-7 perces felvételi idővel. Kiértékelték a teljes szkennelést (2000 radiális küllő), valamint az adatok első 10%-át, ami mindössze 30–40 másodpercet vett igénybe.

Chen megosztott néhány példát a CAPTURE által észlelt légzési görbékről, amelyek bebizonyították, hogy a CAPTURE képes észlelni a légzési mozgást az alanyok közötti eltérő légzésminták ellenére és az egyes szkennelések során. A megfelelő frekvenciaspektrumok egyértelműen azonosították az egyes frekvenciakomponenseket.

Ezután a csapat a mért légzési jeleket felhasználva 4D-MRI-ket készített három rekonstrukciós technikával: több tekercses, nem egységes inverz gyors Fourier transzformáció (MCNUFFT); tömörített érzékelés; és mély tanuláson alapuló Phase2Phase (P2P) rekonstrukció.

Egy mozgási fantomvizsgálat során a csapat 4D-MR képeket rekonstruált 5 perces vagy 30 másodperces adatok felhasználásával. A CAPTURE mozgásérzékelés javította a fantomba beágyazott gömbök láthatóságát a földi igazságképeken látható szintre. A rövid MRI-vizsgálat során a P2P rekonstrukció visszaállította a kép élességét és csökkentette az alulmintavételezési műtermékeket a nem korrigált alapvonalhoz képest.

A betegek vizsgálatához a kutatók az első 200 küllőt használták a rövid letapogatású (30 másodperces) rekonstrukcióhoz, és megfigyelték, hogy a P2P egyértelműen jobb teljesítményt nyújtott a 4D-MRI rekonstrukció másik két módszerénél. Ezután a 4 másodperces és az 30 perces szkennelésekből készített 5D-MRI-ket használtak a mozgásvektormezők származtatására. Chen megjegyezte, hogy a kettő közötti különbség „mérsékelt a teljes mozgástartományhoz képest”.

Az utolsó lépésben ezeket a mozgásvektor-mezőket 3D-MRI-k rekonstruálására használják egy mozgásintegrált rekonstrukciós (MOTIF) modell segítségével. A fantomról készült 3D-MR felvételek kimutatták, hogy a MOTIF csökkentette a mozgási műtermékeket és javította a képminőséget. A betegek vizsgálata során a MOTIF által rekonstruált rövid pásztázású képek (200 küllős) jobb jel-zaj arányt és kevesebb mozgási műterméket mutattak, mint a nem korrigált alapvonal, és „szerény képminőséget” mutattak a normál letapogatású képekhez képest (2000). küllők) a MOTIF által rekonstruált.

A csapat vak radiológiai vizsgálatot is végzett a 12 alanyon. A MOTIF által a teljes adatkészlet felhasználásával rekonstruált képek több mint 8/10 pontot értek el az élesség, a kontraszt és a műtermékek hiánya tekintetében. "Rövid szkenneléseknél a MOTIF P2P-vel viszonylag kielégítő, 5/10-es értékelést kapott, míg egyetlen mozgáskorrekció sem ért el 3/10-nél kevesebbet" - mondta Chen.

Chen arra a következtetésre jutott, hogy a CAPTURE, P2P és MOTIF funkcióval használt gyors egyszeri MRI-vizsgálat kiváló minőségű 4D-MR képeket hozhat létre a lézió mozgástartományának meghatározásához és 3D-MR képeket a léziók körvonalazásához egy alacsony mező MRI-vezérelt linakon.