במצגת הטוב ביותר בפיזיקה ב- אסיפה שנתית של AAPM, סיהאו צ'ן תיאר כיצד ניתן להשתמש בסריקת MRI יחידה לניהול תנועה במהלך טיפולי הקרנות בהנחיית MR
עקומת נשימה in vivo (א). נתונים מ-200 החישורים הראשונים (מסומנים באדום) שימשו לשחזורי MRI בסריקה קצרה: שימוש ב-MCNUFFT ללא תיקון תנועה (ב) ושימוש ב-MOTIF עם P2P (ג). השחזור באמצעות MOTIF עם MCNUFFT מ-MRI בסריקה רגילה (2000 חישורים) משמש כתקן הזהב (d). (באדיבות: Sihao Chen)” width=”635″ גובה=”347″>
תנועת הנשימה יכולה להשפיע על היעילות והבטיחות של טיפול בקרינה בבית החזה ובבטן. עבור טיפולים באמצעות linac מונחה MRI, 4D-MRI בנשימה חופשית מהווה חלופה מבטיחה ל-4D-CT לניהול תנועה, המספקת ניגודיות מצוינת של רקמות רכות ללא קרינה מייננת. יש צורך בתמונות MR באיכות גבוהה ללא חפצי תנועה כדי לשרטט נגעים מרקמות רגילות. עם זאת, נכון לעכשיו, גישות מבוססות MR דורשות סריקות מרובות עם זמני סריקה משמעותיים.
כדי לענות על צרכים אלו, סיהאו צ'ן, הונגיו אן ועמיתים מאוניברסיטת וושינגטון בסנט לואיס מפתחים דרך להשתמש בסריקת MRI אחת לזיהוי תנועה, 4D-MRI עם פתרון תנועה ושחזור 3D-MRI משולב בתנועה. בנאום במפגש השנתי של AAPM בשבוע שעבר, חן הראה שזה אפשרי עם זמן רכישה של פחות מדקה, באמצעות שיטת MR בניווט עצמי עם שחזור תמונה מבוסס למידה עמוקה.
טכניקת שלושת השלבים מתחילה ברצף זיהוי תנועת נשימה בניווט עצמי הנקרא CAPTURE, שהוא גרסה של רצף ה-MRI של ערימת הכוכבים. החוקרים יישמו CAPTURE על ה-0.35 T ViewRay לינאק מונחית MRI והעריכה את הטכניקה המוצעת שלהם על ידי הדמיה של פנטום תנועתי נשימה ו-12 מתנדבים בריאים. הם ביצעו סריקות MRI רגילות באמצעות 2000 חישורים רדיאליים, עם זמן קליטה של 5-7 דקות. הם העריכו את הסריקה המלאה (2000 חישורים רדיאליים), כמו גם את 10% הראשונים של הנתונים, שנמשכו רק 30-40 שניות.
צ'ן שיתף כמה עקומות נשימה שזוהו ב-CAPTURE, שהדגימו את יכולתה של CAPTURE לזהות תנועת נשימה למרות דפוסי נשימה שונים בין נבדקים ובמהלך סריקות בודדות. ספקטרום התדר המקביל זיהו בבירור את מרכיבי התדר הבודדים.
לאחר מכן, הצוות השתמש באותות הנשימה הנמדדים כדי ליצור 4D-MRIs באמצעות שלוש טכניקות שחזור: טרנספורמציה של פורייה מהירה הפוכה מרובת סלילים (MCNUFFT) שאינה אחידה; חישה דחוסה; ושחזור Phase2Phase (P2P) מבוסס למידה עמוקה.
במחקר פנטום תנועה, הצוות שיחזר תמונות 4D-MR תוך שימוש ב-5 דקות או 30 שניות של נתונים. זיהוי התנועה של CAPTURE שיפר את הנראות של כדורים מוטבעים בפאנטום לרמה הנראית בתמונות אמת הקרקע. בסריקת ה-MRI הקצרה, שחזור P2P החזיר את חדות התמונה והפחית את שאר הדגימה בהשוואה לקו הבסיס הלא מתוקן.
עבור סריקות המטופלים, החוקרים השתמשו ב-200 החישורים הראשונים לשחזור סריקה קצרה (30 שניות), תוך שהם ראו ש-P2P עלה בבירור על שתי השיטות האחרות לשחזור 4D-MRI. לאחר מכן הם השתמשו ב-4D-MRI שנוצרו הן מסריקות של 30 שניות והן מסריקות של 5 דקות כדי להפיק שדות וקטורים של תנועה. חן ציין כי ההבדל בין השניים היה "מתון בהשוואה לטווח התנועה הכולל".
בשלב האחרון, שדות וקטור תנועה אלה משמשים לשחזור 3D-MRIs באמצעות מודל שחזור משולב בתנועה (MOTIF). תמונות 3D-MR של הפנטום הדגימו כי MOTIF הפחית חפצי תנועה ושיפר את איכות התמונה. במחקר המטופל, לתמונות סריקה קצרות (200 חישורים) ששוחזרו על ידי MOTIF היה יחס אות לרעש טוב יותר ופחות חפצי תנועה מאשר קו הבסיס הלא מתוקן, והדגימו "איכות תמונה צנועה" בהשוואה לתמונות סריקה רגילה (2000 חישורים) משוחזר על ידי MOTIF.
הטוב ביותר בפיזיקה: טיפול ב-MRI ו-FLASH פרוטונים רב מימדי
הצוות גם ביצע סקירה רדיולוגית עיוורת של 12 הנבדקים. תמונות ששוחזרו על ידי MOTIF תוך שימוש בכל מערך הנתונים קיבלו מעל 8/10 נקודות כאשר דירגו עבור חדות, ניגודיות והיעדר חפצי אמנות. "עבור סריקות קצרות, MOTIF עם P2P קיבל ציון סקירה משביע רצון יחסית של 5/10, בעוד שאף תיקון תנועה לא קיבל ציון נמוך מ-3/10", אמר צ'ן.
צ'ן הגיע למסקנה שסריקת MRI בודדת מהירה, בשימוש עם CAPTURE, P2P ו- MOTIF, יכולה ליצור תמונות 4D-MR באיכות גבוהה לקביעת טווח תנועת הנגע ותמונות 3D-MR לתיחום הנגע על לינאק מונחה MRI בשדה נמוך.
