Best-in-Physics 프레젠테이션에서 AAPM 연례 회의, Sihao Chen은 MR 유도 방사선 요법 동안 단일 MRI 스캔을 동작 관리에 사용할 수 있는 방법을 설명했습니다.
생체 내 호흡 곡선(a). 처음 200개 스포크(빨간색으로 표시)의 데이터는 모션 보정 없이 MCNUFFT 사용(b) 및 P2P와 함께 MOTIF 사용(c)과 같은 단시간 스캔 MRI 재구성에 사용되었습니다. 일반 스캔 MRI(2000개 쐐기)에서 MCNUFFT와 함께 MOTIF를 사용한 재구성이 표준(d) 역할을 합니다. (제공: 천시하오)” 너비=”635″ 높이=”347″>
호흡 운동은 흉부와 복부에서 방사선 요법의 효능과 안전성에 영향을 미칠 수 있습니다. MRI 유도 라이낙을 사용하는 치료의 경우 자유 호흡 4D-MRI는 운동 관리를 위한 4D-CT의 유망한 대안으로, 이온화 방사선이 없는 우수한 연조직 대조를 제공합니다. 정상 조직의 병변을 묘사하려면 움직임 인공물이 없는 고품질 MR 이미지가 필요합니다. 그러나 현재 MR 기반 접근 방식은 상당한 스캔 시간과 함께 다중 스캔이 필요합니다.
이러한 요구를 충족시키기 위해, 첸 시하오, 안홍유 세인트루이스에 있는 워싱턴 대학의 동료들은 동작 감지, 동작 분해 4D-MRI 및 동작 통합 3D-MRI 재구성을 위해 단일 MRI 스캔을 사용하는 방법을 개발하고 있습니다. 지난 주 AAPM 연례 회의에서 Chen은 딥 러닝 기반 이미지 재구성이 포함된 자체 탐색 MR 방법을 사용하여 XNUMX분 미만의 획득 시간으로 이것이 가능함을 보여주었습니다.
0.35단계 기술은 별 스택 MRI 시퀀스의 변형인 CAPTURE라는 자체 탐색 호흡 동작 감지 시퀀스로 시작합니다. 연구원들은 XNUMX T에서 CAPTURE를 구현했습니다. 뷰레이 MRI 유도 라이낙과 호흡 운동 팬텀과 12명의 건강한 지원자를 이미징하여 제안된 기술을 평가했습니다. 그들은 2000-5분의 획득 시간으로 7개의 방사형 스포크를 사용하여 정기적인 MRI 스캔을 수행했습니다. 그들은 전체 스캔(2000개의 방사형 스포크)과 데이터의 처음 10%를 평가했으며 단 30~40초가 소요되었습니다.
Chen은 CAPTURE에서 감지한 호흡 곡선의 예를 공유했는데, 이는 대상 간의 호흡 패턴이 다르고 개별 스캔 중에도 호흡 동작을 감지하는 CAPTURE의 능력을 보여줍니다. 해당 주파수 스펙트럼은 개별 주파수 성분을 명확하게 식별했습니다.
다음으로, 팀은 측정된 호흡 신호를 사용하여 4가지 재구성 기술을 통해 2D-MRI를 생성했습니다. 다중 코일 비균일 역 고속 푸리에 변환(MCNUFFT); 압축 감지; 및 딥 러닝 기반 Phase2Phase(PXNUMXP) 재구성.
모션 팬텀 연구에서 팀은 4분 또는 5초의 데이터를 사용하여 30D-MR 이미지를 재구성했습니다. CAPTURE 모션 감지는 팬텀에 포함된 구체의 가시성을 실측 이미지에서 볼 수 있는 수준으로 개선했습니다. 짧은 MRI 스캔에서 P2P 재구성은 보정되지 않은 기준선과 비교하여 이미지 선명도를 복원하고 언더샘플링 인공물을 줄였습니다.
환자 스캔의 경우 연구원들은 짧은 스캔(200초) 재구성을 위해 처음 30개의 스포크를 사용하여 P2P가 4D-MRI 재구성을 위한 다른 두 가지 방법보다 분명히 우수함을 관찰했습니다. 그런 다음 그들은 4초 및 30분 스캔에서 생성된 5D-MRI를 사용하여 모션 벡터 필드를 도출했습니다. Chen은 둘 사이의 차이가 "전체 동작 범위에 비해 보통"이라고 언급했습니다.
마지막 단계에서 이러한 움직임 벡터 필드는 움직임 통합 재구성(MOTIF) 모델을 사용하여 3D-MRI를 재구성하는 데 사용됩니다. 팬텀의 3D-MR 이미지는 MOTIF가 모션 인공물을 줄이고 이미지 품질을 향상시키는 것으로 나타났습니다. 환자 연구에서 MOTIF로 재구성한 짧은 스캔 이미지(200개 스포크)는 보정되지 않은 기준선보다 신호 대 잡음비가 더 좋고 모션 인공물이 적었으며 일반 스캔 이미지(2000 스포크) MOTIF에서 재구성했습니다.
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팀은 또한 12명의 대상에 대해 맹검 방사선학적 검토를 수행했습니다. MOTIF가 전체 데이터 세트를 사용하여 재구성한 이미지는 선명도, 대비 및 인공물 부족으로 평가될 때 8/10점 이상을 받았습니다. Chen은 "짧은 스캔의 경우 P2P가 있는 MOTIF는 5/10이라는 비교적 만족스러운 리뷰 점수를 받은 반면 모션 보정이 없는 경우 3/10 미만의 점수를 받았습니다."라고 말했습니다.
Chen은 CAPTURE, P2P 및 MOTIF와 함께 사용되는 신속한 단일 MRI 스캔이 병변 움직임 범위 결정을 위한 고품질 4D-MR 이미지와 저시야 MRI 유도 라이낙에서 병변 묘사를 위한 3D-MR 이미지를 생성할 수 있다고 결론지었습니다.
