V predstavitvi Best-in-Physics na Letno srečanje AAPM, Sihao Chen je opisal, kako se lahko en sam MRI pregled uporabi za upravljanje gibanja med radioterapijo, vodeno z MR.
dihalna krivulja in vivo (a). Podatki iz prvih 200 naper (označenih z rdečo) so bili uporabljeni za rekonstrukcije MRI s kratkim skeniranjem: z uporabo MCNUFFT brez korekcije gibanja (b) in z uporabo MOTIF s P2P (c). Rekonstrukcija z uporabo MOTIF z MCNUFFT iz rednega skeniranja MRI (2000 naper) služi kot zlati standard (d). (Z dovoljenjem: Sihao Chen)” width=”635″ height=”347″>
Dihalno gibanje lahko vpliva na učinkovitost in varnost radioterapije v prsnem košu in trebuhu. Pri zdravljenju z uporabo linaka, ki ga vodi MRI, je 4D-MRI s prostim dihanjem obetavna alternativa 4D-CT za upravljanje gibanja, saj zagotavlja odličen kontrast mehkih tkiv brez ionizirajočega sevanja. Za razmejitev lezij od normalnega tkiva so potrebne visokokakovostne MR slike brez artefaktov gibanja. Trenutno pa pristopi, ki temeljijo na MR, zahtevajo več skeniranj z znatnimi časi skeniranja.
Da bi zadovoljili te potrebe, Sihao Chen, Hongyu An in sodelavci na Univerzi Washington v St. Louisu razvijajo način za uporabo enega samega MRI skeniranja za zaznavanje gibanja, 4D-MRI z ločljivostjo gibanja in 3D-MRI rekonstrukcijo integriranega gibanja. Chen je prejšnji teden govoril na letnem srečanju AAPM in pokazal, da je to mogoče s časom pridobivanja, krajšim od minute, z uporabo samonavigacijske metode MR z rekonstrukcijo slike, ki temelji na globokem učenju.
Tristopenjska tehnika se začne s samonavigiranim zaporedjem zaznavanja dihalnega gibanja, imenovanim CAPTURE, ki je različica zaporedja MRI z nizom zvezd. Raziskovalci so implementirali CAPTURE na 0.35 T ViewRay MRI-vodeni linac in ovrednotili njihovo predlagano tehniko s slikanjem fantoma dihanja in 12 zdravih prostovoljcev. Izvajali so redne MRI preglede z uporabo 2000 radialnih naper, s časom pridobivanja 5–7 minut. Ocenili so celotno skeniranje (2000 radialnih naper), pa tudi prvih 10 % podatkov, kar je trajalo le 30–40 s.
Chen je delil nekaj primerov dihalnih krivulj, ki jih je zaznal CAPTURE, ki so pokazale sposobnost CAPTURE zaznati dihalno gibanje kljub različnim dihalnim vzorcem med osebami in med posameznimi skeniranji. Ustrezni frekvenčni spektri so jasno identificirali posamezne frekvenčne komponente.
Nato je ekipa uporabila izmerjene dihalne signale za ustvarjanje 4D-MRI s tremi rekonstrukcijskimi tehnikami: neenotna inverzna hitra Fourierjeva transformacija z več tuljavami (MCNUFFT); stisnjeno zaznavanje; in rekonstrukcijo Phase2Phase (P2P), ki temelji na globokem učenju.
V študiji fantoma gibanja je ekipa rekonstruirala 4D-MR slike z uporabo 5 minut ali 30 s podatkov. Zaznavanje gibanja CAPTURE je izboljšalo vidnost vdelanih krogel v fantomu na raven, ki jo vidimo na resničnih slikah na tleh. Pri kratkem MRI pregledu je rekonstrukcija P2P obnovila ostrino slike in zmanjšala artefakte premajhnega vzorčenja v primerjavi z nepopravljeno osnovno linijo.
Za skeniranje bolnikov so raziskovalci uporabili prvih 200 naper za rekonstrukcijo kratkega skeniranja (30 s), pri čemer so opazili, da je P2P očitno presegel drugi dve metodi za rekonstrukcijo 4D-MRI. Nato so uporabili 4D-MRI, ustvarjene iz 30-sekundnega in 5-minutnega skeniranja, da bi izpeljali vektorska polja gibanja. Chen je opozoril, da je razlika med obema "zmerna v primerjavi s celotnim obsegom gibanja".
V zadnjem koraku se ta polja vektorjev gibanja uporabijo za rekonstrukcijo 3D-MRI s pomočjo modela integrirane rekonstrukcije gibanja (MOTIF). 3D-MR slike fantoma so pokazale, da je MOTIF zmanjšal artefakte gibanja in izboljšal kakovost slike. V študiji s pacienti so imele slike kratkega skeniranja (200 krakov), ki jih je rekonstruiral MOTIF, boljše razmerje med signalom in šumom in manj artefaktov gibanja kot nepopravljena osnovna linija ter pokazale "skromno kakovost slike" v primerjavi s slikami običajnega skeniranja (2000 napere) rekonstruiral MOTIF.
Najboljši v fiziki: večdimenzionalni MRI in protonska terapija FLASH
Ekipa je izvedla tudi slepi radiološki pregled 12 oseb. Slike, ki jih je rekonstruiral MOTIF z uporabo celotnega nabora podatkov, so dosegle več kot 8/10 točk pri ocenjevanju ostrine, kontrasta in pomanjkanja artefaktov. »Pri kratkih pregledih je MOTIF s P2P prejel razmeroma zadovoljivo oceno 5/10, medtem ko noben popravek gibanja ni dosegel manj kot 3/10,« je dejal Chen.
Chen je sklenil, da lahko hitro enojno MRI skeniranje, ki se uporablja s CAPTURE, P2P in MOTIF, ustvari visokokakovostne 4D-MR slike za določanje obsega gibanja lezije in 3D-MR slike za razmejitev lezije na nizkopoljskem MRI vodenem linaku.
