ในการนำเสนอ Best-in-Physics ที่ การประชุมประจำปี AAPM, สีห่าว เฉิน อธิบายว่าการสแกนด้วย MRI เพียงครั้งเดียวสามารถใช้สำหรับการจัดการการเคลื่อนไหวในระหว่างการฉายรังสีด้วย MR-guided ได้อย่างไร
เส้นโค้งการหายใจในร่างกาย (a) ข้อมูลจาก 200 ซี่แรก (เครื่องหมายสีแดง) ถูกใช้สำหรับการสร้าง MRI สแกนระยะสั้น: ใช้ MCNUFFT โดยไม่มีการแก้ไขการเคลื่อนไหว (b) และใช้ MOTIF กับ P2P (c) การสร้างใหม่โดยใช้ MOTIF ด้วย MCNUFFT จาก MRI สแกนปกติ (2000 ซี่) ทำหน้าที่เป็นมาตรฐานทองคำ (d) (มารยาท: สีห่าวเฉิน)” width=”635″ height=”347″>
การเคลื่อนไหวของทางเดินหายใจอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพและความปลอดภัยของการฉายรังสีในทรวงอกและช่องท้อง สำหรับการรักษาโดยใช้ MRI-guided linac 4D-MRI แบบหายใจอิสระเป็นทางเลือกที่ดีกว่า 4D-CT สำหรับการจัดการการเคลื่อนไหว โดยให้ความคมชัดของเนื้อเยื่ออ่อนที่ยอดเยี่ยมโดยไม่มีรังสีไอออไนซ์ จำเป็นต้องใช้ภาพ MR คุณภาพสูงที่ปราศจากวัตถุเคลื่อนไหวเพื่อระบุรอยโรคจากเนื้อเยื่อปกติ อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบัน วิธีการแบบ MR-based จำเป็นต้องมีการสแกนหลายครั้งโดยใช้เวลาสแกนมาก
เพื่อตอบสนองความต้องการเหล่านี้ สีห่าวเฉิน, หงหยู อัน และเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยวอชิงตันในเซนต์หลุยส์กำลังพัฒนาวิธีการใช้การสแกน MRI เดียวสำหรับการตรวจจับการเคลื่อนไหว 4D-MRI ที่แก้ไขด้วยการเคลื่อนไหวและการสร้าง 3D-MRI ที่รวมการเคลื่อนไหว เฉินกล่าวในการประชุมประจำปีของ AAPM เมื่อสัปดาห์ที่แล้วว่าสิ่งนี้เป็นไปได้ด้วยเวลาไม่ถึงหนึ่งนาที โดยใช้วิธีการ MR แบบนำทางด้วยตนเองพร้อมการสร้างภาพขึ้นใหม่โดยใช้การเรียนรู้เชิงลึก
เทคนิคสามขั้นตอนเริ่มต้นด้วยลำดับการตรวจจับการเคลื่อนไหวของระบบทางเดินหายใจด้วยตนเองที่เรียกว่า CAPTURE ซึ่งเป็นตัวแปรของลำดับ MRI แบบกองซ้อนของดาว นักวิจัยใช้ CAPTURE บน 0.35 T วิวเรย linac ที่นำโดย MRI และประเมินเทคนิคที่เสนอโดยการสร้างภาพหลอนการเคลื่อนไหวทางเดินหายใจและอาสาสมัครที่มีสุขภาพดี 12 คน พวกเขาทำการสแกน MRI เป็นประจำโดยใช้ซี่ล้อรัศมี 2000 ครั้งโดยใช้เวลา 5-7 นาที พวกเขาประเมินการสแกนแบบเต็ม (2000 ซี่ล้อรัศมี) เช่นเดียวกับ 10% แรกของข้อมูล ซึ่งใช้เวลาเพียง 30-40 วินาที
Chen ได้แบ่งปันตัวอย่างบางส่วนเกี่ยวกับเส้นโค้งระบบทางเดินหายใจที่ตรวจพบโดย CAPTURE ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความสามารถของ CAPTURE ในการตรวจจับการเคลื่อนไหวของระบบทางเดินหายใจ แม้จะมีรูปแบบการหายใจที่แตกต่างกันระหว่างอาสาสมัครและระหว่างการสแกนแต่ละครั้ง สเปกตรัมความถี่ที่สอดคล้องกันระบุส่วนประกอบความถี่แต่ละส่วนอย่างชัดเจน
ถัดไป ทีมงานใช้สัญญาณทางเดินหายใจที่วัดได้เพื่อสร้าง 4D-MRI ผ่านเทคนิคการสร้างใหม่ 2 แบบ ได้แก่ การแปลงฟูเรียร์แบบเร็วแบบหลายขดลวดหลายขดลวดแบบผกผัน (MCNUFFT); บีบอัดความรู้สึก; และการสร้างใหม่ Phase2Phase (PXNUMXP) แบบ Deep Learning
ในการศึกษา Motion Phantom ทีมงานได้สร้างภาพ 4D-MR ขึ้นใหม่โดยใช้ข้อมูล 5 นาทีหรือ 30 วินาที การตรวจจับการเคลื่อนไหว CAPTURE ปรับปรุงการมองเห็นของทรงกลมที่ฝังอยู่ในภาพหลอนให้อยู่ในระดับที่เห็นในภาพความจริงภาคพื้นดิน ในการสแกนด้วย MRI แบบสั้น การสร้าง P2P ใหม่ได้คืนค่าความคมชัดของภาพและลดการสุ่มตัวอย่างวัตถุเมื่อเทียบกับค่าพื้นฐานที่ไม่ได้รับการแก้ไข
สำหรับการสแกนผู้ป่วย นักวิจัยใช้ 200 ซี่แรกสำหรับการสร้างใหม่ด้วยการสแกนระยะสั้น (30 วินาที) โดยสังเกตว่า P2P มีประสิทธิภาพเหนือกว่าอีกสองวิธีในการสร้าง 4D-MRI อย่างชัดเจน จากนั้นจึงใช้ 4D-MRI ที่สร้างขึ้นจากการสแกนทั้ง 30 วินาทีและ 5 นาที เพื่อให้ได้มาซึ่งฟิลด์เวกเตอร์การเคลื่อนไหว Chen ตั้งข้อสังเกตว่าความแตกต่างระหว่างทั้งสองคือ “ปานกลางเมื่อเทียบกับช่วงการเคลื่อนไหวโดยรวม”
ในขั้นตอนสุดท้าย ฟิลด์เวกเตอร์การเคลื่อนไหวเหล่านี้ถูกใช้เพื่อสร้าง 3D-MRI ขึ้นใหม่โดยใช้แบบจำลองการสร้างใหม่แบบรวมการเคลื่อนไหว (MOTIF) ภาพ 3D-MR ของ Phantom แสดงให้เห็นว่า MOTIF ลดสิ่งประดิษฐ์จากการเคลื่อนไหวและปรับปรุงคุณภาพของภาพ ในการศึกษาผู้ป่วย ภาพสแกนระยะสั้น (200 ซี่) ที่สร้างใหม่โดย MOTIF มีอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนที่ดีกว่าและมีสิ่งประดิษฐ์ในการเคลื่อนไหวน้อยกว่าเส้นพื้นฐานที่ไม่ได้รับการแก้ไข และแสดง "คุณภาพของภาพในระดับปานกลาง" เมื่อเทียบกับภาพที่สแกนปกติ (2000 ซี่ล้อ) สร้างขึ้นใหม่โดย MOTIF
ดีที่สุดในฟิสิกส์: MRI หลายมิติและการรักษาด้วยโปรตอน FLASH
ทีมงานยังได้ทบทวนการตรวจทางรังสีวิทยาของอาสาสมัครทั้ง 12 ราย รูปภาพที่สร้างใหม่โดย MOTIF โดยใช้ชุดข้อมูลทั้งหมดได้คะแนนมากกว่า 8/10 คะแนน เมื่อให้คะแนนด้านความคมชัด คอนทราสต์ และการขาดสิ่งแปลกปลอม “สำหรับการสแกนระยะสั้น MOTIF ที่มี P2P ได้รับคะแนนรีวิวที่ค่อนข้างน่าพอใจที่ 5/10 ในขณะที่ไม่มีการแก้ไขการเคลื่อนไหวใดได้คะแนนน้อยกว่า 3/10” Chen กล่าว
Chen สรุปว่าการสแกนด้วย MRI ครั้งเดียวอย่างรวดเร็ว ซึ่งใช้กับ CAPTURE, P2P และ MOTIF สามารถสร้างภาพ 4D-MR คุณภาพสูงสำหรับการกำหนดช่วงการเคลื่อนไหวของรอยโรค และภาพ 3D-MR สำหรับการแยกรอยโรคบน linac ที่นำทางด้วย MRI แบบสนามต่ำ
