En İyi Fizik sunumunda AAPM Yıllık Toplantısı, Sihao Chen, MR kılavuzlu radyoterapi sırasında hareket yönetimi için tek bir MRI taramasının nasıl kullanılabileceğini anlattı.
in vivo solunum eğrisi (a). İlk 200 konuşmacıdan (kırmızı ile işaretlenmiş) gelen veriler, kısa taramalı MRI rekonstrüksiyonları için kullanıldı: hareket düzeltmesi olmadan MCNUFFT kullanarak (b) ve P2P ile MOTIF kullanarak (c). Normal taramalı MRI'dan (2000 konuşmacı) MCNUFFT ile MOTIF kullanılarak yapılan rekonstrüksiyon altın standart (d) olarak hizmet eder. (Nezaket: Sihao Chen)” genişlik=”635″ yükseklik=”347″>
Solunum hareketi, göğüs ve karın bölgesindeki radyasyon tedavisinin etkinliğini ve güvenliğini etkileyebilir. MRI kılavuzluğunda bir linac kullanan tedaviler için, serbest nefes alan 4D-MRI, hareket yönetimi için 4D-CT'ye umut verici bir alternatiftir ve iyonlaştırıcı radyasyon olmadan mükemmel yumuşak doku kontrastı sağlar. Lezyonları normal dokudan ayırmak için hareket artefaktları içermeyen yüksek kaliteli MR görüntüleri gereklidir. Ancak şu anda, MR tabanlı yaklaşımlar, önemli tarama süreleriyle birden fazla tarama gerektirir.
Bu ihtiyaçları karşılamak için, Sihao Chen, Hongyu An ve St. Louis'deki Washington Üniversitesi'ndeki meslektaşları, hareket algılama, hareket çözümlü 4D-MRI ve hareketle tümleşik 3D-MRI rekonstrüksiyonu için tek bir MRI taraması kullanmanın bir yolunu geliştiriyorlar. Geçen haftaki AAPM Yıllık Toplantısında konuşan Chen, derin öğrenme tabanlı görüntü rekonstrüksiyonu ile kendi kendine gezinen bir MR yöntemi kullanarak bunun bir dakikadan daha kısa bir satın alma süresiyle mümkün olduğunu gösterdi.
Üç aşamalı teknik, yıldız yığını MRI dizisinin bir çeşidi olan CAPTURE adlı kendi kendine yönlendirilen bir solunum hareketi algılama dizisiyle başlar. Araştırmacılar, 0.35 T üzerinde CAPTURE uyguladılar. Görünüm Işını MRG kılavuzluğunda linac ve önerilen teknikleri bir solunum hareket fantomu ve 12 sağlıklı gönüllü görüntüleyerek değerlendirdi. 2000-5 dakikalık bir alım süresi ile 7 radyal tel kullanarak düzenli MRI taramaları gerçekleştirdiler. Tam taramayı (2000 radyal tel) ve sadece 10-30 s süren verilerin ilk %40'unu değerlendirdiler.
Chen, CAPTURE'ın denekler arasında ve bireysel taramalar sırasında farklı solunum paternlerine rağmen solunum hareketini algılama yeteneğini gösteren bazı örnek CAPTURE tarafından algılanan solunum eğrileri paylaştı. Karşılık gelen frekans spektrumları, bireysel frekans bileşenlerini açıkça tanımladı.
Daha sonra ekip, ölçülen solunum sinyallerini üç yeniden yapılandırma tekniği ile 4D-MRI'lar oluşturmak için kullandı: çok bobinli, tek biçimli olmayan ters hızlı Fourier dönüşümü (MCNUFFT); sıkıştırılmış algılama; ve derin öğrenme tabanlı Phase2Phase (P2P) rekonstrüksiyonu.
Bir hareketli fantom çalışmasında ekip, 4 dakikalık veya 5 saniyelik verileri kullanarak 30D-MR görüntülerini yeniden yapılandırdı. CAPTURE hareket algılama, fantomdaki gömülü kürelerin görünürlüğünü, yer gerçeği görüntülerinde görülen seviyeye yükseltti. Kısa MRI taramasında, P2P rekonstrüksiyonu, düzeltilmemiş taban çizgisine kıyasla görüntü netliğini geri yükledi ve yetersiz örnekleme artefaktlarını azalttı.
Hasta taramaları için, araştırmacılar kısa taramalı (200 sn) rekonstrüksiyon için ilk 30 teli kullandılar ve P2P'nin 4D-MRI rekonstrüksiyonu için diğer iki yöntemden açıkça daha iyi performans gösterdiğini gözlemlediler. Daha sonra hareket vektörü alanlarını elde etmek için hem 4 s hem de 30 dakikalık taramalardan oluşturulan 5D-MRI'ları kullandılar. Chen, ikisi arasındaki farkın "genel hareket aralığına kıyasla orta" olduğunu kaydetti.
Son adımda, bu hareket vektörü alanları, bir hareket entegre rekonstrüksiyon (MOTIF) modeli kullanılarak 3D-MRI'ları yeniden oluşturmak için kullanılır. Fantomun 3D-MR görüntüleri, MOTIF'in hareket artefaktlarını azalttığını ve görüntü kalitesini iyileştirdiğini gösterdi. Hasta çalışmasında, MOTIF tarafından yeniden oluşturulan kısa tarama görüntüleri (200 tel), düzeltilmemiş taban çizgisinden daha iyi sinyal-gürültü oranına ve daha az hareket artefaktına sahipti ve normal tarama görüntülerine kıyasla "mütevazı görüntü kalitesi" gösterdi (2000 konuşmacı) MOTIF tarafından yeniden inşa edildi.
Fizikte en iyisi: çok boyutlu MRI ve FLASH proton tedavisi
Ekip ayrıca 12 deneğin kör bir radyolojik incelemesini gerçekleştirdi. Tüm veri seti kullanılarak MOTIF tarafından yeniden oluşturulan görüntüler, netlik, kontrast ve artefakt eksikliği açısından derecelendirildiklerinde 8/10 puanın üzerinde puan aldı. Chen, "Kısa taramalar için, P2P'li MOTIF, 5/10'luk nispeten tatmin edici bir inceleme puanı alırken, hiçbir hareket düzeltmesi 3/10'dan daha düşük puan almadı" dedi.
Chen, CAPTURE, P2P ve MOTIF ile birlikte kullanılan hızlı bir tekli MRI taramasının, lezyon hareket aralığının belirlenmesi için yüksek kaliteli 4D-MR görüntüleri ve düşük alanlı MRI kılavuzlu bir linac üzerinde lezyon tanımlaması için 3D-MR görüntüleri oluşturabileceği sonucuna vardı.
