У презентації Best-in-Physics на Щорічні збори AAPM, Сіхао Чен описав, як одне сканування МРТ можна використовувати для керування рухами під час променевої терапії під контролем МРТ
дихальна крива in vivo (а). Дані з перших 200 спиць (позначених червоним) були використані для реконструкцій МРТ короткого сканування: за допомогою MCNUFFT без корекції руху (b) і за допомогою MOTIF з P2P (c). Золотим стандартом є реконструкція з використанням MOTIF з MCNUFFT зі звичайного МРТ (2000 спиць) (d). (З дозволу: Sihao Chen)” width=”635″ height=”347″>
Дихальний рух може вплинути на ефективність і безпеку променевої терапії в грудній клітці та черевній порожнині. Для лікування з використанням лінакоса під керуванням МРТ 4D-МРТ із вільним диханням є багатообіцяючою альтернативою 4D-КТ для керування рухами, забезпечуючи чудовий контраст м’яких тканин без іонізуючого випромінювання. Щоб відмежувати ураження від нормальної тканини, необхідні високоякісні МРТ-зображення без артефактів руху. Однак наразі підходи на основі МРТ вимагають багаторазового сканування зі значним часом сканування.
Щоб задовольнити ці потреби, Сіхао Чен, Хонг'ю Ан і його колеги з Університету Вашингтона в Сент-Луїсі розробляють спосіб використання одного МРТ-сканування для виявлення руху, 4D-МРТ із визначенням руху та 3D-МРТ-реконструкції з інтегрованим рухом. Виступаючи на минулому тижневому щорічному засіданні AAPM, Чень показав, що це можливо з часом отримання менше хвилини, використовуючи самонавігаційний метод МР з глибокою реконструкцією зображення на основі навчання.
Триетапна техніка починається з послідовності виявлення дихальних рухів із самостійною навігацією під назвою CAPTURE, яка є варіантом послідовності МРТ зі стеком зірок. Дослідники застосували CAPTURE на 0.35 T ViewRay Лінак під керуванням МРТ і оцінили запропоновану техніку шляхом зображення фантома дихальних рухів і 12 здорових добровольців. Вони проводили регулярне МРТ-сканування з використанням 2000 радіальних спиць із часом отримання даних 5–7 хв. Вони оцінили повне сканування (2000 радіальних спиць), а також перші 10% даних, що зайняло лише 30–40 с.
Чен поділився кількома прикладами дихальних кривих, визначених CAPTURE, які продемонстрували здатність CAPTURE виявляти дихальні рухи, незважаючи на різні моделі дихання між суб’єктами та під час індивідуального сканування. Відповідні частотні спектри чітко ідентифікували окремі частотні компоненти.
Далі команда використала виміряні дихальні сигнали для створення 4D-МРТ за допомогою трьох методів реконструкції: нерівномірне зворотне швидке перетворення Фур’є з кількома котушками (MCNUFFT); стиснене зондування; і реконструкція Phase2Phase (P2P) на основі глибокого навчання.
У дослідженні фантома руху команда реконструювала 4D-MR-зображення, використовуючи 5 хвилин або 30 секунд даних. Виявлення руху CAPTURE покращило видимість вбудованих сфер у фантомі до рівня, який можна побачити на наземних зображеннях. Під час короткого МРТ-сканування реконструкція P2P відновила чіткість зображення та зменшила артефакти недостатньої вибірки порівняно з невиправленою базовою лінією.
Для сканування пацієнтів дослідники використали перші 200 спиць для короткострокової (30 с) реконструкції, спостерігаючи, що P2P явно перевершує два інші методи реконструкції 4D-МРТ. Потім вони використовували 4D-МРТ, створені з 30-секундного та 5-хвилинного сканування, щоб отримати векторні поля руху. Чень зазначив, що різниця між ними була «помірною порівняно із загальним діапазоном рухів».
На останньому етапі ці векторні поля руху використовуються для реконструкції 3D-МРТ за допомогою моделі інтегрованої реконструкції руху (MOTIF). 3D-MR зображення фантома продемонстрували, що MOTIF зменшує артефакти руху та покращує якість зображення. У дослідженні пацієнтів короткі скановані зображення (200 спиць), реконструйовані за допомогою MOTIF, мали краще співвідношення сигнал/шум і менше артефактів руху, ніж базова лінія без корекції, і продемонстрували «скромну якість зображення» порівняно зі звичайними сканованими зображеннями (2000 р. спиці) реконструйовано MOTIF.
Найкраще з фізики: багатовимірна МРТ і протонна терапія FLASH
Команда також виконала сліпий радіологічний огляд 12 суб’єктів. Зображення, реконструйовані за допомогою MOTIF з використанням усього набору даних, отримали понад 8/10 балів за різкістю, контрастністю та відсутністю артефактів. «Для коротких сканувань MOTIF з P2P отримав відносно задовільну оцінку 5/10, тоді як без корекції руху було оцінено менше 3/10», — сказав Чен.
Чен дійшов висновку, що швидке одноразове МРТ-сканування, яке використовується з CAPTURE, P2P і MOTIF, може генерувати високоякісні 4D-MR-зображення для визначення діапазону руху ураження та 3D-MR-зображення для окреслення ураження на низькопольному МРТ-наведеному лінаковому апараті.
