Trong một bài thuyết trình về Vật lý hay nhất tại Hội nghị thường niên AAPM, Sihao Chen đã mô tả cách một lần quét MRI có thể được sử dụng để quản lý chuyển động trong quá trình xạ trị có hướng dẫn bằng MR
đường cong hô hấp in vivo ( a ). Dữ liệu từ 200 nan hoa đầu tiên (được đánh dấu màu đỏ) được sử dụng để tái tạo MRI quét ngắn: sử dụng MCNUFFT không điều chỉnh chuyển động (b) và sử dụng MOTIF với P2P (c). Việc tái tạo bằng MOTIF với MCNUFFT từ MRI quét thông thường (2000 nan hoa) đóng vai trò là tiêu chuẩn vàng (d). (Lịch sự: Sihao Chen)” width=”635″ Height=”347″>
Chuyển động của hô hấp có thể ảnh hưởng đến hiệu quả và độ an toàn của xạ trị ở vùng ngực và bụng. Đối với các phương pháp điều trị sử dụng linac có hướng dẫn bằng MRI, 4D-MRI thở tự do là một giải pháp thay thế đầy hứa hẹn cho 4D-CT để quản lý chuyển động, cung cấp độ tương phản mô mềm tuyệt vời mà không có bức xạ ion hóa. Hình ảnh MR chất lượng cao không có các đồ tạo tác chuyển động là cần thiết để mô tả các tổn thương từ mô bình thường. Tuy nhiên, hiện tại, các phương pháp tiếp cận dựa trên MR yêu cầu nhiều lần quét với thời gian quét đáng kể.
Để đáp ứng những nhu cầu này, Tư Hào Trần, Hồng Ngọc An và các đồng nghiệp tại Đại học Washington ở St. Louis đang phát triển một cách sử dụng một lần quét MRI để phát hiện chuyển động, 4D-MRI phân giải chuyển động và tái tạo 3D-MRI tích hợp chuyển động. Phát biểu tại Hội nghị thường niên AAPM tuần trước, Chen đã cho thấy rằng điều này có thể thực hiện được với thời gian thu thập dưới một phút, bằng cách sử dụng phương pháp MR tự điều hướng với việc tái tạo hình ảnh dựa trên học sâu.
Kỹ thuật ba giai đoạn bắt đầu với chuỗi phát hiện chuyển động hô hấp tự điều hướng được gọi là CAPTURE, là một biến thể của chuỗi MRI chồng sao. Các nhà nghiên cứu đã triển khai CAPTURE trên 0.35 T XemRay Máy linac hướng dẫn bằng MRI và đánh giá kỹ thuật được đề xuất của họ bằng cách chụp ảnh một bóng ma chuyển động hô hấp và 12 tình nguyện viên khỏe mạnh. Họ thực hiện quét MRI thông thường bằng cách sử dụng 2000 nan hoa xuyên tâm, với thời gian thu nhận là 5–7 phút. Họ đánh giá toàn bộ quá trình quét (2000 nan hướng tâm), cũng như 10% dữ liệu đầu tiên, chỉ mất 30–40 giây.
Chen đã chia sẻ một số ví dụ về đường cong hô hấp do CAPTURE phát hiện, chứng minh khả năng phát hiện chuyển động hô hấp của CAPTURE bất chấp các kiểu hô hấp khác nhau giữa các đối tượng và trong quá trình quét cá nhân. Phổ tần số tương ứng xác định rõ ràng các thành phần tần số riêng lẻ.
Tiếp theo, nhóm nghiên cứu sử dụng các tín hiệu hô hấp đo được để tạo ra 4D-MRI thông qua ba kỹ thuật tái tạo: biến đổi Fourier nhanh nghịch đảo không đồng nhất đa cuộn dây (MCNUFFT); cảm biến nén; và tái tạo Phase2Phase (P2P) dựa trên học sâu.
Trong một nghiên cứu về ảo ảnh chuyển động, nhóm đã tái tạo lại hình ảnh 4D-MR bằng cách sử dụng dữ liệu 5 phút hoặc 30 giây. Tính năng phát hiện chuyển động CAPTURE đã cải thiện khả năng hiển thị của các hình cầu được nhúng trong bóng ma đến mức được nhìn thấy trong hình ảnh chân thực mặt đất. Trong quá trình quét MRI ngắn, việc tái tạo P2P đã khôi phục độ sắc nét của hình ảnh và giảm bớt các hiện vật lấy mẫu so với đường cơ sở không được chỉnh sửa.
Đối với quét bệnh nhân, các nhà nghiên cứu đã sử dụng 200 nan hoa đầu tiên để tái tạo quét ngắn (30 giây), quan sát thấy rằng P2P rõ ràng vượt trội hơn hai phương pháp khác để tái tạo 4D-MRI. Sau đó, họ sử dụng 4D-MRI được tạo ra từ cả quá trình quét 30 giây và 5 phút để lấy ra các trường vectơ chuyển động. Chen lưu ý rằng sự khác biệt giữa cả hai là "vừa phải so với phạm vi chuyển động tổng thể".
Trong bước cuối cùng, các trường vectơ chuyển động này được sử dụng để tái tạo lại 3D-MRI bằng mô hình tái tạo tích hợp chuyển động (MOTIF). Hình ảnh 3D-MR của bóng ma đã chứng minh rằng MOTIF làm giảm các đồ tạo tác chuyển động và cải thiện chất lượng hình ảnh. Trong nghiên cứu trên bệnh nhân, hình ảnh quét ngắn (200 nan hoa) được tái tạo bởi MOTIF có tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu tốt hơn và ít đồ tạo tác chuyển động hơn so với đường cơ sở không được hiệu chỉnh và cho thấy “chất lượng hình ảnh khiêm tốn” so với hình ảnh quét thông thường (2000 nan hoa) được tái tạo bởi MOTIF.
Tốt nhất về vật lý: MRI đa chiều và liệu pháp FLASH proton
Nhóm nghiên cứu cũng đã thực hiện một đánh giá phóng xạ mù của 12 đối tượng. Hình ảnh được MOTIF tái tạo bằng cách sử dụng toàn bộ tập dữ liệu ghi được hơn 8/10 điểm khi được đánh giá về độ sắc nét, độ tương phản và thiếu hiện vật. Chen cho biết: “Đối với các lần quét ngắn, MOTIF với P2P nhận được điểm đánh giá tương đối khả quan là 5/10, trong khi không có chỉnh sửa chuyển động nào đạt dưới 3/10.
Chen kết luận rằng một lần quét MRI đơn nhanh, được sử dụng với CAPTURE, P2P và MOTIF, có thể tạo ra hình ảnh 4D-MR chất lượng cao để xác định phạm vi chuyển động của tổn thương và hình ảnh 3D-MR để xác định tổn thương trên linac hướng dẫn bằng MRI trường thấp.
