stringtranslate.com

4DCT

Движение легких в 4DCT

Четырехмерная компьютерная томография ( 4DCT ) — это тип сканирования КТ , который записывает несколько изображений с течением времени. Он позволяет воспроизводить сканирование как видео, так что можно наблюдать физиологические процессы и отслеживать внутреннее движение. Название происходит от добавления времени (как четвертого измерения ) к традиционной трехмерной компьютерной томографии . В качестве альтернативы, фаза определенного процесса, такого как дыхание , может считаться четвертым измерением. [1]

Флюороскопия — это метод, аналогичный 4DCT, однако он относится к введению временного элемента в 2D- плоскостную рентгенографию , а не в 3D-КТ. [2] [3] [4] [5]

Приложения

Радиотерапия

4DCT используется при планировании лучевой терапии для снижения доз облучения здоровых органов, таких как сердце или легкие. Большая часть лучевой терапии планируется с использованием результатов 3D КТ. 3D-сканирование в основном представляет собой моментальный снимок тела в определенный момент времени, однако из-за времени получения, когда пациент, вероятно, двигался каким-либо образом (даже если только дышал), в 3D-сканировании будет присутствовать элемент размытия или усреднения. [6] Когда дело доходит до планирования лечения, это движение может означать меньшую точность позиционирования лечебных пучков и снизить вероятность повторяемой настройки на линейном ускорителе , когда дело доходит до лечения. [7]

Чтобы минимизировать физические движения пациента, обычно используется некоторая иммобилизация. Чтобы преодолеть физиологическое движение, такое как дыхание, 4DCT получает изображения в диапазоне времени и положений, что позволяет визуализировать степень движения (например, от максимального вдоха до максимального выдоха). Затем можно разработать план лечения, зная полный спектр возможных положений важных органов и самой опухоли (цели). [8]

4DCT обычно включает в себя технику стробирования , например, отслеживание дыхания, так что получение изображения автоматически запускается в заданные точки. [9] Такое стробирование также может применяться при лечении, когда луч радиотерапии включается только в определенные точки цикла дыхания (как в технике глубокого вдоха с задержкой дыхания ). [10]

Диагностическая радиология

4DCT начали использовать для диагностических радиологических процедур, например, для изучения проблем с суставами , сердечного цикла и вымывания контраста из паращитовидных желез . Недостатки 4DCT для диагностических целей включают большие и сложные наборы данных и повышенную дозу облучения пациента. [11]

Методы реконструкции

4DCT направлен на визуализацию временной динамики 3D-образца с достаточно высоким временным и пространственным разрешением . Последовательные временные кадры обычно получаются путем последовательного сканирования с последующей независимой реконструкцией каждого 3D-набора данных. Такой подход требует большого количества проекций для каждого сканирования для получения изображений с достаточным качеством (с точки зрения артефактов и SNR ). Следовательно, существует четкий компромисс между скоростью вращения гентри (т. е. временным разрешением) и качеством реконструированных изображений. Доступны итеративные методы на основе вектора движения, которые реконструируют определенный временной кадр, включая также проекции соседних временных кадров. Такая стратегия позволяет улучшить компромисс между скоростью вращения и SNR. [12]

Для динамики жидкости были разработаны специализированные алгоритмы реконструкции, которые моделируют ход затухания во времени. [13] Примером такой динамики жидкости является перфузионная КТ , в которой распространение контрастного вещества моделируется и одновременно оценивается с помощью КТ-изображений. [14]

Ссылки

  1. ^ Кокс, Джеймс Д.; Чанг, Джо Ю.; Комаки, Рицуко (2007). Лучевая терапия рака легких под визуальным контролем. ЦРК Пресс. п. 85. ИСБН 9780849387821.
  2. ^ Мензе, Бьорн; Лангс, Георг; Ту, Чжуовэнь; Криминиси, Антонио (2011). Медицинское компьютерное зрение: методы распознавания и применение в медицинской визуализации. Springer. стр. 63. ISBN 9783642184215.
  3. ^ Стэк, Брендан С. младший; Боденнер, Дональд Л. (2016). Медикаментозное и хирургическое лечение заболеваний паращитовидных желез: подход, основанный на фактических данных. Springer. стр. 152. ISBN 9783319267944.
  4. ^ Чин, Лоуренс С.; Регина, Уильям Ф. (2015). Принципы и практика стереотаксической радиохирургии. Springer. стр. 191. ISBN 9781461483632. ITV можно оценить с помощью 4D КТ или флюороскопии...
  5. ^ Jeremic, Branislav (2011). Достижения в области радиационной онкологии при раке легких. Springer Science & Business Media. стр. 160. ISBN 9783642199257.
  6. ^ Korreman, Stine S (7 декабря 2012 г.). «Движение в радиотерапии: фотонная терапия». Physics in Medicine and Biology . 57 (23): R161–R191. Bibcode :2012PMB....57R.161K. doi : 10.1088/0031-9155/57/23/R161 . PMID  23165229.
  7. ^ Де Рюйшер, Дирк; Фэйвр-Финн, Коринн; Нестле, Урсула; Хёркманс, Коэн В.; Ле Пешу, Сесиль; Прайс, Аллан; Сенан, Суреш (20 декабря 2010 г.). «Рекомендации Европейской организации по исследованиям и лечению рака по планированию и проведению высокодозной высокоточной радиотерапии при раке легких». Журнал клинической онкологии . 28 (36): 5301–5310. doi : 10.1200/JCO.2010.30.3271 . PMID  21079134.
  8. ^ Шлегель, Вольфганг К.; Бортфельд, Томас; Гросу, Анка Лигия (2006). Новые технологии в радиационной онкологии. Springer Science & Business Media. стр. 83. ISBN 9783540299998.
  9. ^ Мацейчик, Адам; Скшипчиньска, Ига; Янишевская, Мажена (ноябрь 2014 г.). «Рак легких. Лучевая терапия при раке легких: актуальные методы и будущие тенденции». Отчеты о практической онкологии и лучевой терапии . 19 (6): 353–360. doi :10.1016/j.rpor.2014.04.012. ПМК 4201776 . ПМИД  25337407. 
  10. ^ Glide-Hurst, Carri K.; Chetty, Indrin J. (2014). «Улучшение планирования лучевой терапии, точности доставки и сохранения нормальной ткани с использованием передовых технологий». Journal of Thoracic Disease . 6 (4): 303–318. doi :10.3978/j.issn.2072-1439.2013.11.10. ISSN  2072-1439. PMC 3968554. PMID  24688775. 
  11. ^ Квонг, Юн; Мел, Александра Олимпия; Уилер, Грег; Трупис, Джон М. (октябрь 2015 г.). «Четырехмерная компьютерная томография (4DCT): обзор текущего состояния и приложений». Журнал медицинской визуализации и радиационной онкологии . 59 (5): 545–554. doi :10.1111/1754-9485.12326. PMID  26041442. S2CID  25440312.
  12. ^ Ван Ньювенхов, Винсент; Де Бенхаувер, Ян; Влассенбрук, Йелле; Бреннон, Марк; Сийберс, Январь (2017). «MoVIT: основа томографической реконструкции для 4DCT». Оптика Экспресс . 25 (16): 19236–19250. Бибкод : 2017OExpr..2519236V. дои : 10.1364/OE.25.019236 . ПМИД  29041117.
  13. ^ Ван Эйндховен, Герт; Батенбург, Йост; Казанцев Даниил; Ван Ньювенхов, Винсент; Ли, Питер; Добсон, Кэти; Сийберс, Январь (2015). «Алгоритм итеративной КТ-реконструкции для визуализации быстрого потока жидкости». Транзакции IEEE при обработке изображений . 24 (11): 4446–4458. Бибкод : 2015ITIP...24.4446V. дои : 10.1109/TIP.2015.2466113. hdl : 10044/1/44267 . PMID  26259219. S2CID  643273.
  14. ^ Ван Ньювенхов, Винсент; Ван Эйндховен, Герт; Батенбург, Йост; Вандемельбрук, Джефф; Де Бенхаувер, Ян; Сийберс, Январь (2016). «Схема оптимизации кривой локального затухания (LACO) для высококачественных карт перфузии при КТ перфузии головного мозга с низкими дозами». Медицинская физика . 43 (12): 6429–6438. дои : 10.1118/1.4967263 . hdl : 10067/1389790151162165141 . ПМИД  27908148.