4ДКТ
Четырехмерная компьютерная томография ( 4DCT ) — это тип компьютерной томографии , при котором с течением времени записывается несколько изображений. Он позволяет воспроизводить сканирование в виде видео, чтобы можно было наблюдать физиологические процессы и отслеживать внутренние движения. Название происходит от добавления времени (как четвертого измерения ) к традиционной 3D компьютерной томографии . Альтернативно, фазу определенного процесса, такого как дыхание , можно считать четвертым измерением. [1]
Рентгеноскопия аналогична методу 4DCT, однако она относится к введению временного элемента в 2D- планарную рентгенографию , а не в 3D-КТ. [2] [3] [4] [5]
Приложения
[ редактировать ]Лучевая терапия
[ редактировать ]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 снимок тела в определенный момент времени, однако из-за времени съемки, когда пациент, вероятно, каким-либо образом двигался (даже если только дышал), будет присутствовать элемент размытия или усреднения в 3D-сканировании. [6] Когда дело доходит до планирования лечения, это движение может означать меньшую точность позиционирования лечебных лучей и снизить вероятность повторяемой настройки линейного ускорителя , когда дело доходит до лечения. [7]
Чтобы свести к минимуму физические движения пациента, обычно используется своего рода иммобилизация. Чтобы преодолеть физиологические движения, такие как дыхание, 4DCT получает изображения в разное время и в различных положениях, позволяя визуализировать степень движения (например, от максимального вдоха до максимального выдоха). План лечения может быть разработан с учетом всего диапазона возможных положений важных органов и самой опухоли (мишени). [8]
4DCT обычно включает в себя метод стробирования , такой как отслеживание дыхания, чтобы получение изображения автоматически запускалось в заданных точках. [9] Это ворота также можно применять при лечении, когда луч лучевой терапии включается только в определенные моменты дыхательного цикла (как в технике глубокого вдоха и задержки дыхания ). [10]
Диагностическая радиология
[ редактировать ]4DCT начали использовать для диагностических радиологических процедур, например, для изучения с суставами проблем , сердечного цикла и вымывания контраста из паращитовидной железы . К недостаткам 4DCT для диагностических целей относятся большие и сложные наборы данных, а также повышенная доза облучения пациента. [11]
Методы реконструкции
[ редактировать ]Целью 4DCT является визуализация временной динамики трехмерного образца с достаточно высоким временным и пространственным разрешением . Последовательные временные рамки обычно получаются путем последовательного сканирования с последующей независимой реконструкцией каждого набора 3D-данных. Такой подход требует большого количества проекций для каждого сканирования для получения изображений достаточного качества (по артефактам и SNR ). Следовательно, существует явный компромисс между скоростью вращения гентри (т.е. временным разрешением) и качеством реконструированных изображений. методы на основе вектора движения Доступны итерационные , которые восстанавливают конкретный временной интервал, включая также проекции соседних временных интервалов. Такая стратегия позволяет улучшить компромисс между скоростью вращения и отношением сигнал/шум. [12]
Для гидродинамики были разработаны специализированные алгоритмы реконструкции, моделирующие ход затухания во времени. [13] Примером такой гидродинамики является перфузионная КТ , при которой распространение контрастного вещества моделируется и оценивается одновременно с КТ-изображениями. [14]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Кокс, Джеймс Д.; Чанг, Джо Ю.; Комаки, Рицуко (2007). Лучевая терапия рака легких под визуальным контролем . ЦРК Пресс. п. 85. ИСБН 9780849387821 .
- ^ Мензе, Бьорн; Лангс, Георг; Ту, Чжовэнь; Криминизи, Антонио (2011). Медицинское компьютерное зрение: методы распознавания и применение в медицинской визуализации . Спрингер. п. 63. ИСБН 9783642184215 .
- ^ Стек, Брендан С. младший; Боденнер, Дональд Л. (2016). Медикаментозное и хирургическое лечение заболеваний паращитовидной железы: научно обоснованный подход . Спрингер. п. 152. ИСБН 9783319267944 .
- ^ Чин, Лоуренс С.; Регина, Уильям Ф. (2015). Принципы и практика стереотаксической радиохирургии . Спрингер. п. 191. ИСБН 9781461483632 .
ITV можно оценить с помощью 4D КТ или рентгеноскопии...
- ^ Еремич, Бранислав (2011). Достижения в области радиационной онкологии при раке легких . Springer Science & Business Media. п. 160. ИСБН 9783642199257 .
- ^ Корреман, Стайн С (7 декабря 2012 г.). «Движение в лучевой терапии: фотонная терапия» . Физика в медицине и биологии . 57 (23): Р161–Р191. Бибкод : 2012ПМБ....57Р.161К . дои : 10.1088/0031-9155/57/23/R161 . ПМИД 23165229 .
- ^ Де Рюйшер, Дирк; Февр-Финн, Коринн; Нестле, Урсула; Хуркманс, Коэн В.; Ле Пешу, Сесиль; Прайс, Аллан; Сенан, Суреш (20 декабря 2010 г.). «Рекомендации Европейской организации по исследованию и лечению рака по планированию и проведению высокодозной высокоточной лучевой терапии рака легких» . Журнал клинической онкологии . 28 (36): 5301–5310. дои : 10.1200/JCO.2010.30.3271 . ПМИД 21079134 .
- ^ Шлегель, Вольфганг К.; Бортфельд, Томас; Гросу, Анка Лигия (2006). Новые технологии в радиационной онкологии . Springer Science & Business Media. п. 83. ИСБН 9783540299998 .
- ^ Мацейчик, Адам; Скшипчиньска, Ига; Янишевская, Мажена (ноябрь 2014 г.). «Рак легких. Лучевая терапия при раке легких: современные методы и будущие тенденции» . Отчеты о практической онкологии и лучевой терапии . 19 (6): 353–360. дои : 10.1016/j.rpor.2014.04.012 . ПМК 4201776 . ПМИД 25337407 .
- ^ Глайд-Херст, Кэрри К.; Четти, Индрин Дж. (2014). «Улучшение планирования лучевой терапии, точности доставки и сохранения нормальных тканей с использованием передовых технологий» . Журнал торакальных заболеваний . 6 (4): 303–318. дои : 10.3978/j.issn.2072-1439.2013.11.10 . ISSN 2072-1439 . ПМЦ 3968554 . ПМИД 24688775 .
- ^ Квонг, Юн; Мел, Александра Олимпия; Уилер, Грег; Трупи, Джон М. (октябрь 2015 г.). «Четырехмерная компьютерная томография (4DCT): обзор текущего состояния и приложений». Журнал медицинской визуализации и радиационной онкологии . 59 (5): 545–554. дои : 10.1111/1754-9485.12326 . ПМИД 26041442 . S2CID 25440312 .
- ^ Ван Ньювенхов, Винсент; Хранитель костей, 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 .
- ^ 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. Стартовый код : 2015ИТИП...24.4446В . дои : 10.1109/TIP.2015.2466113 . hdl : 10044/1/44267 . ПМИД 26259219 . S2CID 643273 .
- ^ Ван Ньювенхов, Винсент; Ван Эйндховен, Герт; Батенбург, Йост; Вандемюльбрук, Джефф; Де Бутчер, Ян; Сийберс, Январь (2016). «Структура 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 .