Четырехмерная компьютерная томография ( 4DCT ) - это тип компьютерной томографии, при которой с течением времени записывается несколько изображений. Это позволяет воспроизводить сканированное изображение как видео, чтобы можно было наблюдать физиологические процессы и отслеживать внутренние движения. Название происходит от добавления времени (как четвертого измерения ) к традиционной трехмерной компьютерной томографии. В качестве альтернативы четвертым измерением можно считать фазу конкретного процесса, такого как дыхание . [1]
Рентгеноскопия похожа на метод 4DCT, однако он относится к введению элемента времени в двухмерную планарную рентгенографию , а не в трехмерную компьютерную томографию. [2] [3] [4] [5]
Приложения [ править ]
Лучевая терапия [ править ]
4DCT используется при планировании лучевой терапии для снижения доз на здоровые органы, такие как сердце или легкие. Большая часть лучевой терапии планируется с использованием результатов 3D-компьютерной томографии. 3D-сканирование в основном представляет собой снимок тела в определенный момент времени, однако из-за времени получения, в котором пациент, вероятно, каким-то образом двигался (даже если только дышал), будет элемент размытия или усреднения на 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 какая-то иммобилизация. Чтобы преодолеть физиологическое движение, такое как дыхание, 4DCT получает изображения в разное время и в разных положениях, позволяя визуализировать степень движения (например, от максимального вдоха до максимального выдоха). Затем 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, так что получение изображения автоматически запускается в заданных точках. [9] Эта синхронизация также может применяться при лечении, когда луч лучевой терапии включается только в определенных точках дыхательного цикла (как в технике глубокого вдоха с задержкой дыхания ). [10]
Диагностическая радиология [ править ]
4DCT начал использоваться для диагностических радиологических процедур, например , глядя на совместных проблемах, в сердечном цикле и экстракт паращитовидных вымываний контраста . К недостаткам 4DCT для диагностических целей относятся большие и сложные наборы данных и повышенная доза облучения пациента. [11]
Методы реконструкции [ править ]
4DCT направлен на визуализацию 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 трехмерных данных. Такой подход требует большого количества проекций для каждого сканирования для получения изображений с достаточным качеством (с точки зрения артефактов и отношения сигнал / шум ). Следовательно, существует очевидный компромисс между скоростью вращения гентри (то есть временным разрешением) и качеством восстановленных изображений. Вектор движения на основе ИтерационныйДоступны методы, которые восстанавливают конкретный временной интервал, включая также проекции соседних временных рамок. Такая стратегия позволяет улучшить компромисс между скоростью вращения и SNR.[12]
Для гидродинамики были разработаны специализированные алгоритмы реконструкции, которые моделируют ход затухания во времени. [13] Примером такой гидродинамики является КТ перфузии, в которой распространение контрастного вещества моделируется и одновременно оценивается с изображениями КТ. [14]
Ссылки [ править ]
- ^ Кокс, Джеймс Д .; Чанг, Джо Й .; Комаки, Рицуко (2007). Лучевая терапия рака легких под визуальным контролем . CRC Press. п. 85. ISBN 9780849387821.
- ^ Menze, Bjoern; Лангс, Георг; Ту, Чжуовэнь; Криминиси, Антонио (2011). Медицинское компьютерное зрение: методы распознавания и приложения в медицинской визуализации . Springer. п. 63. ISBN 9783642184215.
- ^ Младший, Брендан С. Стек; Боденнер, Дональд Л. (2016). Медикаментозное и хирургическое лечение заболеваний паращитовидных желез: научно обоснованный подход . Springer. п. 152. ISBN. 9783319267944.
- ^ Чин, Лоуренс S .; Регин, Уильям Ф. (2015). Принципы и практика стереотаксической радиохирургии . Springer. п. 191. ISBN. 9781461483632.
ITV можно оценить с помощью 4D компьютерной томографии или рентгеноскопии ...
- ^ Еремич, Бранислав (2011). Достижения в радиационной онкологии при раке легких . Springer Science & Business Media. п. 160. ISBN 9783642199257.
- ^ Korreman, Стин S (7 декабря 2012). «Движение в лучевой терапии: фотонная терапия» . Физика в медицине и биологии . 57 (23): R161 – R191. Bibcode : 2012PMB .... 57R.161K . DOI : 10.1088 / 0031-9155 / 57/23 / R161 . PMID 23165229 .
- ^ De Ruysscher, Dirk; Фэвр-Финн, Коринн; Nestle, Урсула; Hurkmans, Coen W .; Ле Пешу, Сесиль; Прайс, Аллан; Сенан, Суреш (20 декабря 2010 г.). «Европейская организация по исследованию и лечению рака. Рекомендации по планированию и проведению высокодозной высокоточной лучевой терапии рака легких» . Журнал клинической онкологии . 28 (36): 5301–5310. DOI : 10.1200 / JCO.2010.30.3271 . PMID 21079134 .
- ^ Шлегель, Вольфганг C .; Бортфельд, Томас; Гросу, Анка Лигия (2006). Новые технологии в радиационной онкологии . Springer Science & Business Media. п. 83. ISBN 9783540299998.
- ^ Мацейчик, Адам; Skrzypczyńska, Iga; Янишевская, Маржена (ноябрь 2014 г.). «Рак легкого. Лучевая терапия при раке легкого: актуальные методы и тенденции будущего» . Отчеты практической онкологии и лучевой терапии . 19 (6): 353–360. DOI : 10.1016 / j.rpor.2014.04.012 . PMC 4201776 . PMID 25337407 .
- ^ Glide-Hurst, Carri K .; 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. DOI : 10.3978 / j.issn.2072-1439.2013.11.10 . ISSN 2072-1439 . PMC 3968554 . PMID 24688775 .
- ^ 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 .
- ^ Ван Ньювенхов, Винсент; Де Бенхауэр, Ян; Vlassenbroeck, Jelle; Бреннон, Марк; Сиджберс, янв (2017). «MoVIT: Каркас томографической реконструкции для 4DCT» . Оптика Экспресс . 25 (16): 19236–19250. Bibcode : 2017OExpr..2519236V . DOI : 10,1364 / OE.25.019236 . PMID 29041117 .
- ^ Ван Эйндховен, Герт; Батенбург, Йост; Казанцев, Даниил; Ван Ньювенхов, Винсент; Ли, Питер; Добсон, Кэти; Сиджберс, янв (2015). «Алгоритм итеративной реконструкции КТ для получения изображений быстрого потока жидкости». IEEE Transactions по обработке изображений . 24 (11): 4446–4458. Bibcode : 2015ITIP ... 24.4446V . DOI : 10.1109 / TIP.2015.2466113 . hdl : 10044/1/44267 . PMID 26259219 . S2CID 643273 .
- ^ Ван Ньювенхов, Винсент; Ван Эйндховен, Герт; Батенбург, Йост; Вандемеулебруке, Джеф; Де Бенхауэр, Ян; Сиджберс, янв (2016). «Схема оптимизации кривой локального затухания (LACO) для высококачественных карт перфузии при КТ перфузии мозга с низкой дозой» . Медицинская физика . 43 (12): 6429–6438. DOI : 10.1118 / 1.4967263 . PMID 27908148 .