膵癌の呼吸性移動特性の定量化のための深層学習を用いた新しい四次元MRI構築法の開発

利用深度学习开发一种新的四维 MRI 构建方法来量化胰腺癌的呼吸迁移特征

• 批准号: 18H00474
• 负责人: 藤本 昂也
• 金额: $ 0.34万
• 依托单位: Yamaguchi University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18H00474/
• 关键词: 膵臓; 呼吸性移動; 放射線治療

膵癌の放射線治療は, 呼吸による腫瘍の動きをCTで評価しているが, 組織間のコントラストが十分でなく腫瘍の動きや変形を高精度に評価することは困難である. しかし, MRI-Linacの世界的な普及に伴い, MRIを使用して腫瘍と周囲のリスク臓器(胃, 十二指腸など)の移動の相関や腫瘍の変形をより高精度に定量化できると考えられる. MRIを使用した呼吸性移動の評価方法としては, 二次元のMRI動画(Cine-MRI)を連続的に収集し, 腫瘍の動きの代替指標として腹壁, 横隔膜の動きを基にして呼吸位相ごとに画像を並び替えて三次元画像を構築する方法(4DMRI)が報告されているが、代替指標と腫瘍の動きの間に生じる位置誤差から画質低下やアーチファクトを生じることが問題である. 今回我々は代替指標を使用せず, Cine-MRIで高信号に描出される膵臓内の血管の動きを基に画像の並び替えを行う四次元(4D)MRI構築法の開発に向けて、Cine-MRIを使用して膵臓の部位ごとの動きと腹壁、横隔膜の代替指標との動きの相関および両者の間に生じる誤差を評価することを目的とした。本研究では健常ボランティア10名の腹部を自由呼吸下にてCine-MRIで撮像し, 各スライスの動画像から, 膵臓血管の動きの波形と代替指標(腹壁、横隔膜)の動きの波形をテンプレートマッチングにて取得した。取得した波形から膵臓と代替指標の動きの相関および位置誤差を評価した。膵臓各部位と代替指標との相関は良好であったが, 膵臓の呼吸性移動の大きさは膵尾部で有意に大きくなった。また, 特に腹壁を代替指標とした場合に, 膵尾部において有意に代替指標との位置誤差が大きくなることが確認された。このことより、腹壁を膵臓の動きの代替指標として構築した4DMRIでは画質低下を生じること、また治療計画時に膵臓各部位の呼吸性移動を正確に評価できない可能性が示唆された。今後これらの結果を踏まえて4DMRIの画質向上に取り組み、膵臓と隣接するリスク臓器との動きの相関性や, 変形等をより高精度に評価することで、放射線治療の質の向上につながると考える。

胰腺癌的放射疗法使用CT评估呼吸引起的肿瘤运动，但是很难以高精度准确评估肿瘤运动和变形。但是，随着MRI-LINAC的全球扩散，人们认为MRI可用于量化肿瘤与周围风险器官（例如胃，十二指肠）和肿瘤变形之间的相关性，并具有更高的精度。作为一种使用MRI评估呼吸道运动的方法，据报道，二维MRI视频（Cine-MRI）是连续收集的，并且基于腹壁和隔膜的运动作为肿瘤运动的替代指标，并以呼吸阶段对图像进行排序，并且问题是由于位置质量和液位差异而导致了肿瘤的运动，这是由于位置误差而发生的。在本文中，我们不使用替代指标，目的是开发一种四维（4D）MRI构造方法，该方法基于使用Cine-MRI在高信号中表现出的胰腺中的血管运动来对图像进行分类，并评估胰腺位点的运动与腹部隔离术的术语和隔离指标之间的相关性，并在腹部壁上进行了隔离。在这项研究中，在自由呼吸下通过Cine-MRI对10名健康志愿者的腹部进行成像，并使用模板匹配获得了每个切片的运动图像，从每个切片的运动图像，胰腺血管运动的波浪以及替代指示器（腹壁，隔膜，隔膜）的运动波。获得的波形用于评估胰腺移动与替代指标之间的相关性和位置误差。尽管每个胰腺位点与替代指标之间的相关性良好，但胰腺尾部的胰腺呼吸运动显着增加。此外，已经证实，胰腺上尾上的上部之间的位置误差显着增加，尤其是当将腹壁用作替代指数时。这表明4DMRI使用腹壁作为胰腺运动的替代指标，可能会导致图像质量差，并且在治疗计划中，每个胰腺区域的呼吸运动可能无法准确评估。考虑到这些结果，我们将努力提高4DMRI的图像质量，并通过评估胰腺和相邻风险器官之间具有更高准确性的风险器官之间的相关性，我们相信，通过提高放射治疗的质量，我们将提高放射治疗的质量。

项目成果

The relationship between motion mitigation strategies and body mass index on the respiratory-induced motion of each pancreatic region using cine-MRI

使用电影 MRI 研究运动缓解策略与体重指数对每个胰腺区域呼吸诱发运动的关系

• 发表时间: 2018
• 作者: 嵯峨知生;安保康太郎;鎌田尚未;岩谷麻由;達子瑠美;高橋智映;小林則子;面川 歩;植木重治;廣川 誠;嵯峨 知生;嵯峨 知生;齊藤 久美子;藤本 昂也
• 通讯作者: 藤本 昂也