实时心肌里程碑跟踪用于使用高斯过程的MRI导向心脏放射切除

科学领域:

• 医学物理 医学物理
• 放射治疗技术 放射治疗技术
• 心血管成像 - 心血管成像

背景情况:

• 心脏立体放射切除 (STAR) 需要精确跟踪心肌标志.
• 高心肺呼吸运动在MRI导向治疗中对实时跟踪构成了挑战.
• 现有的方法很难满足对心脏STAR的严格延迟要求 (<100毫秒).

研究的目的:

• 开发和验证一种新的方法,以显著减少延迟跟踪心肌标志.
• 为了实现基于MR-linac的立体无线电移除,准确的心脏运动跟踪.
• 为了实现总延迟低于10ms,包括数据采集和处理.

主要方法:

• 一个使用少数k空间MRI读数进行快速数据采集的跟踪框架.
• 与高斯过程集成,一个概率机器学习框架,用于实时跟踪推理.
• 在2D和3D验证中使用运动幻影,体内志愿者研究,以及患有心室动脉障碍的患者.

主要成果:

• 拟议的框架实现了<10ms的总延迟,比替代方法低一级.
• 追踪精度与参考方法显示出极好的一致性 (<0.8毫米RMS和平均终点距离).
• 通过in silico实验证实了3D扩展的可行性.

结论:

• 开发的方法提供了高精度和超低延迟,使其适合心脏STAR治疗.
• 高斯过程的概率性为质量保证提供实时预测不确定性.
• 这一进步促进了更安全,更有效的MR导向心脏放射性废除疗法.