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]}

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]

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]

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]