基于高斯过程的 MRI 引导心脏放射消融实时心肌标志点追踪
医学物理
2023-07-19 v1 图像与视频处理
摘要
心肺运动的高速度给 MR-linac 的心脏立体定向放射消融（STAR）治疗带来独特挑战。此类治疗要求追踪心肌标志点的最大延迟为 100 ms，其中包括所需数据的采集。本研究旨在提出一种新方法，可从少量 MRI 数据读出中追踪心肌标志点，从而实现满足 STAR 治疗所需的延迟。我们提出一个追踪框架，仅需少量 k-空间数据读出作为输入，其采集速度至少比 MR 图像快一个数量级。结合称为高斯过程的的概率机器学习框架的实时追踪速度，这允许以足够低的延迟追踪心肌标志点用于心脏 STAR 引导，包括所需数据采集与追踪推断。该框架在运动模体上的 2D 中、以及在志愿者和一名室性心动过速（心律失常）患者体内进行了演示。此外，通过数字运动模体的计算机 3D 实验展示了扩展到 3D 的可行性。该框架与模板匹配——一种基于图像的参考方法——及线性回归方法进行比较。结果表明，相较于替代方法，所提框架的总延迟低一个数量级（<10 ms）。所有实验与参考追踪方法的均方根距离与平均端点距离均小于 0.8 mm，显示出极佳（亚体素）一致性。高准确度结合含数据采集与处理的总延迟小于 10 ms，使所提方法成为 STAR 治疗期间追踪的合适候选。
引用
@article{arxiv.2306.11079,
title = {Real-time myocardial landmark tracking for MRI-guided cardiac radio-ablation using Gaussian Processes},
author = {Niek R. F. Huttinga and Osman Akdag and Martin F. Fast and Joost Verhoeff and Firdaus A. A. Mohamed Hoesein and Cornelis A. T. van den Berg and Alessandro Sbrizzi and Stefano Mandija},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.11079},
year = {2023}
}