Evaluierung der Tracking Genauigkeit eines Niedrigfeld MR-LINACs mittels eines 4D MRT Bewegungsphantoms

Einleitung
Mit der Entwicklung von hybriden Magnetresonanz-geführten Linearbeschleunigern (MR-LINAC) wurde die Möglichkeit der MR-Echtzeitbildgebung während der Strahlentherapie klinische Realität. Gerade Patienten mit bewegten Tumoren könnten davon profitieren, da die Tumorbewegung durch Gating oder Tracking Verfahren kompensiert werden kann. Ziel dieser Studie war die Evaluierung der Genauigkeit der implementierten online Echtzeit Tracking-Verfahren eines 0.35 T MR-LINAC, sowie der Vergleich zu alternativen offline Tracking-Algorithmen Verfahren.

Material & Methoden
Ein MRT-Bewegungsphantom wurde mit klinisch verwendeter sagittaler cine-MR Bildgebung gescannt. Das bewegbare Hoch-Kontrast Target des Phantoms vollführte dabei verschiedene sinusförmige 1D, 2D, und 3D Trajektorien unterschiedlicher Amplituden (4.5-40 mm) bei einer Frequenz von 0.2 Hz. Die Genauigkeit der im MR-Scanner implementierten, auf deformierbarer Registrierung basierenden, online Tracking Verfahren (TM-1, TM-2) wurde evaluiert. Diese wurde mit einer offline Schwellenwert-basierten Tracking Analyse (TM-3) und einem Echtzeit-fähigen Particle Filter Algorithmus basierenden Tracking Verfahren verglichen. Damit wurde die erreichbare Genauigkeit der Tracking Verfahren untersucht, die die 2D cine MR-Bildgebung prinzipiell ermöglicht.

Ergebnisse
Die online Tracking Methoden TM-1 und TM-2 beschrieben die vorgegebene Bewegung mit einer durchschnittlichen Abweichung der Schwerpunktsbewegung von der vorgegebenen Trajektorie von Δ_mittelTM-1 ≤ 1.5 mm und Δ_mittelTM-2 ≤ 2.7 mm und einer maximalen Abweichung von Δ_maxTM-1 ≤ 5.1 mm und Δ_maxTM-2 ≤ 5.4 mm. TM-3 resultierte in Δ_mittelTM-3 ≤ 0.4 mm und Δ_maxTM-3 ≤ 3.1 mm, während TM-4 die Bewegung teilweise präziser akkurater beschrieb mit Δ_meanTM-4 ≤ 0.4 mm und Δ_maxTM-4 ≤ 2.4 mm.

Zusammenfassung
Wenn auch das klinisch verwendete Tracking Verfahren TM-1 für Gating zufriedenstellende Genauigkeiten erreicht, erlaubt die Bildgebung des Hoch-Kontrast Targets des Phantoms am MR-LINACs höhere Genauigkeiten. Mit entsprechend entwickelten Tracking-Algorithmen lässt sich diese Genauigkeit prinzipiell auch in Echtzeit erreichen.