Новый подход к обработке рентгеновских данных может в десять и более раз снизить количество радиации, получаемой пациентами во время компьютерной томографии с коническим лучом, сообщают исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего.
КТ с коническим лучом играет важную роль в лучевой терапии под визуальным контролем (IGRT), современном лечении рака. IGRT использует повторное сканирование во время курса лучевой терапии для точного нацеливания на опухоли и минимизации радиационного повреждения окружающих тканей. Хотя IGRT улучшил результаты, большая кумулятивная доза облучения от повторных сканирований вызвала обеспокоенность у врачей и пациентов.
Уменьшение общего количества рентгеновских проекций и уровня мАс на проекцию (путем уменьшения частоты импульсов рентгеновского генератора, длительности импульса и / или тока) во время компьютерной томографии может помочь минимизировать воздействие радиации на пациента, но это приведет к изменению в зашумленных, математически неполных данных, обработка которых занимает несколько часов с использованием текущих подходов к итеративной реконструкции. Поскольку КЛКТ в основном используется для настройки лечения, когда пациенты находятся в положении лечения, требуется быстрая реконструкция, объясняет ведущий автор Сюнь Цзя, научный сотрудник UCSD.
Основываясь на последних достижениях в области сжатия данных, Цзя и его коллеги разработали инновационный алгоритм реконструкции компьютерной томографии для платформ графических процессоров (GPU). Графический процессор обрабатывает данные параллельно, что увеличивает вычислительную эффективность и позволяет реконструировать компьютерную томографию с коническим лучом примерно за две минуты. (Современные видеокарты изначально были разработаны для поддержки трехмерной компьютерной графики, особенно для видеоигр.)
Всего от 20 до 40 рентгеновских проекций и 0.1 мАс на проекцию, команда достигла изображений, достаточно четких для лучевой терапии под визуальным контролем. Время реконструкции варьировалось от 77 до 130 секунд на видеокарте NVIDIA Tesla C1060, в зависимости от количества проекций – примерно в 100 раз быстрее, чем аналогичные подходы к итеративной реконструкции, говорит Цзя.
По сравнению с широко используемым в настоящее время протоколом сканирования около 360 проекций с 0.4 мАс на проекцию, говорит Цзя, новый метод обработки привел к снижению радиационного облучения пациентов в 36-72 раза.
"С помощью нашей техники мы можем реконструировать КТ-изображения конического пучка только с несколькими проекциями – в большинстве случаев 40 – и более низкими уровнями мАс," он говорит. "Это значительно снизило дозу облучения."
Алгоритм реконструкции является частью усилий группы UCSD по разработке серии низкодозовых технологий на базе графического процессора для компьютерной томографии.
"На мой взгляд, самые интересные и убедительные возможности этой техники выходят за рамки лучевой терапии рака," говорит Стив Цзян, старший автор исследования и доцент кафедры радиационной онкологии Калифорнийского университета в США.
"Доза КТ стала серьезной проблемой для медицинского сообщества. Ежегодное использование современной технологии сканирования приводит к примерно 14 500 смертельным случаям от рака.
"Наша работа, расширенная от лучевой терапии рака до общей диагностической визуализации, может предоставить уникальное решение этой проблемы за счет снижения дозы КТ на сканирование в 10 или более раз," говорит Цзян.