การเคลื่อนไหวของปอดใน 4DCT

เอกซเรย์คอมพิวเตอร์แบบสี่มิติ ( 4DCT ) เป็นการ สแกน CTชนิดหนึ่งที่บันทึกภาพหลายภาพในช่วงเวลาต่างๆ ทำให้สามารถเล่นภาพสแกนซ้ำได้ในรูปแบบวิดีโอ เพื่อให้ สามารถสังเกตกระบวนการ ทางสรีรวิทยาและติดตามการเคลื่อนไหวภายในได้ ชื่อนี้ได้มาจากการเพิ่มเวลา (เป็นมิติที่สี่ ) เข้ากับเอกซเรย์คอมพิวเตอร์แบบสามมิติแบบ ดั้งเดิม หรืออีกนัยหนึ่ง ระยะของกระบวนการเฉพาะ เช่นการหายใจอาจถือเป็นมิติที่สี่ได้^{[ 1 ]}

ฟลูออโรสโคปีเป็นเทคนิคที่คล้ายกับ 4DCT แต่หมายถึงการนำองค์ประกอบเวลามาใช้กับการถ่ายภาพรังสีระนาบ2 มิติ แทนที่จะเป็น CT 3 มิติ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}

4DCT ใช้ใน การวางแผน การรักษาด้วยรังสีเพื่อลดปริมาณรังสีต่ออวัยวะที่แข็งแรง เช่น หัวใจหรือปอดการวางแผน การรักษาด้วยรังสีส่วนใหญ่จะ ใช้ผลลัพธ์จากการสแกน CT แบบ 3 มิติ การสแกนแบบ 3 มิติส่วนใหญ่จะแสดงภาพร่างกาย ณ จุดเวลาใดเวลาหนึ่ง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเวลาในการเก็บข้อมูล ซึ่งผู้ป่วยอาจมีการเคลื่อนไหวบ้าง (แม้จะเป็นเพียงการหายใจ) จึงอาจมีการเบลอหรือการเฉลี่ยเกิดขึ้นในการสแกนแบบ 3 มิติ^{[ 6 ]}เมื่อพูดถึงการวางแผนการรักษา การเคลื่อนไหวนี้อาจหมายถึงความแม่นยำในการวางตำแหน่งลำแสงการรักษาลดลง และลดโอกาสในการตั้งค่าซ้ำบนเครื่องเร่งอนุภาคเชิงเส้นเมื่อถึงเวลารักษา^{[ 7 ]}

เพื่อลดการเคลื่อนไหวทางกายภาพของผู้ป่วยให้น้อยที่สุด โดยทั่วไปจะใช้การตรึงร่างกายบางอย่าง เพื่อเอาชนะการเคลื่อนไหวทางสรีรวิทยา เช่น การหายใจ 4DCT จะบันทึกภาพในช่วงเวลาและตำแหน่งต่างๆ ทำให้สามารถมองเห็นขอบเขตของการเคลื่อนไหวได้ (เช่น จากการหายใจเข้าสุดไปจนถึงการหายใจออกสุด) จากนั้นจึงสามารถออกแบบแผนการรักษาโดยคำนึงถึงตำแหน่งที่เป็นไปได้ทั้งหมดของอวัยวะสำคัญและเนื้องอก (เป้าหมาย) เอง^{[ 8 ]}

โดยทั่วไป 4DCT จะเกี่ยวข้องกับ เทคนิค การควบคุมเช่น การติดตามการหายใจ เพื่อให้การรับภาพถูกกระตุ้นโดยอัตโนมัติ ณ จุดที่กำหนด^{[ 9 ]}การควบคุมนี้ยังสามารถนำไปใช้ในการรักษาได้ โดยที่ลำแสงรังสีรักษาจะเปิดใช้งานเฉพาะในช่วงเวลาที่กำหนดในรอบการหายใจ (เช่น เทคนิคการ กลั้นหายใจขณะหายใจเข้าลึก ) ^{[ 10 ]}

4DCT เริ่มถูกนำมาใช้สำหรับ ขั้นตอน การวินิจฉัยทางรังสีวิทยาเช่น การตรวจปัญหาข้อต่อ วงจรการเต้นของหัวใจและการขับสารทึบรังสีออกจากต่อมพาราไทรอยด์ข้อเสียของ 4DCT สำหรับการวินิจฉัย ได้แก่ ชุดข้อมูลขนาดใหญ่และซับซ้อน และปริมาณรังสี ที่เพิ่มขึ้น สำหรับผู้ป่วย^{[ 11 ]}

4DCT มีเป้าหมายเพื่อแสดงภาพพลวัตเชิงเวลาของตัวอย่าง 3 มิติด้วย ความละเอียด เชิงเวลาและเชิงพื้นที่ ที่สูงเพียงพอ โดยทั่วไปแล้วจะได้รับเฟรมเวลาที่ต่อเนื่องกันโดยการสแกนตามลำดับ ตามด้วยการสร้างชุดข้อมูล 3 มิติแต่ละชุดขึ้นใหม่โดยอิสระ วิธีการดังกล่าวต้องการการฉายภาพจำนวนมากสำหรับการสแกนแต่ละครั้งเพื่อให้ได้ภาพที่มีคุณภาพเพียงพอ (ในแง่ของสิ่งแปลกปลอมและSNR ) ดังนั้นจึงมีการแลกเปลี่ยนที่ชัดเจนระหว่างความเร็วในการหมุนของแกน (เช่น ความละเอียดเชิงเวลา) และคุณภาพของภาพที่สร้างขึ้นใหม่ มีเทคนิค การวนซ้ำ ตามเวกเตอร์การเคลื่อนที่ ซึ่งสร้างเฟรมเวลาเฉพาะขึ้นใหม่โดยการรวมการฉายภาพของเฟรมเวลาที่อยู่ใกล้เคียงด้วย กลยุทธ์ดังกล่าวช่วยให้สามารถปรับปรุงการแลกเปลี่ยนระหว่างความเร็วในการหมุนและ SNR ได้ ^{[ 12 ]}

สำหรับพลศาสตร์ของไหลได้มีการพัฒนาอัลกอริธึมการสร้างใหม่เฉพาะทางที่จำลองเส้นทางการลดทอนตลอดเวลา^{[ 13 ]}ตัวอย่างของพลศาสตร์ของไหลดังกล่าวคือCT การไหลเวียน เลือด ซึ่งมีการจำลองการแพร่กระจายของสารคอนทราสต์และประเมินพร้อมกันกับภาพ CT ^{[ 14 ]}