Super rychlé 3T MRI prostaty využívající sílu vysokého gradientu a hluboké učení

Multiparametrická MRI (mpMRI) prostaty se stala nejdůležitějším neinvazivním diagnostickým nástrojem pro hodnocení karcinomu prostaty a je základem pro MRI cílenou biopsii [1,2]. Vzhledem k tomu, že výskyt rakoviny prostaty je vysoký a odhaduje se na 290 000 nových případů pro rok 2023 jen ve Spojených státech (3), je potřeba rozsáhlého poskytování mpMRI prostaty nesmírná. Současné klinické protokoly MRI jsou však dlouhé s dobou akvizice > 30 minut, což potenciálně omezuje počet vyšetřovaných pacientů. Podle pokynů systému hlášení a dat zobrazení prostaty (PI-RADS) musí dostatečný protokol mpMRI zahrnovat difúzní vážené zobrazování (DWI), T2 vážené (T2w) zobrazování, dynamické kontrastní zobrazování a T1 vážené zobrazování před a po podání kontrastu (4,5). Byly vyvinuty různé přístupy ke zkrácení samotného protokolu nebo ke zrychlení doby akvizice. Například bylo dosaženo významného zkrácení časů akvizice sekvence T2w použitím metod hlubokého učení (6) nebo pokroků v komprimovaném snímání (7), přičemž se současně zlepšila kvalita snímků. Různé studie prokázaly stejný výkon protokolů biparametrické MRI (bpMRI) ve srovnání se standardním multiparametrickým protokolem, což účinně zkrátilo dobu akvizice až na 5 minut (8,9,10). Toho bylo dosaženo zaměřením pouze na zobrazení DWI a T2w, přičemž byla vynechána sekvence se zvýšeným dynamickým kontrastem a sekvence vážené T1, protože jejich další diagnostická hodnota má být omezená (11).

Nedávný vývoj v technikách MRI umožňuje ultravysoké síly difúzního gradientu až 500 mT/m a rychlosti přeběhu až 600 T/m/s, čímž se zkracují doby ozvěny a doby akvizice rychlejším stanovením difúzního gradientu (12, 13). Kromě toho jsou tyto gradienty schopny zobrazovat v malých měřítcích s vysokým poměrem signálu k šumu, což následně zvyšuje citlivost pro detekci tkáňových mikrostruktur (14, 15). Vzhledem k experimentální povaze těchto gradientů byla tato technika zkoumána pouze ve výzkumném prostředí u zdravých dobrovolníků (16), ale ne v reálném klinickém prostředí, natož při zobrazování prostaty.

Cílem studie proto bylo vytvořit superrychlý zkrácený protokol bpMRI pro pacienty s podezřením na karcinom prostaty s použitím ultravysokých gradientů a rekonstrukce hlubokého učení pro DWI- a T2w-sekvence. Kromě hodnocení akvizičních časů bylo hlavním cílem této studie posoudit celkovou kvalitu obrazu bpMRI a mpMRI a vliv na skóre PI-RADS.