Superhurtig 3T prostata MR med høj gradientstyrke og dyb læring

Multiparametrisk MR (mpMRI) af prostata er blevet det vigtigste ikke-invasive diagnostiske værktøj til vurdering af prostatacancer og er baseline for MR-målrettet biopsi (1,2). Da forekomsten af ​​prostatacancer er høj med anslået 290.000 nye tilfælde i 2023 alene i USA (3), er behovet for udbredt udbud af prostata mpMRI enormt. De nuværende kliniske MR-protokoller er dog lange med optagelsestider på >30 minutter, hvilket potentielt begrænser antallet af undersøgte patienter. I henhold til retningslinjerne for Prostate Imaging Reporting and Data System (PI-RADS) skal en tilstrækkelig mpMRI-protokol omfatte diffusionsvægtet billeddannelse (DWI), T2-vægtet (T2w) billeddannelse, dynamisk kontrastforstærket billeddannelse og T1-vægtet billeddannelse før og efter administration af kontrast (4,5). Forskellige tilgange er blevet udviklet til at forkorte selve protokollen eller for at fremskynde optagelsestiderne. For eksempel blev der opnået en betydelig reduktion af T2w-sekvensopsamlingstider ved at anvende dyb læringsmetoder (6) eller fremskridt inden for komprimeret sensing (7), mens billederne samtidig havde forbedret kvalitet. Forskellige undersøgelser viste den samme ydeevne af biparametriske MRI (bpMRI) protokoller sammenlignet med standard multiparametrisk protokol, hvilket effektivt reducerede optagelsestiden ned til 5 minutter (8,9,10). Dette blev gjort ved kun at fokusere på DWI- og T2w-billeddannelse, mens den dynamiske kontrastforstærkede sekvens og T1-vægtede sekvenser udelades, da den yderligere diagnostiske værdi af disse formodes at være begrænset (11).

Den seneste udvikling inden for MR-teknikker muliggør ultrahøje diffusionsgradientstyrker på op til 500 mT/m og drejningshastigheder på op til 600 T/m/s, hvilket reducerer ekkotider og optagelsestider ved hurtigere etablering af diffusionsgradienten (12, 13). Desuden er disse gradienter i stand til at afbilde i små skalaer med et højt signal-til-støj-forhold, hvilket fortløbende øger følsomheden til påvisning af vævsmikrostrukturer (14,15). På grund af disse gradienters eksperimentelle karakter er denne teknik kun blevet undersøgt i et forskningsmiljø hos raske frivillige (16), men ikke i en virkelig verden, endsige i prostatabilleddannelse.

Derfor var formålet med studiet at etablere en superhurtig forkortet bpMRI protokol til patienter med mistanke om prostatacancer ved brug af både ultrahøje gradienter og deep learning rekonstruktion for DWI- og T2w-sekvenser. Udover vurderingen af ​​optagelsestider var hovedformålet med denne undersøgelse at vurdere den overordnede billedkvalitet af bpMRI og mpMRI og indflydelsen på PI-RADS-score.