Superszybki rezonans magnetyczny prostaty 3T wykorzystujący siłę gradientu i głębokie uczenie się

Wieloparametryczny rezonans magnetyczny (mpMRI) prostaty stał się najważniejszym nieinwazyjnym narzędziem diagnostycznym służącym do oceny raka prostaty i stanowi podstawę do biopsji celowanej MRI (1,2). Ponieważ częstość występowania raka prostaty jest wysoka i szacuje się, że w samych Stanach Zjednoczonych w 2023 r. będzie 290 000 nowych przypadków (3), potrzeba powszechnego wykonywania mpMRI prostaty jest ogromna. Jednakże obecne kliniczne protokoły MRI są długie, a czas akwizycji przekracza 30 minut, co potencjalnie ogranicza liczbę badanych pacjentów. Zgodnie z wytycznymi systemu raportowania i danych obrazowania prostaty (PI-RADS) wystarczający protokół mpMRI musi obejmować obrazowanie ważone dyfuzją (DWI), obrazowanie T2-zależne (T2w), obrazowanie dynamiczne ze wzmocnionym kontrastem oraz obrazowanie T1-zależne przed i po podanie kontrastu (4,5). Opracowano różne podejścia mające na celu skrócenie samego protokołu lub przyspieszenie czasu akwizycji. Na przykład znaczne skrócenie czasu akwizycji sekwencji T2w osiągnięto dzięki zastosowaniu metod głębokiego uczenia się (6) lub udoskonaleniom wykrywania skompresowanego (7), przy jednoczesnej poprawie jakości obrazów. Różne badania wykazały taką samą skuteczność protokołów biparametrycznego MRI (bpMRI) w porównaniu ze standardowym protokołem wieloparametrycznym, skutecznie skracając czas akwizycji do 5 minut (8,9,10). Dokonano tego poprzez skupienie się wyłącznie na obrazowaniu DWI i T2w, pomijając sekwencje wzmocnione dynamicznym kontrastem i sekwencje T1-zależne, ponieważ ich dodatkowa wartość diagnostyczna powinna być ograniczona (11).

Ostatnie osiągnięcia w technikach MRI pozwalają na uzyskanie ultrawysokiego natężenia gradientu dyfuzji do 500 mT/m i szybkości narastania do 600 T/m/s, skracając w ten sposób czas echa i czas akwizycji poprzez szybsze ustalenie gradientu dyfuzji (12, 13). Co więcej, gradienty te umożliwiają obrazowanie w małych skalach z wysokim stosunkiem sygnału do szumu, co w konsekwencji zwiększa czułość w wykrywaniu mikrostruktur tkankowych (14,15). Ze względu na eksperymentalny charakter tych gradientów technikę tę badano wyłącznie w warunkach badawczych z udziałem zdrowych ochotników (16), ale nie w rzeczywistych warunkach klinicznych, nie mówiąc już o obrazowaniu prostaty.

Dlatego celem badania było ustalenie superszybkiego, skróconego protokołu bpMRI dla pacjentów z podejrzeniem raka prostaty, wykorzystującego zarówno ultrawysokie gradienty, jak i rekonstrukcję głębokiego uczenia się dla sekwencji DWI i T2w. Oprócz oceny czasu akwizycji, głównym celem tego badania była ocena ogólnej jakości obrazu bpMRI i mpMRI oraz wpływu na wyniki PI-RADS.