Метод показывает, что он может стать предпочтительным безрадиационным методом для визуализации костей у детей.

Дети в США ежегодно проходят от пяти до девяти миллионов диагностических компьютерных томографов. Поскольку педиатрические пациенты более уязвимы к потенциальному воздействию радиации, программы по снижению дозы облучения у детей со временем набирают силу.

В то время как клиницисты стремятся придерживаться принципов Image Gently® , исследователи также изучают альтернативные варианты визуализации. В настоящее время КТ по-прежнему требуется для важных диагностических показаний, в том числе связанных с неотложным скринингом и визуализацией кортикального слоя кости.

В рамках своего грантового проекта Siemens Healthineers/RSNA Research Scholar в 2018 году Май-Лан Хо, доктор медицинских наук, работала с коллегами над оценкой использования МРТ с нулевым временем эха (ZTE) для достижения безрадиационной визуализации костей у детей.

«ZTE MRI — многообещающая альтернатива КТ, которая использует сверхбыстрые показания для визуализации кортикальной кости за относительно короткое время исследования», — сказала она.

ZTE MRI — это метод, при котором получаются изображения, подобные изображениям, полученным с помощью рентгена или компьютерной томографии. Он использует сверхбыстрое считывание для захвата сигнала от тканей с коротким T2. Доктор Хо — профессор радиологии и руководитель центров трансляционной визуализации и передовой нейровизуализации в Университете штата Огайо и Национальной детской больнице в Колумбусе. Она также является руководителем исследовательской группы по геномным исследованиям в учреждении, председателем Азиатско-Тихоокеанской американской сети и секретарем Ассоциации женщин-сотрудников и преподавателей.

«В этом проекте мы предложили разработать и перевести ZTE MRI для практического клинического использования, сосредоточив внимание на включении различных групп населения и патологий в нейрорадиологию, визуализацию головы и шеи и педиатрическую визуализацию», — сказал д-р Хо. «Эти области представляют собой серьезные технические проблемы, но также предлагают большой потенциал для научного прогресса».

Цели проекта сосредоточены на клиническом рабочем процессе, эффективности диагностики и лечения.

Для исследования доктор Хо и его коллеги сначала сосредоточились на создании стандартного клинического рабочего процесса ZTE. В течение нескольких лет команда успешно оптимизировала ZTE в двух разных учреждениях для различных платформ МРТ и клинических показаний, набрав в общей сложности более 250 субъектов.

«Мы также экспериментировали с различными подходами к обработке изображений для создания синтетических изображений компьютерной томографии или «светлых костей» из необработанных данных ZTE «черных костей», — сказала она.

По словам доктора Хо, второй целью группы было сравнить эффективность ZTE и КТ для диагностики пациентов и планирования вмешательства. Она отметила, что их усилия увенчались успехом, поскольку эти два метода качественно и количественно сопоставимы, хотя ZTE требует специализированной последующей обработки и обучения пользователей.

Сравнение ZTE, наземной КТ и синтетической КТ, созданной на основе глубокого обучения

Сравнение ZTE, наземной компьютерной томографии и синтетической компьютерной томографии, созданной методом глубокого обучения [верхние ряды], с картами цветовых различий [нижние ряды] для различных нейронных сетей и функций потерь. Предоставлено Свеном Бамбахом, доктором философии.

Основные моменты опыта

Среди проблем исследования была знакомая проблема: пандемия COVID-19.

«Во время COVID-19 мы изучили гибкие пути регистрации для потенциальных участников исследования и направляющих врачей, а также использовали стратегии глубокого обучения для анализа наших существующих данных», — сказал доктор Хо. «Многоцентровое сотрудничество было чрезвычайно полезным для стимулирования интереса и содействия операционализации».

Помимо проблем, связанных с пандемией, д-р Хо и ее команда потратили много времени и сил на развертывание ZTE в нескольких учреждениях для различных платформ МРТ и последовательностей импульсов, в этом усилии участвовали несколько физиков и партнерские отношения с поставщиками.

На этапах планирования и проведения исследования д-р Хо сказала, что она училась с различных точек зрения всех вовлеченных заинтересованных сторон.

«Я была очарована разнообразием мнений относительно потенциально прорывных технологий, представленных усовершенствованной визуализацией и искусственным интеллектом», — сказала она. «Предлагаемые рабочие процессы и варианты использования, где алгоритм потенциально может быть использован. сильно варьировались в зависимости от учреждений и отдельных лиц, и вопросы возникали во время сканирования пациентов, реконструкции изображений, отчетов рентгенолога и последующей обработки данных».

Несмотря на кажущуюся безопасность и практичность технологии, д-р Хо признал, что необходима дополнительная работа для повышения осведомленности и просвещения общественности, обеспечения понимания и принятия врачами, а также оптимизации технических усовершенствований для конкретных приложений для лечения заболеваний.

«В целом, мой опыт подчеркивает проблемы, присущие трансляционному конвейеру визуализации «от рабочего стола к прикроватному», — сказала она.

Продолжая свои усилия по улучшению ухода за наиболее уязвимыми пациентами, доктор Хо сосредоточилась на внедрении таких методов, как ZTE, чтобы обеспечить более качественную, быструю и безопасную визуализацию для детей.

«Поскольку я прошел перекрестную подготовку как по взрослой, так и по детской нейрорадиологии, я надеюсь, что интеграция внутри и между специальностями обеспечит большую непрерывность помощи на протяжении всей жизни», — сказал д-р Хо. «Привлечение большего числа учреждений поможет генерировать более разнообразные обучающие данные для алгоритмов ИИ и мобилизовать исследования сравнительной эффективности, чтобы стимулировать широкое внедрение новых технологий».

«Получение гранта для научных исследований на критическом этапе моей карьеры дало мне возможность получить должность исследовательского факультета с преданным наставничеством и защищенным временем. Это дало мне возможность отказаться от моего первоначального внимания к клиническому совершенству, сохранив при этом прочные отношения с лечащими врачами».

Май-Лан Хо, доктор медицины

Финансирование НИОКР открывает новые пути обучения и лидерства

«Получение гранта исследователя на критическом этапе моей карьеры дало мне возможность получить должность исследовательского факультета с преданным наставничеством и защищенным временем», — сказал д-р Хо. «Это дало мне возможность отказаться от моего первоначального внимания к клиническому совершенству, сохранив при этом прочные отношения с лечащими врачами».

Посвященное исследованию время позволило ей приобрести новые технические знания, улучшив свои навыки в области передовых изображений и искусственного интеллекта, работая вместе с физиками-визуализаторами и специалистами по данным.

Доктор Хо приписала несколько положительных результатов своему грантовому финансированию, в том числе развитие ее уникальной репутации в области передовой педиатрической нейровизуализации и прецизионного здравоохранения. «Я использовала эти успехи в многочисленных научных публикациях и технических отчетах, а также в федеральных, фондовых и отраслевых грантах», — сказала она.

Источник