Charakterisierung der MR-Relaxations- und Bewegungseigenschaften eines 4D MRT Phantoms im Rahmen der Kommissionierung an einem 3T MR Scanner

Einleitung
Für die klinische Etablierung von Magnetresonanztomographen (MRT) in der bildgestützten Strahlentherapie, allen voran der hybriden MR-Linacs, bedarf es der Analyse und regelmäßiger Qualitätssicherung der Bewegungscharakterisierung auf Basis der MRT Bilder. Ziel dieser Studie war die Kommissionierung eines programmierbaren 4D MRT-Bewegungsphantoms bezüglich seiner bildgebenden MR-Relaxations- und Bewegungseigenschaften an einem 3T MRT und die Entwicklung einer Methode zur automatisierten Qualitätssicherung von MRT-Sequenzen zur Bewegungsanalyse.
Material & Methoden
Das MRI-LINAC Dynamic Phantom (Model 008M, CIRS) wurde mit Mineralöl (Marcol Blend, Philips) gefüllt und mit einer Hilfskonstruktion auf einer flachen Tischauflage (Medibord Ltd) positioniert. Messungen wurden an einem 3.0T MRT (Ingenuity TF PET/MR, Philips) durchgeführt. Mittels MR-Relaxometrie wurden die Relaxationszeiten des Gel-gefüllten beweglichen Zylinders und des Targets bestimmt. Die T1-Relaxationszeit wurde durch eine Inversion-Recovery Spin-Echo (IR-SE) Methode , die T2-Relaxationszeit durch eine Multi-Echo Gradient-and-Spin-Echo (GraSE) berechnet. Sinusförmige 1D, 2D und 3D Target-Trajektorien mit patiententypischen Organauslenkungen (5-40mm) und Frequenzen (0.1-0.2Hz) sowie eine 1D Patientennavigator Atemkurve wurden im Phantom generiert und mittels 2D-cine MR Sequenzen (Zeitauflösung von <0.5s) aufgenommen. Mit einer selbst entwickelten MATLAB-basierten Tracking-Software wurden die 2D-cine Bilder automatisiert analysiert.
Ergebnisse
Die Relaxationsparameter für Zylinder (T1=871±36ms / T2=13.4±1.3ms) und Target (T1=208±2.8ms / T2=30.5±0.7ms) wurden bestimmt. Die extrahierten Amplituden der Sinustrajektorien zeigen Abweichungen zu den eingestellten Werten von <0.4mm in AP/LR und <0.2mm in IS Richtung, während die Frequenzen mit Abweichungen von <0.001Hz bestimmt wurden. Die Navigatorkurve konnte mit einer mittleren Amplitudenabweichung von 0.3mm bestimmt werden, bei einer maximalen Abweichung von <1.0mm.
Zusammenfassung
Das 4D-Phantom wurde an einem klinischen 3T MRT bezüglich seiner Relaxationseigenschaften und der Möglichkeit einer 3D Bewegungsanalyse kommissioniert. Der entwickelte Aufbau und die Methodik erlauben regelmäßige Qualitätskontrollen der Bewegungscharakterisierung auf MR-Basis.