3D geometric correction in 2D multi-slice acquired MR images used in radiation therapy planning
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Perustieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2020-03-16
Department
Major/Subject
Biomedical Engineering
Mcode
SCI3059
Degree programme
Master’s Programme in Life Science Technologies
Language
en
Pages
65
Series
Abstract
The role of MRI in the external radiation therapy treatment has increased in the past few decades significantly due to its superior soft-tissue contrast and absence of ionizing radiation. The two challenges concerning the lack of electron density values and limited geometric accuracy to use MR images in RT have been overcome. MR images can either be aligned with CT images or converted to pseudo-CT images for radiation dose planning, and the required geometric accuracy can be achieved by optimizing sequences and utilizing geometric correction algorithms. The purpose of this thesis was to improve the geometric accuracy of MR images by implementing 3D geometric correction to 2D multi-slice acquired images. Until now, this feature has not been available in Philips MR scanners. The advantages of 2DMS acquired images over 3D images are the reduced sensitivity to motion artifacts and the contrast that is preferred by radiologists. The geometric correction algorithm itself was not modified, since the existing algorithm for 3D images could be reused. The performance and the geometric accuracy achievable with the algorithm were evaluated with phantom imaging and the effect of the algorithm on human anatomy was evaluated with volunteer imaging. Altogether 21 subjects were imaged with Ingenia 1.5 T, Ingenia 3 T and 1.5 T MR scanner of Elekta Unity. The results reveal that the geometric distortion is significantly reduced when through-plane correction is applied alongside in-plane correction. The greatest effects are shown on the edges of the field-of-view where the effect of gradient non-linearities are the largest. It was also proven that the algorithm performs the geometric correction almost as well in 2DMS as in 3D images.Magneettikuvausta hyödynnetään yhä enemmän säteilyhoidon suunnittelussa sen ainutlaatuisen pehmytkudoskontrastin vuoksi. Magneettikuvantamista suositaan myös siksi, että se ei tarvitse ionisoivaa säteilyä kuvan muodostukseen. Kuvaustavan geometrisen tarkkuuden haasteet sekä röntgensäteilyn vaimennuskertoimien puute ovat ratkaistu vähentämällä geometrisia vääristymiä erilaisilla geometriakorjausalgoritmeilla sekä luomalla keinotekoisia tietokonetomografiakuvia magneettikuvista. Tämän maisterityön tarkoituksena oli parantaa magneettikuvien geometrista tarkkuutta mahdollistamalla kolmiulotteinen geometriakorjaus kaksiulotteisina leikkeinä kerätyissä magneettikuvissa. Radiologit ovat tottuneet tulkitsemaan 2D-leikkeinä kerättyjä magneettikuvia niille ominaisen kontrastin takia sekä siksi, että 2D-leikkeinä kerätyt magneettikuvat eivät ole yhtä herkkiä liikkeistä johtuville häiriöille kuin 3Dkuvat. Muutoksia varsinaiseen geometriakorjausalgoritmiin ei vaadittu, sillä algoritmi suoritti korjauksen samaan tapaan 2D- ja 3D-kuville. Geometriakorjausalgoritmin tarkkuutta ja toimintaa arvioitiin kuvaamalla fantomia sekä vapaaehtoishenkilöitä. Yhteensä 21 vapaaehtoista kuvattiin kolmella Philips:n magneettikuvauslaitteella. Käytettyjen laitteiden mallityypit olivat Ingenia 1.5 T, Ingenia 3 T sekä Elekta Unity. Tulokset osoittavat, että 2D-kuvien geometriset vääristymät vähentyivät huomattavasti, kun geometriset vääristymät korjattiin leiketason lisäksi myös kolmannessa ulottuvuudessa. Suurimmat erot olivat havaittavissa kuvausalueen reunoilla, joissa epälineaarisista gradienttikentistä johtuvat vääristymät ovat suurimmillaan. Algoritmi korjasi geometrista vääristymää lähes yhtä hyvin niin 2D- kuin 3D-kuvissa.Description
Supervisor
Parkkonen, LauriThesis advisor
Vesanen, PanuKeywords
MRI, geometric correction, radiation therapy, through-plane correction, gradient non-linearity