Aplicaciones clínicas de imágenes de alta resolución en el abdomen
Katsuyoshi Ito, MD, PhD
Este informe analiza las aplicaciones clínicas de diversas tecnologías para la obtención de imágenes del abdomen, incluido el motor Clear-IQ inteligente avanzado (AiCE) y el motor Precise IQ (PIQE), que se utilizan para imágenes T2-FSE de alta precisión, el modo 3D rápido modificado y que se utiliza para imágenes dinámicas de alta precisión, y SPEEDER expandido (Exsper), que se utiliza para imágenes DWI de alta resolución con FOV pequeño. AiCE y PIQE son tecnologías de reconstrucción de aprendizaje profundo (DLR) desarrolladas por Canon Medical Systems Corporation.
Imágenes T2-FSE de alta precisión con AiCE y PIQE
1. Descripción general de PIQE en resonancia magnética
PIQE es una nueva tecnología basada en Deep Learning. Permite reconstruir imágenes de baja SNR y baja resolución para obtener imágenes de alta SNR y alta resolución. Cuando se aplica a la resonancia magnética, PIQE emplea dos tecnologías DLR: eliminación de ruido y muestreo ascendente. La interpolación de relleno cero se realiza durante el procesamiento, pero las limitaciones de este enfoque son que no se puede eliminar parte de la imagen borrosa y se generan artefactos de timbre. Para superar estas limitaciones del llenado cero, las redes neuronales en PIQE se entrenan con imágenes de alta resolución adquiridas mediante muestreo completo y se utilizan como datos de enseñanza.
PIQE es una nueva tecnología basada en Deep Learning. Permite reconstruir imágenes de baja SNR y baja resolución para obtener imágenes de alta SNR y alta resolución. Cuando se aplica a la resonancia magnética, PIQE emplea dos tecnologías DLR: eliminación de ruido y muestreo ascendente. La interpolación de relleno cero se realiza durante el procesamiento, pero las limitaciones de este enfoque son que no se puede eliminar parte de la imagen borrosa y se generan artefactos de timbre. Para superar estas limitaciones del llenado cero, las redes neuronales en PIQE se entrenan con imágenes de alta resolución adquiridas mediante muestreo completo y se utilizan como datos de enseñanza.
2. T2-FSE de alta precisión con PIQE
La calidad de las imágenes de eco de espín rápido ponderadas en T2 (T2-FSE) se puede mejorar empleando PIQE.
La figura 1 muestra una vista ampliada del páncreas. La resolución espacial aumenta en un factor de 2 a 2,5 cuando se aplica PIQE (b), lo que reduce la borrosidad y delinea más claramente los márgenes del páncreas, el conducto pancreático y otras estructuras de la cavidad abdominal. Estas imágenes de alta precisión también se pueden obtener en exploraciones con supresión de grasa utilizada en combinación.
La Figura 2 muestra imágenes de un paciente con un carcinoma hepatocelular. Los márgenes del tumor y las hiperintensidades lineales dentro del tumor se visualizan más claramente cuando se aplica PIQE (b). Además, se demuestra con extraordinaria claridad un colgajo de disección aórtica y las características internas del tumor en la glándula suprarrenal derecha.
La calidad de las imágenes de eco de espín rápido ponderadas en T2 (T2-FSE) se puede mejorar empleando PIQE.
La figura 1 muestra una vista ampliada del páncreas. La resolución espacial aumenta en un factor de 2 a 2,5 cuando se aplica PIQE (b), lo que reduce la borrosidad y delinea más claramente los márgenes del páncreas, el conducto pancreático y otras estructuras de la cavidad abdominal. Estas imágenes de alta precisión también se pueden obtener en exploraciones con supresión de grasa utilizada en combinación.
La Figura 2 muestra imágenes de un paciente con un carcinoma hepatocelular. Los márgenes del tumor y las hiperintensidades lineales dentro del tumor se visualizan más claramente cuando se aplica PIQE (b). Además, se demuestra con extraordinaria claridad un colgajo de disección aórtica y las características internas del tumor en la glándula suprarrenal derecha.
Figura 1: Efectos de PIQE: imágenes T2-FSE de alta precisión
Figura 1: Efectos de PIQE: imágenes T2-FSE de alta precisión
Figura 2: T2-FSE con supresión grasa en un paciente con carcinoma hepatocelular
Figura 2: T2-FSE con supresión grasa en un paciente con carcinoma hepatocelular
La Figura 3 muestra MRCP (T2-FSE con supresión grasa) en un paciente con sospecha de neoplasia papilar mucinosa intraductal de tipo mixto (IPMN). La resolución se multiplica por 3 con PIQE (b), lo que permite observar con mayor precisión la dilatación de las ramas del conducto pancreático y la presencia de estructuras quísticas finas. En pacientes con sospecha de pancreatitis crónica, la dilatación de las ramas del conducto pancreático es uno de los criterios de diagnóstico para la pancreatitis crónica en etapa temprana y, por lo tanto, se puede esperar que las imágenes de alta precisión obtenidas aplicando PIQE sean de gran valor clínico para el diagnóstico temprano.
Figura 3: CPRM en un paciente con sospecha de NMPI mixta
Imágenes dinámicas de alta precisión en modo 3D rápido modificado
1. Modo 3D rápido modificado
Es posible realizar imágenes dinámicas de alta precisión utilizando la técnica de escaneo rápido conocida como modo 3D rápido modificado en combinación con AiCE.
El modo Fast 3D modificado es una técnica de escaneo que incluye modificaciones al modo Fast 3D convencional, en el que los datos se adquieren en un patrón en forma de rueda. En el modo Modified Fast 3D, el método asimétrico de medio Fourier (AFI) se utiliza en combinación para adquirir datos secuencialmente en las direcciones de codificación de corte y fase. Los tiempos de escaneo se reducen realizando la adquisición de datos omitidos en un patrón en forma de arco. Además, el espacio k se llena principalmente con señales estables al completar los datos de forma secuencial, lo que reduce la borrosidad y mejora la calidad de la imagen. Otra ventaja del modo 3D rápido modificado es que la imagen borrosa es un problema menor cuando se aumenta el factor 3D rápido.
Incluso cuando el tiempo de escaneo se reduce aproximadamente un 25 % en comparación con los métodos de obtención de imágenes convencionales, se mantiene el mismo nivel de calidad de imagen. Por lo tanto, se garantizan imágenes dinámicas de alta precisión porque el tiempo de exploración se puede acortar manteniendo una alta resolución. En comparación con otras técnicas de escaneo rápido, como Compressed SPEEDER (CS), se minimiza la borrosidad de toda la imagen, lo que permite visualizar más claramente los márgenes de los vasos sanguíneos intrahepáticos y otras estructuras.
En nuestro hospital, anteriormente realizamos imágenes dinámicas utilizando SPEEDER o CS combinado con AiCE, pero descubrimos que estos enfoques adolecían de una serie de limitaciones. Con SPEEDER, veríamos artefactos lineales en el hígado durante la fase arterial y toda la imagen se vuelve borrosa en niveles más altos de AiCE, y con CS, observaríamos una imagen borrosa en general y artefactos que aparecían como bordes blancos alrededor de las estructuras. Hemos podido superar estas limitaciones empleando el modo 3D rápido modificado combinado con AiCE. Este enfoque minimiza la borrosidad y los artefactos de la imagen, lo que nos permite obtener imágenes de alta calidad en las que los márgenes de las estructuras se representan con precisión.
Es posible realizar imágenes dinámicas de alta precisión utilizando la técnica de escaneo rápido conocida como modo 3D rápido modificado en combinación con AiCE.
El modo Fast 3D modificado es una técnica de escaneo que incluye modificaciones al modo Fast 3D convencional, en el que los datos se adquieren en un patrón en forma de rueda. En el modo Modified Fast 3D, el método asimétrico de medio Fourier (AFI) se utiliza en combinación para adquirir datos secuencialmente en las direcciones de codificación de corte y fase. Los tiempos de escaneo se reducen realizando la adquisición de datos omitidos en un patrón en forma de arco. Además, el espacio k se llena principalmente con señales estables al completar los datos de forma secuencial, lo que reduce la borrosidad y mejora la calidad de la imagen. Otra ventaja del modo 3D rápido modificado es que la imagen borrosa es un problema menor cuando se aumenta el factor 3D rápido.
Incluso cuando el tiempo de escaneo se reduce aproximadamente un 25 % en comparación con los métodos de obtención de imágenes convencionales, se mantiene el mismo nivel de calidad de imagen. Por lo tanto, se garantizan imágenes dinámicas de alta precisión porque el tiempo de exploración se puede acortar manteniendo una alta resolución. En comparación con otras técnicas de escaneo rápido, como Compressed SPEEDER (CS), se minimiza la borrosidad de toda la imagen, lo que permite visualizar más claramente los márgenes de los vasos sanguíneos intrahepáticos y otras estructuras.
En nuestro hospital, anteriormente realizamos imágenes dinámicas utilizando SPEEDER o CS combinado con AiCE, pero descubrimos que estos enfoques adolecían de una serie de limitaciones. Con SPEEDER, veríamos artefactos lineales en el hígado durante la fase arterial y toda la imagen se vuelve borrosa en niveles más altos de AiCE, y con CS, observaríamos una imagen borrosa en general y artefactos que aparecían como bordes blancos alrededor de las estructuras. Hemos podido superar estas limitaciones empleando el modo 3D rápido modificado combinado con AiCE. Este enfoque minimiza la borrosidad y los artefactos de la imagen, lo que nos permite obtener imágenes de alta calidad en las que los márgenes de las estructuras se representan con precisión.
2. Imágenes dinámicas de alta precisión
La Figura 4 muestra imágenes dinámicas de un paciente con hígado graso realizadas utilizando el modo 3D rápido modificado (a). Las ramas periféricas de los vasos sanguíneos se ven claramente incluso en la fase arterial. En la fase hepatocelular, los vasos sanguíneos intrahepáticos se representan más claramente en la imagen del modo 3D rápido modificado (c) que en la imagen CS (b).
La Figura 5 muestra imágenes dinámicas de un paciente con un hemangioma hepático. En las imágenes en modo 3D rápido modificado adquiridas en la fase arterial, se ven claramente una hiperintensidad irregular en la lesión (a, flecha roja) y múltiples anomalías de hiperperfusión en el hígado. En la fase hepatocelular, los vasos sanguíneos intrahepáticos se representan más claramente en la imagen del modo 3D rápido modificado (c) que en la imagen CS (b).
La Figura 4 muestra imágenes dinámicas de un paciente con hígado graso realizadas utilizando el modo 3D rápido modificado (a). Las ramas periféricas de los vasos sanguíneos se ven claramente incluso en la fase arterial. En la fase hepatocelular, los vasos sanguíneos intrahepáticos se representan más claramente en la imagen del modo 3D rápido modificado (c) que en la imagen CS (b).
La Figura 5 muestra imágenes dinámicas de un paciente con un hemangioma hepático. En las imágenes en modo 3D rápido modificado adquiridas en la fase arterial, se ven claramente una hiperintensidad irregular en la lesión (a, flecha roja) y múltiples anomalías de hiperperfusión en el hígado. En la fase hepatocelular, los vasos sanguíneos intrahepáticos se representan más claramente en la imagen del modo 3D rápido modificado (c) que en la imagen CS (b).
Figura 4: Imágenes dinámicas del hígado graso
Figura 4: Imágenes dinámicas del hígado graso
Figura 5: Imágenes dinámicas del hemangioma hepático
Figura 5: Imágenes dinámicas del hemangioma hepático
La Figura 6 muestra imágenes de un paciente con metástasis hepáticas.
Se observan múltiples nódulos hiperintensos en forma de anillo en la fase arterial, y se observan hiperintensidades similares a una derivación AP en las regiones circundantes en las imágenes del modo 3D rápido modificado (a). En comparación con las imágenes de TC obtenidas 4 días antes (b), los nódulos se representan más claramente en las imágenes del modo 3D rápido modificado.
Se observan múltiples nódulos hiperintensos en forma de anillo en la fase arterial, y se observan hiperintensidades similares a una derivación AP en las regiones circundantes en las imágenes del modo 3D rápido modificado (a). En comparación con las imágenes de TC obtenidas 4 días antes (b), los nódulos se representan más claramente en las imágenes del modo 3D rápido modificado.
Figura 6: Imágenes dinámicas de metástasis hepáticas.
Exsper DWI
1. Características de Exsper
En Exsper, los datos de calibración adquiridos durante el escaneo real se utilizan para realizar el procesamiento de despliegue. En comparación con SPEEDER, Exsper puede reducir los artefactos que surgen de los errores de despliegue calculando la ponderación del despliegue en el espacio k. Es menos probable que se produzcan artefactos cerca del centro de la imagen causados por errores de despliegue cuando se escanea un campo de visión pequeño, lo que ayuda a garantizar imágenes de alta resolución.
En Exsper, los datos de calibración adquiridos durante el escaneo real se utilizan para realizar el procesamiento de despliegue. En comparación con SPEEDER, Exsper puede reducir los artefactos que surgen de los errores de despliegue calculando la ponderación del despliegue en el espacio k. Es menos probable que se produzcan artefactos cerca del centro de la imagen causados por errores de despliegue cuando se escanea un campo de visión pequeño, lo que ayuda a garantizar imágenes de alta resolución.
Figura 7: colangiocarcinoma intrahepático
2. FOV pequeño Exsper DWI
La Figura 7 muestra un paciente con un colangiocarcinoma intrahepático. En la imagen T2-FSE (a) se observa una masa tumoral tipo coliflor, con hiperintensidad temprana en forma de anillo en la fase arterial (b) e hiperintensidad tardía dentro del tumor (flecha roja) en la fase de transición (c). Estos son hallazgos típicos de este tipo de tumores. En comparación con el DWI convencional con FOV completo (e), la resolución mejora en el FOV Exsper DWI (d) pequeño, lo que permite observar más claramente las características internas del tumor.
La Figura 7 muestra un paciente con un colangiocarcinoma intrahepático. En la imagen T2-FSE (a) se observa una masa tumoral tipo coliflor, con hiperintensidad temprana en forma de anillo en la fase arterial (b) e hiperintensidad tardía dentro del tumor (flecha roja) en la fase de transición (c). Estos son hallazgos típicos de este tipo de tumores. En comparación con el DWI convencional con FOV completo (e), la resolución mejora en el FOV Exsper DWI (d) pequeño, lo que permite observar más claramente las características internas del tumor.
Figura 7: colangiocarcinoma intrahepático
La Figura 8 muestra imágenes típicas de un paciente con un cáncer en la apófisis uncinada del páncreas (flechas rojas). En la fase arterial (a, c) se observan áreas con menor densidad que los tejidos normales, y en la fase de equilibrio (b) se observa un realce retardado. En comparación con el DWI convencional con FOV completo (e), el tumor se representa más claramente con el Exsper DWI con FOV pequeño (d), lo que permite visualizar claramente los márgenes entre la lesión y los tejidos normales.
Figura 8: Cáncer en el proceso uncinado del páncreas
3. Utilidad del DWI en apnea
Realizamos investigaciones para evaluar la calidad de las imágenes adquiridas durante la respiración libre y con la respiración contenida en exploraciones clínicas realizadas en nuestro hospital. Se encontró que la puntuación de visualización de la lesión era ligeramente mayor para la exploración durante la respiración libre, pero la diferencia no fue estadísticamente significativa. Sin embargo, se descubrió que la exploración en apnea proporciona una calidad de imagen superior en pacientes con lesiones ubicadas debajo de la cúpula diafragmática o cerca de los bordes del hígado, que tienden a verse afectados por el movimiento del diafragma o segmentos cercanos del tracto intestinal, así como por artefactos de susceptibilidad magnética. En tales pacientes, se consideró que la exploración en apnea era clínicamente útil, y se consideró que la DWI en apnea era más útil cuando se realizaba además de la DWI convencional porque la DWI en apnea permite realizar la exploración en un tiempo más corto.//
Realizamos investigaciones para evaluar la calidad de las imágenes adquiridas durante la respiración libre y con la respiración contenida en exploraciones clínicas realizadas en nuestro hospital. Se encontró que la puntuación de visualización de la lesión era ligeramente mayor para la exploración durante la respiración libre, pero la diferencia no fue estadísticamente significativa. Sin embargo, se descubrió que la exploración en apnea proporciona una calidad de imagen superior en pacientes con lesiones ubicadas debajo de la cúpula diafragmática o cerca de los bordes del hígado, que tienden a verse afectados por el movimiento del diafragma o segmentos cercanos del tracto intestinal, así como por artefactos de susceptibilidad magnética. En tales pacientes, se consideró que la exploración en apnea era clínicamente útil, y se consideró que la DWI en apnea era más útil cuando se realizaba además de la DWI convencional porque la DWI en apnea permite realizar la exploración en un tiempo más corto.//
Katsuyoshi Ito, MD, PhD
Profesor, Departamento de Radiología,
Facultad de Medicina de la Universidad de Yamaguchi, Japón
Profesor, Departamento de Radiología,
Facultad de Medicina de la Universidad de Yamaguchi, Japón
Este artículo es una traducción de la revista INNERVISION, Vol.38, No.6, 2023.
Descargo de responsabilidad
El contenido de este informe incluye las opiniones personales del autor basadas en su experiencia y conocimiento clínico.
La tecnología de aprendizaje profundo se utiliza en la etapa de diseño del procesamiento de reconstrucción de imágenes para AiCE y PIQE. El sistema en sí no tiene capacidades de autoaprendizaje.
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La tecnología de aprendizaje profundo se utiliza en la etapa de diseño del procesamiento de reconstrucción de imágenes para AiCE y PIQE. El sistema en sí no tiene capacidades de autoaprendizaje.
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