Tiivistelmä. Sädehoidon suunnittelussa hoitoalueen ja riskielinten rajaamiseen käytetään tietokonetomografiakuvien lisäksi magneettikuvia. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli optimoida kaulan alueen sädehoidon suunnittelun magneettikuvausprotokolla, joka sisältää kontrastiaineella tehostetun T1+C-kuvauksen, T2-kuvauksen ja Stir-kuvauksen. Optimoinnin tavoitteena oli tutkia kuvan kirkkauden muuttumista kontrastiaineen signaalin intensiteetin vähetessä kuvauksen aikana T1+C kuvauksessa, selvittää mahdollisen rasvasuppression lisäämistä T2-kuvaukseen ja arvioida Stir-kuvauksen kuvaamista aksiaalisuunnassa nykyisen koronaalisuunnan sijaan. Lisäksi tavoitteena oli vähentää kokonaiskuvausaikaa heikentämällä tarvittaessa signaali-kohinasuhdetta (SNR).

T1+C-kuvauksella kuvattiin neljä potilasta nykyisellä sekvenssillä kaksi kertaa peräkkäin kuvan kirkkauden muuttumisen tarkistamiseksi. T2-kuvauksella kuvattiin kolme vapaaehtoista nykyisellä ja optimoidulla sekvenssillä ja Stir-kuvauksella kolme vapaaehtoista ja neljä potilasta nykyisellä ja optimoidulla sekvenssillä. Kuvien laatua vertailtiin laskemalla nykyisen ja optimoidun kuvan SNR-arvot ja kontrasti-kohinasuhteen-arvot (CNR). T2-kuvista arvioitiin lisäksi rasvasuppression tasaisuutta poskipään, posken, kaulan ja olkapään alueilla. Optimoinnin onnistumista kliinisesti selvitettiin onkologin suorittamalla arvioinnilla.

T1+C-sekvenssissä peräkkäin kuvattujen kuvien kirkkaudessa havaittu ero ei johtanut selkeään tulokseen tuumorin näkyvyyden suhteen. Kontrastiaineen injektoinnin ja kuvauksen välisen aikaviiveen käytöstä tarvitaan siten lisätutkimuksia. T2-sekvenssissä kuvanlaatu säilyi samanlaisena, mutta kuvausaika kasvoi rasvasuppression lisäämisen vuoksi. Rasvasuppressiomenetelmän tuottamat rasva- ja vesisuppressoidut kuvat arvioitiin hyödyllisiksi tuumorin ja riskielinten piirtämisessä. Stir-sekvenssin optimoidussa aksiaalisuunnan kuvassa SNR-arvot heikkenivät hiukan, CNR-arvot säilyivät samansuuruisina ja kuvausaika pidentyi koronaalisuunnan kuviin verrattuna. Onkologi arvioi aksiaalisuunnan kliinisesti hyödyllisemmäksi kuin koronaalisuunnan, koska annossuunnittelu piirretään aksiaalisuunnan kuviin. Rasvasuppressio havaittiin tasaisemmaksi poskipään ja olkapään alueella kuin posken ja kaulan alueella.

Optimoinnin tuloksena kaulan alueen kuvausprotokollan T2- ja Stir-sekvenssit vaihdetaan optimoiduiksi sekvensseiksi. Sekvenssien kuvanlaatu säilyi samantasoisena ja ne vastaavat paremmin sädehoidon suunnittelun kliinistä käyttöä, vaikka kokonaiskuvausaika kasvoi noin 4 minuuttia.Optimization of magnetic resonance imaging protocol for head and neck radiotherapy treatment planning. Abstract. Magnetic resonance imaging (MRI) is used to contour the treatment volume and risk organs in radiotherapy planning in addition to computed tomography images. The purpose of this study was to optimize the MRI protocol for radiotherapy planning of the neck. Protocol includes contrast-enhanced T1+C, T2 and Stir imaging. The aims of the optimization were to investigate the effect of delay after contrast injection in T1+C scan, to add fat suppression to T2 scan and to evaluate the axial slices instead of the coronal slices for Stir imaging. The goal was also to reduce acquisition time by decreasing the signal-to-noise ratio if necessary.

Four patients scanned with the T1+C sequence two times to check for changes in image brightness. Three volunteers scanned with the current and optimized T2 sequences and four patients and three volunteers scanned with the current and optimized Stir sequences. Image quality was compared by calculating the signal-to-noise ratio (SNR) values and contrast-to-noise ratio (CNR) values of the current and optimized images. The uniformity of fat suppression was evaluated in cheek, neck and shoulder areas. The oncologist evaluated the success of the optimization from a clinical perspective.

There was a difference in brightness in the images acquired one after another in T1+C, but it did not lead to a clear result in terms of tumor visibility. Thus, further studies are needed on the use of the time delay between contrast injection and imaging. In the T2 sequence, image quality remained similar, but acquisition time increased due to fat suppression. The fat- and water-suppressed images produced by the Dixon method were evaluated as useful for contouring tumor and risk organs. In the Stir sequence, the SNR of the optimized axial image decreased slightly, the CNR remained the same and the acquisition time increased compared to the coronal slices. The oncologist evaluated the axial slices to be more useful clinically than the coronal slices because treatment volume is contoured on axial images. Fat suppression was found to be more uniform shoulder area than in the cheek and neck areas.

As a result of the optimization, the T2 Dixon and axial Stir sequences were approved for clinical use in the neck soft tissue imaging protocol. The image quality of the sequences remained the same and they are more in line with the clinical use of the treatment planning although the total acquisition time increased about 4 minutes.