CT/MRI圖像融合技術在鼻咽癌放療靶區(qū)勾畫中的應用價值

甘曉根，徐子海，廖福錫，黃柱飛

中國人民解放軍第三〇三醫(yī)院放療中心，廣西 南寧 530021

CT/MRI圖像融合技術在鼻咽癌放療靶區(qū)勾畫中的應用價值

甘曉根，徐子海，廖福錫，黃柱飛

中國人民解放軍第三〇三醫(yī)院放療中心，廣西 南寧 530021

目的 探討 CT/MRI融合技術在鼻咽癌放療靶區(qū)勾畫中的應用價值。方法 對50例經(jīng)病理證實的鼻咽癌患者進行調強放療，分別在CT及CT/MRI融合圖像下勾畫鼻咽癌腫瘤靶區(qū)，比較CT組和CT/MRI組勾畫的靶區(qū)體積的差異性。結果 CT組和CT/MRI組勾畫的平均靶區(qū)體積分別為（29.18±19.12） cm3和（33.57±20.63） cm3，兩組對比有顯著性差異（P<0.05）。在T1、T2、T3期中，兩組體積對比差異明顯（P<0.05）；在T4期中，兩組體積對比差異不明顯（P>0.05）。結論 CT/MRI融合技術結合CT和MRI兩種不同成像技術的優(yōu)勢，有助于進一步提高鼻咽癌放療靶區(qū)勾畫的精確性。

CT/MRI圖像融合技術；鼻咽癌；放療

放射治療是鼻咽癌的主要治療方法之一，發(fā)展至今已進入了精確放療時代，腫瘤靶區(qū)勾畫的精確性將直接影響鼻咽癌局部控制率和周圍危險器官的毒副反應。目前，較高端的放療計劃系統(tǒng)已開發(fā)出圖像融合軟件，為用戶提供CT/MRI圖像融合或CT/PET圖像融合功能，讓用戶能在同一水平面結合兩種不同成像技術的成像特點和優(yōu)勢，更準確地勾畫各種靶區(qū)及危險器官。本文通過應用Oncentra MasterPlan 3.0計劃系統(tǒng)軟件，分別在CT和CT/MRI圖像上進行鼻咽癌原發(fā)腫瘤靶區(qū)的勾畫和體積計算，比較兩者對鼻咽癌靶區(qū)勾畫的準確性，探討CT/MRI融合技術的應用價值，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

選擇我科2012年6月～2013年11月經(jīng)病理證實的50例鼻咽癌患者。入選標準：① 所有病例均經(jīng)病理證實；② 有完整、清晰的CT及MRI資料，且患者均于入院后放療前一周完成掃描，掃描體位及相關參數(shù)按融合要求設定。排除標準：① MRI掃描體位與CT掃描體位明顯不一致者；② 有明顯偽影者。

50例患者中，男38例，女12例，年齡22～64歲，平均42歲。根據(jù)2008年鼻咽癌分期標準[1]：T1期7例（局限于鼻腔），T2期15例（侵犯至鼻腔、口咽、咽旁間隙），T3期10例（侵犯顱底、翼內?。琓4期18例（侵犯顱神經(jīng)、鼻竇、翼外肌及以外的咀嚼肌間隙、海綿竇、腦膜等）。

1.2 CT/MRI掃描

（1）體位固定：按調強放射治療體位要求進行體位固定?；颊咂教捎谥委煷玻瑑蓚燃す鉄魧释舛?，縱軸激光燈與體中線重合，下頜骨上臺與水平面垂直，用頭頸肩熱朔膜固定體位。

（2）CT定位掃描：采用SIEMENS CTVision系統(tǒng)的SOMATOM OPEN型40層螺旋CT掃描機對患者進行模擬定位掃描。掃描基線垂直于水平面，掃描范圍：從顱頂?shù)叫劓i關節(jié)下緣3 cm，掃描層厚為3 mm，連續(xù)掃描，增強劑用23%的碘海醇。

（3）MRI定位掃描：采用飛利浦Achieva 3.0T TX多源超高場強磁共振成像系統(tǒng)，掃描體位盡可能與CT定位時的體位一致。在MRI激光燈下重新復位，兩側激光燈對準外耳孔，縱軸激光燈與體中線重合，下頜骨與水平面垂直，掃描需融合的序列Axial FSE T2fs時，掃描基線與水平面垂直。掃描序列：T1WI SE序列、T2WI SE序列、STIR序列，掃描層厚為5 mm，掃描范圍從眼眶上緣到胸鎖關節(jié)，造影劑采用釓一二乙三胺五醋酸（Gd-DTPA），注射劑量為0.1 mmol/kg。

1.3 圖像融合及靶區(qū)勾畫

掃描完成后，將圖像傳輸至Oncentra MasterPlan 3.0計劃系統(tǒng)。首先使用自動匹配法進行配準，將CT和MRI圖像通過最大共有信息法自動配準融合，軟件會根據(jù)兩組圖像的像素、密度、解剖結構等信息，自動尋找共有信息最大的各個相應的圖像層面并進行匹配。對自動配準法配準效果不滿意時，可結合LandMark標記法人工手動融合，匹配者可根據(jù)較固定的解剖結構如齒狀突、視神經(jīng)等內參考點對兩組圖像不同層面進行多點標記，系統(tǒng)會自動配準兩組圖像相應的標記點，并對像素、密度等信息進行校正，完成整組圖像的匹配。配準效果由我科副主任以上醫(yī)師進行判定，對體位相差大、有偽影的配準圖像進行淘汰，對配準效果不理想的進行重新匹配。配準效果如圖1所示。本文只描述鼻咽癌腫瘤靶區(qū)（Gross Tumor Volume，GTV）的勾畫情況。先由主治以上醫(yī)師按ICRU62號[2]報告規(guī)范的勾畫要求，在CT圖像及CT/ MRI融合圖像上進行GTV的勾畫，由副主任以上醫(yī)師進行審核、評估，最終得到兩組GTV體積，分別標記為GTVCT和GTVCT/MRI。

1.4 統(tǒng)計方法

采用SPSS 17.0軟件對數(shù)據(jù)進行分析，計量資料描述采用均值±標準差不同組間體積差異采用配對t檢驗，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 CT和CT/MRI組平均靶區(qū)體積比較

CT組和CT/MRI組勾畫的平均靶區(qū)體積分別為（29.18±19.12） cm3和（33.57±20.63） cm3，兩組對比有顯著性差異（P<0.05），見表1。

表1 CT和CT/MRI組平均靶區(qū)體積比較

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2.2 不同T分期的GTVCT和GTVCT/MRI比較

T1、T2、T3期的GTVCT和GTVCT/MRI比較均有統(tǒng)計學意義 （P值均<0.05，分別為0.022、0.008、0.010），T4期的GTVCT和GTVCT/MRI經(jīng)比較無統(tǒng)計學意義（P=0.756＞0.05），見表2。

表2 不同T分期的GTVCT和GTVCT/MRI比較

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3 討論

目前腫瘤放射治療已經(jīng)進入了精確放療時代，由于放療劑量分布在三維方向上與靶區(qū)形狀高度適形，因此靶區(qū)的勾畫精度也由cm級別的幾何（邊界）位置誤差向mm級別發(fā)展，精確勾畫放療靶區(qū)是精確放療的基本保障和基本依據(jù)[3]。在鼻咽癌放療中，由于腫瘤侵潤的廣泛性及局部結構的復雜性，如何使放療靶區(qū)得到精確勾畫是目前精確放療研究的熱點問題。MRI能很好地顯示鼻咽部周圍軟組織結構和重要器官，如顯示鼻咽癌顱內侵犯、椎前間隙、咽旁間隙等，同時也可多方位多序列成像。MRI已被中國鼻咽癌臨床分期工作委員會確立為鼻咽癌分期的首選影像技術[1]。但目前的放療計劃系統(tǒng)仍然以CT圖像的電子密度信息為主要依據(jù)進行放射治療劑量的計算，而MRI影像技術采用磁共振弛豫信號成像，不能完全反映機體密度，尚未能直接用于放射治療計劃的劑量計算。CT/MRI圖像融合技術，使CT及MRI的成像優(yōu)劣得到互補，醫(yī)生在CT圖像上勾畫靶區(qū)時可參考和對比MRI影像學表現(xiàn)。

王曉敏等[4]認為，通過圖像融合勾畫GTV，明顯提高了靶區(qū)勾畫的精確性。本研究發(fā)現(xiàn)，CT/MRI組勾畫的平均靶區(qū)體積及T1、T2、T3分期中的靶區(qū)體積均較CT組勾畫的靶區(qū)體積大，且差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。分析其原因，筆者認為與融合圖像的特點有關。醫(yī)學圖像融合就是多方面協(xié)同應用醫(yī)學圖像數(shù)據(jù)，將多元信息進行有機結合，將互補信息綜合為一體，為醫(yī)學診斷、人體結構和功能提供更加充分的信息[5-6]。且MRI有著較高的軟組織分辨率，不僅能夠顯示各種軟組織的形態(tài)學特征，而且能夠顯示各軟組織生理生化的變化情況[7]。尤其是鼻咽癌腫瘤在MRI T2序列上呈高信號，能較清晰顯示出其侵潤的范圍，使醫(yī)生在勾畫較早期鼻咽癌靶區(qū)時不會遺漏。早期鼻咽癌呈侵潤性生長，在器官形態(tài)學發(fā)生變化時，或許已有癌細胞侵潤，如鼻咽癌對斜坡的侵潤。CT往往只能發(fā)現(xiàn)一些形態(tài)學已發(fā)生改變的侵犯，而融合圖像能發(fā)現(xiàn)CT未能顯示的侵潤范圍。

Emami等[8]認為，在CT/MRI圖像上勾畫的靶區(qū)體積比在CT圖像上勾畫的大74%，單憑CT或MRI來勾畫原發(fā)灶都會導致部分靶區(qū)缺失。楊紅茹等[9]的研究也得出相似的結論。對于T4期鼻咽癌，在CT圖像和CT/MRI融合圖像中勾畫的靶區(qū)體積差別不大，筆者認為可能是因為T4期鼻咽癌靶區(qū)體積較大，對各肌間隙及顱底等結構造成破壞，使其發(fā)生了較明顯的形態(tài)學改變。

綜上所述，CT/MRI融合技術能結合CT及MRI兩種不同成像技術的優(yōu)勢，有助于進一步提高鼻咽癌放療靶區(qū)勾畫的精確性。

[1] 黃焱秋,周春駿,余忠全.鼻咽癌調強放療擺位誤差分析[J].中國實用醫(yī)刊,2013,40(21):109-110.

[2] ICRU Report 62.Prescibing,recording,and reporting Photon beam therapy(Supplement to ICRU Report 50)[A].International commission on Radiation Units and Measurement[C]. Bethesda:ICRU,1999.

[3] 陳荔莎,潘建基,陳傳本,等.CT/MRI融合技術在鼻咽癌調強放療靶區(qū)勾畫中的應用研究[J].國際醫(yī)藥衛(wèi)生導報,2008,14(1):4-7.

[4] 王曉敏,陳龍,黃江瓊,等.CT-MRI圖像融合技術對勾畫鼻咽癌靶區(qū)體積影響[J].中華放射腫瘤學雜志,2010,19(1):4-7.

[5] Lee N,Xia P,Quivey JM,et al.Intensity-modulated radiotherapy in the treatment of nasopharyngeal carcinoma:an update of the UCSF experience[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,2002,53(1):12-22.

[6] Hill DL,Hawkes DJ,Gleeson MJ,et al.Accurate frameless registration of MR and CT images of the head: applications in planning surgery and radiation therapy[J].Radiology,1994,192(1):447-457.

[7] 張海南,湯日杰,張書旭,等.CT/MRI融合圖像在盆腔腫瘤放療靶區(qū)勾畫中的應用[J].中國醫(yī)療設備,2011,26(5):154-156.

[8] Emami B,Sethi A,Petruzzelli GJ.Influence of MRI on target volume delineation and IMRT planning in nasopharyngeal carcinoma[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys,2003,57(2):481-488.

[9] 楊紅茹,王仁生,韋波,等.不同影像檢查在鼻咽癌靶區(qū)勾畫中的應用[J].腫瘤預防與治療,2008,21(2):194-197.

Application Value of CT/MRI Image Fusion Technique in the Delineating of Target Area for Radiotherapy of Nasal Pharyngeal Cancer

GAN Xiao-gen, XU Zi-hai, LIAO Fu-xi, HUANG Zhu-fei
Radiation Therapy Center, The 303rdHospital of PLA, Nanning Guangxi 530021, China

Objective To explore the clinical value of CT/MRI image fusion technique in the delineating of gross tumor volume in intensity-modulated radiotherapy for nasal pharyngeal cancer (NPC). Methods 50 patients confirmed as NPC by pathology were treated with intensity-modulated radiotherapy. The gross tumor volumes (GTVs) were delineated under CT images and CT/MRI fusion images respectively. Then the differences of GTVs between CT group and CT/MRI group were compared. Results The average GTVs of CT group and CT/MRI group were (29.18±19.12) cm3and (33.57±20.63) cm3respectively, and the differences were signif i cant (P＜0.05). Comparing to the T stage, the two groups had obvious differences of GTVs on T1, T2 and T3 stage (P＜0.05), but not obvious on T4 stage (P＞0.05). Conclusion CT/MRI image fusion technology which combines CT and MRI, is helpful to improve the accuracy of delineating gross tumor volume in radiotherapy for NPC.

CT/MRI image fusion technique; nasal pharyngeal cancer; radiotherapy

R739.63；R815

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2014.11.059

1674-1633(2014)11-0163-03

2014-04-09

作者郵箱：425647874@qq.com