CT/MRI融合圖像在宮頸癌三維放療靶區(qū)勾畫中的應(yīng)用

1.南陽(yáng)市中心醫(yī)院婦科(河南 南陽(yáng) 473000)

2.南陽(yáng)市中心醫(yī)院麻醉科(河南 南陽(yáng) 473000)

孫 麗1 高 毅2

隨著近年來各種影像設(shè)備和影像模式的飛速發(fā)展，放療已進(jìn)入精確的個(gè)體化治療時(shí)代，而靶區(qū)的精確勾畫是影響放療療效的關(guān)鍵因素[1]。國(guó)際放射單位與測(cè)量委員會(huì)(ICRU)的第50號(hào)報(bào)告中明確了GTV、CTV、PTV的概念，勾畫這些靶區(qū)的依據(jù)是以影像學(xué)為基礎(chǔ)的[2]。以往多依據(jù)CT圖像描述靶區(qū)輪廓，但CT圖像對(duì)軟組織和密度差異小的區(qū)域分辨率較低，不同醫(yī)生對(duì)靶區(qū)定義的理解不同[3]。因此，若能將軟組織分辨率高的MRI圖像和CT圖像相結(jié)合，形成CT/MRI融合圖像，有助于直觀顯示腫瘤區(qū)域、降低靶區(qū)勾畫的差異性，為精確調(diào)強(qiáng)放療計(jì)劃設(shè)計(jì)提供更精準(zhǔn)的影像學(xué)依據(jù)。

宮頸癌是世界范圍內(nèi)發(fā)病率僅次于卵巢癌的婦科惡性腫瘤，且有研究指出新發(fā)患者年輕化趨勢(shì)越來越明顯，已引起了全世界醫(yī)療工作者的廣泛關(guān)注[4]。放療作為宮頸癌的主要治療手段之一，在三維放療計(jì)劃系統(tǒng)中定義靶區(qū)、正常組織及相應(yīng)處方劑量，特別是對(duì)偏中心的不規(guī)則靶區(qū)給予精確高劑量照射尤為重要[5]。但由于CT分辨率不能滿足靶區(qū)精確勾畫的需要，臨床亟需軟組織分辨率更高的檢查方法區(qū)分靶區(qū)和正常組織、從而為精確勾畫靶區(qū)提供影像學(xué)依據(jù)。本研究運(yùn)用形變?nèi)诤霞夹g(shù)對(duì)16例宮頸癌患者在三維放療治療前進(jìn)行MRI和CT圖像融合勾畫靶區(qū)，并觀察靶區(qū)總劑量和膀胱、直腸、小腸等正常組織的受照劑量變化，探討CT/MRI融合圖像勾畫宮頸癌三維放療治療靶區(qū)的可行性。

1 資料與方法

1.1 一般資料選擇2018年4月至2019年4月于我院經(jīng)病理確診的宮頸癌患者16例納入本研究，年齡18～80歲，平均(52.73±8.17)歲；臨床分期：ⅠB1期、ⅠB2期各1例，ⅡB期12例，ⅢA期2例。所有患者以CT/MRI融合圖像勾畫靶區(qū)做放療計(jì)劃設(shè)計(jì)的為實(shí)驗(yàn)組，以CT圖像勾畫靶區(qū)做放療計(jì)劃設(shè)計(jì)的為對(duì)照組。

1.2 CT/MRI融合圖像獲取儀器分別為AVANTO 1.5T磁共振成像儀(德國(guó)SIEMENS)和LightSpeed大孔徑CT模擬定位機(jī)(美國(guó)GE公司)。在三維放療治療前1d進(jìn)行MRI檢測(cè)，晨起空腹，掃描前1h排便排尿，患者取仰臥位，雙手掌交叉置于頭頂，雙腿自然伸直，平躺與外照射時(shí)使用的真空負(fù)壓墊內(nèi)，復(fù)原外照射體位，接入尿管，確認(rèn)膀胱排空情況，用50mL注射器經(jīng)尿管向膀胱內(nèi)注射生理鹽水，行T2加權(quán)和T2抑脂加權(quán)橫斷面掃描，TR/TE 4750ms/130 ms，ETL=19，層厚3mm，掃描范圍為L(zhǎng)5椎體下緣至閉孔下緣。所有患者在三維放療治療當(dāng)天行CT掃描，施源器置管后，雙腿自然伸直，復(fù)原外照射體位，將患者轉(zhuǎn)移到CT定位床上，掃描前同樣用50mL注射器經(jīng)尿管向膀胱內(nèi)注射生理鹽水，行常規(guī)平掃，重建矩陣512×512，體素大小1mm，電流125mA，電壓130kV，掃描范圍同MRI。將MRI和CT圖像導(dǎo)入MIM圖像勾畫軟件，先采用剛性配準(zhǔn)方法，后采用局部基于邊框的形變配準(zhǔn)方法配準(zhǔn)，自動(dòng)融合后手動(dòng)微調(diào)獲得最好的顯示效果，最后保存融合后的圖像勾畫靶區(qū)。

1.3 HR CTV的勾畫由同一位高年資婦科腫瘤醫(yī)師根據(jù)CT和CT/MRI融合圖像逐層勾畫宮頸癌患者的靶區(qū)，GTV定義為影像學(xué)確定的腫瘤體積，HR CTV定義為全部宮頸和近距離治療前確定的腫瘤擴(kuò)展區(qū)，并勾畫膀胱、直腸、小腸等正常組織。處方劑量為7Gy/次，1次/周，共治療4周。靶區(qū)與正常組織勾畫完成后，即可開始進(jìn)行放療計(jì)劃設(shè)計(jì)。

1.4 計(jì)劃評(píng)估利用DVH讀取D 90、D100評(píng)估靶區(qū)覆蓋區(qū)域，利用V150、V200評(píng)估熱點(diǎn)，利用V100評(píng)估腫瘤處方劑量覆蓋范圍，并明確腫瘤的低劑量區(qū)域。膀胱、直腸、小腸等正常組織的評(píng)估主要評(píng)估D 2cc、D 1cc、D 0.1cc受照劑量體積。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析應(yīng)用SPSS 19.0軟件處理數(shù)據(jù)，HR CTV體積及膀胱、直腸、小腸受照劑量以(±s)表示，行t檢驗(yàn)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

表1 CT圖像和CT/MRI融合圖像上勾畫的HR CTV體積比較(±s，cm3)

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表2 CT圖像和CT/MRI融合圖像的膀胱、直腸、小腸受照劑量比較(±s，cGy)

表2 CT圖像和CT/MRI融合圖像的膀胱、直腸、小腸受照劑量比較(±s，cGy)

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2 結(jié) 果

2.1 CT圖像和CT/MRI融合圖像上勾畫的HR CTV體積比較CT/MRI融合圖像勾畫的HR CTV體積比單純用CT圖像勾畫的HR CTV體積小22.6%，兩組比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。見表1。

2.2 CT圖像和CT/MRI融合圖像的膀胱、直腸、小腸受照劑量比較CT圖像和CT/MRI融合圖像的膀胱、直腸、小腸受照劑量見表2，可見CT/MRI融合圖像組膀胱D1cc、直腸D0.1cc和小腸D1cc、D0.1cc與單純CT圖像比較更小，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。

3 討 論

自20世紀(jì)70年代CT技術(shù)誕生以來，醫(yī)學(xué)影像已隨著醫(yī)學(xué)、成像算法、計(jì)算機(jī)等學(xué)科的飛速發(fā)展而呈現(xiàn)多元化發(fā)展，不同影像設(shè)備的成像原理不同，各種成像模式圖像各有優(yōu)缺點(diǎn)，相互之間存在互補(bǔ)性，可從不同方面為疾病的診斷、治療、預(yù)后提供不同的信息[6-7]。如CT具有較好的空間分辨率，可清晰顯示骨骼、鈣化等組織成像，重建后相對(duì)位置準(zhǔn)確，可為腫瘤的定位提供參考，但其劣勢(shì)在于對(duì)腫瘤本身或軟組織的成像效果較差[8]。而MRI具有多參數(shù)、高對(duì)比度成像的特點(diǎn)，軟組織分辨率高，可分層呈現(xiàn)人體能量代謝，輕松定位腫瘤，其圖像融合技術(shù)源于上世紀(jì)80年代，將不同模式的醫(yī)學(xué)圖像融合同時(shí)呈現(xiàn)，可提供更直觀、更全面、更準(zhǔn)確的圖像信息，為腫瘤的精確診斷和放療提供至關(guān)重要的影像學(xué)依據(jù)[10]。

CT/MRI融合圖像用于確定癌癥調(diào)強(qiáng)放療靶區(qū)的勾畫，在前列腺癌方面已經(jīng)得到證實(shí)，CT/MRI融合圖像勾畫的靶區(qū)體積比單純CT圖像小，且用CT/MRI融合圖像勾畫靶區(qū)制定放療技術(shù)可明顯減少受較高劑量照射的直腸體積[11]。關(guān)于CT-MRI圖像融合用于宮頸癌靶區(qū)勾畫的研究在國(guó)外已有報(bào)道[12]，而在國(guó)內(nèi)、該技術(shù)用于宮頸癌的靶區(qū)勾畫鮮有報(bào)道。由于盆腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，宮頸周圍被膀胱、直腸、靜脈叢、肌肉等軟組織包圍，單純CT圖像難以清晰顯示宮頸癌靶區(qū)邊界。而MRI圖像對(duì)盆腔組織的顯示較CT優(yōu)勢(shì)明顯，可清晰顯示盆腔的泌尿生殖系統(tǒng)、腸道結(jié)構(gòu)等，且MRI可通過冠狀位、矢狀位等多維重建，清晰顯示宮頸癌與膀胱、直腸交界面，減少靶區(qū)勾畫的不確定性，提高勾畫的精確度。CT圖像可提供電子密度信息用于放療劑量計(jì)算。由于近距離治療的劑量學(xué)特性，在遠(yuǎn)離靶區(qū)的位置劑量梯度跌落極快，正常組織的劑量分布不均勻，靠近放射源的膀胱后壁及直腸前壁等區(qū)域受量遠(yuǎn)高于遠(yuǎn)離放射源端的器官壁受量。而宮頸癌的外照射和內(nèi)照射是同步進(jìn)行的，隨著外照射劑量的累加，會(huì)大大低估器官壁的真正受累，增加并發(fā)癥發(fā)生概率[13]。本研究結(jié)果顯示基于CT/MRI融合圖像勾畫的HR CTV體積比單純用CT圖像勾畫的HR CTV體積小22.6%，體現(xiàn)了CT/MRI融合圖像在宮頸癌靶區(qū)勾畫中的應(yīng)用價(jià)值，可得到精確的靶區(qū)體積；且CT/MRI融合圖像組膀胱D 1cc、直腸D 0.1cc和小腸D 1cc、小腸D 0.1cc與單純CT圖像比較更小，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示基于CT/MRI融合圖像勾畫靶區(qū)制定的三維放療治療計(jì)劃與單純CT圖像相比可明顯減少正常器官的受量。

綜上所述，CT/MRI融合圖像在宮頸癌靶區(qū)勾畫中具有較高的應(yīng)用價(jià)值，可得到精確的靶區(qū)體積，明顯減少正常器官的受照劑量。