鼻咽癌MRI 定位及CT/MRI 圖像配準(zhǔn)的應(yīng)用實(shí)踐

喻明中1，鄒平2，譚偉豪2，許紅寧2，曾惠2，劉賢2，陳雪萍2，楊勁松2，黃強(qiáng)1，何廷淦1，段婷婷1，黎付1，郭蘭子1，吳麗華1，羅闊1

（1 重慶海吉亞腫瘤醫(yī)院腫瘤中心，重慶；2 重慶海吉亞腫瘤醫(yī)院影像科，重慶）

0 引言

調(diào)強(qiáng)放射治療是目前鼻咽癌放療的首選方法[1]。專家共識(shí)推薦勾畫鼻咽靶區(qū)盡可能采用CT/MRI 的融合圖像[2]。圖像融合的前提是圖像配準(zhǔn)，體位一致性對(duì)圖像配準(zhǔn)至關(guān)重要[3]。本研究探討現(xiàn)有的聯(lián)影uMR560 65cm 孔徑MRI 利用胸腹部柔性線圈行鼻咽癌放療體位下掃描的方法，以及CT/MRI 配準(zhǔn)方法。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

15例初治的鼻咽癌患者。年齡22-70歲，中位年齡50歲，男性8例，女性7例。T1 1例，T2 6例、T3 7例、T4 1例。卡氏評(píng)分≥80分。放療前均行鼻咽診斷MRI 及常規(guī)臨床檢查。

1.2 CT 模擬定位

模擬機(jī)下激光燈擺位，頭頸肩熱塑膜固定，16 排聯(lián)影uCT510 增強(qiáng)掃描，層厚3mm,掃描范圍從顱頂至鎖骨下3cm。

1.3 MRI 掃描

CT 模擬定位后1-2d 內(nèi)行相同體位MRI 掃描。聯(lián)影uMR560 1.5T 65cm 孔徑平面床MRI，采用CT 模擬定位相同的碳纖維體架、頭枕及頭頸肩膜。將胸腹部柔性線圈包裹在頭頸肩膜上，并用束縛帶固定。層厚3mm,掃描范圍從中腦至第4 頸椎下緣，分別掃描橫斷位T1WI、T2WI 平掃、橫斷位T1WI 增強(qiáng)脂肪抑制序列。

1.4 CT/MRI 圖像配準(zhǔn)

全部定位CT 圖像以及橫斷面MRI 圖像經(jīng)院內(nèi)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸至Monaco 工作站，由同一位富有經(jīng)驗(yàn)的放療醫(yī)師行CT/MRI 圖像配準(zhǔn)。系統(tǒng)提供圖像配準(zhǔn)方法有手動(dòng)法、標(biāo)記點(diǎn)法（point-registration）和自動(dòng)配準(zhǔn)法(automatic fusion，采用互信息配準(zhǔn)策略)。本研究先手動(dòng)將CT 與MRI 圖像移動(dòng)到大致對(duì)應(yīng)的層面，然后利用自動(dòng)配準(zhǔn)法行CT/MRI 配準(zhǔn)，最后將興趣區(qū)框限定在鼻咽顱底區(qū)域再行自動(dòng)法CT/MRI 圖像配準(zhǔn)。觀察鼻咽腔、鼻腔、上頜竇等內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)的重合性滿意后配準(zhǔn)完成，保存圖像( 圖1)。

1.5 CT/MRI 配準(zhǔn)誤差評(píng)價(jià)

分別在CT 和MRI 圖像上勾畫出眼球的輪廓，讓系統(tǒng)自動(dòng)找到眼球的中心，讀出眼球中心的坐標(biāo)值，然后計(jì)算CT 和MRI 顯示的眼球中心的坐標(biāo)差異作為三維空間上X、Y、Z 坐標(biāo)軸方向的配準(zhǔn)誤差。

1.6 鼻咽腔配準(zhǔn)誤差測(cè)量

分別勾畫與X、Y 坐標(biāo)軸平行的直線，測(cè)量CT 和 MRI圖像上鼻咽腔輪廓在X、Y 坐標(biāo)軸距離差值，鼻咽腔后壁輪廓在CT 和 MRI 圖像的距離差值作為Y 軸上的配準(zhǔn)誤差值，鼻咽腔側(cè)壁輪廓在CT 和 MRI 圖像的距離差值作為X 軸上的配準(zhǔn)誤差值。至少計(jì)算出3個(gè)層面的距離差值，然后求平均值分別 為X、Y 坐標(biāo)軸方向的配準(zhǔn)誤差。

圖1 配準(zhǔn)融合圖像

2 結(jié)果

鼻咽腔、鼻腔、上頜竇等內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)的重合性好。眼球中心坐標(biāo)在X 軸方向的平均配準(zhǔn)誤差為0.35mm;在Y 軸方向的平均配準(zhǔn)誤差為0.5mm；在Z 軸方向的平均配準(zhǔn)誤差為0.6mm。鼻咽腔輪廓在X 軸方向的平均配準(zhǔn)誤差為0.15mm；Y 軸方向平均配準(zhǔn)誤差為0.20mm。CT/MRI配準(zhǔn)誤差在可接受范圍內(nèi)，鼻咽腔輪廓重合性好。

3 討論

調(diào)強(qiáng)放射治療是鼻咽癌放療的主要方法，靶區(qū)勾畫在鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放療中至關(guān)重要。MRI 相對(duì)于CT 可提供良好的軟組織分辨率，可以更早期、更細(xì)致地顯示腫瘤與周圍組織的解剖關(guān)系，CT/MRI 圖像融合可以更加快速準(zhǔn)確勾畫鼻咽及顱底腫瘤靶區(qū)[4，5]。2010 鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放療靶區(qū)及劑量設(shè)計(jì)指引專家共識(shí)指出：勾畫鼻咽靶區(qū)盡可能采用CT/MRI 的融合圖像[2]。融合的前提是圖像配準(zhǔn)，體位一致性對(duì)圖像配準(zhǔn)質(zhì)量至關(guān)重要[3]。常規(guī)MRI 鼻咽癌掃描體位與放療體位不同，與定位CT 配準(zhǔn)誤差較大[6]。一些單位通過自制特定的頭枕放置在頭頸線圈中行鼻咽癌MRI 掃描，以保障鼻咽癌患者磁共振掃描時(shí)頸部彎曲度與放療時(shí)相似，但這種方法MRI 掃描擺位操作較繁瑣，還需要與本單位MRI 配套的頭枕及定位輔助裝置[7]。有條件的單位直接用大孔徑MRI 行鼻咽癌定位，可以保障體位與放療相同[8]，但是多數(shù)單位無(wú)條件配置此設(shè)備。本研究探討使用現(xiàn)有的聯(lián)影uMR560 65cm 孔徑MRI 及胸腹部柔性線圈，不增添其它輔助設(shè)備實(shí)現(xiàn)放療體位下鼻咽癌MRI 掃描，易于臨床推廣。胸腹部柔性線圈能包裹放療體架、頭枕及頭頸肩膜，能保障鼻咽癌MRI 掃描體位與放療相同；定位MRI 圖像質(zhì)量和診斷MRI 相當(dāng)；定位MRI 平均耗時(shí)10min，患者能配合完成掃描。配準(zhǔn)方法中手動(dòng)配準(zhǔn)法人為誤差較大，標(biāo)記點(diǎn)法耗費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，自動(dòng)配準(zhǔn)法簡(jiǎn)便快捷，用這些方法多次配準(zhǔn)都能達(dá)到滿意的效果，本研究用手動(dòng)法與自動(dòng)法相結(jié)合以提高配準(zhǔn)速度。常規(guī)MRI 受孔徑尺寸限制不能在頭頸肩膜外放置線圈橋架，因此本研究直接將胸腹部柔性線圈包裹在頭頸肩膜上，然后用束縛帶固定?？紤]到胸腹部柔性線圈對(duì)頭頸肩膜有一定的擠壓，使得MRI 圖像的體表輪廓和淺表組織相對(duì)于定位CT 圖像會(huì)發(fā)生一定位移，因此自動(dòng)配準(zhǔn)后再利用興趣區(qū)工具忽略體表輪廓和淺表組織；將興趣區(qū)體積框調(diào)整在包含鼻咽、顱底等內(nèi)部區(qū)域內(nèi)，行CT/MRI 自動(dòng)配準(zhǔn)，以提高鼻咽及顱底區(qū)域配準(zhǔn)精度。CT/MRI 圖像配準(zhǔn)質(zhì)量目前無(wú)統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，普遍是測(cè)量相應(yīng)解剖結(jié)構(gòu)空間誤差、體積值差異、適形指數(shù)等，眼球中心坐標(biāo)誤差為簡(jiǎn)單實(shí)用的三維空間配準(zhǔn)誤差評(píng)價(jià)方法，本研究利用眼球中心坐標(biāo)評(píng)價(jià)的三維空間配準(zhǔn)誤差在可接受范圍內(nèi)，利用興趣區(qū)自動(dòng)配準(zhǔn)法測(cè)量的鼻咽腔平均配準(zhǔn)誤差小于眼球中心坐標(biāo)誤差。這種利用胸腹部柔性線進(jìn)行鼻咽癌MRI 掃描的方法簡(jiǎn)單快捷，易于推廣，利用興趣區(qū)自動(dòng)配準(zhǔn)法可提高內(nèi)部重要區(qū)域配準(zhǔn)精度。這種MRI 掃描方法及圖像配準(zhǔn)方法還可應(yīng)用于顱腦腫瘤及其他頭頸腫瘤。