CT/MRI图像融合技术在鼻咽癌放疗靶区勾画中的应用价值

甘晓根，徐子海，廖福锡，黄柱飞

中国人民解放军第三〇三医院放疗中心，广西 南宁 530021

CT/MRI图像融合技术在鼻咽癌放疗靶区勾画中的应用价值

甘晓根，徐子海，廖福锡，黄柱飞

中国人民解放军第三〇三医院放疗中心，广西 南宁 530021

目的 探讨 CT/MRI融合技术在鼻咽癌放疗靶区勾画中的应用价值。方法 对50例经病理证实的鼻咽癌患者进行调强放疗，分别在CT及CT/MRI融合图像下勾画鼻咽癌肿瘤靶区，比较CT组和CT/MRI组勾画的靶区体积的差异性。结果 CT组和CT/MRI组勾画的平均靶区体积分别为（29.18±19.12） cm3和（33.57±20.63） cm3，两组对比有显著性差异（P<0.05）。在T1、T2、T3期中，两组体积对比差异明显（P<0.05）；在T4期中，两组体积对比差异不明显（P>0.05）。结论 CT/MRI融合技术结合CT和MRI两种不同成像技术的优势，有助于进一步提高鼻咽癌放疗靶区勾画的精确性。

CT/MRI图像融合技术；鼻咽癌；放疗

放射治疗是鼻咽癌的主要治疗方法之一，发展至今已进入了精确放疗时代，肿瘤靶区勾画的精确性将直接影响鼻咽癌局部控制率和周围危险器官的毒副反应。目前，较高端的放疗计划系统已开发出图像融合软件，为用户提供CT/MRI图像融合或CT/PET图像融合功能，让用户能在同一水平面结合两种不同成像技术的成像特点和优势，更准确地勾画各种靶区及危险器官。本文通过应用Oncentra MasterPlan 3.0计划系统软件，分别在CT和CT/MRI图像上进行鼻咽癌原发肿瘤靶区的勾画和体积计算，比较两者对鼻咽癌靶区勾画的准确性，探讨CT/MRI融合技术的应用价值，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料

选择我科2012年6月～2013年11月经病理证实的50例鼻咽癌患者。入选标准：① 所有病例均经病理证实；② 有完整、清晰的CT及MRI资料，且患者均于入院后放疗前一周完成扫描，扫描体位及相关参数按融合要求设定。排除标准：① MRI扫描体位与CT扫描体位明显不一致者；② 有明显伪影者。

50例患者中，男38例，女12例，年龄22～64岁，平均42岁。根据2008年鼻咽癌分期标准[1]：T1期7例（局限于鼻腔），T2期15例（侵犯至鼻腔、口咽、咽旁间隙），T3期10例（侵犯颅底、翼内肌），T4期18例（侵犯颅神经、鼻窦、翼外肌及以外的咀嚼肌间隙、海绵窦、脑膜等）。

1.2 CT/MRI扫描

（1）体位固定：按调强放射治疗体位要求进行体位固定。患者平躺于治疗床，两侧激光灯对准外耳孔，纵轴激光灯与体中线重合，下颌骨上台与水平面垂直，用头颈肩热朔膜固定体位。

（2）CT定位扫描：采用SIEMENS CTVision系统的SOMATOM OPEN型40层螺旋CT扫描机对患者进行模拟定位扫描。扫描基线垂直于水平面，扫描范围：从颅顶到胸锁关节下缘3 cm，扫描层厚为3 mm，连续扫描，增强剂用23%的碘海醇。

（3）MRI定位扫描：采用飞利浦Achieva 3.0T TX多源超高场强磁共振成像系统，扫描体位尽可能与CT定位时的体位一致。在MRI激光灯下重新复位，两侧激光灯对准外耳孔，纵轴激光灯与体中线重合，下颌骨与水平面垂直，扫描需融合的序列Axial FSE T2fs时，扫描基线与水平面垂直。扫描序列：T1WI SE序列、T2WI SE序列、STIR序列，扫描层厚为5 mm，扫描范围从眼眶上缘到胸锁关节，造影剂采用钆一二乙三胺五醋酸（Gd-DTPA），注射剂量为0.1 mmol/kg。

1.3 图像融合及靶区勾画

扫描完成后，将图像传输至Oncentra MasterPlan 3.0计划系统。首先使用自动匹配法进行配准，将CT和MRI图像通过最大共有信息法自动配准融合，软件会根据两组图像的像素、密度、解剖结构等信息，自动寻找共有信息最大的各个相应的图像层面并进行匹配。对自动配准法配准效果不满意时，可结合LandMark标记法人工手动融合，匹配者可根据较固定的解剖结构如齿状突、视神经等内参考点对两组图像不同层面进行多点标记，系统会自动配准两组图像相应的标记点，并对像素、密度等信息进行校正，完成整组图像的匹配。配准效果由我科副主任以上医师进行判定，对体位相差大、有伪影的配准图像进行淘汰，对配准效果不理想的进行重新匹配。配准效果如图1所示。本文只描述鼻咽癌肿瘤靶区（Gross Tumor Volume，GTV）的勾画情况。先由主治以上医师按ICRU62号[2]报告规范的勾画要求，在CT图像及CT/ MRI融合图像上进行GTV的勾画，由副主任以上医师进行审核、评估，最终得到两组GTV体积，分别标记为GTVCT和GTVCT/MRI。

1.4 统计方法

采用SPSS 17.0软件对数据进行分析，计量资料描述采用均值±标准差不同组间体积差异采用配对t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 CT和CT/MRI组平均靶区体积比较

CT组和CT/MRI组勾画的平均靶区体积分别为（29.18±19.12） cm3和（33.57±20.63） cm3，两组对比有显著性差异（P<0.05），见表1。

表1 CT和CT/MRI组平均靶区体积比较

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2.2 不同T分期的GTVCT和GTVCT/MRI比较

T1、T2、T3期的GTVCT和GTVCT/MRI比较均有统计学意义 （P值均<0.05，分别为0.022、0.008、0.010），T4期的GTVCT和GTVCT/MRI经比较无统计学意义（P=0.756＞0.05），见表2。

表2 不同T分期的GTVCT和GTVCT/MRI比较

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3 讨论

目前肿瘤放射治疗已经进入了精确放疗时代，由于放疗剂量分布在三维方向上与靶区形状高度适形，因此靶区的勾画精度也由cm级别的几何（边界）位置误差向mm级别发展，精确勾画放疗靶区是精确放疗的基本保障和基本依据[3]。在鼻咽癌放疗中，由于肿瘤侵润的广泛性及局部结构的复杂性，如何使放疗靶区得到精确勾画是目前精确放疗研究的热点问题。MRI能很好地显示鼻咽部周围软组织结构和重要器官，如显示鼻咽癌颅内侵犯、椎前间隙、咽旁间隙等，同时也可多方位多序列成像。MRI已被中国鼻咽癌临床分期工作委员会确立为鼻咽癌分期的首选影像技术[1]。但目前的放疗计划系统仍然以CT图像的电子密度信息为主要依据进行放射治疗剂量的计算，而MRI影像技术采用磁共振弛豫信号成像，不能完全反映机体密度，尚未能直接用于放射治疗计划的剂量计算。CT/MRI图像融合技术，使CT及MRI的成像优劣得到互补，医生在CT图像上勾画靶区时可参考和对比MRI影像学表现。

王晓敏等[4]认为，通过图像融合勾画GTV，明显提高了靶区勾画的精确性。本研究发现，CT/MRI组勾画的平均靶区体积及T1、T2、T3分期中的靶区体积均较CT组勾画的靶区体积大，且差异有统计学意义（P＜0.05）。分析其原因，笔者认为与融合图像的特点有关。医学图像融合就是多方面协同应用医学图像数据，将多元信息进行有机结合，将互补信息综合为一体，为医学诊断、人体结构和功能提供更加充分的信息[5-6]。且MRI有着较高的软组织分辨率，不仅能够显示各种软组织的形态学特征，而且能够显示各软组织生理生化的变化情况[7]。尤其是鼻咽癌肿瘤在MRI T2序列上呈高信号，能较清晰显示出其侵润的范围，使医生在勾画较早期鼻咽癌靶区时不会遗漏。早期鼻咽癌呈侵润性生长，在器官形态学发生变化时，或许已有癌细胞侵润，如鼻咽癌对斜坡的侵润。CT往往只能发现一些形态学已发生改变的侵犯，而融合图像能发现CT未能显示的侵润范围。

Emami等[8]认为，在CT/MRI图像上勾画的靶区体积比在CT图像上勾画的大74%，单凭CT或MRI来勾画原发灶都会导致部分靶区缺失。杨红茹等[9]的研究也得出相似的结论。对于T4期鼻咽癌，在CT图像和CT/MRI融合图像中勾画的靶区体积差别不大，笔者认为可能是因为T4期鼻咽癌靶区体积较大，对各肌间隙及颅底等结构造成破坏，使其发生了较明显的形态学改变。

综上所述，CT/MRI融合技术能结合CT及MRI两种不同成像技术的优势，有助于进一步提高鼻咽癌放疗靶区勾画的精确性。

[1] 黄焱秋,周春骏,余忠全.鼻咽癌调强放疗摆位误差分析[J].中国实用医刊,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] 陈荔莎,潘建基,陈传本,等.CT/MRI融合技术在鼻咽癌调强放疗靶区勾画中的应用研究[J].国际医药卫生导报,2008,14(1):4-7.

[4] 王晓敏,陈龙,黄江琼,等.CT-MRI图像融合技术对勾画鼻咽癌靶区体积影响[J].中华放射肿瘤学杂志,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] 张海南,汤日杰,张书旭,等.CT/MRI融合图像在盆腔肿瘤放疗靶区勾画中的应用[J].中国医疗设备,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] 杨红茹,王仁生,韦波,等.不同影像检查在鼻咽癌靶区勾画中的应用[J].肿瘤预防与治疗,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

作者邮箱：425647874@qq.com