MRI与CT图像融合技术在前列腺癌调强放疗中的应用

王　财，瞿述根，王晓莉，殷　麟，刘慧琴

(青海大学附属医院放疗科，西宁 810001)

MRI与CT图像融合技术在前列腺癌调强放疗中的应用

王财，瞿述根，王晓莉，殷麟，刘慧琴

(青海大学附属医院放疗科，西宁 810001)

摘要：目的探讨MRI与CT图像融合技术在前列腺癌三维适形调强放疗靶区确定中的应用，为临床精确放疗提供参考。方法选取16例经病理诊断的前列腺癌患者。患者进行常规CT平扫加增强扫描，CT扫描后第2天相同时段行MRI扫描。扫描后采用Pinnacle配准软件对MRI和CT图像进行归一化互信息法配准。结果MRI成像与CT图像融合在放疗靶区勾画中的肿瘤体积比单纯用CT图像勾画的体积减小[(55.51±1.60)cm3比(70.74±3.51)cm3，t=12.48，P<0.001]。CT-MRI融合图像直肠接受50、55、60、65 Gy放射剂量时照射体积占总体积的百分比明显低于单独CT图像(P<0.05)，CT-MRI融合图像膀胱接受40、45、50、55、60、65、70 Gy放射剂量时照射体积占总体积的百分比明显低于单独CT图像(P<0.01)。结论在前列腺癌中应用MRI与CT图像融合技术，能较好地确定三维适形调强放疗靶区，并能够减少对周围器官的损伤。

关键词：前列腺癌； MRI与CT图像融合技术； 三维适形调强放疗； 靶区

精确放疗离不开医学影像技术，各种医学影像设备提供的图像信息可以提高放射治疗计划设计的水平。图像融合是利用医学影像的信息在一幅图像上同时表达人体的多方面信息，使人体内部的结构、功能等多方面的状况更加直观、全面地反映出来，用于肿瘤放疗计划的剂量设计，提高肿瘤剂量分布的准确性和均匀性，降低正常组织的受量[1]。能够提供解剖结构信息的CT和MRI 图像都有较高的空间分辨率，前者对骨骼、血管、钙化等组织的成像特别清晰，可以为病灶的定位提供一个很好的参考，但显示病灶本身效果不尽如人意；而MRI图像对软组织的成像清晰，有利于病变范围的确定[2]。所以只有CT和MRI影像信息的优势融合和互补，才能提高肿瘤放射治疗计划设计的精确性。

本文旨在探讨MRI与CT 图像在前列腺癌调强放疗靶区确定中的应用价值，以更精确地给予患者治疗。

1资料与方法

1.1一般资料

选取16例经病理证实的前列腺癌患者，均于2010年3月至2013年10月由青海大学附属医院收治。所有患者均为中高危局限期不能或不愿接受手术，并自愿接受调强放疗。患者年龄58～73岁(平均66岁)，T2b—T3a期10例，T3b—T4期6例。前列腺特异性抗原水平为3.92～68.21 ng·mL-1(平均52.78ng·mL-1)。

1.2方法

1.2.1CT和MRI图像的获取

CT 检查:患者晨起空腹，扫描前1 h饮1 000 mL水+1.5%泛影葡胺20 mL，以使小肠显影并充盈膀胱。扫描时均釆用仰卧位，双手上举抱肘置额前，并用抽气式真空固定垫固定体位，利用激光灯标记定位中心。釆用飞利浦CT 仪进行扫描，(重建矩阵512×512,体素大小1 mm,扫描电流125 mA,扫描电压130 kV)进行常规平扫加增强扫描，扫描范围为真骨盆上下5 cm，扫描层厚3 mm。

MRI 检查:患者在CT扫描后第2天相同时段行MRI扫描，扫描前1 h排便排尿后喝温开水820 mL，使膀胱处于充盈状态，同样釆用仰卧位，利用CT的十字交叉激光定位线在行MRI 扫描时复核配准交叉线，行T2加权和T2抑脂加权横断面扫描，扫描参数为TR=4 750 ms，TE=130 ms，ETL=19，层厚3 mm，扫描范围同CT。

1.2.2图像融合

物理师采用自动配准软件对MRI和CT图像进行归一化互信息法配准，配准后手动微调以达到更好的视觉效果，将配准后的图像传送至放疗计划系统TPS(Pinnacle9.8)进行图像融合。

1.2.3前列腺癌临床靶区(CTV)的勾画及调强放疗计划设计

前列腺癌具有多灶性，CTV勾画包括整个前列腺及其包膜，因此常直接勾画CTV，不需勾画肿瘤靶区(GTV)。因局部晚期前列腺癌精囊受侵的概率明显增高，故CTV还需包括精囊[3]。由同一名高年资肿瘤学医师分别依据CT和CT-MRI融合图像逐层勾画患者的CTV (前列腺+精囊)，并勾画膀胱、直肠、双侧股骨头、小肠等靶区周围正常组织。对于淋巴结转移可能性大于15%、或者T2c-T4并且Gleason评分≥6的局部晚期前列腺患者，CTV可包括盆腔淋巴引流区(髂内、髂外和髂总)。PTV(计划靶区)在CTV的基础上后方外放5 mm，其余方向(膀胱、左右、头脚方向)均外放10 mm。盆腔淋巴引流区：CTV外放，头脚方向为10 mm，前后左右为7～10 mm。前列腺癌CT和CT-MRI融合图像靶区勾画过程如封四图1。用Pinnacle9.8TPS放疗计划系统对依据CT和CT-MRI融合图像勾画的靶区分别作调强放疗计划，处方剂量为95%PTV 76 Gy/38F，2.0 Gy/F。调强计划采用7野等角度射野安排，靶区剂量均匀度、靶区适合度好，股骨头受量小，子野数目也不多，是前列腺放疗计划的一种较好的选择[4]。

剂量体积约束条件：直肠V70<25%，V50<40%，V40<50%(V70表示接受70 Gy放射剂量照射体积占总体积的百分比，文中V40、V45、V50、V55、V60、V65类同)。膀胱V50<50%、V70<20%，股骨头 V50<5%。根据剂量体积直方图DVH(封四图2—3)分别计算出依据CT图像和CT-MRI融合图像勾画的CTV体积，并比较基于CT图像、CT-MRI融合图像的放疗计划中直肠和膀胱受照剂量。

1.3统计学方法

2结果

2.1CT和CT-MRI融合图像勾画的CTV体积

16例患者用CT图像勾画的CTV (前列腺+精囊)体积均值为(70.74±3.51)cm3。16例患者用CT-MRI融合图像勾画的CTV (前列腺+精囊)体积均值为(55.51±1.60)cm3。融合图像勾画的体积比单纯用CT图像勾画的体积小21.53%，两者比较差异有统计学意义(t=12.48 ，P<0.001)。

2.2CT和CT-MRI融合图像直肠的受照剂量

CT图像和CT-MRI融合图像勾画靶区后(直肠)受照剂量体积直方图(图3)显示，直肠V40、V45差异无统计学意义，而CT-MRI融合图像直肠V50、V55、V60、V65、V70明显低于单独CT图像(P<0.05)。见表1。

表1　 CT图像和CT-MRI融合图像的放疗计划

2.3CT和CT-MRI融合图像膀胱的受照剂量

CT图像和CT-MRI融合图像勾画靶区后(膀胱)剂量体积直方图(图3)显示， CT-MRI融合图像膀胱V40、V45、V50、V55、V60、V65明显少于单独CT图像(P<0.01)，见表2。

表2　 CT图像和CT-MRI融合图像的放疗计划

3讨论

医学图像融合(medical image fusion，MIF)是20世纪90 年代出现的一种图像后处理方法，利用计算机多模态图像技术将多种医学影像综合在一起，而达到互补的目的，使临床诊断和治疗更加准确[5]。盆腔结构复杂，软组织较多，特别是前列腺周围被直肠、膀胱、精囊、静脉丛、肌肉等软组织包围，单纯CT图像上显示前列腺癌靶区边界模糊， CT图像勾画靶区主要缺点是软组织分辨率差，很难在CT图像上精确勾画靶区，对于周围软组织丰富的前列腺癌靶区很难清楚显示靶区边界，而MRI图像软组织分辨率高，恰好弥补了 CT图像的缺点。Jeong等[6]研究发现，依据MRI图像勾画的前列腺体积与根治术中切除的实际前列腺体积大小基本吻合，可见MRI在确定前列腺靶区方面有着明显优势。

MRI和 CT图像融合用于前列腺靶区勾画的研究在西方国家已有报道：Hentschel等[7]研究经病理证实的前列腺癌患者前列腺体积均值，CT图像上勾画的为68.5 cm3(15.2～241.3 cm3)， MRI图像上勾画的为44.3 cm3(8.8～182.8 cm3)，MRI 图像上获得的靶区体积较CT小35%。Tanaka等[8]研究认为，基于CT-MRI融合图像的体积较基于CT图像的靶区体积小31%。本研究显示，基于CT-MRI融合图像的CTV体积较基于CT图像的CTV体积小21.53%[(55.51±1.60)cm3比(70.74±3.51)cm3](P<0.05)，此结果与文献[7-8]相近，都提示CT-MRI融合图像在前列腺癌靶区勾画中的应用价值。

本研究将MRI图像与CT图像融合用于前列腺癌靶区勾画，减少了单纯用CT图像勾画靶区造成的对靶区体积过高估计的风险。在不增加正常组织器官损伤的前提下提高前列腺癌靶区剂量，是提高前列腺癌放疗疗效的关键，即放疗对前列腺癌有明显的量效关系[9-13]。而直肠和膀胱是限制靶区剂量的主要危及器官，直肠接受高剂量照射的体积与其晚期毒副反应紧密相关[14-15]。本研究显示,用融合图像勾画靶区较单纯运用CT图像在保证靶区剂量的情况下，可明显减少直肠受高剂量照射的体积，同时膀胱最高受照剂量点的剂量也有明显降低。

总之，MRI-CT融合图像上勾画的前列腺癌靶区体积比CT图像上勾画的小，MRI-CT融合图像勾画靶区制定的调强放疗计划比单纯基于CT图像可明显减少受较高剂量照射的直肠体积，同时降低膀胱最高剂量点的剂量。因此，前列腺癌放射治疗中运用MRI -CT融合图像勾画靶区可明显提高靶区勾画的准确性，降低直肠、膀胱等危及器官毒副反应。

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(责任编辑：罗芳)

收稿日期：2015-03-18

中图分类号：R737.25

文献标志码：A

文章编号：1009-8194(2015)07-0082-03

DOI:10.13764/j.cnki.lcsy.2015.07.030