计算机断层扫描与磁共振成像融合图像在宫颈癌放疗靶区勾画中的比较应用

于龙珍，柏会明，柏社香，吴少兵，孙小兵

(盐城市第二人民医院放疗科，江苏 盐城 224003)

宫颈癌属常见的妇科恶性肿瘤之一，对女性的身体健康有着严重威胁，我国是宫颈癌的高发地区，其发病率远高于世界平均水平，而且发病具有愈加年轻化趋势［1］。放疗是宫颈癌的主要治疗方式之一，特别是对于晚期宫颈癌患者，临床上已将放疗作为其标准治疗方案。其中放疗效果的高低与其靶区勾画是否精准密切相关。若靶区勾画过大可危及宫颈临近器官，造成其放射受量过度，影响临近器官正常生理功能。目前临床上常用的靶区定位为计算机断层扫描(computed tomography ,CT)图像扫描，其可以有效显示患者的骨组织，但是对其周围软组织的显示力度不足，具有一定缺陷［2］。而磁共振成像(magnetic resonance imaging ,MRI)具有清晰的软组织成像功能，能够提高肿瘤及其周围组织的辨识度，更利于医师确定肿瘤侵袭范围。图像融合理念起源于20世纪80年代，可将CT扫描良好的空间分辨率、清晰的骨骼及钙化组织成像优点与MRI多参数、高对比度及软组织成像优势相结合，形成更加直观、全面、准确的图片成像。本次研究对盐城市第二人民医院2017年1月至2020年1月收治的56例行放疗的宫颈癌患者分别进行CT、MRI图像扫描，探究其融合图像在放疗靶区勾画中的应用效果，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料收集盐城市第二人民医院2017年1月至2020年1月收治的56例行放疗的宫颈癌患者，分别对其进行CT、MRI图像获取，并将获取图像进行融合处理。患者均经临床病理确诊为宫颈癌且需要放疗，年龄(53.25±2.37)岁，病程(13.68±1.76)个月，鳞癌46例、腺癌9例、腺鳞癌1例，Ⅰ期7例、Ⅱ期12例、Ⅲ期33例、Ⅳ期4例。所有患者均无放疗禁忌证，预计生存期≥3个月，且患者CT、MRI图像采集体位一致，并排除精神异常无法配合图像采集者、扫描体位及参数设定不符合图像融合要求者。患者与家属对研究知情并签署了同意书。研究已上报医院伦理委员会并获得其批准。

1.2 方法

1.2.1 获取图像 CT扫描：采用64排128层螺旋CT机对患者需放疗部位进行常规及增强扫描。参数设置：额定输出电压120 kV、额定输出电流400 mA、层厚5 mm。扫描步骤：扫描前患者先在CT模拟定位机下进行定位，患者需排空尿液及粪便，必要时可给予清洁灌肠。之后取仰卧位平躺于真空负压垫内，设定定位标志点并使其与CT扫描定位保持一致。扫描开始前酌情给予患者阿托品类药物减少胃肠蠕动，等待20 min后开始平扫及增强扫描。扫描范围：上至第5腰椎椎体下缘，下至闭孔下缘。

MRI扫描：采用1.5T磁共振成像扫描仪进行扫描。患者准备：晨起空腹，扫描前1 h排便排尿，采取仰卧位，双手掌交叉置于头顶，双腿自然伸直，平躺于外照射时使用的真空负压垫内，并复原外照射体位。接入尿管，确认膀胱已排空，扫描前用50 mL注射器通过尿管往膀胱内注入50 mL生理盐水。参数设置：重复时间=4 750 ms，回波时间=130 ms，回波链长度=19，层厚 3 mm。扫描范围：同CT扫描范围。

1.2.2 图像融合 将CT及MRI获取的图像传入到专用电脑中做图像预处理，然后将预处理后的图像导入MIM图像融合勾画软件中进行图像融合。先采用刚性配准方式使CT及MRI图像的骨性部位得到良好配准，再采用局部基于边框的形变配准方法配准，自动融合后手动微调以保证两者宫颈部位吻合达到最好效果。最后保存好融合图像。

1.2.3 靶区勾画 由同一名医师对3组图像进行勾画，逐一确定肿瘤靶体积、肿瘤扩展区域、临近器官等。其中融合图像勾画完毕后应给予棋盘式检查来判断最终结果是否准确。

1.3 观察指标记录患者在CT、MRI及两者融合图像下放疗靶区勾画的肿瘤靶体积；记录CT组、MRI组的靶区丢失情况，以融合图片上能看到的而CT或MRI图片上看不到的靶区肿瘤靶体积除以CT或MRI图片上勾画的靶区肿瘤靶体积计算靶区丢失情况。

2 结果

2.1 CT、MRI及融合图像肿瘤靶体积比较CT组平均肿瘤靶体积为(116.22±5.35)cm3，MRI组为(102.69±4.97)cm3，融合组为(82.06±3.64)cm3，融合组均显著小于CT组、MRI组，差异均有统计学意义(t=50.909，P<0.001；t=32.295，P<0.001)。

2.2 CT、MRI扫描靶区丢失情况与融合组比较，CT组靶区丢失25.78%，MRI组靶区丢失14.69%。

3 讨论

宫颈癌是临床常见的妇科恶性肿瘤，其发病率及致死率位居女性生殖系统恶性肿瘤首位，严重威胁患者的生命安全及身体健康。虽然随着医疗技术的不断进步，宫颈癌的早期诊断及治疗得到了明显提升，但其发病率仍呈逐年上升趋势，发病年龄也愈加年轻化。据WHO报道，在全世界每年新增的49.30万例宫颈癌患者中，我国患者占13.23万例，与发达国家发病率呈下降趋势相反，我国宫颈癌发病率大幅上升。如何有效清楚宫颈癌患者体内肿瘤组织，控制其疾病进程，同时避免治疗伤及其正常器官组织，提高患者的生活质量，是全世界关注的重点、难点。

放疗是利用放射线杀死肿瘤细胞的局部治疗方式，其可以有效破坏并改变肿瘤细胞的DNA，使其失活、凋亡。放疗不仅是治疗宫颈癌的有效手段之一，同时也是晚期宫颈癌根治性治疗的标准方案［3-4］。但是临床中对宫颈癌的放疗范围一直没有精确标准，若放疗范围过大常易波及宫颈周围组织。尤其是卵巢组织，其对放射线具有高敏感性，收到微弱射线刺激即可出现不可逆的损伤，影响患者的生活质量。特别是对于宫颈癌发病愈加年轻化的今天，在对患者进行放疗时多以保留其卵巢功能为基本诉求。CT扫描是临床中常用的恶性肿瘤位置及放疗计划靶区定位方式，其能够对骨结构改变及骨组织破坏情况进行准确反映，同时其定位一般不受其他因素的影响，不会发生畸变［5］。但是CT扫描对软组织的显像及辨别具有一定的局限性，尤其是在宫颈癌患者的扫描成像中，会提高临床医师对卵巢等组织的勾画难度，而错误或过度的勾画范围会增加患者卵巢、小肠、膀胱等组织的放射受量，影响其正常生理功能，使患者出现各种化疗后并发症［6］。MRI对软组织的分辨率显著优于CT扫描，能够清晰显示扫描部位的肌肉及血管情况，也可以有效分辨肿瘤与其侵犯组织的交界面，从而提高靶区勾画的准确性［7］。但是MRI容易受到磁场等因素的干扰，出现图像畸变及移位现象，造成最终图像失真，破坏其准确性。单纯的CT或MRI图像扫描会遗漏部分淋巴结或骨转移病灶，导致最终放疗不彻底、患者出现肿瘤复发等症状。因此，如何更精准勾画放疗靶区，得到更好照射剂量分布一直以来都是研究热点。

不同影像设备成像原理及成像模式存在明显差异，导致其最终成像的优势及劣势之间存在互补性，可以提供各种不同的信息。基于以上原理，医学图像融合的理念逐渐出现并得到了医疗工作者的认可及应用［8］。图像融合就是把多方面的医学图像数据协同应用，将多原信息进行有机组合，其最终目的是结合多种图像采集的优点来提高医学图像的可靠性、稳定性和容错能力［9］。将MRI与CT融合方法就可以更精确确定肿瘤靶区和关键器官，一方面利用MRI影像信息来定位肿瘤、区分靶区及正常软组织，另一方面利用相应的CT值来计算剂量，在将两者优点结合的同时有规避了其可能导致取像误差的缺点。在实施时，先采用自动融合方法可以避免主观因素造成的操作者间的误差，使得影像融合更加准确，之后采用手动融合方式进行微观调整，并结合治疗医师的临床经验来间接提高融合的准确性。虽然在融合过程中，还存在各种精度误差，但是随着图像融合技术的不断发展，人机交互自动搜寻融合法、自动形变配准等方式的出现，使图像融合的精度得到了明显的提高［10-11］。

在本次研究中，融合组肿瘤靶体积小于CT组、MRI组，同时CT组、MRI组与融合组相比均具有靶区丢失现象，提示使用融合图像对宫颈癌放疗靶区进行勾画更具有准确性。杨海明［12］研究认为CT与MRI融合图像上勾画的宫颈癌靶区体积比CT图像上勾画的小，可明显减少放疗时患者正常器官的受量，与本次研究结果相似，进一步证明了研究的准确性、实用性。

综上所述，CT与MRI融合图像能够显著提高宫颈癌放疗靶区勾画的准确性，有效减少靶区丢失情况，达到精准放疗的目的，有利于降低患者临近器官受量，值得在临床中进行借鉴、推广。