医学图像融合技术在肿瘤放射治疗中的应用

戴文祥，曹雅

（1.九江市第一人民医院放疗室，江西 九江 332000；2.九江市妇幼保健院手术室，江西 九江 332000）

放射是治疗恶性肿瘤的重要手段之一，但肿瘤细胞分布不均，血运不同及细胞的异质性，不同肿瘤细胞核团的辐射敏感性差异较大[1]。有研究[2]报道，恶性肿瘤局部控制不佳或复发的主要原因是由于乏氧细胞对放射的抗拒性。因此，恶性肿瘤患者放射治疗时，制定精确的放射治疗方案，提高放射治疗的安全性及有效性，是临床研究的热点。随着医学影像技术、计算机技术快速发展，肿瘤放射治疗逐渐进入精确放射治疗的时代，而为达到精确放射治疗的目的，医学融合技术应运而生[3-4]。医学融合技术是利用不同波长和成像原理的传感器，对同一物体行不同类型及时间段的拍摄，并将其融合为新的图像[5]。本研究对放射治疗患者采用医学图像融合技术，旨在为临床放射治疗提供参考依据，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料 选取2018年1月至2019年12月于本院接受放射治疗的肿瘤患者70例，其中男37例，女33例；年龄35～72岁，平均（48.90±9.49）岁；脑转移瘤28例，鼻咽癌8例，肺癌11例，食道癌8例，盆腔肿瘤15例。所有患者对本研究知情并自愿签署知情同意书，本研究经医学伦理委员会审核批准。纳入标准：所有患者均经体格检查、影像学技术、病理等综合确诊为恶性肿瘤；具有放射治疗指征；临床资料完整。排除标准：具有CT、MRI扫描禁忌证者；合并认知障碍、精神疾病者；拒绝参与本研究者。

1.2 方法 患者先行CT扫描定位，随后在3 d内进行MRI扫描，选用美国GE 64排螺旋CT机，Philip1.5T超导型磁共振扫描仪器。按照放射治疗要求取合适体位，调节激光灯合适体位，激光定位，标记体位标志线及放射范围。CT扫描：扫描参数：电压为120 kV，电流为400 mA，层厚为5 mm，螺距为1.375∶1，窗位W300、L40。先进行平扫，再增强扫描，获取CT扫描图像。MRI扫描：真空袋固定，有效定位，行MRI序列扫描，获取MRI扫描图像。将获得的图像取出后，对扫描图像采用相似性图像重建预处理。处理完成后采用图像融合，使用刚性变换及放射性变换作为全局配准，相似性图像非线性变换作为局部配准。融合配准后，于放射治疗计划系统内输入图像数据，实现图像融合，勾画肿瘤靶区。测量体模影像，若误差＜1 mm，无需纠正融合图像，若误差≥1 mm，需纠正融合图像。靶区勾画时，需基准定位肿瘤边缘。肿瘤勾画时，观察病灶内部结构、周围组织关系及与邻近血管的关系。准确勾画肿瘤形态、邻近骨质的破坏及硬化情况。

1.3 观察指标 ①比较CT、MRI及CT联合MRI勾画的肿瘤体积；②比较CT、MRI及CT联合MRI融合勾画的肿瘤靶区所占比重，CT肿瘤靶区比重：排除CT与MRI重合的肿瘤靶区体积；MRI肿瘤靶区所占比重：MRI肿瘤靶区内去掉CT与MRI重合的肿瘤靶区体积，理想状态下，三者之间的比值为1；③比较CT、MRI图像勾画的肿瘤靶区差异性。

1.4 统计学方法 采用SPSS 23.0统计软件进行数据分析，计量资料以“±s”表示，比较采用t检验，计数资料组间率（%）的比较采用χ2检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 CT、MRI及CT联合MRI勾画的肿瘤体积比较 CT联合MRI融合勾画的肿瘤体积高于CT、MRI勾画的肿瘤体积，差异有统计学意义（P＜0.05），见表1。

表1 CT、MRI及CT联合MRI勾画的肿瘤体积比较（cm3）Table 1 Comparison of tumor volume delineated by CT,MRI and CT combined with MRI(cm3)

2.2 CT联合MRI融合勾画的肿瘤靶区占MRI勾画的肿瘤靶区比重与占CT勾画的肿瘤靶区比重比较 CT联合MRI融合勾画的肿瘤靶区占MRI勾画的肿瘤靶区比重为（12.76±0.78）%，低于占CT勾画的肿瘤靶区比重（22.79±1.40）%，差异有统计学意义（t=52.362，P=0.002），见表2。

2.3 CT、MRI图像勾画的肿瘤靶区差异性比较 与CT联合MRI融合勾画的肿瘤靶区比较，CT显示的勾画靶区差异21例，占30.0%；MRI显示的勾画靶区差异17例，占24.29%；两者比较差异无统计学意义（χ2=0.325，P=0.569）。

3 讨论

肿瘤放射治疗时，肿瘤靶区勾画的准确性是影响放射治疗效果的重要原因。此外放射治疗过程复杂，涉及靶区勾画、计划、实验及开展等多个步骤，其中靶区勾画是放射治疗的基础，因此，加强靶区勾画，是实现精准放疗的基本条件[6]。医学影像技术是勾画肿瘤靶区的主要手段，但单一的医学影像难以获得理想的勾画效果及准确性，随着医疗技术的进展及影像学的发展，使信息技术及医学影像技术相互融合，进而形成了医学图像融合技术，在肿瘤放射治疗中应用广泛。

医学图像融合技术是利用多种融合算法，将不同模态的影像融合为新的图像，融合后的图像信息全面、图像质量高，能获得较高的图像配准精确度[7]。因此，在恶性肿瘤患者放射治疗中采用医学图像融合技术，可清晰显示肿瘤病灶的形态、空间结构及与邻近组织、血管之间的关系，为靶区勾画提供参考依据[8]。本研究中，CT联合MRI融合勾画的肿瘤体积高于CT、MRI勾画的肿瘤体积，CT联合MRI融合勾画的肿瘤靶区占MRI勾画的肿瘤靶区比重，低于占CT勾画的肿瘤靶区比重，差异有统计学意义（P＜0.05）。在肿瘤患者放射治疗时，采用CT联合MRI融合技术勾画肿瘤靶区具有显著效果，能精准勾画肿瘤范围、边界，提高放射治疗精准性。

肿瘤放射治疗时采用医学图像融合技术，先对患者进行CT、MRI检查，在获取图像后，需对其进行预处理，根据所获得图像信息，去除图像噪声，提高图像对比度，并准确分割感兴趣的区域[9]。在图像预处理后，应进行医学图像配准，即对图像信息进行空间变换，并与其他图像上的对应信息一致，以实现图像融合的目的。最后进行融合图像的创建，获得融合的图像三维数据以三维图像信息显示，使临床医师能更加直观、准确观察肿瘤病灶的空间位置、解剖关系，进而能提高放射治疗的精准性。在医学图像融合技术中，CT影像具有较高的图像分辨力，并能将CT值转为物理密度，进而计算放射剂量。通常CT图像是放射治疗的基本图像计划设计信息，图像定位不易变形，空间分辨率高，但无法清晰显示浸润性肿瘤边界。因此，临床多采用CT与MRI融合技术作为靶区勾画的基本影像手段，MRI具有较高的空间分辨率，可准确、清晰显示脏器的解剖结构、氢核分布等形态信息，尤其是对软组织具有极高的敏感性，图像显示清晰。另外，与MRI比较，CT对肿瘤钙化、骨化及骨质改变等诊断价值更高；而MRI能精准判断肿瘤的内部性质及周围结构的关系，因此，CT及MRI勾画的肿瘤靶区并不完全一致，通过采用两种技术相互弥补，融合图像可提供互补信息，有助于临床医师确定肿瘤边界，勾画准确的靶区[10]。同时，CT与MRI融合图像，更清晰、全面显示病变与周围神经、血管等组织关系，为肿瘤轮廓的放射勾画靶区提供全面有利的信息。本研究中，与CT联合MRI融合勾画的肿瘤靶区比较，CT显示的勾画靶区差异21例，占30.0%；MRI显示的勾画靶区差异17例，占24.29%；两者比较差异无统计学意义。通过病例分析，将CT作为图像检查信息，结合MRI形成融合的图像信息，可清晰显示肿瘤边界，减少肿瘤靶区勾画的误差性。

临床医师在对恶性肿瘤进行放射靶区勾画时，采用医学图像融合技术，根据CT、MRI等解剖学影响，勾画肿瘤病灶靶区，并依据肿瘤的转移性，勾画亚临床靶区，适当减少摆位误差，将靶区外扩至安全边界，以此形成一个计划的大致肿瘤靶区及计划靶区，进而给予相应的放射剂量，对其计划靶区行预防性放射治疗。因此，采用CT与MRI融合影像准确定位，更精准的勾画肿瘤靶区，区分肿瘤的特异性，并依据放射治疗的敏感性，形成不同亚区域，给予不同的放射剂量，对缺氧区域的肿瘤进行特异性放射剂量治疗，进而能提高肿瘤放射治疗的安全性及肿瘤控制率。

综上所述，肿瘤放射治疗时采用医学图像融合技术，能提高放射靶区勾画效果，确保放射治疗的安全性及有效性，值得临床推广应用。