磁共振模擬定位影像及磁共振診斷影像與定位CT融合的精準性比較

張策

湖北省黃岡市團風縣人民醫院 （湖北黃岡 438000）

放射治療是治療惡性腫瘤患者的主要方式。隨著近年來醫療科技的發展，精確放射治療在臨床上的優勢逐漸凸顯，可以在滿足理想的治療效果基礎上，減輕患者放射治療的痛苦，提升患者的治療依從性[1]。精確放射治療的實現主要依靠影像學技術精確的定位能力。CT 技術作為放射治療計劃的基礎，具有操作簡單、可重復性高等優勢，但軟組織分辨力較差，對于中樞神經系統、軟組織部位的腫瘤需聯合MRI 技術滿足治療需求，可在MRI 診斷影像（magnetic resonance diagnostic imaging，MRIdiag） 與CT 模擬定位影像上勾畫靶區，但受掃描方式及患者體位的影響，精準性存在一定局限性[2-3]。近年來，放射治療專用MRI 模擬定位機在腫瘤治療中的應用頻率逐漸增加，可行多種體位掃描，但是否有利于提升精準性仍鮮有研究。為此，本研究探究MRI 模擬定位影像（magnetic resonance simulated localization imaging，MRIsim）及MRIdiag 與定位CT 融合的精準性，評價MRIism 的應用價值，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2019年1月至2020年9月我院收治的29例患者，其中男18例，女11例；年齡7～81歲，平均（58.68±11.35）歲；腦膠質瘤10例，前列腺癌19例。本研究經醫院醫學倫理委員會審核批準。

納入標準：經病理組織學檢查確診；患者及家屬均對本研究知情同意。排除標準：其他顱內腫瘤、頭頸部腫瘤、腹部腫瘤、盆腔內腫瘤；精神障礙難以有效溝通交流。

1.2 方法

模擬定位：（1）CT 模擬定位，依據定位部位固定患者體位，腦膠質瘤患者采用頭架固定，前列腺癌患者采用體部固定架固定，制作熱塑膜，使用3D 激光燈確定參考位點，選擇美國通用公司CT590大孔徑模擬定位機以十字交叉法標記體表位點行CT 模擬定位，掃描層厚為2.5 mm，腦膠質瘤患者掃描范圍為頭頂至1椎體，前列腺癌患者掃描范圍為腰4椎體下緣至會陰下2 cm，患者下床，CT 定位過程結束；（2）MRI 模擬定位，CT 模擬定位完成后1～2 d，采用飛利浦Ingenia 3.0T MR-RT 以CT 掃描所標記位點行MRI 模擬定位，掃描層厚及掃描范圍均與CT 模擬定位一致，患者下床，MRI 定位過程結束。所有患者均采用美國CIVICO 公司提供的CT 和MRI 兼容的固定裝置及3D 方法但不設置角度進行掃描，其中腦膠質瘤患者的2片Flex 靈活線圈貼于熱塑膜外，前列腺癌患者的體部線圈放置在線圈橋架上。

圖像融合：由1名高年資的影像學醫師完成圖像融合，采用剛性匹配辦法將CT 模擬定位影像、MRIsim 及醫院影像歸檔和通信系統網絡中的MRIdiag 上傳至Pinnacle 9.0計劃系統進行影像融合，影像融合時先將兩個影像手動粗略匹配，然后行基于算法的全圖像自動融合，觀察各個解剖器官的重疊情況，最后以手動調整為主將感興趣區域設置在腫瘤區域進行微調，當腫瘤區域的解剖結構最大程度地匹配時融合工作完成。

危及器官（organ at risk，OAR）及靶區勾畫：基于CT模擬定位影像、MRIsim 及MRIdiag 勾畫OAR，選擇勾畫容易、生理性運動小以及勾畫者主觀因素影響小的OAR 進行比較；同時基于CT 模擬定位影像和MRIsim 的融合影像（fusion image of CT simulated localization image and MRIsim，F_CTMsim）以及CT 模擬定位影像和MRIdiag 的融合影像（fusion image of CT simulated localization image and MRIdiag，F_CTMdiag）勾畫靶區，前列腺癌患者僅照射前列腺及精囊腺靶區。

計劃設計：依據基于CT 模擬定位影像勾畫的OAR 以及基于融合圖像勾畫的靶區為原則設計治療計劃，腦膠質瘤計劃選擇眼球、腦干、全腦，設計5～7野共面或非共面計劃；前列腺癌計劃選擇骨盆，設計7野共面計劃。所有計劃均依據QUANTEC 限量要求來限制OAR 的劑量。

1.3 觀察指標

1.4 統計學處理

采用SPSS 24.0統計軟件進行數據分析，符合正態分布的計量資料以±s表示，組間比較采用t檢驗，計數資料以率表示，組間比較采用χ2檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 OAR 體積

腦膠質瘤患者基于CT 模擬定位影像、MRIsim 及MRIdiag 勾畫的體積比較，差異均無統計學意義（P＞0.05）；前列腺癌患者基于CT 模擬定位影像勾畫的盆骨體積均大于MRsim、MRIdiag，差異有統計學意義（P＜0.05）；前列腺癌患者基于MRIsim 和MRIdiag 勾畫的盆骨體積比較，差異無統計學意義（P＞0.05），見表1。

表1 OAR 體積（cm3，±s）

表1 OAR 體積（cm3，±s）

注：OAR 為 危 機 器 官，MRIsim 為MRI 模 擬 定 位 影 像，MRIdiag 為MRI 診斷影像；與基于MRIsim、MRIdiag 勾畫飯盆骨體積比較，aP＜0.05

腫瘤 OAR CT 模擬定位影像MRIsim MRIdiag腦膠質瘤（10例）眼球 16.96±3.28 16.87±3.49 16.91±2.76腦干 26.63±4.20 25.98±3.75 25.77±3.58大腦 1 360.25±134.47 1 384.34±125.89 1 367.48±129.76前列腺癌（19例）盆骨 1 145.84±143.63a 1 052.57±143.20 1 031.59±124.53

2.2 OAR 劑量學

腦膠質瘤及前列腺癌患者基于CT 模擬定位影像、MRIsim 及MRIdiag 勾畫的OAR 劑量學比較，差異均無統計學意義（P＞0.05），見表2。

表2 OAR 劑量學（cGy，±s）

表2 OAR 劑量學（cGy，±s）

注：OAR 為 危 機 器 官，MRIsim 為MRI 模 擬 定 位 影 像，MRIdiag 為MRI 診斷影像

腫瘤 OAR CT 模擬定位影像 MRIsim MRIdiag眼球 1 294.54±297.86 1 357.75±310.30 1 317.42±276.54腦干 5 213.25±975.87 5 295.64±879.67 5 226.89±967.56大腦 2 301.58±487.88 2 310.25±512.20 2 341.12±524.61前列腺癌（19例）腦膠質瘤（10例）盆骨 1 597.85±352.54 1 617.59±438.71 1 576.96±337.43 50%盆骨2 219.51±567.33 2 107.54±696.67 2 096.47±597.84

2.3 OAR 輪廓的一致性和相似性

腦膠質瘤患者及前列腺癌患者CT 模擬定位影像與MRIsim 比較的S大于CT 模擬定位影像與MRIdiag 比較的S，差異有統計學意義（P＜0.05）；腦膠質瘤患者及前列腺癌患者CT 模擬定位影像與MRIdiag 比較的S和MRIdiag 與MRIsim 模擬定位影像比較的S差異無統計學意義（P＞0.05），見表3。

表3 OAR 輪廓的一致性和相似性

2.4 靶區體積、劑量學、一致性和相似性

腦膠質瘤及前列腺癌患者基于F_CTMsim、F_MRIdiag勾畫的靶區體積及劑量學比較，差異均無統計學意義（P＞0.05）；腦膠質瘤及前列腺癌患者基于F-CTMsim、F-CTMdiag勾畫的靶區CI、DSC分別為0.97、0.98；其中腦膠質瘤臨床靶體積（clinical target volume，CTV）為0.93、0.97 cm3，計劃靶體積（planning target volume，PTV）為0.95、0.98 cm3；前列腺癌患者CTV為0.95、0.98 cm3，PTV為0.97、0.98 cm3。

3 討論

放射治療模擬定位為腫瘤放射治療治療基礎環節[4]。目前，臨床在放射治療模擬定位中以CT 為基礎，與傳統X 線定位技術相比，CT 三維成像技術更有利于提供豐富的解剖學信息及電子密度信息[5-6]。但因CT 三維成像技術在軟組織、盆腔、脊髓等組織中應用效果不佳，在放射治療定位中存在一定局限性。張揚子等[7]在對低位直腸癌術前放射治療靶區勾畫研究中發現，與CT 定位相比，MRI 技術在軟組織惡性腫瘤定位中效果更為理想。而相關研究表示，為保證放射治療精準性，將MRI 技術與CT 技術融合，效果更為理想[8-9]。MRIsim 的出現，將MRI 定位與放射治療體位精準對接，進一步提升了靶區定位精準性，同時解決了既往患者放射治療中托架無法安放問題[10-11]；而此種技術將磁場強度由低場提高到中高場，圖像質量顯著提升，有利于提升定位精準性[12]。但目前關于MRIsim 與CT 融合是否可在此基礎上進一步提升定位精準性仍鮮有研究。

本次危及器官體積及劑量學結果比較中，29例患者均行MRIdiag、MRIsim 技術掃描，并分別與CT 圖像剛性匹配融合，在對2種類型惡性腫瘤患者的4個危及器官進行體積、劑量比較中，CT 模擬定位影像勾畫的盆骨體積較大，但在其他危及器官勾畫中，三者勾畫體積與劑量水平均相近，說明除盆骨外，三種技術在其他器官放療定位效果良好，但就具體數據而言，MRIsim、MRIdiag 技術效果稍強，考慮原因與以上兩種技術可提升靶區準確度及圖像質量相關，與龔修云等[13]研究結果相近。

在危及器官輪廓一致性和相似性比較中腦膠質瘤患者及前列腺癌患者CT 模擬定位影像與MRIsim 比較的S大于CT 模擬定位影像與MRIdiag 比較的S，考慮原因為，MRIsim 技術可避免手工數據轉移形成的轉譯錯誤，在對頭頸部、下腹部及四肢區域掃描中，這些區域組織對高能射線更為敏感，腫瘤異質性更明顯，因此MRIsin 與CT 融合匹配精準性更為理想；同時其放療體位及固定系統精準性提升，可有效減少運動偽影對圖像質量的影響，對后續靶區勾畫、制定治療方案、修正MRI 適應性計劃具有積極意義[14]。顧瑩等[15]學者對腦膠質瘤、鼻咽癌、前列腺癌放射治療患者定位研究中發現，除盆腔外，鼻咽癌患者全腦MRIdiag 勾畫體積較CT、MRIsim 小，說明在對惡性腫瘤患者定位期間，單一應用CT、MRIdiag 技術可能存在指標異常情況，考慮原因可能與患者固定期間分次擺放頭頸部位置不確定性、頭頸部固定性相對較差等因素相關；同時在其研究中發現MRIsim 與CT 融合定位精準性更為理想，本研究結果與其相近，證實MRIsim 與CT 融合定位優勢。綜上所述，與MRIdiag 相比，MRIsim 與CT 模擬定位影像融合可以提升圖像匹配的精準性，且并未明顯改變所勾畫靶區劑量學，效果更為理想。