醫(yī)學(xué)圖像融合技術(shù)在腫瘤放射治療中的應(yīng)用

戴文祥，曹雅

（1.九江市第一人民醫(yī)院放療室，江西 九江 332000；2.九江市婦幼保健院手術(shù)室，江西 九江 332000）

放射是治療惡性腫瘤的重要手段之一，但腫瘤細(xì)胞分布不均，血運(yùn)不同及細(xì)胞的異質(zhì)性，不同腫瘤細(xì)胞核團(tuán)的輻射敏感性差異較大[1]。有研究[2]報(bào)道，惡性腫瘤局部控制不佳或復(fù)發(fā)的主要原因是由于乏氧細(xì)胞對(duì)放射的抗拒性。因此，惡性腫瘤患者放射治療時(shí)，制定精確的放射治療方案，提高放射治療的安全性及有效性，是臨床研究的熱點(diǎn)。隨著醫(yī)學(xué)影像技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展，腫瘤放射治療逐漸進(jìn)入精確放射治療的時(shí)代，而為達(dá)到精確放射治療的目的，醫(yī)學(xué)融合技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生[3-4]。醫(yī)學(xué)融合技術(shù)是利用不同波長和成像原理的傳感器，對(duì)同一物體行不同類型及時(shí)間段的拍攝，并將其融合為新的圖像[5]。本研究對(duì)放射治療患者采用醫(yī)學(xué)圖像融合技術(shù)，旨在為臨床放射治療提供參考依據(jù)，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2018年1月至2019年12月于本院接受放射治療的腫瘤患者70例，其中男37例，女33例；年齡35～72歲，平均（48.90±9.49）歲；腦轉(zhuǎn)移瘤28例，鼻咽癌8例，肺癌11例，食道癌8例，盆腔腫瘤15例。所有患者對(duì)本研究知情并自愿簽署知情同意書，本研究經(jīng)醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)審核批準(zhǔn)。納入標(biāo)準(zhǔn)：所有患者均經(jīng)體格檢查、影像學(xué)技術(shù)、病理等綜合確診為惡性腫瘤；具有放射治療指征；臨床資料完整。排除標(biāo)準(zhǔn)：具有CT、MRI掃描禁忌證者；合并認(rèn)知障礙、精神疾病者；拒絕參與本研究者。

1.2 方法 患者先行CT掃描定位，隨后在3 d內(nèi)進(jìn)行MRI掃描，選用美國GE 64排螺旋CT機(jī)，Philip1.5T超導(dǎo)型磁共振掃描儀器。按照放射治療要求取合適體位，調(diào)節(jié)激光燈合適體位，激光定位，標(biāo)記體位標(biāo)志線及放射范圍。CT掃描：掃描參數(shù)：電壓為120 kV，電流為400 mA，層厚為5 mm，螺距為1.375∶1，窗位W300、L40。先進(jìn)行平掃，再增強(qiáng)掃描，獲取CT掃描圖像。MRI掃描：真空袋固定，有效定位，行MRI序列掃描，獲取MRI掃描圖像。將獲得的圖像取出后，對(duì)掃描圖像采用相似性圖像重建預(yù)處理。處理完成后采用圖像融合，使用剛性變換及放射性變換作為全局配準(zhǔn)，相似性圖像非線性變換作為局部配準(zhǔn)。融合配準(zhǔn)后，于放射治療計(jì)劃系統(tǒng)內(nèi)輸入圖像數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)圖像融合，勾畫腫瘤靶區(qū)。測(cè)量體模影像，若誤差＜1 mm，無需糾正融合圖像，若誤差≥1 mm，需糾正融合圖像。靶區(qū)勾畫時(shí)，需基準(zhǔn)定位腫瘤邊緣。腫瘤勾畫時(shí)，觀察病灶內(nèi)部結(jié)構(gòu)、周圍組織關(guān)系及與鄰近血管的關(guān)系。準(zhǔn)確勾畫腫瘤形態(tài)、鄰近骨質(zhì)的破壞及硬化情況。

1.3 觀察指標(biāo) ①比較CT、MRI及CT聯(lián)合MRI勾畫的腫瘤體積；②比較CT、MRI及CT聯(lián)合MRI融合勾畫的腫瘤靶區(qū)所占比重，CT腫瘤靶區(qū)比重：排除CT與MRI重合的腫瘤靶區(qū)體積；MRI腫瘤靶區(qū)所占比重：MRI腫瘤靶區(qū)內(nèi)去掉CT與MRI重合的腫瘤靶區(qū)體積，理想狀態(tài)下，三者之間的比值為1；③比較CT、MRI圖像勾畫的腫瘤靶區(qū)差異性。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 23.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)量資料以“±s”表示，比較采用t檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料組間率（%）的比較采用χ2檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 CT、MRI及CT聯(lián)合MRI勾畫的腫瘤體積比較 CT聯(lián)合MRI融合勾畫的腫瘤體積高于CT、MRI勾畫的腫瘤體積，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見表1。

表1 CT、MRI及CT聯(lián)合MRI勾畫的腫瘤體積比較（cm3）Table 1 Comparison of tumor volume delineated by CT,MRI and CT combined with MRI(cm3)

2.2 CT聯(lián)合MRI融合勾畫的腫瘤靶區(qū)占MRI勾畫的腫瘤靶區(qū)比重與占CT勾畫的腫瘤靶區(qū)比重比較 CT聯(lián)合MRI融合勾畫的腫瘤靶區(qū)占MRI勾畫的腫瘤靶區(qū)比重為（12.76±0.78）%，低于占CT勾畫的腫瘤靶區(qū)比重（22.79±1.40）%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=52.362，P=0.002），見表2。

2.3 CT、MRI圖像勾畫的腫瘤靶區(qū)差異性比較 與CT聯(lián)合MRI融合勾畫的腫瘤靶區(qū)比較，CT顯示的勾畫靶區(qū)差異21例，占30.0%；MRI顯示的勾畫靶區(qū)差異17例，占24.29%；兩者比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=0.325，P=0.569）。

3 討論

腫瘤放射治療時(shí)，腫瘤靶區(qū)勾畫的準(zhǔn)確性是影響放射治療效果的重要原因。此外放射治療過程復(fù)雜，涉及靶區(qū)勾畫、計(jì)劃、實(shí)驗(yàn)及開展等多個(gè)步驟，其中靶區(qū)勾畫是放射治療的基礎(chǔ)，因此，加強(qiáng)靶區(qū)勾畫，是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)放療的基本條件[6]。醫(yī)學(xué)影像技術(shù)是勾畫腫瘤靶區(qū)的主要手段，但單一的醫(yī)學(xué)影像難以獲得理想的勾畫效果及準(zhǔn)確性，隨著醫(yī)療技術(shù)的進(jìn)展及影像學(xué)的發(fā)展，使信息技術(shù)及醫(yī)學(xué)影像技術(shù)相互融合，進(jìn)而形成了醫(yī)學(xué)圖像融合技術(shù)，在腫瘤放射治療中應(yīng)用廣泛。

醫(yī)學(xué)圖像融合技術(shù)是利用多種融合算法，將不同模態(tài)的影像融合為新的圖像，融合后的圖像信息全面、圖像質(zhì)量高，能獲得較高的圖像配準(zhǔn)精確度[7]。因此，在惡性腫瘤患者放射治療中采用醫(yī)學(xué)圖像融合技術(shù)，可清晰顯示腫瘤病灶的形態(tài)、空間結(jié)構(gòu)及與鄰近組織、血管之間的關(guān)系，為靶區(qū)勾畫提供參考依據(jù)[8]。本研究中，CT聯(lián)合MRI融合勾畫的腫瘤體積高于CT、MRI勾畫的腫瘤體積，CT聯(lián)合MRI融合勾畫的腫瘤靶區(qū)占MRI勾畫的腫瘤靶區(qū)比重，低于占CT勾畫的腫瘤靶區(qū)比重，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。在腫瘤患者放射治療時(shí)，采用CT聯(lián)合MRI融合技術(shù)勾畫腫瘤靶區(qū)具有顯著效果，能精準(zhǔn)勾畫腫瘤范圍、邊界，提高放射治療精準(zhǔn)性。

腫瘤放射治療時(shí)采用醫(yī)學(xué)圖像融合技術(shù)，先對(duì)患者進(jìn)行CT、MRI檢查，在獲取圖像后，需對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，根據(jù)所獲得圖像信息，去除圖像噪聲，提高圖像對(duì)比度，并準(zhǔn)確分割感興趣的區(qū)域[9]。在圖像預(yù)處理后，應(yīng)進(jìn)行醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)，即對(duì)圖像信息進(jìn)行空間變換，并與其他圖像上的對(duì)應(yīng)信息一致，以實(shí)現(xiàn)圖像融合的目的。最后進(jìn)行融合圖像的創(chuàng)建，獲得融合的圖像三維數(shù)據(jù)以三維圖像信息顯示，使臨床醫(yī)師能更加直觀、準(zhǔn)確觀察腫瘤病灶的空間位置、解剖關(guān)系，進(jìn)而能提高放射治療的精準(zhǔn)性。在醫(yī)學(xué)圖像融合技術(shù)中，CT影像具有較高的圖像分辨力，并能將CT值轉(zhuǎn)為物理密度，進(jìn)而計(jì)算放射劑量。通常CT圖像是放射治療的基本圖像計(jì)劃設(shè)計(jì)信息，圖像定位不易變形，空間分辨率高，但無法清晰顯示浸潤性腫瘤邊界。因此，臨床多采用CT與MRI融合技術(shù)作為靶區(qū)勾畫的基本影像手段，MRI具有較高的空間分辨率，可準(zhǔn)確、清晰顯示臟器的解剖結(jié)構(gòu)、氫核分布等形態(tài)信息，尤其是對(duì)軟組織具有極高的敏感性，圖像顯示清晰。另外，與MRI比較，CT對(duì)腫瘤鈣化、骨化及骨質(zhì)改變等診斷價(jià)值更高；而MRI能精準(zhǔn)判斷腫瘤的內(nèi)部性質(zhì)及周圍結(jié)構(gòu)的關(guān)系，因此，CT及MRI勾畫的腫瘤靶區(qū)并不完全一致，通過采用兩種技術(shù)相互彌補(bǔ)，融合圖像可提供互補(bǔ)信息，有助于臨床醫(yī)師確定腫瘤邊界，勾畫準(zhǔn)確的靶區(qū)[10]。同時(shí)，CT與MRI融合圖像，更清晰、全面顯示病變與周圍神經(jīng)、血管等組織關(guān)系，為腫瘤輪廓的放射勾畫靶區(qū)提供全面有利的信息。本研究中，與CT聯(lián)合MRI融合勾畫的腫瘤靶區(qū)比較，CT顯示的勾畫靶區(qū)差異21例，占30.0%；MRI顯示的勾畫靶區(qū)差異17例，占24.29%；兩者比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。通過病例分析，將CT作為圖像檢查信息，結(jié)合MRI形成融合的圖像信息，可清晰顯示腫瘤邊界，減少腫瘤靶區(qū)勾畫的誤差性。

臨床醫(yī)師在對(duì)惡性腫瘤進(jìn)行放射靶區(qū)勾畫時(shí)，采用醫(yī)學(xué)圖像融合技術(shù)，根據(jù)CT、MRI等解剖學(xué)影響，勾畫腫瘤病灶靶區(qū)，并依據(jù)腫瘤的轉(zhuǎn)移性，勾畫亞臨床靶區(qū)，適當(dāng)減少擺位誤差，將靶區(qū)外擴(kuò)至安全邊界，以此形成一個(gè)計(jì)劃的大致腫瘤靶區(qū)及計(jì)劃靶區(qū)，進(jìn)而給予相應(yīng)的放射劑量，對(duì)其計(jì)劃靶區(qū)行預(yù)防性放射治療。因此，采用CT與MRI融合影像準(zhǔn)確定位，更精準(zhǔn)的勾畫腫瘤靶區(qū)，區(qū)分腫瘤的特異性，并依據(jù)放射治療的敏感性，形成不同亞區(qū)域，給予不同的放射劑量，對(duì)缺氧區(qū)域的腫瘤進(jìn)行特異性放射劑量治療，進(jìn)而能提高腫瘤放射治療的安全性及腫瘤控制率。

綜上所述，腫瘤放射治療時(shí)采用醫(yī)學(xué)圖像融合技術(shù)，能提高放射靶區(qū)勾畫效果，確保放射治療的安全性及有效性，值得臨床推廣應(yīng)用。