陳蘇瑋 袁 鋒 林志仁 王偉鋒
海南省海口市人民醫(yī)院腫瘤放療科,海南???570000
在顱內(nèi)腫瘤中,轉(zhuǎn)移瘤所占比例為10%~15%,常伴有多發(fā)。對(duì)不能手術(shù)或手術(shù)不全的患者,放療是主要的治療方法。顱內(nèi)腫瘤的三維適形放療(three-dimensional conformal radiotherapy,3D-CRT)中,靶區(qū)勾畫(huà)準(zhǔn)確是精確治療的關(guān)鍵環(huán)節(jié),靶區(qū)顯像的分辨率相當(dāng)重要。核磁共振成像(magnatic resonance image,MRI)對(duì)顱內(nèi)腫瘤的顯像有明顯優(yōu)勢(shì),但圖像邊緣存在幾何變形的問(wèn)題,定位的精確度無(wú)法保證。CT圖像不畸變,CT值與組織密度值呈線性對(duì)應(yīng)關(guān)系,適合做三維適形放療計(jì)劃(three-dimensional treatment planning system,3DTPS),但顱內(nèi)腫瘤的辨識(shí)度不高,特別是腦轉(zhuǎn)移瘤,有些瘤體體積較小難于分辨,有些有水腫帶,瘤體與正常腦組織分界不清。本文以腦轉(zhuǎn)移瘤為例,研究CT和MRI圖像融合(medical image fusion,MIF)對(duì)靶區(qū)勾畫(huà)的影響。
研究對(duì)象為2009年4月~2010年9月我科收治的25例腦轉(zhuǎn)移瘤患者,患者年齡35~72歲,單個(gè)瘤灶的11例,多發(fā)的14例,共41個(gè)轉(zhuǎn)移瘤灶。7例有術(shù)后病理報(bào)告,18例根據(jù)臨床和影像資料診斷,并經(jīng)患者同意行放射治療,有23例找到原發(fā)癌。
Siemens16排螺旋CT機(jī),Siemens 1.5T超導(dǎo)磁共振,Nucletron的PLATO放射治療計(jì)劃系統(tǒng),定位頭架,熱塑頭模,CT金屬標(biāo)志物和MRI顯像標(biāo)志物。
1.3.1 圖像采集 采用頭枕和熱塑面膜固定頭部,三維激光燈在面膜上確定參考點(diǎn)位置。在面膜上固定金屬標(biāo)志物后CT成像,采用Siemens16排螺旋CT機(jī)進(jìn)行橫斷面掃描,以聽(tīng)眥線為掃描基線,從顱底掃描至顱頂。掃描參數(shù)為120 kV,175 mAs,F(xiàn)OV 300 mm,層厚3 mm,無(wú)間隔連續(xù)掃描,矩陣512×512。在面膜上固定MRI可顯像標(biāo)志物后,Siemens 1.5 T超導(dǎo)磁共振成像,標(biāo)準(zhǔn)頭部正交線圈,掃描范圍與層厚同CT,T1WI(TE/TR=11/500 ms),T2WI(TE/TR=95/4 000 ms),使用釓噴酸葡胺增強(qiáng),獲取T1、T2、T1增強(qiáng)抑脂掃描圖像。CT與MRI的掃描需同期,間隔不超過(guò)3 d。
1.3.2 圖像處理 CT和MRI兩組數(shù)據(jù)圖像均經(jīng)局域網(wǎng)傳送至圖像處理工作站,并應(yīng)用Nucletron放射治療計(jì)劃系統(tǒng)的軟件包對(duì)CT和MRI圖像進(jìn)行配準(zhǔn)融合。進(jìn)行體膜的實(shí)體與CT、MRI圖像上的體模影像的測(cè)量,所得的數(shù)值誤差均小于1 mm。
1.3.3靶區(qū)勾畫(huà)與評(píng)估 同一患者由同一名高年資醫(yī)師分別在CT圖像和CT/MRI融合圖像上勾畫(huà)腫瘤大體靶區(qū)(gross tumor volume,GTV),因部分患者為多發(fā)轉(zhuǎn)移瘤,共勾畫(huà)了41組靶區(qū)。CT圖像上勾畫(huà)的GTV為GTVCT,CT/MRI融合圖像上勾畫(huà)的GTV為GTVCT/MRI,比較兩種圖像勾畫(huà)的GTV的區(qū)別。
采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件處理,計(jì)量資料數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示,比較采用t檢驗(yàn),以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
25例患者共41組 靶區(qū)的GTVCT為(31.75±9.93)cm3,GTVCT/MRI為(28.92±8.25)cm3(P<0.05)。41個(gè)對(duì)照組中,GTVCT<GTVCT/MRI為18個(gè),GTVCT>GTVCT/MRI為23個(gè)。GTVCT與GTVCT/MRI的體積差值小于5%的可視為接近,有8個(gè);差值大于20%的視為差異性大,有11個(gè),占比為26.8%。見(jiàn)圖1。
圖1 MRI圖像
腦轉(zhuǎn)移患者病情出現(xiàn)往往較晚,部分患者出現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)壓迫癥狀,3D-CRT已經(jīng)成為腦轉(zhuǎn)移瘤患者的常用治療方式。任偉等[1]研究認(rèn)為適形放療可作為腦轉(zhuǎn)移瘤常規(guī)而有效的治療,可以明顯減輕腦轉(zhuǎn)移患者的臨床癥狀,改善生活質(zhì)量,顯著延長(zhǎng)生存期。在頭部腫瘤的三維適形放療中,靶區(qū)勾畫(huà)的精確度相當(dāng)重要,關(guān)鍵到整個(gè)治療過(guò)程的精度和患者的整體療效。頭部腫瘤的患者可以不考慮呼吸動(dòng)度和生理運(yùn)動(dòng)等因素,主要考慮的因素是腫瘤的顯像問(wèn)題,提高影像的識(shí)別度是筆者的目標(biāo)。
腦轉(zhuǎn)移瘤較佳的成像方法是MRI增強(qiáng)掃描,瘤體與周?chē)M織界限明顯,不受水腫帶的影響,較小的腫瘤也顯像清晰,包括只有幾毫米的腫瘤。MRI增強(qiáng)掃描后,轉(zhuǎn)移瘤的邊緣常呈環(huán)狀強(qiáng)化,與周?chē)M織區(qū)別明顯,有利于醫(yī)師的靶區(qū)勾畫(huà)。CT的增強(qiáng)掃描也可使部分轉(zhuǎn)移瘤的邊緣強(qiáng)化,但還是不少瘤體顯像不清,尤其在瘤體周?chē)[明顯時(shí),顱底骨產(chǎn)生的CT偽影也影響顱底轉(zhuǎn)移瘤的顯像質(zhì)量。另外較大的瘤體占位使周?chē)M織受壓變形,邊界無(wú)法辨識(shí),而1 cm以下的較小瘤體醫(yī)師常辨識(shí)不清,這些都會(huì)給醫(yī)師勾畫(huà)靶區(qū)增加難度,往往憑經(jīng)驗(yàn)勾畫(huà)GTV,照成與實(shí)際靶區(qū)有差別。當(dāng)轉(zhuǎn)移瘤與危險(xiǎn)器官(如腦干)相鄰時(shí),勾畫(huà)靶區(qū)不準(zhǔn)確除了漏照外還會(huì)增加患者的治療風(fēng)險(xiǎn)。
CT圖像的優(yōu)勢(shì)在于不發(fā)生畸變,且作為基礎(chǔ)影像較合適,且CT值與電子密度呈線性關(guān)系,利于3D-TPS治療計(jì)劃的劑量計(jì)算。MRI影像缺少電子密度信息,無(wú)法直接進(jìn)行物理計(jì)算,需通過(guò)數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換;周邊圖像略有畸變,MRI影像上勾畫(huà)的皮膚輪廓與實(shí)際有一定差別,影響治療時(shí)定位的精確度。
這就促使了將兩組圖像進(jìn)行優(yōu)勢(shì)組合,采用影像融合技術(shù)。融合后勾畫(huà)的GTV就是在CT解剖結(jié)構(gòu)上勾畫(huà)MRI顯現(xiàn)的瘤體,因此勾畫(huà)的GTV接近MRI的GTV,也是較接近實(shí)際瘤體的GTV。段奇文等[2]認(rèn)為GTVCT/MRI包含了GTVCT與GTVMRI,因此較GTVCT大。
筆者在研究中發(fā)現(xiàn),GTVCT與GTVCT/MRI的體積差值與腦轉(zhuǎn)移瘤在CT圖像上的顯像情況有關(guān)。41個(gè)轉(zhuǎn)移瘤中的12個(gè)環(huán)狀邊界清楚,勾畫(huà)的GTVCT接近GTVCT/MRI,其中8個(gè)差值小于5%。當(dāng)轉(zhuǎn)移瘤小于2 cm時(shí),17個(gè)中有12個(gè)的GTVCT大于GTVCT/MRI,原因可能是轉(zhuǎn)移瘤體積偏小,與周?chē)M織區(qū)分不明顯,醫(yī)師怕遺漏瘤體,靶區(qū)勾畫(huà)偏大。另外,水腫帶在CT影像上也是較大的干擾因素,勾畫(huà)時(shí)會(huì)把一部分包括進(jìn)去,造成GTVCT明顯大于GTVCT/MRI。顱底骨偽影也是主要因素,當(dāng)轉(zhuǎn)移瘤位于小腦接近顱底骨時(shí),骨頭偽影影響了瘤體的形態(tài)和分辨率,GTVCT大小和位置與GTVCT/MRI差別較大。
MRI圖像不能直接用于制定3D-CRT計(jì)劃,單獨(dú)的CT圖像又不能滿(mǎn)足腦轉(zhuǎn)移瘤的顯像要求,將兩者的圖像融合得到的GTVCT/MRI可滿(mǎn)足3D-CRT對(duì)精確靶區(qū)的要求。
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