MRI多模态成像与CT图像融合技术对脑胶质瘤术后放疗患者放射剂量定制的影响.pdf

一139 8 论著M M IMRI多模态成像与CT图像融合技术对脑胶质瘤术后放疗患者放射剂量定制的影响现代医用影像学2 0 2 3年8 月第32 卷第8 期陈慧兵，王鑫鹏？1.联勤保障部队第9 0 7 医院肿瘤科2.联勤保障部队第9 0 0 医院放疗科【摘要】目的：探究核磁共振（MRI)多模态成像与电子计算机断层扫描（CT)图像融合技术对脑胶质瘤术后放疗患者放射剂量定制的影响。方法：选取2 0 18.9-2 0 2 1.12 期间于我院就诊的6 0 例脑胶质瘤患者，将其分为CT组和 MRI-CT组，每组各30 例。CT组行CT检查后进行靶区勾画及计算放射剂量，而MRI-CT组则在分别进行MRI和CT检查后进行图像融合，根据融合图像勾画靶区并定制放射剂量。比较两组靶区体积肿瘤靶区（GTV）、临床靶区（CTV）、危及器官（左/右晶状体、脑干、海马区)OARs体积及放射剂量Dmax差异。结果：MRI-CT组与CT组相比较，其GTV、CT V、海马区OARs体积、脑干/海马区Dmax更低，差异有统计学意义（P0.05）。结论：MRI-CT能更精准的勾画靶区位置，合理规划放疗剂量，有利于脑胶质瘤放疗计划的制定。关键词：MRI多模态成像与CT图像融合技术；脑胶质瘤术后放疗；放射剂量定制Influence of MRI Multimodal Imaging and CT Image Fusion Technology on RadiationDose Customization in Patients with Glioma after Radiotherapy1.Department of Oncology,No.907 Hospital of Joint Logistics Support Force(Nanping,Fujian 353000)2.Department of Radiotherapy,No.900 Hospital of Joint Logistics Support Force(Nanping,Fujian 353000)Abstract】O b j e c t i v e:T o i n v e s t i g a t e t h e e f f e c t o f mu l t i mo d a l ma g n e t i c r e s o n a n c e i ma g i n g (M R I)a n d c o mp u t e dtomography(CT)image fusion technology on radiation dose customization in patients with glioma undergoing postoperativeradiotherapy.Methods:A total of 60 glioma patients who were treated in our hospital from September 2018 to December2020 were selected and divided into CT group and MRI-CT group,with 30 cases in each group.In the CT group,the targetvolume was delineated and the radiation dose was calculated after CT examination.In the MRI-CT group,image fusion wasperformed after MRI and CT examination respectively,and the target volume was delineated and the radiation dose wascustomized according to the fusion image.The target volume tumor target volume(GTV),clinical target volume(CTV),organ at risk(left/right lens,brainstem,hippocampus)OARs volume and radiation dose Dmax were compared between thetwo groups.Results:Compared with the CT group,the MRI-CT group had lower GTV,CTV,OARs volume in thehippocampus,and Dmax in the brainstem/hippocampus,and the difference was statistically significant(P 0.05).Conclusion:MRI-CT can more accurately delineate thelocation of the target area and reasonably plan the radiation dose,which is beneficial to the formulation of the radiationtherapy plan for glioma.Key words:MRI multimodal imaging and CT image fusion technology;postoperative radiotherapy for glioma;radiationdose customization（福建南平353000)+（福建南平2353000)Chen Huibing,Wang Xinpeng2作者简介：陈慧兵，女，福建莆田人，大学本科，主治医师，研究方向：肿瘤放射治疗学。M M I MONTHLY Vol32 No.8 Aug.2023据统计数据显示，我国每年有近十万人确诊脑胶质瘤，脑胶质瘤为临床发病率最高的颅脑肿瘤，占中枢神经系统恶性肿瘤2/5-4/5 2 。脑胶质瘤多呈浸润性侵袭局部脑组织，而脑部结构较为复杂，过度扩大切除范围可损伤脑组织，故手术难以完全清除肿瘤细胞，以手术+辅助放疗为基础的综合治疗是脑胶质瘤的主要治疗方案 3。需术前通过影像手段检查、勾画放疗靶区并计算放疗剂量，目前临床靶区勾画主要依赖于电子计算机断层扫描（CT），CT 对骨组织有良好地分辨性，但由于其软组织分辨度不高，故精确区分肿瘤及周围组织边界，准确定位术后残留癌灶效果不佳 4。MRI则有良好的软组织分辨率，故本研究将MRI多模态成像和CT图像融合，观察其对术后放射剂量的影响。现将结果报道如下。1资料与方法1.1一般资料选取6 0 例2 0 18 年9 月至2 0 2 1年12 月期间在我院治疗的脑胶质瘤患者，应用随机数字表法将其分为两组，分别为 CT组(n=30)和 MRI-CT组(n=30）。（1)纳入标准：经影像学手段诊断为脑胶质瘤 5；于我院进行脑胶质瘤术后辅助放疗；本研究内容已获得人组患者的知情同意。（2）排除标准：既往有脑部肿瘤史；既往有放疗史；脑胶质瘤复发患者。其中CT组男性12 例，女性18例；年龄为337 1岁，平均为（51.8 7 14.57）岁；肿瘤分期为低级别胶质瘤（I期)11 例，高级别胶质瘤（-I V 期)19 例。MRI-CT组男性13 例,女性17 例；年龄为356 9 岁，平均为（52.6 8 15.13)岁；肿瘤分期为低级别胶质瘤（I期)10图1-1399 例，高级别胶质瘤（I I V 期)2 0 例。两组患者各项临床资料对比均无明显差异（P0.05）。1.2方法1.2.1CT检测方法患者均仰卧于检测台上，头朝上，四肢自然下垂，头枕的选择应贴合患者自身体型，提前在模拟机房激光灯辅助下用彩笔标出投影位置，将热塑面膜放置于恒温水箱中，约2 min后观察面膜透明软化后用无菌毛巾擦净水珠，固定于患者头颈部和肩颈部，充分贴合，成型后标记好患者姓名、床号，贮备留用，瞩患者暴露出头颈部和肩部，将提前准备好的热塑面膜取出，用于固定患者头部、肩部、颈部。CT定位的参考点使用激光灯定位后使用铅豆于定位点标记，进行颅脑CT扫描（CT 型号：西门子，16 TCT扫描仪），扫描参数为层厚2.5mm，间距为2.5cm。见图1、图2、图3。1.2.2MRI检测方法体位同CT检测，同样使用热塑面膜固定，将铅豆替换为小胶体圆球，进行MRI扫描（MRI型号：西门子，1.5T）进行颅脑全扫，扫描序列为T1WI扫描参数为：重复时间（T R）=19 6 6 m s；回波时间（TE）=2 5m s；层厚=5.0mm；层间距=2.0 mm；视野（FOV）=2 2 0 m m x220mm，T SE-T 2 W I 扫描参数为：FOV同T1WI;TE=256ms；T R=8 0 0 0 m s。扫描完毕后将图像录人工作站。见图4、图5、图6。1.2.3图像融合及靶区勾画将CT和MRI扫描结果传至图像准配工作站（FFWS），进行图像融合，CT组根据CT图像，MRI-CT组根据MRI-CT融合图像分别勾画靶区，确定肿瘤靶区（GTV）、临床靶区（C T V）体积及左/右晶状体、脑干、海马区OARs体积，根据靶区确定放疗剂量。见图7、图8、图9。图2图3图1、图2、图3为CT图像。图1：轴位；图2：冠状位；图3：矢状位。1400-图4现代医用影像学2 0 2 3年8 月第32 卷第8 期图5图6米图4至图6 MRIT2加权图像。图4：矢状位；图5：轴位；图6：冠状位。图7图8图9图7、图8、图9 为CT与MRI融合后靶区的剂量分布。图7：轴位；图8：矢状位；图9：冠状位。GTV=125.34cm，CT V=146.15c m，0 A R s 体积：左晶状体=0.2 6 cm，右晶状体=0.2 4cm，脑干=2 1.6 8 cm；海马区=3.39cm；D ma x：左晶状体=3.51Gy，右晶状体=3.46 Gy，脑干=43.9 1Gy；海马区=32.56 Gy。1.3观察指标比较两组靶区体积（GTV、CT V）、危及器官（左、右晶状体、脑干、海马区）OARs体积及放射剂量Dmax差异。1.4统计学分析此次研究采集数据均使用SPSS24.00进行数据分析、处理，其中计量资料采用（xs）作为表现形式，采用t检验进行数据对比。计数资料则以n（%）作为表现形式，采用卡方检验进行数据对比，当P0.05表示比较数据有显著差异。2结果2.1靶区体积比较MRI-CT组GTV、CT V明显低于CT组(P0.05），M R I-CT 组海马区OARs体积明显低于CT组(P0.05），M R I-CT 组脑干、海马区Dmax明显低于CT组(P0.05)，见表3。表3两组放射剂量Dmax比较(xs，G y，n=30)组别左晶状体右晶状体GTVMRI-CT 组 4.0 5 1.41172.56 74.37CT组4.22 1.50221.36 92.47t2.252P0.028脑干0.32 0.1323.57 4.284.87 0.890.3180.7513.98 1.2751.67 3.85 39.03 4.274.15 1.3355.04 4.01 45.35 5.210.4520.5060.6530.615海马区0.5826.5360.5630.001脑干海马区3.3205.1390.0020.001M M IMONTHLY3讨论脑胶质瘤可压迫周围正常脑组织，使蛋白质渗漏，破坏组织渗透压平衡从而导致脑水肿，同时手术对脑组织的创伤也增加脑组织水肿的程度，为临床术后放疗靶区的勾画增加难度 6 。而过度扩大放射面积可导致脑组织损伤。本研究结果显示，MRI-CT组相较于 CT组，其 GTV、C T V 和海马区 OARs体积、脑干和海马区Dmax显著更低，其余危机器官OARs体积及放射剂量无显著差异，这表明MRI-CT融合技术可提高脑胶质瘤患者放射靶区精准性，缩小靶区面积，减少放射剂量，与李娟等 7 研究结果类似。分析其原因为，CT和MRI的成像原理存在差异，CT成像依赖于不同密度组织对X光能量的吸收导致的能量损失，从而得到衰减系数并根据衰竭系数得出图像，对软组织分辨率低故脑胶质瘤肿瘤边界区分性能较弱 8 。靶区边界模糊，故部分医师为确保残留瘤体全部纳人放射靶区可扩大靶区勾画范围。且CT下颅骨周围脑组织还可出现条状伪影，影响靶区勾画。MRI则依赖于在磁场作用下，原子能量跃迁导致的生物共振自旋，有良好的软组织分辨能力，对于区分肿瘤与周围组织分界效果良好，可精确勾画肿瘤边界，但由于放疗剂量计算需依赖于电子密度，故单纯进行MRI无法开展放疗剂量制定工作 9 。将MRI-CT融合成像可提高靶区定位效果，同时还可进行剂量计算，故MRI-CT融合技术有利于脑胶质瘤放疗剂量制定 10-1。但本研究还存在几点不足之处，（1）纳人脑胶质瘤患者量较少；（2）脑胶质瘤分为4级，不同胶质瘤对周边组织的侵袭程度不同，且既往研究表明，由于高级别的脑胶质瘤对周围脑组织侵袭范围更广、浸润程度更深，故可导致脑部水肿更严重、炎症表现更明显，可加大肿瘤分界及靶区勾画难度 12-13。但本研究未进行分级研究；（3）目前图像融合技术缺乏统一标准，均为医生在融合图像过程中根据自身经验得到的相对最优融合，且陈意标等 14 还研究发现不同级别医师靶区勾画范围有明显差异，但本研究为针对此设计研究。未来应增加纳入脑胶质瘤患者人数，分析CT和MRI-CT融合技术下不同级别医师对不同等级脑胶质瘤术后放疗靶区勾画及放射剂量的差异。YVol 32No.8Aug.2023一140 1 一综上所述，MRI-CT融合技术应用于脑胶质瘤术后放疗患者放疗剂量的制订中，可精确定位靶区位置，减少放疗剂量。参考文献1刘臣综述，李根华综述，李想综述，等脑胶质瘤综合治疗的研究进展 J中国微侵袭神经外科杂志，2019(4):182-185.2李德培，陈忠平脑胶质瘤治疗现状与进展 J实用医学杂志，2 0 2 1，37（18）：5.【3王威，汪文靖，吴学群，等贝伐珠单抗联合调强放射治疗脑胶质瘤术后患者疗效及其对血清肿瘤标志物的影响 J疑难病杂志，2 0 19，18(2)：4.4徐利本，吴朝阳，王远东，等。沙利度胺联合替莫唑胺及放疗治疗高级别脑胶质瘤术后残余病灶的临床观察 J现代肿瘤医学，2 0 2 0，2 8（2）：5.5龙亚丽，何巧，张冰，等13N-NH3，11C-M ET 及18F-FDGPET/CT显像在脑胶质瘤诊断与评估中的对比研究 J中华核医学与分子影像杂志，2 0 2 0，40(3):7.【6 李会兵圣和散辅助三维适形放疗加同步化疗治疗老年胶质瘤术后患者疗效观察J：现代中西医结合杂志，2 0 18,2 7(2 1)：4.7 李娟，祝淑钗，刘志坤，等IIV级脑胶质瘤术后MRI-CT图像融合放疗联合TMZ化疗预后分析 J重庆医学，2 0 18，47(A01)：3.8刘磊，周术奎，张桂银，等18 FPSM A PET/CT 与mpMRI对前列腺癌盆腔淋巴结转移诊断价值的比较J 中华泌尿外科杂志，2 0 2 2，43（1）：40 45.9 郭佳，王鹤翔，孙伟凯，等磁共振成像病灶内部信号及形态学特征对软组织肿块良，恶性的鉴别诊断价值 J实用放射学杂志，2 0 2 0，36（11）：5.10方允治，朱宪军，徐宁，等恶性胶质瘤患者采用3DMPRAGE及常规序列MR成像与CT图像融合的效果比较 J中华肿瘤防治杂志，2 0 2 0，2 7（2 1）：7.11于淼，宁春玉，石乐民，等NSCT域内基于引导滤波与改进PCNN的CT/MRI医学图像融合方法 J：长春理工大学学报：自然科学版，2 0 2 0，43（5）：6.12李秀英，张勇，冯旭东，等调强放疗联合替莫唑胺对高级别脑胶质瘤术后患者免疫功能和生活质量的影响 J现代生物医学进展，2 0 2 1，2 1（16）：5.13于秀英，任乐，刘俊杰，等三维动脉自旋标记成像在鉴别高级别胶质瘤术后复发与假性进展的价值 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