自MR-T2圖像勾畫肝細胞癌患者放療靶區精度研究

高金龍，王海峰，李 娜，梁朝暉，張文正

放射治療是肝細胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)重要的綜合治療方法之一，術前放療有助于降低腫瘤分期，為手術創造條件[1-3]。術后放療有助于鞏固治療效果，改善患者預后[4，5]，這些已成為臨床共識。但放療治療HCC引起的不良反應日益引起了臨床的重視[6]。因而精準放療成為治療HCC研究的熱點。既往多采用CT為放療治療提供靶區，但其精度稍差[7，8]。近年來我院采用在MR-T2圖像上勾畫放療靶區治療HCC患者，在提高靶區勾畫精度方面獲得了顯著的效果，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 2019年5月～2020年5月我院診治的HCC患者36例，男性19例，女性17例；年齡為35～65歲，平均年齡為(46.7±14.9)歲；體質指數為19.0～22.0 kg/m2，平均為(21.0±1.8)kg/m2；Child-Pugh A級12例，B級24例。均經肝穿刺組織病理學檢查確診[9]，排除Child-Pugh C級、KPS評分<70分、對放化療不能有效配合、合并有嚴重的心肺基礎疾病者。患者及其家屬簽署知情同意書。

1.2 CT圖像采集 使用Philips 64排128層納米螺旋CT進行檢查。檢查時，患者取仰臥位，囑患者平靜呼吸，自膈上3 cm至右腎下極進行平掃和動脈期強化掃描，強化掃描參數：120 kv，300 mAs，層厚3 mm，在患者深吸氣期末屏氣時采集圖像。

1.3 MRI掃描 使用德國西門子MAGNETOM Symphony型MR檢查，患者取仰臥位，自肺下葉至雙腎下極進行T2加權像掃描(T2-weighted magnetic resonance，MR-T2)，參數設置：①T2WI：TR 3000～4000 ms，TE 96～104 ms，層厚5 mm，矩陣320×256；②呼吸觸發：TR 4000 ms，TE 75 ms，矩陣160×120。

1.4 放療靶區勾畫 在CT和MR-T2圖像上，勾畫大體腫瘤體積(gross tumor volume，GTV)，再將MR-T2圖像中的GTV形變配準至CT各時相圖像，記錄GTV，分別將形變配準前后的GTV融合為大體內靶區(internal gross tumor target volume，IGTV)，以內靶區作為計劃靶區(planning target volume，PTV)。

1.5 圖像形變配準 應用MIM Soft公司Pinnacle3?7.0工作站軟件進行形變配準。自動形變配準：分別以CT和MRI作為參考圖像和目標圖像，采用整體粗配準法，將MRI圖像中勾畫GTV映射致CT圖像中。Reg Refine圖像形變配準：在自動形變配準完成的基礎上，利用MIMv6.0.5.6工作站軟件中Reg Refine工具在感興趣區(region of interesting，ROI)進一步行手動配準。

1.6 效果評估 以MR-T2圖像上肝臟體積/CT圖像上肝臟體積評估CT和MR-T2圖像形變配準精度。依據CT和MR-T2圖像勾畫門靜脈和腹腔干動脈，以門靜脈和腹腔干中心致其三維方向的最大位移評估配準精度(x:橫斷面左右方向，y:矢狀面垂直方向，z：冠狀面前后方向)。計算肝臟體積交疊度。先根據CT和MR圖像勾畫肝臟，分別計算肝臟在CT圖像上的體積(VCT)和肝臟在MR-T2圖像上的體積(VMR-T2)，肝臟體積交疊度=(VCT/VMR-T2)×100%。記錄2%、50%、95%和98%PTV體積的受照劑量，分別記為D2、D50、D95和D98。正常肝臟接受5、10、20、30和40 Gy照射劑量的體積與正常肝臟體積的百分比被記錄為V5、V10、V20、V30和V40。

2 結果

2.1 HCC患者CT和MR-T2典型影像學表現 HCC患者CT和MR-T2典型形變配準表現見圖1。形變配準后圖像勾畫見圖2，配準前后靶區受照劑量學分布見圖3。

圖1 HCC患者腹部CT和MR-T2表現及解剖標記點評估A：門靜脈期CT表現，可見PTV區呈等密度，周圍有環狀高密度影；B：門靜脈期MR-T2圖像，可見PTV區呈低或稍低信號

圖2 CT與MRI圖像形變配準后橫斷位肝區表現 在Reg Refine局部鎖定后，藍線為PTV，紅線為GTV

圖3 HCC患者腹部CT橫斷面劑量分布 綠線為配準前PTV，藍線為自動形變配準后PTV，紅線為Reg Refine配準后PTV

2.2 CT與MR-T2圖像配準精度比較 本組36例HCC患者CT顯示肝臟體積為(1993.8±850.4)cm3，MR-T2顯示體積為(2062.7±793.6)cm3，肝臟體積交疊度為(108.9±15.5)%；自動形變配準與Reg Refine配準位移比較，結果顯示Reg Refine配準后門靜脈和腹腔干動脈x、y和z三維方向位移較自動形變配準顯著縮小，差異均有統計學意義(P<0.05，表1，表2)。

表1 配準前后門靜脈三維方向位移比較

表2 配準前后腹腔干動脈三維方向位移比較

2.3 形變配準前后腫瘤體積比較 形變配準后36例HCC患者GTV和IGTV顯著大于形變配準前，而PTV顯著小于形變配準前，差異均有統計學意義(P<0.05，表3)。

表3 形變配準前后腫瘤體積比較

2.4 形變配準前后靶區受照劑量比較 形變配準前與形變配準后PTV腫瘤靶區D2、D50、D95和D98劑量比較，差異均無統計學意義(P>0.05，表4)。

表4 形變配準前后靶區劑量比較

2.5 形變配準前后肝臟劑量學指標比較 形變配準后肝臟V5、V10、V20、V30和V40受照劑量顯著低于形變配準前，差異均有統計學意義(P<0.05，表5)。

表5 形變配準前后肝臟劑量學指標比較

3 討論

將立體定向放療用于Ⅲa期HCC患者的治療，其臨床癥狀得到顯著緩解，腫瘤體積縮小[10-13]。目前，有關放療劑量的問題，臨床仍尚無定論。臨床認為放療劑量應以提高靶區局部放療劑量，而盡量減少周圍正常組織受照劑量為原則[14]。近年來，隨著計算機和三維適形放療技術的進步，采取放療治療HCC的效果和安全性得到了改善[15]，但如何進一步提高放療精度仍是臨床關注的熱點。

根據呼吸信號進行CT容積掃描以獲得腫瘤靶區和周圍鄰近器官的CT圖像是目前臨床勾畫腫瘤靶區的主要依據[16，17]。但CT掃描強化時機不易掌握，病灶邊界模糊[18]，可能影響圖像質量，導致靶區勾畫精度降低。MRI分辨率較高，較CT更具有優勢[19]。既往已有報道將MRI用于指導食管癌和肺癌等放療。因而，如何將MRI圖像的勾畫優勢與腫瘤位移相結合，提高靶區勾畫精度成為進一步改進放療技術的研究方向。形變配準是利用轉化算法處理影像圖片，以更加精確地勾畫腫瘤靶區和鄰近組織，提高放療的安全性。肝癌腫瘤靶區在MRI上呈高信號，與鄰近組織形成顯著差異，為精確勾畫靶區創造了條件。研究還發現T2加權像優于T1圖像。因而，本研究將MR-T2圖像的靶區形變到CT圖像，將CT時相反映的靶區運動信息與MRI勾畫精度相結合，實現優勢互補。本研究顯示經Reg Refine配準后門靜脈和腹腔干x、y和z三維方向位移較自動形變配準顯著縮小，提示將MR-T2用于HCC患者的放療有助于減小位移，提高靶區勾畫精度。