鼻咽癌MRI 定位及CT/MRI 图像配准的应用实践

喻明中¹，邹平²，谭伟豪²，许红宁²，曾惠²，刘贤²，陈雪萍²，杨劲松²，黄强¹，何廷淦¹，段婷婷¹，黎付¹，郭兰子¹，吴丽华¹，罗阔¹

（1 重庆海吉亚肿瘤医院肿瘤中心，重庆；2 重庆海吉亚肿瘤医院影像科，重庆）

0 引言

调强放射治疗是目前鼻咽癌放疗的首选方法[1]。专家共识推荐勾画鼻咽靶区尽可能采用CT/MRI 的融合图像[2]。图像融合的前提是图像配准，体位一致性对图像配准至关重要[3]。本研究探讨现有的联影uMR560 65cm 孔径MRI 利用胸腹部柔性线圈行鼻咽癌放疗体位下扫描的方法，以及CT/MRI 配准方法。

1 对象与方法

1.1 研究对象

15例初治的鼻咽癌患者。年龄22-70岁，中位年龄50岁，男性8例，女性7例。T1 1例，T2 6例、T3 7例、T4 1例。卡氏评分≥80分。放疗前均行鼻咽诊断MRI 及常规临床检查。

1.2 CT 模拟定位

模拟机下激光灯摆位，头颈肩热塑膜固定，16 排联影uCT510 增强扫描，层厚3mm,扫描范围从颅顶至锁骨下3cm。

1.3 MRI 扫描

CT 模拟定位后1-2d 内行相同体位MRI 扫描。联影uMR560 1.5T 65cm 孔径平面床MRI，采用CT 模拟定位相同的碳纤维体架、头枕及头颈肩膜。将胸腹部柔性线圈包裹在头颈肩膜上，并用束缚带固定。层厚3mm,扫描范围从中脑至第4 颈椎下缘，分别扫描横断位T1WI、T2WI 平扫、横断位T1WI 增强脂肪抑制序列。

1.4 CT/MRI 图像配准

全部定位CT 图像以及横断面MRI 图像经院内网络系统传输至Monaco 工作站，由同一位富有经验的放疗医师行CT/MRI 图像配准。系统提供图像配准方法有手动法、标记点法（point-registration）和自动配准法(automatic fusion，采用互信息配准策略)。本研究先手动将CT 与MRI 图像移动到大致对应的层面，然后利用自动配准法行CT/MRI 配准，最后将兴趣区框限定在鼻咽颅底区域再行自动法CT/MRI 图像配准。观察鼻咽腔、鼻腔、上颌窦等内部解剖结构的重合性满意后配准完成，保存图像( 图1)。

1.5 CT/MRI 配准误差评价

分别在CT 和MRI 图像上勾画出眼球的轮廓，让系统自动找到眼球的中心，读出眼球中心的坐标值，然后计算CT 和MRI 显示的眼球中心的坐标差异作为三维空间上X、Y、Z 坐标轴方向的配准误差。

1.6 鼻咽腔配准误差测量

分别勾画与X、Y 坐标轴平行的直线，测量CT 和 MRI图像上鼻咽腔轮廓在X、Y 坐标轴距离差值，鼻咽腔后壁轮廓在CT 和 MRI 图像的距离差值作为Y 轴上的配准误差值，鼻咽腔侧壁轮廓在CT 和 MRI 图像的距离差值作为X 轴上的配准误差值。至少计算出3个层面的距离差值，然后求平均值分别 为X、Y 坐标轴方向的配准误差。

图1 配准融合图像

2 结果

鼻咽腔、鼻腔、上颌窦等内部解剖结构的重合性好。眼球中心坐标在X 轴方向的平均配准误差为0.35mm;在Y 轴方向的平均配准误差为0.5mm；在Z 轴方向的平均配准误差为0.6mm。鼻咽腔轮廓在X 轴方向的平均配准误差为0.15mm；Y 轴方向平均配准误差为0.20mm。CT/MRI配准误差在可接受范围内，鼻咽腔轮廓重合性好。

3 讨论

调强放射治疗是鼻咽癌放疗的主要方法，靶区勾画在鼻咽癌调强放疗中至关重要。MRI 相对于CT 可提供良好的软组织分辨率，可以更早期、更细致地显示肿瘤与周围组织的解剖关系，CT/MRI 图像融合可以更加快速准确勾画鼻咽及颅底肿瘤靶区[4，5]。2010 鼻咽癌调强放疗靶区及剂量设计指引专家共识指出：勾画鼻咽靶区尽可能采用CT/MRI 的融合图像[2]。融合的前提是图像配准，体位一致性对图像配准质量至关重要[3]。常规MRI 鼻咽癌扫描体位与放疗体位不同，与定位CT 配准误差较大[6]。一些单位通过自制特定的头枕放置在头颈线圈中行鼻咽癌MRI 扫描，以保障鼻咽癌患者磁共振扫描时颈部弯曲度与放疗时相似，但这种方法MRI 扫描摆位操作较繁琐，还需要与本单位MRI 配套的头枕及定位辅助装置[7]。有条件的单位直接用大孔径MRI 行鼻咽癌定位，可以保障体位与放疗相同[8]，但是多数单位无条件配置此设备。本研究探讨使用现有的联影uMR560 65cm 孔径MRI 及胸腹部柔性线圈，不增添其它辅助设备实现放疗体位下鼻咽癌MRI 扫描，易于临床推广。胸腹部柔性线圈能包裹放疗体架、头枕及头颈肩膜，能保障鼻咽癌MRI 扫描体位与放疗相同；定位MRI 图像质量和诊断MRI 相当；定位MRI 平均耗时10min，患者能配合完成扫描。配准方法中手动配准法人为误差较大，标记点法耗费时间较长，自动配准法简便快捷，用这些方法多次配准都能达到满意的效果，本研究用手动法与自动法相结合以提高配准速度。常规MRI 受孔径尺寸限制不能在头颈肩膜外放置线圈桥架，因此本研究直接将胸腹部柔性线圈包裹在头颈肩膜上，然后用束缚带固定。考虑到胸腹部柔性线圈对头颈肩膜有一定的挤压，使得MRI 图像的体表轮廓和浅表组织相对于定位CT 图像会发生一定位移，因此自动配准后再利用兴趣区工具忽略体表轮廓和浅表组织；将兴趣区体积框调整在包含鼻咽、颅底等内部区域内，行CT/MRI 自动配准，以提高鼻咽及颅底区域配准精度。CT/MRI 图像配准质量目前无统一的评价标准，普遍是测量相应解剖结构空间误差、体积值差异、适形指数等，眼球中心坐标误差为简单实用的三维空间配准误差评价方法，本研究利用眼球中心坐标评价的三维空间配准误差在可接受范围内，利用兴趣区自动配准法测量的鼻咽腔平均配准误差小于眼球中心坐标误差。这种利用胸腹部柔性线进行鼻咽癌MRI 扫描的方法简单快捷，易于推广，利用兴趣区自动配准法可提高内部重要区域配准精度。这种MRI 扫描方法及图像配准方法还可应用于颅脑肿瘤及其他头颈肿瘤。