4D-CT与MR-T2图像在肝癌精准放疗中的临床研究

4D-CT与MR-T2图像在肝癌精准放疗中的临床研究
作者：李京佟旭马立威罗福申张拓王大鹏刘彦章杨光润宋雪
来源：《中国现代医生》2022年第04期
[摘要] 目的探討四维计算机断层扫描（4D-CT）与T2加权像扫描（MR-T2）图像在肝癌精准放疗中的临床效果。

方法选择2020年1月至2021年3月就诊于齐齐哈尔医学院附属第三医院的48例肝癌患者，均接受4D-CT与MR-T2扫描，利用MIM软件实施图像配准，手动在所获图像上勾画肿瘤靶区（GTV），并通过形变配准技术将MR-T2图像中勾画的GTV形变至4D-CT各时相图像中。

4D-CT各时相图像上GTV的形变配准前后分别融合为IGTV、IGTVDR，分别形变至4D-CT0时相图像上，外扩获得ITV、ITVDR，取PTV作内靶区，设计放疗计划实施治疗。

比较形变配准前后IGTV体积、PTV体积、PTV剂量学与肝脏剂量学评价指标。

结果形变配准后IGTV体积高于形变配准前[（421.05±82.57）cm3 vs.（383.94±62.65）cm3]，PTV体积低于形变配准前[（530.86±141.60）cm3 vs.（626.80±194.15）cm3]，差异有统计学意义（P0.05）;形变配准后平均剂量（Dmean）和肝脏V5、V10、V20、V30、V40受量较形变配准前低，差异有统计学意义（P
[关键词] 肝癌;4D-CT;MR-T2;精准放疗
[中图分类号] R734.2 [文献标识码] B [文章编号] 1673-9701（2022）04-0123-04
[Abstract] Objective To explore the clinical effect of four-dimensional computed tomography （4D-CT） and T2 weighted imaging（MR-T2） in accurate radiotherapy of liver cancer. Methods A total of 48 patients with liver cancer who visited the Third Affiliated Hospital of Qiqihar Medical University from January 2020 to March 2021 were scanned by 4D-CT and MR-T2. The MIM software was used for image registration， and the gross tumor volume （GTV） was manually sketched on the acquired images. The GTV sketched in MR-T2 images was transformed into 4D-CT images by deformable registration technology. GTV on 4D-CT images was fused into IGTV and IGTVDR before and after deformable registration， and deformed to 4D-CT0 images respectively. ITV and ITVDR were obtained by expansion. PTV was taken as the internal target area， and radiotherapy plan was designed to implement treatment. The IGTV volume， PTV volume， PTV dosimetry and liver dosimetry were compared before and after deformable registration. Results After deformable registration， the volume of IGTV was higher than that before deformable registration （[421.05±82.57] cm3 vs. [383.94±62.65] cm3 ）， and the volume of PTV was lower than that before deformable registration （[530.86±141.60] cm3 vs. [626.80±194.15] cm3）， with statistically significant differences （P
[Key words] Liver cancer; 4D-CT; MR-T2; Accurate radiotherapy
放疗是治疗肝癌的重要手段，能够抑制病情，提高患者生存率，但随着呼吸，肝脏会产生较为明显的变形、位移，对准确定位靶区、准确评估受量造成不利影响[1-3]。

四维计算机断层扫描（four-dimensional com-puted tomography，4D-CT）是一种新型放射治疗技术，其在常规扫描基础上加入时间，运用相应的仪器对靶区进行精准定位，明确剂量累加，准确评估患者真实受量，制订针对性的放射治疗计划[4-6]。

T2加权像扫描（magnetic imaging T2-weighted，MR-T2）图像对病变组织特异度较高，其呈现的高信号成为鉴别诊断肝癌的主要依据[7]。

本研究分析4D-CT与MR-T2图像在肝癌精准放疗中的临床效果，现报道如下。

1 资料与方法
1.1一般资料
选取2020年1月至2021年3月在齐齐哈尔医学院附属第三医院确诊为原发性肝癌患者48例，女18例，男30例;年龄36～62岁，平均（50.65±2.46）岁;病灶位置：肝左叶14例，肝右叶29例，肝尾叶5例。

纳入标准：①经病理组织学检查确诊[8];②心肺功能良好;③Child-Pugh 肝功能分级A或B级[9];④签署知情同意书;⑤接受放疗。

排除标准：①重要脏器功能严重障碍者;②无法平稳呼吸者;③精神疾病者;④存在门脉癌栓塞、腹腔积液、肝脏远处转移者。

本研究经医院医学伦理委员会批准[（齐）伦审[2021]53号]。

1.2 方法
用大孔径螺旋CT机进行4D-CT扫描，使患者处于仰卧状态，并安抚患者，使其控制平稳呼吸，以防止患者呼吸被机器运作过程中的某些因素所扰乱。

并将双手举到头顶，保持这个姿势不动，头先进。

在胸与腹腔之间的位置上方3～4 cm处，一直到右肾下极位置进行扫描，扫描层厚3 mm，管球电流300 mAs，管球电压120 kV。

床尾部设有可采集荧光标记模块运动轨迹的红外摄像装置，并将荧光标记模块放于患者腹部，并使用规定程序软件将运动轨迹呈现为具体的呼吸曲线，然后输送到设备中，以此为依据开始实施扫描。

用规定程序软件对呼吸的各个特定区间内的状态变化以图像形式呈现出来，并对其进行整理、按顺序排列。

每个区间内的影像可通过一定的信息技术进行平均划分，获得序列图像10个，分别标记为CT0～CT90。

用腹部相控阵列线圈、飞利浦Ahieva3.0T磁共振实施磁共振图像扫描，取仰卧位，头先进。

确定好扫描范围，深吸一口气然后屏住呼吸，这期间实施MR-T2检查，扫描参数：①T2加权成像（T2-weighted imaging，T2WI）：回波时间（echo time，TE）96～104 ms，重复时间（repeattime，TR）3000～4000 ms，回波链长度16，层厚5 mm，矩阵320×256，视野（field of view，FOV）38 cm。

②呼吸触发DWI：TE 73 ms，TR 4000 ms，矩阵160×120，FOV 38 cm，b值0和800 s/mm，像素3.7 mm×3.0 mm。

这些扫描项目最好一天完成，4D-CT图像采集后约5 h再进行MRI图像采集。

将获取的图像传送到Vesion 6.5.6（MIM）工作站，对这些图像进行匹配、叠加。

先实施刚性配准，再进行自动形变配准，用Reg Refine、Reg Reveal保证评估图像形变配准质量，先明确小范围区域，然后进行人为配准，以优化配准成效。

在平扫
4D-CT、MR-T2图像各时相上自行标记出肿瘤靶区（gross tumor volume，GTV），经相应技术将MR-T2图像中标记的GTV形变转到4D-CT各区间内的图像中。

4D-CT各区间内的图像上GTV的形变配准前后分别融合为大体内靶区（internal gross tumor volume，IGTV）、IGTVDR，分别形变至4D-CT0时相图像上，外扩1 cm、0.5 cm分别获得内靶区（internal target volume，ITV）、ITVDR，取計划靶区（planning target volume，PTV）作内靶区，制订详细的放疗计划实施治疗。

同一个标记者在同一个窗位下完成所有肝脏、靶区、解剖标记的勾画。

预先设计两个PTV，射野角度、数量与药方用量相同。

4～7野照射，6 mV X射线，药方用量50 Gy，一共是25次，每次2 Gy。

1.3 观察指标
①比较形变配准前后IGTV体积、PTV体积;②比较形变配准前后各指数变化，包括D2、D50、D95、D98、均匀指数（heterogeneous index，HI）、适形指数（conformalindex，CI）等;③比较形变配准前后平均剂量（mean beam energy，Dmean）和肝脏V5、V10、V20、
V30、V40等肝脏剂量学评价指标。

1.4 统计学方法
应用SPSS 21.0统计学软件分析数据，计量资料以均数±标准差（x±s）表示，组间比较采用t检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果
2.1 形变配准前后IGTV体积、PTV体积比较
形变配准后IGTV体积高于形变配准前，PTV体积低于形变配准前，差异有统计学意义（P
2.2 形变配准前后PTV剂量学评价指标比较
形变配准前后PTV 剂量学评价指标比较，差异无统计学意义（P>0.05）。

见表2。

2.3 形变配准前后肝脏剂量学评价指标比较
形变配准后肝脏各数据均低于形变配准前，差异有统计学意义（P
3 讨论
[Key words] Liver cancer; 4D-CT; MR-T2; Accurate radiotherapy
放疗是治疗肝癌的重要手段，能够抑制病情，提高患者生存率，但随着呼吸，肝脏会产生较为明显的变形、位移，对准确定位靶区、准确评估受量造成不利影响[1-3]。

四维计算机断层扫描（four-dimensional com-puted tomography，4D-CT）是一种新型放射治疗技术，其在常规扫描基础上加入时间，运用相应的仪器对靶区进行精准定位，明确剂量累加，准确评估患者真实受量，制订针对性的放射治疗计划[4-6]。

T2加权像扫描（magnetic imaging T2-weighted，MR-T2）图像对病变组织特异度较高，其呈现的高信号成为鉴别诊断肝癌的主要依据[7]。

本研究分析4D-CT与MR-T2图像在肝癌精准放疗中的临床效果，现报道如下。

1 资料与方法
1.1一般资料
选取2020年1月至2021年3月在齐齐哈尔医学院附属第三医院确诊为原发性肝癌患者48例，女18例，男30例;年龄36～62岁，平均（50.65±2.46）岁;病灶位置：肝左叶14例，肝右叶29例，肝尾叶5例。

纳入标准：①经病理组织学检查确诊[8];②心肺功能良好;③Child-Pugh 肝功能分级A或B级[9];④签署知情同意书;⑤接受放疗。

排除标准：①重要脏器功能严重障碍者;②无法平稳呼吸者;③精神疾病者;④存在门脉癌栓塞、腹腔积液、肝脏远处转移者。

本研究经医院医学伦理委员会批准[（齐）伦审[2021]53号]。

1.2 方法
用大孔径螺旋CT机进行4D-CT扫描，使患者处于仰卧状态，并安抚患者，使其控制平稳呼吸，以防止患者呼吸被机器运作过程中的某些因素所扰乱。

并将双手举到头顶，保持这个姿
势不动，头先进。

在胸与腹腔之间的位置上方3～4 cm处，一直到右肾下极位置进行扫描，扫描层厚3 mm，管球电流300 mAs，管球电压120 kV。

床尾部设有可采集荧光标记模块运动轨迹的红外摄像装置，并将荧光标记模块放于患者腹部，并使用规定程序软件将运动轨迹呈现为具体的呼吸曲线，然后输送到设备中，以此为依据开始实施扫描。

用规定程序软件对呼吸的各个特定区间内的状态变化以图像形式呈现出来，并对其进行整理、按顺序排列。

每个区间内的影像可通过一定的信息技术进行平均划分，获得序列图像10个，分别标记为CT0～CT90。

用腹部相控阵列线圈、飞利浦Ahieva3.0T磁共振实施磁共振图像扫描，取仰卧位，头先进。

确定好扫描范围，深吸一口气然后屏住呼吸，这期间实施MR-T2检查，扫描参数：①T2加权成像（T2-weighted imaging，T2WI）：回波时间（echo time，TE）96～104 ms，重复时间（repeattime，TR）3000～4000 ms，回波鏈长度16，层厚5 mm，矩阵320×256，视野（field of view，FOV）38 cm。

②呼吸触发DWI：TE 73 ms，TR 4000 ms，矩阵160×120，FOV 38 cm，b值0和800 s/mm，像素3.7 mm×3.0 mm。

这些扫描项目最好一天完成，4D-CT图像采集后约5 h再进行MRI图像采集。

将获取的图像传送到Vesion 6.5.6（MIM）工作站，对这些图像进行匹配、叠加。

先实施刚性配准，再进行自动形变配准，用Reg Refine、Reg Reveal保证评估图像形变配准质量，先明确小范围区域，然后进行人为配准，以优化配准成效。

在平扫
4D-CT、MR-T2图像各时相上自行标记出肿瘤靶区（gross tumor volume，GTV），经相应技术将MR-T2图像中标记的GTV形变转到4D-CT各区间内的图像中。

4D-CT各区间内的图像上GTV的形变配准前后分别融合为大体内靶区（internal gross tumor volume，IGTV）、IGTVDR，分别形变至4D-CT0时相图像上，外扩1 cm、0.5 cm分别获得内靶区（internal target volume，ITV）、ITVDR，取计划靶区（planning target volume，PTV）作内靶区，制订详细的放疗计划实施治疗。

同一个标记者在同一个窗位下完成所有肝脏、靶区、解剖标记的勾画。

预先设计两个PTV，射野角度、数量与药方用量相同。

4～7野照射，6 mV X射线，药方用量50 Gy，一共是25次，每次2 Gy。

1.3 观察指标
①比较形变配准前后IGTV体积、PTV体积;②比较形变配准前后各指数变化，包括D2、D50、D95、D98、均匀指数（heterogeneous index，HI）、适形指数（conformalindex，CI）等;③比较形变配准前后平均剂量（mean beam energy，Dmean）和肝脏V5、V10、V20、
V30、V40等肝脏剂量学评价指标。

1.4 统计学方法
应用SPSS 21.0统计学软件分析数据，计量资料以均数±标准差（x±s）表示，组间比较采用t检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果
2.1 形变配准前后IGTV体积、PTV体积比较
形变配准后IGTV体积高于形变配准前，PTV体积低于形变配准前，差异有统计学意义（P
2.2 形变配准前后PTV剂量学评价指标比较
形变配准前后PTV 剂量学评价指标比较，差异无统计学意义（P>0.05）。

见表2。

2.3 形变配准前后肝脏剂量学评价指标比较
形变配准后肝脏各数据均低于形变配准前，差异有统计学意义（P
3 讨论。