王藝儒 劉博宇

【摘 要】放射治療是腫瘤治療的主要方法之一，隨著放療技術(shù)的不斷發(fā)展，研究者發(fā)現(xiàn)磁共振影像（MRI）可更有效的對(duì)腫瘤靶區(qū)及危機(jī)器官進(jìn)行定位。此外，MRI對(duì)于治療療效的評(píng)估、放射損傷的測(cè)定也有一定貢獻(xiàn)。為明確以后研究方向，本文對(duì)近年來(lái)放射治療中的磁共振模擬定位技術(shù)及治療后效果評(píng)估功能作一簡(jiǎn)要綜述。

【關(guān)鍵詞】放射治療;磁共振模擬定位;療效評(píng)估

【中圖分類號(hào)】R739.65【文獻(xiàn)識(shí)別碼】B【文章編號(hào)】1002-8714（2020）10-0119-01

隨著越來(lái)越多圖像引導(dǎo)精準(zhǔn)放療技術(shù)的提出，對(duì)靶區(qū)和危機(jī)器官勾畫精度的要求也越來(lái)越高，傳統(tǒng)的CT模擬定位雖能提供豐富的解剖信息和電子密度信息，但對(duì)軟組織的分辨率較低，尤其是對(duì)頭頸部、盆腔、前列腺以及其他軟組織腫瘤的邊界顯示欠佳，這給放療靶區(qū)的勾畫帶來(lái)了很大的困難。相對(duì)于CT，MRI有多種成像技術(shù)，圖像軟組織分辨率高，可以更清晰地顯示真實(shí)腫瘤邊界，分辨腫瘤和正常組織，更有助于尋找腫瘤靶區(qū)。并且，Lee等[1]研究發(fā)現(xiàn)，MRI相比于CT具有更高的病變敏感性，對(duì)治療后效果評(píng)測(cè)有顯著優(yōu)勢(shì)。因此，近年來(lái)MRI被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于放療模擬定位及放療后療效評(píng)估。

1 MRI模擬定位

1.1 MRI模擬定位的意義

由于傳統(tǒng)CT定位軟組織區(qū)域分辨率低，腫瘤邊界欠清，因此僅依據(jù)CT圖像勾畫靶區(qū)不利于精準(zhǔn)放療，往往需要融合MRI或PET圖像[2]。研究表明，對(duì)于頭部腫瘤，利用MRI與CT圖像融合勾畫靶區(qū)比單獨(dú)用CT圖像勾畫靶區(qū)GTV更趨近于腫瘤真實(shí)邊界，使得正常組織計(jì)量降低，腫瘤區(qū)域局部計(jì)量提高[3];對(duì)于頸部腫瘤，由于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，利用MR圖像和CT圖像勾畫靶區(qū)的好壞并無(wú)固定規(guī)律，利用MRI和CT圖像勾畫的口咽癌靶區(qū)幾乎相同[4]，而利用MRI T1增強(qiáng)圖像勾畫的舌根癌靶區(qū)比CT圖像更加精準(zhǔn)[5];對(duì)于盆腔腫瘤，應(yīng)用MRI勾畫的靶區(qū)范圍明顯優(yōu)于CT圖像[6]，如對(duì)前列腺癌采用MRI勾畫可在保證病灶劑量的同時(shí)使直腸壁受照劑量顯著降低;除此之外，近年來(lái)還有許多研究表明MRI在乳腺癌放療中也有較大的優(yōu)勢(shì)，在CT的基礎(chǔ)上增加MRI可提高靶區(qū)的可視性與準(zhǔn)確度，有助于優(yōu)化照射位置。

實(shí)際上，早在1987年就已經(jīng)有研究者提出將磁共振圖像與CT圖像配準(zhǔn)應(yīng)用于勾畫靶區(qū)，但當(dāng)時(shí)使用的是曲面床板，與用于定位的CT平面床板成像配準(zhǔn)精度不高，直到1999年，Schubert等利用Philips公司的Panorama 0.3T低場(chǎng)磁共振進(jìn)行放療定位模擬，其床板使用的是定制的平面床，并選取最適合的掃描序列，同時(shí)對(duì)MRI的形變進(jìn)行了評(píng)測(cè)和校準(zhǔn)。其研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與CT模擬定位相比，腫瘤和危機(jī)器官的靶區(qū)精確很多，但圖像分辨率差、失真較大、校準(zhǔn)流程繁瑣復(fù)雜。后來(lái)隨著磁共振技術(shù)以及放療技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了高場(chǎng)強(qiáng)（3.0T）大孔徑（70cm）定位用磁共振模擬定位機(jī)，如Philips公司的Ingenia MR-RT等，解決了放療體架無(wú)法放入的問題，且提高了MR圖像的質(zhì)量。目前，這種磁共振模擬定位機(jī)已經(jīng)在全球各大醫(yī)院的放療科裝機(jī)。

1.2 MRI模擬定位過程及常用線圈、序列的選擇

MRI模擬定位方式有兩種，一種是只使用MRI進(jìn)行模擬定位，但由于治療時(shí)需根據(jù)圖像電子密度做物理計(jì)劃，而MRI沒有電子密度值，此方式較少見。另一種是主要應(yīng)用于臨床的與CT定位圖像進(jìn)行配準(zhǔn)融合，該方式模擬定位流程為：1.評(píng)估患者是否需要做MRI模擬定位。2.選擇合適的體位固定器（如固定面罩）進(jìn)行體位設(shè)計(jì)。3.進(jìn)行CT模擬定位。4.患者根據(jù)CT定位的中心位置放置MR參考標(biāo)記物進(jìn)行MRI掃描。5.將CT、MR圖像傳到計(jì)劃系統(tǒng)。6.將CT、MR圖像進(jìn)行配準(zhǔn)融合，利用融合圖像勾畫靶區(qū)和危及器官，利用CT圖像制定治療計(jì)劃。7.應(yīng)用CT模擬定位機(jī)進(jìn)行復(fù)位。

MRI模擬定位主要采用的掃描序列為3D T1加權(quán)、T2加權(quán)、T1增強(qiáng)以及彌散加權(quán)序列，不過不同部位由于結(jié)構(gòu)成分不同，采用的掃描序列參數(shù)有一些差別。同時(shí)，與放射科MRI診斷線圈相比，MRI模擬定位線圈的設(shè)計(jì)需考慮患者治療時(shí)擺位的重復(fù)性以及與固定膜和體架的兼容性，據(jù)此，本文通過查找相關(guān)資料，總結(jié)出了不同部位腫瘤MRI模擬定位常用的線圈以及序列設(shè)計(jì)方法，詳見表1。

2 放療效果評(píng)估

如何評(píng)估腫瘤患者放射治療的效果是臨床上最為關(guān)心的問題之一，相對(duì)于CT，磁共振成像具有無(wú)需輻射、軟組織分辨率高且能獲得功能影像的優(yōu)勢(shì)，對(duì)觀察形態(tài)學(xué)變化和獲得病理學(xué)信息十分有利。研究表明，在對(duì)鼻咽癌進(jìn)行放療療效評(píng)價(jià)時(shí)可應(yīng)用磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI），韓晶等[7]對(duì)60例鼻咽癌患者在放療后一周內(nèi)和接受50Gy劑量后分別進(jìn)行了MRI和DWI檢查并對(duì)結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果顯示56例患者放療后腫瘤縮小，3例基本無(wú)變化，1例腫瘤增大，放療后彌散加權(quán)成像信號(hào)均降低，表觀彌散系數(shù)（apparent diffusion coefficient，ADC）值明顯增大，與放療之前的比較差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），52例患者轉(zhuǎn)移淋巴結(jié)縮小，顯示MRI可良好評(píng)估鼻咽癌放療后療效。在對(duì)宮頸癌放療患者進(jìn)行療效評(píng)估時(shí)可采用動(dòng)態(tài)增強(qiáng)磁共振圖像（DCE-MRI）和DWI，黃君文等[8]對(duì)26例宮頸癌患者放療前和完全結(jié)束后分別進(jìn)行了DCE-MRI和DWI掃描，并對(duì)得出的定量參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，結(jié)果顯示治療結(jié)束后血管外細(xì)胞外容積分?jǐn)?shù)（Ve）、容積運(yùn)轉(zhuǎn)常數(shù)（Ktrans）值均比放療之前升高，放療后的ADC值也比治療前增大，放療前后的差異具有較為顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。除了常規(guī)T1WI、T2WI、DWI和DCE-MRI以外還有體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散成像（IVIM-MRI）、波普成像（MRS）等均可選擇性的對(duì)不同癌癥進(jìn)行放療后效果評(píng)估。

3 目前存在的問題

首先是MR圖像無(wú)電子密度信息。目前放療計(jì)劃系統(tǒng)是根據(jù)CT圖像電子密度信息計(jì)算的人體內(nèi)組織接受的劑量分布，而，MR圖像是根據(jù)組織氫質(zhì)子密度與弛豫時(shí)間的函數(shù)，不能像CT一樣直接計(jì)算出組織的劑量分布，因此，臨床上多用MRI/CT配準(zhǔn)融合進(jìn)行放療定位，而不是只利用MRI進(jìn)行放療定位。但由于兩種圖像的掃描方式不同以及存在系統(tǒng)誤差和擺位誤差，且MRI與CT圖像相比缺少骨性標(biāo)志，后期圖像配準(zhǔn)融合時(shí)精度會(huì)受到影響，進(jìn)而影響放療精度。目前已經(jīng)有很多多模態(tài)圖像配準(zhǔn)融合的算法以及只根據(jù)MRI計(jì)算組織接受劑量的研究，使得MRI可以應(yīng)用于放療定位當(dāng)中。其次MR圖像由于其特有的成像原理，容易發(fā)生幾何和灰度畸變，進(jìn)而降低組織的空間位置準(zhǔn)確性，這也是MRI應(yīng)用于放療中的障礙之一。目前隨著硬件和軟件的發(fā)展，已經(jīng)大大減少了圖像的失真問題。kapanen等[9]對(duì)30名僅基于MRI圖像設(shè)計(jì)放療計(jì)劃的前列腺癌患者的相關(guān)幾何問題（包括皮膚輪廓、直腸壁位移）進(jìn)行了評(píng)估，又對(duì)前列腺內(nèi)用于定位的基準(zhǔn)金標(biāo)進(jìn)行了檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)有29名患者的金標(biāo)被正確識(shí)別，直腸壁等的位置誤差較小，其幾何精度足以滿足放射治療的精度。

4 小結(jié)

綜上所述，現(xiàn)有研究肯定了放療過程中MRI在靶區(qū)勾畫以及療效評(píng)估中的應(yīng)用價(jià)值與優(yōu)勢(shì)，隨著技術(shù)的發(fā)展，其電子密度缺少和圖像幾何失真的問題也會(huì)逐漸得到解決，基于MRI的模擬定位以及照射劑量計(jì)算和療效評(píng)估將進(jìn)一步推動(dòng)精準(zhǔn)放療的實(shí)現(xiàn)。不過，MRI模擬定位的序列和線圈選擇以及設(shè)備質(zhì)量控制方法還應(yīng)該進(jìn)一步完善。此外，MRI價(jià)格、患者耐受時(shí)間也是需要考慮的問題。

參考文獻(xiàn)

[1] Y.J.Lee，J.M.Lee， J.S.Lee，H.Y.Lee，B.H.Park，Y.H.Kim，et al.肝細(xì)胞肝癌：多層CT和M成像的診斷性能——一項(xiàng)系統(tǒng)綜述和薈萃分析.國(guó)際醫(yī)學(xué)放射學(xué)雜志2015.

[2] Impact of magnetic resonance imaging versus CT on nasopharyngeal carcinoma： primary tumor target delineation for radiotherapy[J]. head & neck， 2004， 26（3）：241-246.

[3] Krempien RC，Daeuber S，Hensley FW，et a1.Image fusion of CT and MRI data enables improved target volume definition in 3D-brachytherapy treatment planning[J].Brachytherapy，2003，2（3）： 164-171.

[4] Seitz，O.，Chambron-Pinho，N.，Middendorp，M.et al. 18F-Fluorodeoxyglucose-PET/CT to evaluate tumor， nodal disease， and gross tumor volume of oropharyngeal and oral cavity cancer： comparison with MR imaging and validation with surgical specimen. Neuroradiology 51， 677–686 （2009）.

[5] Ahmed M ，Schmidt M ，Sohaib A，et al.The value of magnetic resonance imaging in target volume delineation of base of tongue tumours – A study using flexible surface coils[J].Radiotherapy and Oncology， 2010， 94（2）：161-167.

[6]Barillot I，Reynaud-Bougnoux A.The use of MRI in planning radiotherapy for gynaecological tumours.Cancer Imaging. 2006;6（1）：100‐106. Published 2006 Jun 22. doi：10.1102/1470-7330.2006.0016.

[7]韓晶，劉念龍，葉峰，等.MRI擴(kuò)散加權(quán)成像在鼻咽癌調(diào)強(qiáng)放療療效評(píng)價(jià)中的應(yīng)用價(jià)值[J].醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志，2012， 022（010）：1635-1638.

[8]黃君文，宋佳成，李燕，等.DCE-MRI聯(lián)合ADC值對(duì)宮頸癌同步放、化療患者療效評(píng)估的臨床應(yīng)用研究[J].臨床放射學(xué)雜志，2018（6）.

[9]Kapanen，M，Collan，等.Commissioning of MRI-only based treatment planning procedure for external beam radiotherapy of prostate[J]. Magnetic resonance in medicine：official journal of the Society of Magnetic Resonance in Medicine，2013.