医学图像融合在颅内肿瘤靶区勾画和生物靶区定义中的应用研究

摘要

背景与目的:
　　磁共振成像（magnetic resonance imaging,MRI)图像对软组织具有较高的分辨力，但由于失真和缺乏剂量计算所需要的电子密度而限制了其在脑部肿瘤放射治疗中的应用，而MRI和CT图像融合可解决这一问题。随着影像与医学图像融合技术的发展，生物调强和生物靶区的概念随之出现。以PET、PET-CT、SPECT、MRS等为代表的功能影像技术可以获得肿瘤内部生物学特征的信息。本研究对比分析CT和MRI图像融合前后靶区体积的差异；探讨瘤周水肿对颅内肿瘤靶区勾画的影响；并探讨PET-CT图像融合对生物靶区定义的影响。
　　材料与方法:
　　1.同期采集2013年11月至2014年4月郑州大学第一附属医院肿瘤放射治疗科颅内肿瘤患者60例。放疗前均行3.0TMRI检查，均在VARIAN治疗计划系统融合成 CT/MRI图像，分别在CT及CT/ MRI融合图像勾画65组CTVCT和CTVCT/MRI。比较两种CTV体积差异；分析瘤周水肿对颅内肿瘤靶区勾画的影响。
　　2.同期采集2013年11月至2014年10月郑州大学第一附属医院肿瘤放射治疗科行PET-CT图像融合患者3例。其中1例非小细胞肺癌，1例非霍奇金淋巴瘤，1例骨转移癌。3例患者放疗前均行18F-FDG PET-CT检查，均在VARIAN治疗计划系统融合成 PET-CT图像。由4名有经验的放疗医师分别基于单纯CT和融合图像在第1天和第8天定义GTVCT和GTVPET-CT，每天定义10次。比较组内和组间差异；探讨PET-CT图像融合对生物靶区定义的影响。
　　3.数据处理采用SPSS17.0统计软件，颅内肿瘤患者CTV体积差异比较采用配对资料的Wilcoxon符号秩和检验，多组之间比较采用Kruskal-Wallis秩和检验，两两比较平均秩次采用Bonferroni法。在生物靶区定义研究中，医师组间比较用t检验，多组之间比较用方差分析，两两比较用LSD-t检验。以P<0.05为差异有统计学意义。
　　结果:
　　1.60例患者共65组靶区的 CTVCT为（99.45±84.08）mm3，CTVCT/MRI为（83.38±72.11）mm3。CTVCT比CTVCT/MRI体积增大者50例，减小者15例，两组体积差异有统计学意义(n=65，Z=-3.885，P<0.001)。
　　2.本组将水肿分度，选取CTVCT>CTVCT/MRI组50个。不同水肿组图像融合前后CTVCT与CTVCT/MRI差值总体分布不全相同（χ2=16.311, P=0.001）。无水肿、轻度水肿组分别与重度水肿组CTVCT与CTVCT/MRI差值比较差异有统计学意义（P=0.000, P=0.005）。
　　3. PET-CT图像融合前后不同时间分别定义 GTV，多数医师单纯 CT下定义GTVCT差异有统计学意义(P<0.05)，融合图像下定义 GTVPET-CT差异无统计学意义(P>0.05)。多组比较方差分析结果显示，单纯CT下勾画GTVCT差异有统计学意义(F=66.529, P=0.000;F=18.762, P=0.000;F=6.681, P=0.000)，融合图像下定义GTVPET-CT差异无统计学意义(F=2.638, P=0.056；F=2.243, P=0.090；F=1.346, P=0.266)。表明不同医师定义GTVPET-CT无差异。两两比较用LSD-t检验，不同医师定义 GTVCT多组间差异有统计学意义(P<0.05)。图像融合后4位医师勾画GTVPET-CT比单纯CT下勾画GTVCT的变异系数减小。
　　结论:
　　1. CT/MRI图像融合可以提高颅内肿瘤靶区勾画的准确性，提高适形放疗的精度，有利于放疗计划制定。
　　2. 瘤周水肿对靶区勾画存在明显影响，瘤周水肿越重，靶区勾画准确度越低。
　　3. PET-CT图像融合可以提高靶区勾画的准确性，减小观察者间和观察者本身的变异。

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英文缩略词索引

引言

第一部分 CT/MRI 图像融合对颅内肿瘤精确放疗靶区勾画的影响

材料与方法

1 研究对象

2 CT/MRI检查

3 图像融合方法及靶区勾画

4 瘤周水肿情况

5 统计方法数据处理

结果

讨论

1 颅内肿瘤靶区勾画的原则

2 CT/MRI图像融合前后对靶区体积的影响

3 不同的图像融合技术和瘤周水肿对靶区勾画的影响

4 图像融合技术和颅内肿瘤靶区勾画的发展趋势

第二部分 PET/CT图像融合在生物靶区定义中的应用研究

材料和方法

1 研究对象

2 PET/CT检查

3 图像融合方法及靶区勾画

4 统计方法数据处理

结果

讨论

1 PET/CT定位和PET/CT图像融合

2 PET-CT图像融合对靶区勾画的影响

3 PET-CT用于放射治疗计划展望与存在的问题

结论

附图

参考文献

综述:医学图像融合的研究进展

个人简历及在学期间发表的学术论文及研究成果

致谢