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目的：和意义:
在体模MRI图像几何失真和体模CT/MRI融合基础上,对正常眼球和正常上颌窦MRI图像的几何失真进行研究,优化MRI序列,并利用归一互信息法对CT/MRI的配准误差进行研究,最后完成上颌窦恶性肿瘤患者CT/MRI图像配准融合,研究其影响因素,指导肿瘤靶区(GrossTumor Volume,GTV)勾画,以进一步提高勾画的准确性。既防止漏画造成肿瘤控制率下降,利于提高瘤区剂量和加量,又可以减少和防止正常组织的放射损伤。
材料和方法：
1.体模使用16排螺旋CT和1.5T超导型磁共振仪扫描直径为13 cm的圆柱体有机玻璃水模。采用T1加权快速自旋回波和T2加权快速恢复自旋回波序列扫描体模(层厚3和5 mm)。所有CT/MRI图像均传送至CMS Xio4.33.02工作站。对体模的MRI图像进行失真的研究,并对CT和MRI图像通过归一互信息法进行融合配准,使用互信息量(MutualInformation,MI)值评价配准精确度。
2.正常眼球和上颌窦对19例上颌窦恶性肿瘤患者分别行CT和T1和T2加权以及T1增强扫描。分别在CT和MRI图像上对31例正常眼球的视神经水平横断面的最大横径和垂直径进行测量,同时也对19例正常上颌窦进行勾画,由软件自动测量体积,并对MR I图像失真比例进行评估。
3.GTV对19例上颌窦肿瘤邻近结构受侵情况采用六分法分别对CT和MR/图像进行评估。研究不同MRI序列和CT图像配准精确度,优化MRI序列。对配准后的上颌窦患者CT/MRI图像进行GTV勾画,分别与依据CT和MRI图像所勾画的GTV体积进行比较,研究CT/MR融合对提高GTV勾画准确性的实际意义。
结果：
1.体模的MRI几何失真体模横断面T1和T2加权图像分别扫描获得X轴方向距离值与CT扫描图像比较百分比最大和最小差异是+3.76％(+0.7 mm)和+1.43％(+0.4 mm),Y轴距离值与CT图像比较百分比最大和最小差异均是-3.85％(-1.0 mm)和-2.38％(-0.5 mm),放射状线距离值与CT图像比较百分比最大和最小-1.31％(-1.5 mm)和-0.35％(-0.4mm)。CT横断位扫描冠状重建图像与CT冠状位图像比较百分比最大和最小差异分别是+2.54％(+0.7.mm)和0。当视野为24×22.8 cm时,矩阵为288×192,与CT图像相比,MRI图像上体模的横断位周边误差最大值为-1.5 mm(-1.32％),中心部位误差最大值为-0.5 mm(-2.38％),冠状位则分别为-1.7 mm(-1.22％)和0.4 mm(-2.04％),平均误差小于1.0 mm。相同层厚扫描体模的CT/T1和CT/T2加权图像配准后MI值没有明显差别,比较不同层厚(3 mm和5 mm)CT/T1加权和T2加权图像配准后的MI值分别提高19.6％和16.6％。
2.正常人眼球和上颌窦MRI几何失真CT和MRI视神经水平横断面图像31只眼球最大横径均值分别是23.19±1.44 mm和22.59±1.41 mm,CT较MRI平均大2.63％；垂直径均值分别为23.04±1.03 mm和22.33±1.01 mm,CT较MRI平均大3.19％。19例正常上颌窦CT/MRI容积的平均比值是1.077,CT较MRI勾画的上颌窦容积平均大7.7％。
3.上颌窦恶性肿瘤的GTV勾画19例上颌窦恶性肿瘤患者T2较T1加权配准的MI值平均提高30％,具有显著差异(p<0.001),T1增强较T1加权配准的MI值平均提高38％,具有显著差异(p<0.001),T1增强较T2加权配准的MI值平均提高7％,无显著差异(p=0.062)。表明T1增强和T2较T1更能提高配准精确度。在CT,MRI,CT/MRI配准后图像上分别行GTV勾画,以CT/MRI融合配准后的图像上勾画的GTV体积100％计,依据CT勾画的GTV体积为112％,依据MRI勾画的GTV体积为85％。CT图像弥补了MRI对上颌窦肿瘤邻近骨破坏分辨不足,而MRI对软组织肿瘤的清晰显示弥补了CT对软组织分辨力差的不足是造成GTV靶区勾画体积差异的因为。
结论：
直径13cm大小的体模在1.5 T超导磁共振仪中不同摆位下无明显失真,MRI图像中正常眼球视神经平面最大横径和垂直径均值分别缩小2.63％和3.19％,正常上颌窦体积均值缩小7.7％,呈缩小失真。归一互信息法能够很好地用于图像配准。快速恢复自旋回波序列(FRFSE)T2 WI能够很好地用于GTV勾画和图像配准。CT/MRI配准融合图像能够为上颌窦恶性肿瘤提供优于CT或MRI勾画GTV的精确性。