US-CT-MRI圖像融合在肝癌HIFU治療定位中的應(yīng)用.pdf

1、高強(qiáng)度聚焦超聲(HighIntensityFocusedUltrasound，HIFU)在上個(gè)世紀(jì)90年代以來(lái)飛速發(fā)展，已逐漸成為物理治療腫瘤的有效手段之一。目前，HIFU治療腫瘤的設(shè)備，大多數(shù)都是采用二維超聲(Ultrasound．US)圖像監(jiān)控，但是由于超聲圖像分辨力的限制，導(dǎo)致HIFU治療的定位時(shí)間長(zhǎng)，這一直是困擾醫(yī)師的難題，其原因：一是由于超聲本身分辨力不高；二是超聲成像質(zhì)量易受到如骨骼、腸道氣體及肥胖體質(zhì)等多種因素影響；三是圖

2、像中偽影的干擾；四是超聲圖像顯示范圍有限；五是很多HIFU醫(yī)師以前不懂超聲圖像，對(duì)超聲切面及圖像特點(diǎn)不熟悉。即使是熟練的HIFU醫(yī)師在尋找病灶時(shí)也要花費(fèi)不少時(shí)間和精力，使整個(gè)治療時(shí)間延長(zhǎng)，既增加了麻醉和治療的風(fēng)險(xiǎn)又增加了副作用。為此，本課題將探索把圖像融合技術(shù)應(yīng)用到肝癌HIFU治療的定位中，使之能夠成為快速、準(zhǔn)確和有效地找到治療區(qū)的方法。目前，國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有一種適合HIFU定位的圖像融合技術(shù)。本研究選用自主開(kāi)發(fā)的圖像融合軟件將肝癌HIFU

3、治療定位中的聲像圖與術(shù)前CT／MRI圖像進(jìn)行配準(zhǔn)融合，目的是：①尋求分別適合于US-MRI、US-CT圖像配準(zhǔn)的外部標(biāo)記；②研究聯(lián)合應(yīng)用外部標(biāo)記和內(nèi)部點(diǎn)在正常人體的圖像配準(zhǔn)融合中的可行性；③肝癌HIFU治療定位中圖像配準(zhǔn)融合的可行性研究，并對(duì)軟什進(jìn)行評(píng)價(jià)。 材料和方法 第一部分 外部標(biāo)記物：①塑料圓形空心小管：長(zhǎng)度3cm，直徑5mm；②溶液(魚(yú)肝油酸鈉、化豬油、飽和硫酸銅、50％硫酸銅、30％硫酸銅、MRI造影劑

4、、魚(yú)肝油)：將不同類型的溶液分別注入各自的塑料圓形空心小管中，盡量排除管中的空氣，密封后行US、CT和MRI檢查；③固體物質(zhì)：選用金屬鈦夾和回形針，直接行US、CT和MRI檢查。通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)觀察這些材料在US、CT和MRI影像學(xué)檢查中的顯像情況。經(jīng)過(guò)篩選，挑選出最適合于US-MRI／CT圖像配準(zhǔn)時(shí)使用的材料，并確定其形狀及擺放位置，用做外部標(biāo)記物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。 第二部分 1不同檢查體位下(仰臥、側(cè)臥、俯臥)胸廓及肝臟的形變

5、測(cè)量：選擇正常健康志愿者10例，分別以仰臥、俯臥、側(cè)臥位進(jìn)行MRI檢查，選擇固定層面分別測(cè)量胸廓和肝臟各個(gè)徑線值，結(jié)果應(yīng)用SPSSll．5軟件包作統(tǒng)計(jì)分析。 2正常人體機(jī)載超聲圖像與MRI圖像的融合： 將外部標(biāo)記物貼于受試者體表，對(duì)其行MRI肝臟平掃檢查，根據(jù)MRI圖像，選擇患者肝內(nèi)血管作為內(nèi)部點(diǎn)。在治療床上，受試者取俯臥或右側(cè)臥位，觀察區(qū)皮膚與介質(zhì)水接觸，選用自主開(kāi)發(fā)的圖像融合軟件先后進(jìn)行外部標(biāo)記(外部點(diǎn))及肝血管(內(nèi)

6、部點(diǎn))的配準(zhǔn)融合。 第三部分 選擇擬行HIFU治療手術(shù)的肝癌患者15例，術(shù)前1周內(nèi)進(jìn)行增強(qiáng)MRI或CT檢查，術(shù)中將內(nèi)、外部點(diǎn)配準(zhǔn)融合，根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控融合圖像找到腫瘤，并對(duì)腫瘤及其鄰近組織的融合效果進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)在術(shù)中根據(jù)治療計(jì)劃進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像融合并隨時(shí)校正圖像。對(duì)比融合前后圖像質(zhì)量，計(jì)算配準(zhǔn)誤差，結(jié)果應(yīng)用SPSS11．5軟件包作統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果 第一部分 1通過(guò)篩選得到能分別應(yīng)用于US-MRI、US-CT圖像融

7、合時(shí)的外部標(biāo)記物為：魚(yú)肝油填充塑料管和金屬回形針。 2V形標(biāo)記物兩邊分別長(zhǎng)3cm，夾角30?？梢宰鳛橥獠繕?biāo)記應(yīng)用于US-MRI、US-CT的圖像融合。 3篩選和確定了標(biāo)記物的擺放位置：將外部標(biāo)記物直接貼于受試者檢查部位體表皮膚上。受試者取俯臥位時(shí)，V形標(biāo)記物尖端向下，一邊貼于前正中線平胸骨體下端1cm處，中軸與前正中線重合；受試者取右側(cè)臥位時(shí)，V形標(biāo)記物尖端向下，一邊貼于右腋中線第7、8肋間。 4魚(yú)肝油填充塑料管

8、和金屬回形針在US、CT和MRI圖像上顯影滿意，經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便，有效期長(zhǎng)，可重復(fù)使用。 第二部分 1仰臥、側(cè)臥和俯臥位下胸廓的形狀及肝臟形狀位置變化沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(除外行肋骨切除術(shù)的患者)。 2MRI肝臟平掃圖像在t2-trufi-tra-bh序列，層厚5mm時(shí)，血管為高信號(hào)，掃描時(shí)間短，三維重建圖像效果好。 3篩選并確定圖像配準(zhǔn)的主要內(nèi)部點(diǎn)為：①肝靜脈匯入下腔靜脈的第二肝門；②門靜脈主干及左右支分支處；③門靜

9、脈左支與其分支構(gòu)成“工"字形結(jié)構(gòu)處。次要內(nèi)部點(diǎn)為：①腹主動(dòng)脈；②下腔靜脈。 4以肝血管為內(nèi)部點(diǎn)和魚(yú)肝油標(biāo)記物為外部點(diǎn)聯(lián)合應(yīng)用在進(jìn)行正常人體的US-MRI圖像配準(zhǔn)融合時(shí)作用是可行的。 5自主開(kāi)發(fā)的融合軟件能夠進(jìn)行正常人體的US-MRI圖像配準(zhǔn)融合。 第三部分 l對(duì)增強(qiáng)MRI及增強(qiáng)CT進(jìn)行圖像融合時(shí)應(yīng)選擇其門靜脈期圖像，掃描層厚為5mm。 2US-增強(qiáng)MRI圖像融合成功率100％，US-CT圖像融合成

10、功率75％。 3融合的圖像比未融合圖像在肝癌腫瘤定位時(shí)更加清晰、準(zhǔn)確。 4圖像融合可增加肝癌HIFU治療時(shí)的安全性。 5圖像融合技術(shù)能準(zhǔn)確引導(dǎo)肝癌HIFU術(shù)前、術(shù)中定位。 6圖像融合軟件在配準(zhǔn)成功后配準(zhǔn)誤差不會(huì)隨時(shí)間延長(zhǎng)增加。 結(jié)論 1成功制作出外部標(biāo)記物，篩選出內(nèi)部點(diǎn)應(yīng)用于US-MRI／CT圖像配準(zhǔn)融合。 2圖像融合技術(shù)能夠縮短肝癌HIFU術(shù)的定位時(shí)間和治療時(shí)間，增加HIFU治療