MRI-CT图像融合技术在颈椎肿瘤靶区勾画中的应用

目的:探讨基于MRI-CT图像融合技术对颈椎肿瘤靶区勾画和剂量参数的影响。方法:收集11例颈椎肿瘤放疗患者的影像学资料,将MRI与CT图像进行融合,比较MRI-CT与CT为基础图像的靶区体积差异以及剂量差异。对不同医师所勾画的靶区体积以及剂量差异进行比较分析。实施组内相关系数（ICC）可靠性分析。结果:（1）由1名肿瘤放疗医师所勾画靶区体积GTVMRI-CT显著大于GTVCT,脊髓MRI-CT体积显著小于脊髓CT（P<0.05）;5名肿瘤放疗医师所勾画靶区体积比较差异与1名肿瘤放疗医师趋势一致,不同影像为基础的靶区勾画体积重叠系数为0.83±0.15。（2）5名肿瘤放疗医师所勾画靶区,GTV以及脊髓变异系数（CV）MRI-CT均小于CVCT;ICC在GTV中分别为0.97与0.95,在脊髓为0.83与0.82。（3）GTV剂量MRI-CT Dmax显著低于CT Dmax,脊髓剂量MRI-CT [D2 cm3]同样显著低于CT [D2 cm3]（P<0.05）。结论:MRI-CT图像融合技术能更精确地勾画靶区体积以及准确计算放射剂量,不易造成靶区漏照,同时MRI-CT图像融合技术在不同医师间差异较小,可提高靶区勾画的一致性和可靠性,值得在临床推广使用。     

集成自适应回归核的肿瘤生物靶区随机游走勾画方法

目的:评估一种肿瘤正电子发射断层扫描(PET)影像生物靶区的勾画新方法。方法:为有效区分PET影像中标准摄入值(Standard Uptake Value,SUV)相近的肿瘤区域和正常组织区域,首先计算肿瘤PET影像中每个体素点对应的自适应回归核,并将其集成到随机游走无向图的边权值函数中。然后利用三维自适应区域生长方法自动选取随机游走种子点,实现肿瘤PET生物靶区的自动勾画。结果:以临床放疗专家勾画的大体肿瘤区作为参考标准,本方法勾画的7例鼻咽癌病人PET生物靶区DICE相似性的均值为0.836 7,比仅基于PET SUV的随机游走勾画方法提高了4.31%,比基于PET SUV值和对比度纹理特征的随机游走勾画方法提高了3.34%。结论:集成自适应回归核的随机游走方法能够更精确地勾画肿瘤PET生物靶区。     

直肠癌术前放疗危及器官与临床靶区自动勾画的可行性研究

目的:探讨AccuContour软件及定制化自动勾画模型在直肠癌术前容积旋转调强放疗中临床靶区（CTV）和危及器官（OAR）自动勾画几何轮廓及剂量学各项参数精度,为临床应用提供依据。方法:回顾性选取133例已接受直肠癌术前容积旋转调强放疗的患者,随机分组,65例作为训练集,16例作为验证集,52例作为测试集,构建并训练自动勾画模型,将其导入AccuContour软件并自动勾画CTV和4个OAR,对比自动勾画与手动勾画在CTV和OAR几何轮廓的体积差异（[ΔV]）、Dice相似性系数（DSC）、Jaccard系数（JAC）、敏感性指数（SI）、包容性系数（lncl）、质心偏差（DC）、Hausdorff距离（HD）等,以及自动勾画与手动勾画CTV和OAR在同一容积旋转调强计划中所受照射剂量学参数差异,从而评估自动勾画效果。结果:CTV的DSC值、JAC值、SI值、lncl值为:0.84±0.06、0.72±0.08、0.81±0.07、0.87±0.08,[ΔV]值、DC值、HD值为:10.93%（4.56%, 15.37%）、5.03（3.27, 8.77） mm、15.03（15.00, 24.70） mm;OAR的DSC值、SI值、lncl值、JAC值、[ΔV]值、DC值、HD值比较优劣顺序依次为:右股骨头、左股骨头、膀胱、小肠;自动勾画与手工勾画剂量学参数对比中,除膀胱V30、小肠Dmean、CTV D95的差异有统计学意义外（P<0.05）,其余均无统计学意义（P>0.05）。结论:在直肠癌术前容积旋转调强放疗中,本研究所采用的自动勾画系统,对于CTV和OAR的自动勾画有一定准确性,为临床医生节省大量时间,提高工作效率。     

MRI与CT图像融合在颅内肿瘤的靶区勾画和对治疗计划影响的初步研究

目的探讨MRI与CT的图像融合对于靶区勾画的影响。方法 28例颅内肿瘤患者,其中男性12例,女性16例;年龄20~86岁,中位年龄57岁。MRI和CT图像采用自动法进行融合,在CT和融合图像上分别勾画靶区,并比较靶区的区别。结果运用融合图像勾画靶区比单纯CT上勾画更为清晰和准确。三维空间总的融合误差仅为（0.55±0.14）mm,融合精度较高,CT图像上的靶区体积是（28.55±7.23）cm^3,融合图像上的靶区体积是（35.83±5.38）cm^3。结论 MRI和CT图像融合技术应用于射波刀治疗颅内肿瘤中勾画靶区,能提高靶区勾画的准确性,并且为外科手术治疗提供一定指导意义。     

利用堆叠式神经网络提高格蕾丝眼病放疗靶区的自动勾画精度

相较于以往将靶区作为单独区域进行自动分割的神经网络,本文提出了一种利用靶区周围器官的位置及形状信息来限定靶区形状及位置,并通过多个网络的叠加融合空间位置信息,从而提高医学图像自动分割精度的堆叠式神经网络。本文以格蕾丝眼病为例,基于全卷积神经网络构建了堆叠式神经网络,对其左右两侧放疗靶区分别进行分割。以医生手动勾画结果为标准,计算体积戴斯相似系数(DSC)和双向豪斯多夫距离(HD)。相较于全卷积神经网络,堆叠式神经网络勾画结果可以使左右两侧体积DSC分别提高1.7%和3.4%,同时左右两侧的双向HD距离分别下降0.6。结果表明,堆叠式神经网络在提升自动分割结果与手动勾画靶区重合度的同时,减小了小区域靶区的分割误差,进一步说明堆叠式神经网络能有效地提高格蕾丝眼病放疗靶区的自动勾画精度。     

基于PCNN的PET／CT图像分割在肺癌靶区勾画中的应用

摘要：目的：研究基于脉冲耦合神经网络PCNN的PET／CT图像自动分割技术在肺癌靶区勾画中的应用。方法：采集20例无转移的肺癌患者的PET／CT图像。由2名有经验的放疗科医生分别依据CT图像和PET／CT图像采用目测法勾画肿瘤靶区,分别命名为GTV-cT和GTV-PET。所有PET图像均由自主编写的基于PCNN的分割方法进行靶区的自动分割．所得靶区为GTv-PETauto。采用PINNACLEV9．2放射治疗计划系统分别计算三种方法所勾画的靶区体积,对三种GTV的体积大小和重合关系进行比较。结果：两名医生依据cT图像勾画的靶区平均体积GTV-CTl和GTV-CT2分别为（210．56＋197．38）cm3和（192．83±187．05）cm3,两者之间差异有统计学意义（P〈0．05）;依据PET／CT勾画的靶区GTV-PETl和GTV．PET2分别为（141．50±118．43）cm3和（130．47±116．70）cm3,未见统计学差异（P〉0．05）。两名医生依据PET／CT图像勾画的靶区差异较依据CT的差异小。PET／CT自动分割靶区GTV-PETauto为（133．19±101．28）cm3,与GTV-PET比较未见统计学差异（P〉0．05）,验证了PCNN分割方法的可靠性。GTV-PETauto、GTV-PET均小于CT手动勾画靶区GTV-CT,差异有统计学意义（P〈0．05）,其中13例靶区因区分肿瘤和肺不张而缩小。结论：基于PCNN的PET／CT图像分割技术提高了肿瘤靶区勾画的精确性,减少了不同医生勾画靶区的差异性,并大大缩短了医生进行靶区勾画的时间。     

特征区域再聚焦提升全卷积神经网络勾画较小靶区准确度

在卷积神经网络基础之上介绍一种特征区域再聚焦的勾画方法。方法:利用端到端的全卷积神经网络,采用正常勾画及特征区域再聚焦勾画两种方法分别对鼻咽癌肿瘤体积（GTVnx）进行自动勾画。选取60例鼻咽癌患者数据,其中40例用于训练,20例用于测试。Dice相似系数（DSC）用于评估自动勾画准确度。结果:正常勾画方法DSC为0.352±0.084,特征区域再聚焦方法DSC为0.524±0.079。对20例测试例勾画结果进行统计学检验结果显示P<0.01。结论:相比正常勾画方法,特征再聚焦勾画方法能够提高对GTVnx的勾画效果,提升较小靶区的勾画精度。     

头颈部肿瘤自适应放射治疗的研究进展

放疗已成为头颈部肿瘤治疗中重要的治疗手段之一。与三维适形放疗相比,调强放疗（Intensity ModulatedRadiation Therapy,IMRT）具有更好的适形性和均匀性,在高剂量照射肿瘤靶区的同时,减少了对周围危及器官不必要的照射。目前,在调强放疗的治疗流程中,逆向计划依据治疗之前的定位CT图像设计完成,没有考虑到患者在整个治疗过程中器官解剖结构的变化、肿瘤体积缩小及身体消瘦引起的实际接受剂量与计划剂量之间的差异。因为在IMRT技术中靶区与周围危及器官间的剂量差异较大,与常规放疗相比,解剖学上的变化对计划的实施影响更大;所以,仅根据治疗前定位CT图像实施计划设计,未充分考虑到疗程中器官解剖学变化,不但可能造成靶区欠量,而且可能造成额外的并发症。为了解决这一难题,自适应放疗（Adaptive Radiation Therapy,ART）技术应运而生,已成为放射肿瘤学界近年来的一大研究热点。所谓ART技术就是根据治疗过程中的反馈信息,分析靶区及危及器官实际解剖形状和剂量与原始治疗计划之间的差异,从而对后续治疗方案及时进行相应调整的一种治疗技术或模式。本文通过回顾国内外相关文献,并结合本单位的经验,对ART技术在头颈部肿瘤中的研究现状进行讨论。     

不同级别肿瘤中心医师对鼻咽癌调强放疗靶区和危及器官勾画差异比较

目的：评估不同级别肿瘤中心医师对鼻咽癌调强放疗计划靶区和危及器官勾画的个体化差异,为多中心放疗临床试验的质量控制提供数据参考。方法：随机抽取12例不同TMN分期的鼻咽癌患者,3名同一市级肿瘤中心医师以手工方式勾画每例患者的靶区（GTVnx）和危及器官（OAR）。以国家区域级肿瘤中心放疗专家手工修改和确认的靶区（GTVnx）和OAR勾画结构作为标准勾画。采用绝对体积差异比（△V＿diff）、体积最大/最小比（MMR）、离散系数（CV）和体积相似性指数（DSC）分别比较不同级别肿瘤中心（市级与国家区域级）医师之间和市级肿瘤中心3名医师之间的器官勾画差异,并进一步比较不同级别肿瘤中心医师对不同TMN分期的鼻咽癌放疗计划器官的勾画差异。结果：不同级别肿瘤中心（市级与国家区域级）医师之间勾画GTVnx体积差异明显,3名医生中的最大△V＿diff、MMR和CV分别为97.23%±83.45%、2.19±0.75和0.31±0.14,平均DSC<0.7。同时,他们之间对于左右视神经、视交叉、脑垂体等小体积OAR勾画差异也较大,平均MMR>2.8,CV>0.37,DSC<0.5...     

CT-MRI同体位图像融合在高级别脑胶质瘤放射治疗靶区勾画中应用

目的 探讨同体位MRI图像(MRIsim)与CT模拟定位图像融合在高级别脑胶质瘤放射治疗靶区勾画中的临床应用价值。方法 选择20例脑胶质瘤术后放射治疗患者,其中男性13例,女性7例;年龄39～69岁,平均年龄45.5岁;全部为单发病变;均已行全切或不全切手术,全部经病理组织诊断证实;世界卫生组织(WHO)分级Ⅲ级6例,Ⅳ级14例。将每例患者的同体位MRIsim、常规MRI影像(MRIconv)分别与CT模拟定位图像融合。运用Dice相似指数(DSC)和豪斯多夫距离(HD)算法来评价配准的精确度。在CT与MRIsim融合图像(Fusion-CT MRIsim)、CT与MRIconv融合图像(Fusion-CT MRIconv)上分别勾画危及器官(OAR)及靶区[大体肿瘤靶区(GTV)、临床肿瘤靶区(CTV)]。评估两种融合图像(即Fusion-CT MRIsim组和Fusion-CT MRIconv组)OAR勾画体积、GTV、CTV及剂量学差异。结果 融合精确度评估：除全脑外,Fusion-CT MRIsim组其余OAR DSC均高于Fusion-CT MRIconv组(P<0.0...     

融合图像放疗靶区定位精度的检验和初步临床结果

目的：探讨以图像融合技术为基础的肿瘤三维适形放疗靶区定位精度的检验及依据融合图像放疗靶区的确定与单纯CT影像放疗靶区确定的初步临床结果。方法：利用定制的模体分别行CT、MRI和PET成像，进行CT与MRI，CT与PET融合。检验融合后定制标记点的定位精度。对3例特殊病例分别以单纯CT图像为基础和融合图像为基础，进行三维适形放疗靶区认定，对不同医生之间和同一医生在不同时间，放疗靶区定义情况进行对照分析。结果：MRI／CT融合图像总定位精度小于2mm，PET／CT图像融合图像融合精度情况（包括同机融合和异机融合），采用不同的融合算法。定位精度有显著差异（P〈0．01，t=5．385）。单纯利用CT图像进行靶区的定义，不同医生之间，在不同的时间存在差异（P〈0．05），而采用融合技术可减少他们的争议和差异。结论：利用多模式图像融合可以提高靶区定义的准确性．有利于三维适形精确放射治疗。     

头颈部肿瘤放疗后口腔干燥治疗研究进展

目的 综合目前头颈部肿瘤放疗后口腔干燥治疗研究现状，分析目前口腔干燥治疗方法的优缺点以及将来研究方向。方法 查询多种相关治疗资料，根据唾液分泌生理学机制和目前放射性损伤机理，分析各种治疗可能存在的缺陷，引发相关医务人员在治疗方面更好开发新的治疗方法。结果 唾液的生理性分泌是完全神经反射性的，头颈部肿瘤放疗后口腔干燥涉及感受器、传入神经、传出神经、效应器损伤，目前主要针对效应器的治疗，反射弧其余部位的损伤靠自行修复，难以短时间达到应有的疗效。结论 减少射野内反射弧照射剂量是有效的预防措施，已形成的口腔干燥需要针对反射弧多环节综合治疗。     

肿瘤精确放疗新进展——图像引导自适应放疗

图像引导自适应放疗(ART)是一种新型的肿瘤精确放疗技术,它是继三维适形放疗(3D-CRT)和三维调强放疗(IM-RT)之后,随着图像引导放疗(IGRT)的普遍应用而发展起来的。ART可以较好地解决放疗分次间的靶区位置和形态变化问题,适用于各种部位的肿瘤。对于鼻咽癌患者和(或)体重明显下降的头颈部肿瘤患者,采用ART可使PTV的边界缩小,减少腮腺等危及器官所受剂量,降低放疗毒副反应。对于胸腹部肿瘤,ART可有效解决分次治疗间的靶区运动问题,在提高肿瘤照射剂量的同时有效降低同侧正常肺组织的受照剂量,使肺毒性降到最低。前列腺癌由于受膀胱和直肠充盈程度的影响,靶区的变形有时会比较大,采用ART可显著降低直肠副反应发生的概率,也可消除直肠扩张对治疗的影响。而对膀胱癌和宫颈癌患者进行分次治疗时,采用在线ART技术更新治疗计划,可明显减少肿瘤靶区周围危及器官的辐射剂量,保护直肠和大肠等危及器官,从而降低放射性直肠炎、放射性膀胱炎等放疗并发症的发生概率。     

基于图像融合技术的三维适形放疗靶区界定的研究

目的:探讨以图像融合技术为基础的肿瘤三维适形放疗靶区界定方法以及图像融合的原理.材料和方法:因为单纯CT图像为三维适形放疗认定靶区的缺陷和不确定性,以不同医生定义不同肿瘤区域,在不同的时间,得到不同的结果.而采用以体外标记点和内部互信息法进行多模式图像融合技术,在靶区定义得到一致的结果.结果:单纯利用CT图像进行靶区的定义,不同医生之间,在不同的时间存在差异(P＜0.05),而采用融合技术减少他们的争议和差异.结论:利用多模式图像融合可以提高靶区定义的准确性,有利于三维适形精确放射治疗.     

MRI和PET融合一体的Biograph mMR

MRI可以提供清晰的图像,了解人体器官的结构和功能。PET则可以提供更深层次的人体细胞代谢的信息。这两类信息在临床进行疾病诊断时所必不可少,如果依分别进行MRI和PET检查通常需要化1h以上的时间。西门子公司将成功地将MRI与PET融合到一台设备(Biograph mMR)中,作全身扫描只需要花费短短的30 min,就可同时采集到患者的两种影像信息,可大大节省时间与医疗费用。Biograph mMR磁场强     

基于PET/CT形变配准技术对放疗前后靶区变化的评估

PET图像提供的新陈代谢信息可用于判断放疗后肿瘤的复发区域,对于制订精确的放疗计划具有重要的临床意义。研究采用多分辨率形变配准的方法提取放疗前后CT图像的形变域,并将其作用于放疗前PET图像,与放疗后的PET图像相比较,通过设定图像中SUV 的阈值,判断勾画轮廓之间的重叠率,以获得图像中的高摄取区域,回顾性指导精确放疗。研究针对22例肺癌病例,实验结果显示放疗后残留的高代谢区域和放疗前GTV重叠较好:当阈值设定为SUV_max的70%、80%和90%时,对应的重叠率分别为(95.2±0.6)%、(96.6±3.4)%和100%;当阈值设定为SUV2.5和SUV5.0时,对应的重叠率为(86.0±6.6)%和(97.0±3.0)%。对氟代脱氧葡萄糖(FDG)高摄取区域的高重叠率表明病变区域在放疗前后的位置相对稳定,放疗后的残余肿瘤基本上位于放疗前靶区对FDG的摄取区域。初步实验结果证明,研究可用于判断靶区区域对放疗的反应,回顾性指导在放疗计划中,针对放疗后残余的靶区加大照射剂量,保护危及器官和组织,精确放疗。     

肺部肿瘤基于最大密度投影图像和四维CT勾画的内靶区差异性分析

目的:基于不同部位的肺部肿瘤患者四维CT(4DCT)图像,比较最大密度投影图像(MIP)与4DCT图像勾画肺部肿瘤的体积和形状差异。方法:选择肿瘤分别位于肺部中央、靠近胸壁胸椎、紧邻血管、肝脏与心脏或者淋巴结转移并伴随肺不张患者共12例,在平静呼吸状态扫描得到4DCT图像。MIM软件对4DCT图像进行处理得到MIP图像和平均密度投影图像(AIP)。由同一位医生在4DCT的10个呼吸时相图像依次勾画靶区GTV_(0%)、GTV_(10%)、……GTV_(90%),再合成内靶区(ITV_(4D));同时分别在MIP图像和AIP图像勾画ITV_(MIP)和GTV_(AIP)。读取ITV_(MIP)与ITV_(4D)的体积及质心坐标,计算ITV_(MIP)与ITV_(4D)的相似性系数(Dice)以及豪斯多夫距离(Hausdorff)最大值。结果:靶区在肺中央或者靠近胸壁的7位患者,靶区体积比(V_(MIP)/V_(4D))与Dice系数均大于或约等于0.9,两者差值的平均值为0.06。Hausdorff距离最大值、质心位移平均值分别为3.2和0.65 mm。靶区紧邻血管、心脏瓣膜、肝脏或者伴随淋巴结转移及肺不张的5位患者,靶区体积比与Dice系数平均值分别为0.85和0.80,两者差值的平均值为0.13。Hausdorff距离最大值、质心位移平均值分别为9.4和3.0 mm。结论:对于边界清晰的肺部肿瘤,MIP图像和4DCT勾画的ITV相近。肿瘤周围有等密度组织时,MIP图像和4DCT图像勾画靶区差异较大。     

人脑MRI和PET图像的融合方法

目的：研究MRI和PET医学图像融合的方法并且应用在人脑神经解剖中。方法：以Chamfer matching为基本配准方法和以模糊数学为理论基础的融合方法。结果：使得融合后图像有很强的抗配准偏差能力,并且能极大程度地保留原来解剖性信息图像和功能性图像的信息。能根据融合算子的不同组合,得到倾向于不同检查仪器结果的图像。结论：通过本文方法得出的融合后图像,能在人脑解剖结构上显示出该区域的功能状态,对于了解该结构的存在、变异、病变提供了很大的便利。对人脑神经解剖学研究和临床应用都有很大的理论和实践意义。     

头颈部肿瘤放疗患者创伤后成长的相关因素

目的:探讨头颈部肿瘤放射治疗患者创伤后成长水平及相关因素。方法:选取天津市某三级甲等医院放射治疗科接受放射治疗的150例头颈部肿瘤患者,采用一般情况调查表、创伤后成长量表(PTGI)、疾病不确定感量表(MUIS)、Herth希望量表(HHI)和癌症应对问卷(CCMQ)对研究对象进行横断面研究。结果:头颈部肿瘤放射治疗患者PTGI总分为(62.8±12.3)分。多重线性回归分析显示,已婚(β=0.37)、未接受同步放化疗(β=0.13)、放疗次数≥30次(β=0.13)、Herth希望水平高(β=0.45)、采取积极癌症应对方式(β=0.24)者的创伤后成长水平较高。结论:本研究提示,已婚、未接受同步放化疗、放疗次数≥30次、较高希望水平、积极癌症应对方式可能有助于头颈部肿瘤放射治疗患者的创伤后成长。