US-CT-MRI圖像融合在肝癌HIFU治療定位中的應用.pdf

1、高強度聚焦超聲(HighIntensityFocusedUltrasound，HIFU)在上個世紀90年代以來飛速發(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，導致HIFU治療的定位時間長，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；二是超聲成像質量易受到如骨骼、腸道氣體及肥胖體質等多種因素影響；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，對超聲切面及圖像特點不熟悉。即使是熟練的HIFU醫(yī)師在尋找病灶時也要花費不少時間和精力，使整個治療時間延長，既增加了麻醉和治療的風險又增加了副作用。為此，本課題將探索把圖像融合技術應用到肝癌HIFU治療的定位中，使之能夠成為快速、準確和有效地找到治療區(qū)的方法。目前，國內外還沒有一種適合HIFU定位的圖像融合技術。本研究選用自主開發(fā)的圖像融合軟件將肝癌HIFU

3、治療定位中的聲像圖與術前CT／MRI圖像進行配準融合，目的是：①尋求分別適合于US-MRI、US-CT圖像配準的外部標記；②研究聯(lián)合應用外部標記和內部點在正常人體的圖像配準融合中的可行性；③肝癌HIFU治療定位中圖像配準融合的可行性研究，并對軟什進行評價。 材料和方法 第一部分 外部標記物：①塑料圓形空心小管：長度3cm，直徑5mm；②溶液(魚肝油酸鈉、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：選用金屬鈦夾和回形針，直接行US、CT和MRI檢查。通過預實驗觀察這些材料在US、CT和MRI影像學檢查中的顯像情況。經(jīng)過篩選，挑選出最適合于US-MRI／CT圖像配準時使用的材料，并確定其形狀及擺放位置，用做外部標記物進行實驗研究。 第二部分 1不同檢查體位下(仰臥、側臥、俯臥)胸廓及肝臟的形變

5、測量：選擇正常健康志愿者10例，分別以仰臥、俯臥、側臥位進行MRI檢查，選擇固定層面分別測量胸廓和肝臟各個徑線值，結果應用SPSSll．5軟件包作統(tǒng)計分析。 2正常人體機載超聲圖像與MRI圖像的融合： 將外部標記物貼于受試者體表，對其行MRI肝臟平掃檢查，根據(jù)MRI圖像，選擇患者肝內血管作為內部點。在治療床上，受試者取俯臥或右側臥位，觀察區(qū)皮膚與介質水接觸，選用自主開發(fā)的圖像融合軟件先后進行外部標記(外部點)及肝血管(內

6、部點)的配準融合。 第三部分 選擇擬行HIFU治療手術的肝癌患者15例，術前1周內進行增強MRI或CT檢查，術中將內、外部點配準融合，根據(jù)實時監(jiān)控融合圖像找到腫瘤，并對腫瘤及其鄰近組織的融合效果進行調節(jié)，同時在術中根據(jù)治療計劃進行實時圖像融合并隨時校正圖像。對比融合前后圖像質量，計算配準誤差，結果應用SPSS11．5軟件包作統(tǒng)計分析。結果 第一部分 1通過篩選得到能分別應用于US-MRI、US-CT圖像融

7、合時的外部標記物為：魚肝油填充塑料管和金屬回形針。 2V形標記物兩邊分別長3cm，夾角30。可以作為外部標記應用于US-MRI、US-CT的圖像融合。 3篩選和確定了標記物的擺放位置：將外部標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，V形標記物尖端向下，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；受試者取右側臥位時，V形標記物尖端向下，一邊貼于右腋中線第7、8肋間。 4魚肝油填充塑料管

8、和金屬回形針在US、CT和MRI圖像上顯影滿意，經(jīng)濟簡便，有效期長，可重復使用。 第二部分 1仰臥、側臥和俯臥位下胸廓的形狀及肝臟形狀位置變化沒有統(tǒng)計學差異(除外行肋骨切除術的患者)。 2MRI肝臟平掃圖像在t2-trufi-tra-bh序列，層厚5mm時，血管為高信號，掃描時間短，三維重建圖像效果好。 3篩選并確定圖像配準的主要內部點為：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、脈左支與其分支構成“工"字形結構處。次要內部點為：①腹主動脈；②下腔靜脈。 4以肝血管為內部點和魚肝油標記物為外部點聯(lián)合應用在進行正常人體的US-MRI圖像配準融合時作用是可行的。 5自主開發(fā)的融合軟件能夠進行正常人體的US-MRI圖像配準融合。 第三部分 l對增強MRI及增強CT進行圖像融合時應選擇其門靜脈期圖像，掃描層厚為5mm。 2US-增強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更加清晰、準確。 4圖像融合可增加肝癌HIFU治療時的安全性。 5圖像融合技術能準確引導肝癌HIFU術前、術中定位。 6圖像融合軟件在配準成功后配準誤差不會隨時間延長增加。 結論 1成功制作出外部標記物，篩選出內部點應用于US-MRI／CT圖像配準融合。 2圖像融合技術能夠縮短肝癌HIFU術的定位時間和治療時間，增加HIFU治療