医学图像融合技术在肿瘤放射治疗中的应用

朱万森

（江苏省扬州市宝应县人民医院，江苏 宝应 225800）

0 引言

放射治疗为肿瘤常用局部治疗方案，主要通过放射线以抑制肿瘤发展，延长患者预计生命时长。放疗作用原理是借助放射性同位素产生的α、β、γ射线及各类X射线治疗机或加速器产生的电子线、X射线、质子束及其他粒子束等。据流行病学研究数据显示[1]，70%的肿瘤患者需采用放射治疗，约40%的肿瘤患者可经由放射治疗有效根治癌症，为近年肿瘤治疗课题探讨热点问题。基于当前医疗发展阶段，放射治疗发展仅有几十年历史，但在计算机技术及CT影像技术辅助下，放疗技术逐渐成熟，由二维技术逐渐演变成三维及四维放疗技术，放疗剂量的调整由点剂量发展成体积剂量分配，可有效提高放疗精准性，在取得良好放疗作用的同时，可有效降低放疗相关并发症，提高患者生活质量。随着近年医疗技术不断优化，立体定向放疗技术的确立，通过分次、集束、大剂量照射等，对肿瘤区进行精准定位，确保靶区之外剂量衰减更快，有效确保放疗效果[2]。医学图像融合技术是借助影像手段及计算机系统，在肿瘤放射治疗领域中，将影像检查结果标注于病变部位，精准定位肿瘤靶向区，提高病变部位特异性及敏感性；因肿瘤细胞增殖分裂较快，癌组织代谢水平较高，在医学图像融合技术检查下，可获得清晰、客观影像数据，有效提高恶性肿瘤控制率，制定针对性放射治疗方案，优化现有的医疗资源，提高放疗安全性，为本研究探讨的主要课题[3]。本研究笔者特针对医学图像融合技术在肿瘤放射治疗的有效性进行探讨，以CT、MRI图像扫描为基础，分析临床可行性。

1 资料与方法

1.1 一般资料

筛选肿瘤放疗科2020年5月至2022年5月接收的放射治疗患者7 1 例为观察对象，其中男性病患36例，女性病患35例，年龄最小值3 8 岁，年龄最大值7 5 岁，年龄平均值（52.18±2.21）岁，肿瘤病程0.6-5年，病程平均值（2.73±0.54）年，经肿瘤TNM分期显示，Ⅱ期患者40例，Ⅲ期患者31例。

纳入标准：（1）所选患者均遵医嘱开展放射治疗，治疗依从性高；（2）患者均对本研究项目知情，自愿接受螺旋CT图像扫描、MRI图像扫描，签署知情同意书；（3）研究经江苏省扬州市宝应县人民医院伦理委员会批准后开展。

排除标准：（1）病情危重，预计生命时长不支持本研究；（2）放射治疗靶向区伴有皮肤溃损、过敏患者；（3）合并血液疾病、免疫缺陷型疾病、精神障碍性疾病；（4）治疗配合度、研究依从性较低。

1.2 方法

所选患者均遵医嘱采用放射治疗，依据患者肿瘤位置指导患者放射体位，合理选取照射剂量，在放射治疗方案制定前，予以医学影像学检查，由相同影像科工作人员开展螺旋CT图像扫描、MRI图像扫描；（1）螺旋CT图像扫描，采用佳能多层螺旋CT机，依据患者肿瘤位置，选取照射扫描位置开展CT平扫、增强扫描，以获得肿瘤位置扫描图像。（2）MRI图像扫描，采用飞利浦MRI机，对肿瘤部位进行定位序列扫描，以获得肿瘤位置扫描图像。

上述医学影像检查后，借助融合技术对所得图像进行分析，由影像科内资深2名专家学者进行图像处理及分析，将影像数据上传至放射治疗计划系统中，勾画肿瘤靶区体积。

1.3 评价标准

（1）统计比对CT、MRI、CT+MRI图像融合技术检查下肿瘤靶区体积勾画大小。

（2）统计比对CT、MRI、CT+MRI图像融合技术检查下放射治疗最小照射剂量及最大照射剂量。

1.4 统计学方法

所选患者医学影像检查信息上传至统计学软件SPSS24.0中，肿瘤靶区体积、放射治疗最小照射剂量及最大照射剂量等计量资料用s）格式计算，t 样本假设校验，统计结果P<0.05，则数据间存在统计学差异。

2 结果

2.1 所选患者肿瘤靶区体积勾画大小比对

C T、M R I 医学图像检查技术下，肿瘤靶区体积具有同质性，差异无统计学意义（P>0.05），CT+MRI图像融合检查技术下，肿瘤靶区体积小于CT、MRI医学图像检查，差异有统计学意义（P<0.05），见表1。

表1 所选患者肿瘤靶区体积勾画大小比对

表1 所选患者肿瘤靶区体积勾画大小比对

注：t1/P1 为CT/MRI，t2/P2 为CT/CT+MRI 图 像 融 合，t3/P3 为MRI/CT+MRI 图像融合

图像分析 n 肿瘤靶区体积CT 71 94.36±7.83 MRI 71 93.14±5.91 CT+MRI 图像融合 71 90.71±5.53 t 1/P1 1.048/0.296 t 2/P2 3.208/0.002 t 3/P3 2.530/0.013

2.2 所选患者放疗照射剂量比对

CT、MRI医学图像检查技术下，最小照射剂量及最大照射剂量具有同质性，差异无统计学意义（P>0.05），CT+MRI图像融合检查技术下，最小照射剂量及最大照射剂量均低于CT、MRI医学图像检查技术，差异有统计学意义（P<0.05），见表2。

表2 所选患者放疗照射剂量比对

表2 所选患者放疗照射剂量比对

注：t1/P1 为CT/MRI，t2/P2 为CT/CT+MRI 图 像 融 合，t3/P3 为MRI/CT+MRI 图像融合

图像分析 n 最小照射剂量 最大照射剂量CT 71 30.85±2.61 77.05±6.71 MRI 71 29.83±2.59 76.34±6.55 CT+MRI 图像融合 71 27.11±2.46 70.09±6.31 t 1/P1 2.337/0.021 0.638/0.525 t 2/P2 8.787/0.000 6.367/0.000 t 3/P3 6.416/0.000 5.790/0.000

3 讨论

肿瘤是因机体在多种致瘤因子作用下导致组织细胞增生所产生的新生物，致病因子较多，在组织结构及细胞形态上，肿瘤组织存在较大差异，主要因其发源于不同正常组织，在临床诊断时，可依据不同肿瘤组织异型性，进行肿瘤良恶性定性诊断。经病理研究数据显示，恶性肿瘤细胞具有明显异型性，而良性肿瘤细胞异型性不显著，可作为疾病鉴别的重要参照指标。近年，随着我国居民GDP水平不断提高，人们生活方式改变，亚健康人群增多，我国患有肿瘤疾病比例呈逐年递增趋势；因我国人口基数较大，肿瘤患病人群较多，成为危害居民机体健康的主要公共卫生事件，受到临床学者高度关注[4]。据卫生组织发布数据显示[5]，我国肿瘤患病率约占全部人口患病率的55%，且相关数据呈现上升趋势，为我国医学发展亟待解决的问题之一。临床学者针对肿瘤发病机制尚处于探究阶段，考虑疾病发生与遗传因素、外界环境因素具有密切关联，在机体多器官出现肿瘤赘生物，早期临床表现不显著，单纯依据临床症状及体征进行疾病诊断，不具借鉴价值，故导致肿瘤疾病早期筛查难度大，临床检出时多伴有明显恶性病变，导致肿瘤近五年死亡率较高，机体内致瘤因子较多，导致DNA损害，进而导致灭活肿瘤抑制因子、激活原癌基因，导致机体内靶细胞转化，是恶性肿瘤发生的主要生理因素。良恶性肿瘤疾病在临床治疗方案上存在较大差异，良性肿瘤分化程度较高，对患者生命安全无威胁，可通过开展早期手术治疗，有效切除肿瘤赘生物，可获得较好预后效果；但恶性肿瘤因组织分化程度较低，存在肿瘤转移风险性，单纯依据手术切除存在较高复发率，严重危害患者生命安全，是导致肿瘤患者死亡的主要因素，故于恶性肿瘤患者治疗期间多辅以放射治疗、化学治疗，有效抑制肿瘤生长，降低恶性肿瘤转移风险[6]。

放射疗法近年在肿瘤治疗效果中日益凸显，借助一种或多种电离辐射，有效抑制恶性肿瘤生长，在进行局部放射治疗之前，为确保肿瘤定位精准性，需有效明确肿瘤具体位置，借助医学图像技术进行图像采集及分析，近年医学影像技术快速发展，以CT、MRI技术为主的医学图像在肿瘤位置判断中发挥显著优势。CT图像扫描为无创操作，图像稳定性佳，针对高密度肿瘤组织，具有较高敏感性及特异性，可有效探查肿瘤组织位置、形态等影像信息；但于临床应用显示，因CT空间分辨率较差，无法针对软组织边界进行有效成像，应用具有一定局限性[7]。MRI同样作为无创影像学检查技术，可通过三维立体成像，具有较高空间分辨率，可有效明确肿瘤解剖结构特征，同时对软组织边界、浸润性组织成像敏感性更佳。经临床大量样本应用显示，CT、MRI单独应用在肿瘤放射靶向区位置勾画中，均具有一定局限性，故导致放射治疗过程中，放射线对正常组织具有较大影响，是导致放射不良反应发生的主要因素。

医学图像融合技术是将计算机技术与影像检查系统相结合，针对肿瘤放射治疗患者，可进一步明确肿瘤边界，精准勾画癌组织靶向区域。经本研究观察数据可知，CT、MRI医学图像检查技术下，肿瘤靶区体积具有同质性，差异无统计学意义（P>0.05），CT+MRI图像融合检查技术下，肿瘤靶区体积小于CT、MRI医学图像检查，差异有统计学意义（P<0.05）；CT、MRI医学图像检查技术下，最小照射剂量及最大照射剂量具有同质性，差异无统计学意义（P>0.05），CT+MRI图像融合检查技术下，最小照射剂量及最大照射剂量均低于CT、MRI医学图像检查技术，差异有统计学意义（P<0.05）；医学图像融合技术的应用，可有效缩小肿瘤靶区体积，以提高肿瘤放射治疗靶向性；同时控制放射治疗剂量，可有效减少放射治疗相关并发症，确保放射治疗效果及安全性，具有显著应用优势；在医学图像融合技术应用过程中，加强影像预处理，对所获得图像信息进行统一图像大小、噪声、分割感兴趣区、增强对比度等，以提高图像分辨率，便于提取图像特征，再借助相似性测度函数，对参考图像进行几何变化，通过改变参数，以实现测度函数值的最优；再借助计算机系统进行融合图像或多种图像预处理，以确保图像呈现最佳效果，提高影像清晰度，便于医生进行数据采集。医学影像融合后，借助三维显示、断层显示及伪彩色显示，让医生直观了解图像反馈信息，进而提高影像学探查精准性及敏感性。

医学图像融合技术是集CT、MRI技术为一体的综合手段，有效弥补单一应用某一影像技术的局限性，可通过整合不同影像检查优势，弥补传统放射治疗下固化模态数据指引不足，可有效提高放射治疗开展靶向性。肿瘤放射治疗通过医学图像融合技术，可快速精准探查病变组织及分布，定位精准性，显著提高放射治疗效果，减少放射治疗对正常组织的影响，有效规范放射治疗应用剂量[8]。临床已证实放射治疗并发症与其放射应用剂量存在正相关性，即放射剂量提高，放射导致的并发症增多，医学图像融合技术的开展，可在最小放射剂量下发挥最佳放射疗效，有效控制放疗毒副反应。

随着近年医疗技术不断优化，CT、MRI凭借性价比高、操作简单等应用优势，满足多数患者治疗需求，可于临床推广实施，为医学图像融合技术开展奠定基础；在医学图像融合技术使用时，要求医务人员规范自身操作，借助自身专业知识对图像反馈信息进行精准采集，合理勾画放射靶向区，规范放射操作，充分发挥医学图像融合技术优势，以降低放射并发症。

综上，肿瘤放射治疗采用医学图像融合技术，可精准勾画肿瘤靶区，控制放疗照射剂量，制定最优化放射治疗方案，对提高放疗效果、控制放疗副作用具有突出作用。医学图像融合技术操作简单，具有普及价值，可于临床深化研究。