文慶蓮，吳 虹，楊 波，何麗佳，任培蓉，尚昌玲，張建文，吳敬波（瀘州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院腫瘤科，四川瀘州 646000）

三維適形放療（3DCRT）和適形調(diào)強放療（IMRT）等精確放療技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用，其實施關(guān)鍵是靶區(qū)的精確勾畫。影像技術(shù)的不斷發(fā)展為靶區(qū)勾畫的準(zhǔn)確性提供了條件。PETCT作為功能顯像的代表，在放療中的應(yīng)用更是研究的熱點，它在一定程度上改變了傳統(tǒng)的以解剖圖像來定義靶區(qū)范圍的概念，為靶區(qū)的確定提供了更多有價值的活體生物信息[1－2]。PET－CT融合成像技術(shù)可結(jié)合PET和CT兩種圖像的優(yōu)勢，使生物功能靶區(qū)和解剖結(jié)構(gòu)靶區(qū)能有機結(jié)合和直觀展示，能更便捷地用于臨床放療計劃中靶區(qū)的精確勾畫[3]。目前在臨床上應(yīng)用的圖像融合方式包括同機融合和異機融合，其融合精度直接影響PET－CT在放療靶區(qū)勾畫中的應(yīng)用[4]。有關(guān)文獻報道多為體模驗證融合的精度，對具體臨床實際操作中常采用融合方法可達到的融合精度及誤差報道不多，因此作者初步驗證了2010年1月至2011年10月58例患者行PET－CT和CT放療定位時同機融合和異機融合圖像的誤差，并比較不同部位的融合誤差，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集本院2010年1月至2011年10月共58例利用PET/CT定位進行適形調(diào)強放射治療的惡性腫瘤患者，其中男32例，女26例；年齡25～70歲，平均（47.37±1.50）歲；其中頭頸部腫瘤28例（鼻咽癌20例、喉癌5例、腮腺癌3例），胸部腫瘤15例（肺癌10例、食道癌5例），腹部盆腔部腫瘤15例（子宮頸癌10例、直腸癌5例）。所有患者診斷均經(jīng)病理證實，所有病例均行F18－氟代脫氧葡萄糖（F18－FDG）PET/CT全身掃描。

1.2 設(shè)備 GE公司的PET－ET（Discovery LS型）、回旋加速器（Minitrace，GE公司）、FDG合成模塊（Tracerlab，GE公司）等配套設(shè)備。CMS治療計劃系統(tǒng)。

1.3 PET/CT和CT定位 所有患者分別采用GE公司DiscoveryLS型PET/CT（核醫(yī)學(xué)科）和CT（腫瘤科）進行定位；兩種儀器的床板均采用相同的定位專用平板床；顯像劑為F18－FDG，放化純大于95%?；颊呦仍谀[瘤科CT模擬定位機上行擺位固定，頭頸部腫瘤采用熱塑頭頸肩網(wǎng)固定，胸部腫瘤和腹部盆腔部腫瘤均采用熱塑體網(wǎng)固定，立體定位架下三維激光燈確定定位參考點，標(biāo)記于體模，并行CT定位增強掃描。頭頸部掃描范圍為顱頂至鎖骨頭下2cm；胸部腫瘤掃描范圍為環(huán)甲膜水平至肋膈角下1cm，腹部盆腔部腫瘤掃描范圍腰2椎體上緣至坐骨結(jié)節(jié)下2cm。然后患者到核醫(yī)學(xué)科行PET/CT定位掃描，擺位條件及固定模式同CT定位，并用三維激光燈與CT定位參考點校準(zhǔn)。CT和PET的掃描層厚均為3mm，定位前患者空腹6h以上，要求血糖濃度控制在7.0mmol/L以下，注射劑量為0.15mci/kg，注射后患者保持安靜約45～60min，然后開始定位和掃描，定位前排尿。

經(jīng)過CT（腫瘤科）和PET/CT（核醫(yī)學(xué)）的薄層連續(xù)掃描圖像以DICOM格式進行數(shù)據(jù)傳輸入圖像融合軟件系統(tǒng)（CMS提供），融合方法采用自動融合和人工點對點互信息融合。融合包括腫瘤科定位CT與PET異機圖像融合和核醫(yī)學(xué)科PET與CT同機圖像融合。

1.4 規(guī)定坐標(biāo)系 面對人體左右方向為X軸，人體厚度方向為Y軸，PET－CT掃描軸線方向為Z軸。確定坐標(biāo)點，定位時固定裝置放置鉛點，在已知坐標(biāo)點的情況下利用立體定向框架系統(tǒng)的三維坐標(biāo)分析，檢驗融合圖像的定位精度。選取相對固定的解剖結(jié)構(gòu)作為參考點并命名，頭頸部選擇鼻尖（H1）、樞椎（H2）、舌骨頭（H3）、巖尖（H4）、鎖骨頭（H5）；胸部選取鎖骨頭下緣（T1）、胸骨柄（T2）、第一腰椎（T3）、氣管分叉（T4）、肺內(nèi)病變上緣（T5）；盆腔選取第二腰椎（P1）、尾骨尖（P2）、髂前上棘（P3）、髂總動脈分叉（P4）、髖丘最上緣（P5）。異機融合誤差的計算：單純定位C T影像（腫瘤科）分別測定參考點與定位標(biāo)記點的三維方向距離，然后與PET影像融合，測定相應(yīng)參考點與定位標(biāo)記點的三維方向距離，前后數(shù)據(jù)相減后取絕對值獲得誤差的均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差，獲得異機融合誤差的數(shù)據(jù)。同機融合誤差的計算：在CT影像（核醫(yī)學(xué)科）分別測定參考點與定位標(biāo)記點的三維方向距離，然后與PET影像融合，測定相應(yīng)參考點與定位標(biāo)記點的三維方向距離，前后數(shù)據(jù)相減后取絕對值獲得誤差的均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差，并進行定位精度分析。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法 采用t檢驗進行分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 頭頸部圖像融合定位精度 表1顯示頭頸部5個解剖標(biāo)志同機融合和異機融合在三維方向上的誤差。

表1 頭頸部平均融合誤差（mm，±s）

表1 頭頸部平均融合誤差（mm，±s）

注：﹟同一融合方式同一參考點三維方向上的統(tǒng)計學(xué)差異；★同一融合方式不同參考點的統(tǒng)計學(xué)差異；＊同機融合與異機融合之間誤差。

部位同機X Y Z異機X Y Z H1 1.96±0.3 1.84±0.3 2.60±0.5 3.15±0.5 2.84±0.3 3.55±0.5★＊﹟H2 1.85±0.2 1.23±0.3 1.17±0.5 2.93±0.3 2.43±0.3 3.15±0.3＊H3 1.94±0.2 1.92±0.5 1.91±0.5 3.67±0.4 2.72±0.5 3.27±0.6★＊H4 1.91±0.5 2.15±0.3 1.57±0.3 2.84±0.4 3.15±0.3 3.58±0.5 H5 2.03±0.3 1.86±0.2 1.75±0.4 3.32±0.6 3.26±0.4 3.66±0.4★＊

由表1可見，同機融合時，5個參考點分別在X、Y、Z三維方向上的誤差均小于2mm，且3個方向差異無統(tǒng)計學(xué)意義，這是因為患者固定于處于同一體位，只是掃描時間前后相差約5 min，頭頸部受呼吸運動影響小，只受患者在固定情況下較小的不自主運動，誤差最??；另外，所選的5個參考點均為較為固定解剖結(jié)構(gòu)，以骨性結(jié)構(gòu)為主，同種融合方式參考點之間差異也無統(tǒng)計學(xué)意義。在異機融合時，在Z方向上誤差大于X、Y方向，差值達3mm以上，與X、Y方向相比差異有統(tǒng)計學(xué)意義，與同機融合相比，Z方向差異也有統(tǒng)計學(xué)意義，而與X、Y方向差異無統(tǒng)計學(xué)意義。由于CT圖像在腫瘤科專用CT模擬定位機上獲得，PET圖像在核醫(yī)學(xué)科PET－CT機上掃描獲得，存在2次擺位重復(fù)性的問題。因此，異機融合精度稍差于同機融合，這可能與2次擺位時容易出現(xiàn)下頜骨仰度無法完全重合有關(guān)；而在X、Y方向擺位重合度高，和同機融合差異不大。整體誤差差異無統(tǒng)計學(xué)意義，說明在頭頸部不管是同機還是異機融合，在PET－CT融合完全能夠達到精確放療的要求。

2.2 胸部圖像融合定位精度 表2顯示胸部5個標(biāo)志點同機融合和異機融合在三維方向上的誤差。在胸部，同機融合時胸廓的3個骨性標(biāo)記點T1、T2、T3同機融合誤差均小于2mm，且T1、T2標(biāo)記點三維方向上差異無統(tǒng)計學(xué)意義?？v隔定位標(biāo)記點T4X、Y方向融合誤差為，大于標(biāo)記點T1、T2、T3，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義；在Y方向融合誤差達4mm以上，與T1、T2、T3三維方向以及T4X、Y方向差異有統(tǒng)計學(xué)意義。肺內(nèi)腫瘤融合誤差最大，X、Y方向融合誤差達11mm以上，Z方向融合誤差也達8mm以上，差異有統(tǒng)計學(xué)意義。胸廓和縱隔能達到精度要求，肺內(nèi)腫瘤由于呼吸動度的原因，融合誤差較大。在異機融合時，胸廓標(biāo)記點誤差大于頭頸部，這可能與胸部放療擺位誤差大于頭頸部有關(guān)，各個放療中心的擺位情況不太一致，各中心都通過外放PTV進行解決?？v隔定位標(biāo)記點T4y方向上的誤差與胸廓標(biāo)記點誤差差異有統(tǒng)計學(xué)意義。肺內(nèi)腫瘤標(biāo)記點T5受呼吸運動和擺位誤差的影響，X、Y、Z 3個方向的誤差均較大，與其他標(biāo)記點相比差異有統(tǒng)計學(xué)意義。因此，在胸部腫瘤中，受呼吸運動和擺位誤差的影響，PET與CT不管是同機還是異機融合，均不滿足直接勾畫靶區(qū)。在胸部腫瘤中，PET用于靶區(qū)勾畫雖不能達到精確放療的要求，但PET可以明顯區(qū)別淋巴結(jié)和肺不張，用于靶區(qū)識別具有重要意義。

2.3 盆腔圖像融合定位精度 見表3。盆腔所選P1、P2、P3、P4為較為固定的解剖標(biāo)記點，同機融合時5個參考點在X、Y、Z三維方向上的誤差均小于2mm，且3個方向差異無統(tǒng)計學(xué)意義，參考點之間差異也無統(tǒng)計學(xué)意義，這與頭頸部腫瘤類似；在異機融合時，X、Y、Z方向均存在一定差值，達3mm以上，Y方向差異最大，差異有統(tǒng)計學(xué)意義，與同機融合相比，X、Z方向的差異也無統(tǒng)計學(xué)意義。P5為盆腔腫瘤，在同機融合時，患者處于同一體位，盆腔結(jié)構(gòu)雖受呼吸和肛門排氣的影響，盆腔腫瘤與其他參考點相比位置變化不大。在異機融合時，由于2次擺位重復(fù)性的問題，3個方向融合精度差于同機融合，但與同機融合相比差異無統(tǒng)計學(xué)意義，說明不管是同機還是異機融合，在盆腔PET－CT融合完全能夠達到精確放療的要求。另外，在做PET－CT融合時發(fā)現(xiàn)了3例患者盆腔CT報告陰性小于1mm的淋巴結(jié)，PET提示有代謝，這對治療計劃的設(shè)定和靶區(qū)的設(shè)計有很大的指導(dǎo)意義，整體誤差無統(tǒng)計學(xué)意義。

表2 胸部平均融合誤差（mm，±s）

表2 胸部平均融合誤差（mm，±s）

注：﹟同一融合方式同一參考點三維方向上的統(tǒng)計學(xué)差異；★同一融合方式不同參考點的統(tǒng)計學(xué)差異；＊同機融合與異機融合之間誤差。

部位同機X Y Z異機X Y Z T1 1.81±0.4★ 1.90±0.6﹟2.00±0.3 4.53±0.7 5.15±0.3 3.92±0.3 T2 1.72±0.3★ 1.99±0.7﹟ 2.12±0.4 4.39±0.8 4.93±0.4 3.88±0.3 T3 1.88±0.4★ 1.66±0.8﹟ 1.56±0.8 4.56±0.9 5.01±0.8 3.76±0.7 T4 2.51±0.5★ 4.32±0.9＊﹟★ 4.13±0.6 5.68±0.5 9.52±0.7 5.41±0.6 T5 5.89±0.7﹟★ 11.9±0.6﹟ 8.66±0.8★﹟7.57±0.4 16.5±0.8 6.52±0.4

表3 盆腔部平均融合誤差（mm，±s）

表3 盆腔部平均融合誤差（mm，±s）

注：﹟同一融合方式同一參考點三維方向上的統(tǒng)計學(xué)差異；★同一融合方式不同參考點的統(tǒng)計學(xué)差異；＊同機融合與異機融合之間誤差。

部位同機X Y Z異機X Y Z P1 1.88±0.3 1.39±0.4 1.25±0.5 3.23±0.2 6.25±0.2★＊ 4.22±0.4★P2 1.91±0.4 1.31±0.5 1.31±0.6 4.55±0.7 6.33±0.7★＊ 3.47±0.6★P3 1.92±0.5 1.41±0.7 1.41±0.8 4.21±0.9 7.0±0.8★＊ 4.51±0.4★P4 1.89±0.7 1.42±0.8 1.25±0.7 5.01±0.8 6.17±0.6★＊ 3.99±0.7★P5 2.01±0.4 1.92±0.4 1.99±0.4 6.00±0.6 6.95±0.9★＊ 6.52±0.9★

3 討 論

對于融合方式的問題，目前臨床上采用PET和CT異機融合和同機融合[5]。因存在諸如體位轉(zhuǎn)換、固定圖像轉(zhuǎn)換等因素易造成誤差，有時這些誤差可能相當(dāng)大，而與精確放療的基本要求相違背，從而影響精確放療計劃制訂與實施。同機融合時，由于CT和PET安裝在同一掃描機架上，并共用同一定位坐標(biāo)系統(tǒng)，患者不存在重復(fù)擺位的問題，可以有效降低融合圖像的機械誤差和患者體位變動的影響，圖像融合精度總體高于異機融合。

本文的研究結(jié)果顯示，不管是同機還是異機融合，頭頸部融合精度高，能達到精確放療的要求，同機融合精度略高于異機融合精度，在異機融合時，X、Y方向略好于Z方向。在盆腔，同機融合精度較好，異機融合時有2例患者融合精度Z方向融合精度大于0.5mm，原因在于CT與PET異機掃描間隔期間，患者排了小便，其余病例融合精度均達到了放療精度要求。頭頸部融合精度異機高于盆腔，這可能與2個部位的固定裝置有關(guān)，頭頸肩膜擺位的重復(fù)性優(yōu)于體膜。

從本研究結(jié)果顯示，雖然同機優(yōu)于異機，但是在國內(nèi)的大多數(shù)腫瘤中心，由于PET－CT多屬于核醫(yī)學(xué)等診斷科室，要采用同機融合的數(shù)據(jù)進行計劃制訂有一定的困難。研究顯示，1998年以來，同機融合僅占20%的比例[6]。

在本研究中，胸部由于受呼吸運動的影響，融合精度最差，融合圖像直接用于靶區(qū)勾畫存在一定的難度，尤其是呼吸運動和心臟運動。在CT掃描時，其成像速度較快，5min內(nèi)可成像1 000多層，而PET掃描需要30min左右，從而影響融合圖像精度，這對于胸部腫瘤是一個嚴(yán)重的問題[7]。Nehmeh等[8]報道利用門控技術(shù)進行肺癌顯像，可使腫瘤總體積縮小28%，而標(biāo)準(zhǔn)化攝取值增加56.5%。但采用門控技術(shù)會增加圖像采集時間，這也是臨床所必須考慮的問題。在本研究中沒有采用呼吸門控技術(shù)，即使是同機融合，肺內(nèi)腫瘤的融合精度仍無法滿足精確放療的要求，尤其在下肺，融合誤差達10mm以上，而在頭頸部和盆腔，這個問題影響較小。

在本研究中采用異機融合時，頭頸部固定和擺位重復(fù)性好，X方向的誤差主要取決于PET和CT的掃描視野和像素分辨率。Daisne等[9]報道頭頸部腫瘤PET－CT融合中測得的誤差以Z軸最大，最大值在體模上為6.2mm，在患者為4.6 mm。異機融合時頭頸部Z方向的誤差還與2次擺位體位變化及下頜骨的俯仰程度有關(guān)。在實際臨床工作中，PET－CT的融合精度尚受到體內(nèi)器官運動、患者體位的輕微變動、過長的掃描時間等多種因素的影響。靶區(qū)的運動是影響影像融合精確性的重要因素，特別是呼吸運動對胸、腹部腫瘤放療計劃的制訂與實施有重要影響。

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