Development of nasopharyngeal carcinoma radiotherapy positioning of CT/MRI image registration auxiliary device

Zhu Chaohua; Wei Chunjiao; Xia Bangchuan; Yu Zhiyong; Xu Zihai; Chen Chaomin

doi:10.3760/cma.j.issn.0254-5098.2016.11.007

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• 放射治疗 •

鼻咽癌放射治疗定位的CT/MRI图像配准辅助装置的研究

中华放射医学与防护杂志, 2016,36(11) : 832-836. DOI: 10.3760/cma.j.issn.0254-5098.2016.11.007

摘要

目的

研制用于鼻咽癌放射治疗定位的CT/MRI图像配准辅助装置，并且通过组织勾画差异分析使用该装置后所得配准融合图像在临床中的应用意义。

方法

在普通的磁共振头颈线圈中设计特定形状的头枕，保持患者在扫描时与CT定位扫描时相同的体位。采用配对t检验分析CT图像与融合图像中腮腺、下颌骨的勾画差异。

结果

患者的头颈部CT、MRI图像的配准精度较未使用该装置的图像具有明显的提高，使用该配准图像得到的融合图像、组织结构位置、细节显示准确清晰。左右腮腺体积在CT图像中较CT/MRI融合图像中偏小，左腮腺体积融合和CT图像中的体积分别为(17.78±6.89) cm³和(17.17±7.02)cm³(t＝－2.715，P<0.05)；右腮腺体积融合和CT图像中的体积分别为(19.23±8.91)cm³和( 17.47±7.42) cm³(t＝－2.552, P<0.05)；下颌骨在CT图像中勾画体积较CT/MRI融合图像偏大，左下颌骨体积融合和CT图像中的体积分别为(33.7±5.59) cm³和(34.8±6.27) cm³(t＝3.548，P<0.05)；右下颌骨体积融合和CT图像中的体积分别为(34.46±6.08) cm³和(35.38±6.72)cm³(t＝3.14，P<0.05)。

结论

使用该辅助装置，可以得到头颈部配准融合准确的CT/ MRI的图像，此融合图像对临床医师的组织和病灶勾画具有积极的参考价值。

引用本文: 朱超华, 韦春姣, 夏邦传, 等. 鼻咽癌放射治疗定位的CT/MRI图像配准辅助装置的研究 [J] . 中华放射医学与防护杂志,2016,36 (11): 832-836. DOI: 10.3760/cma.j.issn.0254-5098.2016.11.007

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CT/MRI融合图像在目前的鼻咽癌的调强放射治疗的病灶勾画中，得到普遍的重视和使用^[1]。图像融合效果严重依赖于两种模态图像(CT, MRI)的先期配准精度，配准是决定图像融合的关键技术和前提。日常的鼻咽癌患者的图像扫描中，由于患者在CT定位时的体位固定装置无法放入MRI扫描线圈中，而不能保证患者在分别进行CT、MRI图像扫描体位的一致性。在进行图像融合时，CT、MRI图像因体位的差异，两组图像的扫描层差异巨大(特别是鼻咽癌CT定位扫描时所需"仰头"带来的倾角)，CT、MRI图像匹配错位明显。这种"差异"，仅仅通过软件算法技术无法解决，融合效果差。国内有单位引进专用的大孔径MRI模拟定位机可以解决该问题^[2]，但是对于一般单位而言，难以承受该设备的价格。本研究设计一种可以在普通MRI头颈线圈中使用的装置，它可以辅助鼻咽癌患者在MRI扫描时进行头部固定和位置标记，以利于两组图像配准，获得高质量的融合图像。

贡献者信息

朱超华

530021　南宁，解放军第303医院放疗科

韦春姣

530021　南宁，解放军第303医院放疗科

夏邦传

530021　南宁，解放军第303医院放疗科

于志勇

530021　南宁，解放军第303医院放疗科

徐子海

530021　南宁，解放军第303医院放疗科

陈超敏

510515　广州，南方医科大学生物医学工程学院医疗仪器研究所

通信作者

陈超敏

510515　广州，南方医科大学生物医学工程学院医疗仪器研究所

Email：gzccm@fimmu.com

关键词

放射治疗; 鼻咽癌定位; CT/MRI; 图像配准; 图像融合;

基金项目

广东省科技计划项目（2015A020214013）

作者声明

作者贡献声明　朱超华负责头枕装置制作、部分实验和论文撰写；韦春姣和夏邦传协助装置制作、数据收集和统计分析；于志勇负责图像组织勾画；徐子海负责图像阅读和实验指导；陈超敏负责装置设计、论文撰写指导及修改

利益冲突

利益冲突　本人与其他作者以及基金无任何利益冲突，排名无争议

历史

出版日期：2016-11-25

收稿日期：2016-09-18

Radiotherapy

Development of nasopharyngeal carcinoma radiotherapy positioning of CT/MRI image registration auxiliary device

Zhu Chaohua, Wei Chunjiao, Xia Bangchuan, Yu Zhiyong, Xu Zihai, Chen Chaomin

Published 2016-11-25

Cite as Chin J Radiol Med Prot, 2016,36(11): 832-836. DOI: 10.3760/cma.j.issn.0254-5098.2016.11.007

Abstract

Objective

Developing a CT/MRI image registration assistant device for radiotherapy localization of nasopharyngeal carcinoma, to achieve precise fusion, and by analyzing the differences of the outline to test the application of the registration and fusion image.

Methods

Design a specific shape pillow for the head-neck coil of MRI, which could keep the patient have the same position form for CT scan. Using paired t-test to analyze the difference of the parotid gland and the mandible.

Results

After adopting the new device, the registration accuracy has a significant improvement for the head and neck CT and MRI image registration. Comparing two sets of image outline volume, the outlined volume of parotid gland in CT image is smaller than that of CT/MRI fusion image Left parotid gland volume comparison: fusion (17.78±6.89) cm³ and CT(17.17±7.02)cm³(t=-2.715, P<0.05). Right parotid gland volume was (19.23±8.91)cm³ for fusion, and (17.47±7.42) cm³ CT for(t=-2.552, P<0.05), and the size of the mandible was larger than that of CT/MRI fusion image.Left mandible volume was (33.7±5.59) cm³ for fusion, and (34.8±6.27) cm³ for CT (t=3.548, P<0.05). Right mandible volume was (34.46±6.08) cm³ for fusion, and (35.38±6.72)cm³ for CT(t=3.14, P<0.05).

Conclusions

The accurate image fusion of head and neck CT and, MRI could be achieved with this device, which might be helpful for the delineation of clinical target volume.

Key words:

Radiation therapy; Nasopharyngeal carcinoma positioning; CT/MRI; Image registration; Image fusion

Contributor Information

Zhu Chaohua