磁共振成像(MRI)在放射治疗的各个方面发挥着越来越重要的作用,包括肿瘤诊断、运动管理、治疗计划、图像引导、剂量验证和肿瘤反应评估。MRI具有无电离辐射、优越的软组织对比度、多参数成像等优势,近年来,MRI引导直线加速器的临床应用不断增加。多参数磁共振成像(mpMRI)目前已被积极用于前列腺癌的诊断和定位。在慢性肝病领域,mpMRI的相关研究提高了对脂肪、铁和纤维化的检测能力,但如何使mpMRI发挥肝脏肿瘤检测和描绘的最佳效能,仍然存在挑战。
目前,mpMRI需要从单个图像集中提取有用信息后再分别加以利用。例如,正常组织信息主要从T1加权或T2加权MRI中提取,肿瘤轮廓从T1加权造影MRI、T2加权MRI或DWI中提取,血管和运动成像则需从T2/T1加权MRI中获取。这些与临床相关的信息通常通过一个图像集转移到另一个图像集,再在结构层面上加以利用,因此信息仍然受限于每个来源的MRI。尽管MRI具有优越的软组织对比度,但肿瘤对比度可能尚未达到最佳,并且可能会受到患者间和观察者间差异的影响。本研究开发了一种自适应mpMRI融合方法,用以检验mpMRI改善肝癌患者的肿瘤对比度和生成新组织对比度的能力。该方法包括5个部分:图像预处理、融合算法选择、数据库生成、自适应和融合MRI输出。图像融合采用线性加权求和算法。在不同的应用中采取重量驱动和特征驱动的自适应设计。在Matlab中开发了一个临床友好型图形用户界面(GUI)用于mpMRI融合。该方法已在12例肝癌患者和1个数字人体模型进行了检验,评估并比较了mpMRI融合前后肿瘤对比度噪声比(CNR)和肝脏信噪比(SNR)。
该融合平台适用于XCAT模型和患者病例。实现了在1幅图像中包括软组织边界、椎体、肿瘤,以及多个图像特征合成等在内的新图像对比。肿瘤T1加权像的CNR从-1.70±2.57提高到4.88±2.28(p<0.000 1),T2加权像CNR从3.39±1.89提高到7.87±3.47(p<0.01),T2/T1加权像CNR从1.42±1.66提高到7.69±3.54(p<0.001)。扩散加权MRI的SNR从2.92±2.39提高到9.96±8.60(p<0.05)。T1加权、T2加权和T2/T1加权 MRI的肿瘤CNR变异系数分别从1.57、0.56和1.17降至0.47、0.44和0.46。
该平台能够以直观和自适应的方式集成mpMRI的丰富和互补信息。该研究实现了生成新的图像对比度和将多个图像特征合成为单个图像,对12例肝癌患者和1个数字人体模型的评估显示,其改善肿瘤对比度和肝脏信号的能力优于传统mpMRI。
Improving liver tumor image contrast and synthesizing novel tissue contrasts by adaptive multiparametric magnetic resonance imaging fusion发表于Precision Radiation Oncology杂志2022年第6卷第3期。Precision Radiation Oncology杂志,也被称为Blue Journal,致力于为用户打造一个全面开放获取(OA)平台,分享放射肿瘤学基础和临床研究信息。目前,作者或其资助人将不需要支付文章发表费用(APC),经同行评审之后接受出版的稿件可以立即免费阅读、下载和分享。获取本篇文章,请登录我刊官方网站:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/pro6.1167
通信作者