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分析醫學圖像融合技術在腫瘤放射治療中的應用效果

添加時間:2020-07-28 10:59 來源:當代醫學 作者:戴文祥 曹雅
  摘要:目的 分析醫學圖像融合技術在腫瘤放射治療中的應用效果。方法 選取2018年1月至2019年12月于本院接受放射治療的腫瘤患者70例,分別采用CT圖像融合技術及MRI圖像融合技術,分析患者放射治療的靶區勾畫效果。結果 CT聯合MRI融合勾畫的腫瘤體積高于CT、MRI勾畫的腫瘤體積,CT聯合MRI融合勾畫的腫瘤靶區占MRI勾畫的腫瘤靶區比重,低于占CT勾畫的腫瘤靶區比重,差異有統計學意義(P<0.05)。與CT聯合MRI融合勾畫的腫瘤靶區比較,CT顯示的勾畫靶區差異21例,占30.0%;MRI顯示的勾畫靶區差異17例,占24.29%;兩者比較差異無統計學意義。結論 腫瘤放射治療時采用醫學圖像融合技術,能提高放射靶區勾畫效果,確保放射治療的安全性及有效性,值得臨床推廣應用。
 
  關鍵詞:醫學圖像融合技術; CT; MRI;腫瘤;放射;
 
  Abstract:Objective To analyze the application effect of medical image fusion technology in tumor radiotherapy. Methods 70 tumor patients who received radiotherapy in our hospital from January 2018 to December 2019 were selected, and CT image fusion technology and MRI image fusion technology were used respectively, and the target area drawing effect of radiotherapy was analyzed. Results The tumor volume of CT combined with MRI was higher than that of CT and MRI, and the tumor target area delineated by CT combined with MRI fusion accounted for the proportion of the tumor target area delineated by MRI, which was lower than the proportion of the tumor target area delineated by CT, and the difference was statistically significant(P<0.05). Compared with the tumor target area delineated by CT combined with MRI fusion, 21 cases(30.0%) showed the difference in the target area delineated by CT, 17 cases(24.29%) showed the difference in the target area delineated by MRI, and there was no statistical significance between the two methods. Conclusion The application of medical image fusion technology in tumor radiotherapy can improve the effect of radiation target delineation, and ensure the safety and effectiveness of radiotherapy. It is worthy of clinical application.
 
  放射是治療惡性腫瘤的重要手段之一,但腫瘤細胞分布不均,血運不同及細胞的異質性,不同腫瘤細胞核團的輻射敏感性差異較大[1]。有研究[2]報道,惡性腫瘤局部控制不佳或復發的主要原因是由于乏氧細胞對放射的抗拒性。因此,惡性腫瘤患者放射治療時,制定精確的放射治療方案,提高放射治療的安全性及有效性,是臨床研究的熱點。隨著醫學影像技術、計算機技術快速發展,腫瘤放射治療逐漸進入精確放射治療的時代,而為達到精確放射治療的目的,醫學融合技術應運而生[3,4]。醫學融合技術是利用不同波長和成像原理的傳感器,對同一物體行不同類型及時間段的拍攝,并將其融合為新的圖像[5]。本研究對放射治療患者采用醫學圖像融合技術,旨在為臨床放射治療提供參考依據,現報道如下。
 
  1 資料與方法
 
  1.1 臨床資料
 
  選取2018年1月至2019年12月于本院接受放射治療的腫瘤患者70例,其中男37例,女33例;年齡35~72歲,平均(48.90±9.49)歲;腦轉移瘤28例,鼻咽癌8例,肺癌11例,食道癌8例,盆腔腫瘤15例。所有患者對本研究知情并自愿簽署知情同意書,本研究經醫學倫理委員會審核批準。納入標準:所有患者均經體格檢查、影像學技術、病理等綜合確診為惡性腫瘤;具有放射治療指征;臨床資料完整。排除標準:具有CT、MRI掃描禁忌證者;合并認知障礙、精神疾病者;拒絕參與本研究者。
 
  1.2 方法
 
  患者先行CT掃描定位,隨后在3 d內進行MRI掃描,選用美國GE 64排螺旋CT機,Philip1.5T超導型磁共振掃描儀器。按照放射治療要求取合適體位,調節激光燈合適體位,激光定位,標記體位標志線及放射范圍。CT掃描:掃描參數:電壓為120 k V,電流為400 m A,層厚為5 mm,螺距為1.375∶1,窗位W300、L40。先進行平掃,再增強掃描,獲取CT掃描圖像。MRI掃描:真空袋固定,有效定位,行MRI序列掃描,獲取MRI掃描圖像。將獲得的圖像取出后,對掃描圖像采用相似性圖像重建預處理。處理完成后采用圖像融合,使用剛性變換及放射性變換作為全局配準,相似性圖像非線性變換作為局部配準。融合配準后,于放射治療計劃系統內輸入圖像數據,實現圖像融合,勾畫腫瘤靶區。測量體模影像,若誤差<1 mm,無需糾正融合圖像,若誤差≥1 mm,需糾正融合圖像。靶區勾畫時,需基準定位腫瘤邊緣。腫瘤勾畫時,觀察病灶內部結構、周圍組織關系及與鄰近血管的關系。準確勾畫腫瘤形態、鄰近骨質的破壞及硬化情況。
 
  1.3 觀察指標
 
  (1)比較CT、MRI及CT聯合MRI勾畫的腫瘤體積;(2)比較CT、MRI及CT聯合MRI融合勾畫的腫瘤靶區所占比重,CT腫瘤靶區比重:排除CT與MRI重合的腫瘤靶區體積;MRI腫瘤靶區所占比重:MRI腫瘤靶區內去掉CT與MRI重合的腫瘤靶區體積,理想狀態下,三者之間的比值為1;(3)比較CT、MRI圖像勾畫的腫瘤靶區差異性。
 
  1.4 統計學方法
 
  采用SPSS 23.0統計軟件進行數據分析,計量資料以“±s”表示,比較采用t檢驗,計數資料組間率(%)的比較采用x2檢驗,以P<0.05為差異有統計學意義。
 
  2 結果
 
  2.1 CT、MRI及CT聯合MRI勾畫的腫瘤體積比較
 
  CT聯合MRI融合勾畫的腫瘤體積高于CT、MRI勾畫的腫瘤體積,差異有統計學意義(P<0.05),見表1。
 
  表1 CT、MRI及CT聯合MRI勾畫的腫瘤體積比較(cm3)
 
 
 
  注:CT,電子計算機斷層掃描;MRI,磁共振成像
 
  2.2 CT聯合MRI融合勾畫的腫瘤靶區占MRI勾畫的腫瘤靶區比重與占CT勾畫的腫瘤靶區比重比較
 
  CT聯合MRI融合勾畫的腫瘤靶區占MRI勾畫的腫瘤靶區比重為(12.76±0.78)%,低于占CT勾畫的腫瘤靶區比重(22.79±1.40)%,差異有統計學意義(t=52.362,P=0.002),見表2。
 
  2.3 CT、MRI圖像勾畫的腫瘤靶區差異性比較
 
  與CT聯合MRI融合勾畫的腫瘤靶區比較,CT顯示的勾畫靶區差異21例,占30.0%;MRI顯示的勾畫靶區差異17例,占24.29%;兩者比較差異無統計學意義(c2=0.325,P=0.569)。
 
  3 討論
 
  腫瘤放射治療時,腫瘤靶區勾畫的準確性是影響放射治療效果的重要原因。此外放射治療過程復雜,涉及靶區勾畫、計劃、實驗及開展等多個步驟,其中靶區勾畫是放射治療的基礎,因此,加強靶區勾畫,是實現精準放療的基本條件[6]。醫學影像技術是勾畫腫瘤靶區的主要手段,但單一的醫學影像難以獲得理想的勾畫效果及準確性,隨著醫療技術的進展及影像學的發展,使信息技術及醫學影像技術相互融合,進而形成了醫學圖像融合技術,在腫瘤放射治療中應用廣泛。
 
  醫學圖像融合技術是利用多種融合算法,將不同模態的影像融合為新的圖像,融合后的圖像信息全面、圖像質量高,能獲得較高的圖像配準精確度[7]。因此,在惡性腫瘤患者放射治療中采用醫學圖像融合技術,可清晰顯示腫瘤病灶的形態、空間結構及與鄰近組織、血管之間的關系,為靶區勾畫提供參考依據[8]。本研究中,CT聯合MRI融合勾畫的腫瘤體積高于CT、MRI勾畫的腫瘤體積,CT聯合MRI融合勾畫的腫瘤靶區占MRI勾畫的腫瘤靶區比重,低于占CT勾畫的腫瘤靶區比重,差異有統計學意義(P<0.05)。在腫瘤患者放射治療時,采用CT聯合MRI融合技術勾畫腫瘤靶區具有顯著效果,能精準勾畫腫瘤范圍、邊界,提高放射治療精準性。
 
  腫瘤放射治療時采用醫學圖像融合技術,先對患者進行CT、MRI檢查,在獲取圖像后,需對其進行預處理,根據所獲得圖像信息,去除圖像噪聲,提高圖像對比度,并準確分割感興趣的區域[9]。在圖像預處理后,應進行醫學圖像配準,即對圖像信息進行空間變換,并與其他圖像上的對應信息一致,以實現圖像融合的目的。最后進行融合圖像的創建,獲得融合的圖像三維數據以三維圖像信息顯示,使臨床醫師能更加直觀、準確觀察腫瘤病灶的空間位置、解剖關系,進而能提高放射治療的精準性。在醫學圖像融合技術中,CT影像具有較高的圖像分辨力,并能將CT值轉為物理密度,進而計算放射劑量。通常CT圖像是放射治療的基本圖像計劃設計信息,圖像定位不易變形,空間分辨率高,但無法清晰顯示浸潤性腫瘤邊界。因此,臨床多采用CT與MRI融合技術作為靶區勾畫的基本影像手段,MRI具有較高的空間分辨率,可準確、清晰顯示臟器的解剖結構、氫核分布等形態信息,尤其是對軟組織具有極高的敏感性,圖像顯示清晰。另外,與MRI比較,CT對腫瘤鈣化、骨化及骨質改變等診斷價值更高;而MRI能精準判斷腫瘤的內部性質及周圍結構的關系,因此,CT及MRI勾畫的腫瘤靶區并不完全一致,通過采用兩種技術相互彌補,融合圖像可提供互補信息,有助于臨床醫師確定腫瘤邊界,勾畫準確的靶區[10]。同時,CT與MRI融合圖像,更清晰、全面顯示病變與周圍神經、血管等組織關系,為腫瘤輪廓的放射勾畫靶區提供全面有利的信息。本研究中,與CT聯合MRI融合勾畫的腫瘤靶區比較,CT顯示的勾畫靶區差異21例,占30.0%;MRI顯示的勾畫靶區差異17例,占24.29%;兩者比較差異無統計學意義。通過病例分析,將CT作為圖像檢查信息,結合MRI形成融合的圖像信息,可清晰顯示腫瘤邊界,減少腫瘤靶區勾畫的誤差性。
 
  臨床醫師在對惡性腫瘤進行放射靶區勾畫時,采用醫學圖像融合技術,根據CT、MRI等解剖學影響,勾畫腫瘤病灶靶區,并依據腫瘤的轉移性,勾畫亞臨床靶區,適當減少擺位誤差,將靶區外擴至安全邊界,以此形成一個計劃的大致腫瘤靶區及計劃靶區,進而給予相應的放射劑量,對其計劃靶區行預防性放射治療。因此,采用CT與MRI融合影像準確定位,更精準的勾畫腫瘤靶區,區分腫瘤的特異性,并依據放射治療的敏感性,形成不同亞區域,給予不同的放射劑量,對缺氧區域的腫瘤進行特異性放射劑量治療,進而能提高腫瘤放射治療的安全性及腫瘤控制率。
 
  綜上所述,腫瘤放射治療時采用醫學圖像融合技術,能提高放射靶區勾畫效果,確保放射治療的安全性及有效性,值得臨床推廣應用。
 
  參考文獻
 
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