腦腫瘤精確放療MR模擬定位標(biāo)準(zhǔn)化流程的研究

山東第一醫(yī)科大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院（山東省腫瘤防治研究院，山東省腫瘤醫(yī)院） 放射物理技術(shù)科，山東 濟(jì)南 250117

引言

MR模擬定位可以彌補(bǔ)CT模擬定位軟組織與神經(jīng)組織成像的不足，在精準(zhǔn)放療定位中的作用越來越重要。MR檢查不僅可以提供解剖結(jié)構(gòu)信息，同時(shí)功能序列掃描可獲取腫瘤水分子運(yùn)動(dòng)、血流灌注和代謝等功能指標(biāo)，進(jìn)行定量及半定量分析，應(yīng)用于靶區(qū)勾畫、計(jì)劃設(shè)計(jì)與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)個(gè)體化放療[1-2]。然而MR定位圖像在電子密度信息方面的局限性，決定了其不可單獨(dú)應(yīng)用于放療，需與CT定位圖像進(jìn)行融合配準(zhǔn)后指導(dǎo)靶區(qū)勾畫與計(jì)劃設(shè)計(jì)。診斷MR掃描篩查病變并對(duì)其進(jìn)行定性與分期，而定位掃描圖像需清晰顯示腫瘤的位置、邊界與周圍正常組織結(jié)構(gòu)的關(guān)系[3-4]。

因此，MR模擬定位的掃描序列、參數(shù)設(shè)置、固定方式、掃描安全等各個(gè)方面需要重新設(shè)置與優(yōu)化[5]。定位序列的優(yōu)化，體位固定狀態(tài)下突發(fā)狀況的處理，系統(tǒng)的MR模擬定位安全管理方案的建立，是當(dāng)前亟待解決的問題，為更好的達(dá)到放療定位的精準(zhǔn)要求，制定標(biāo)準(zhǔn)化的流程變得尤為重要。磁共振模擬定位在山東省腫瘤醫(yī)院已經(jīng)應(yīng)用2年多的時(shí)間，本文結(jié)合我院的實(shí)際情況，對(duì)腦腫瘤MR模擬定位標(biāo)準(zhǔn)化流程進(jìn)行了研究。

1 方法

1.1 患者資料

我院磁共振模擬定位團(tuán)隊(duì)共完成顱腦腫瘤患者放療初次模擬定位1870例，其中原發(fā)腦腫瘤701例，轉(zhuǎn)移性腦腫瘤1169例。其最多的分別為腦膠質(zhì)瘤有464例（25.3%），肺癌腦轉(zhuǎn)移913例（49.7%）。

1.2 MR模擬定位掃描設(shè)備

我院MR模擬定位采用GE公司Discovery 750W 3.0T MR，專機(jī)專用。設(shè)備孔徑70 cm，體位固定裝置（頭頸肩體架、體模、乳腺托架、腹盆固定器、SBRT體架等）均可容納。因采用與CT模擬定位完全相同的體位與固定方式（仰臥位，熱塑面膜固定患者頭部），診斷線圈與頭頸肩體架無法匹配，MR模擬定位時(shí)采用6通道相控陣列Flex表面線圈（圖1），而表面線圈會(huì)產(chǎn)生近線圈效應(yīng)，獲得的圖像通常表現(xiàn)出較差的信號(hào)均勻性，掃描時(shí)需選擇強(qiáng)度校正方法（SCIC/PURE）[6]。

圖1 MR頭部模擬定位照片

1.3 MR模擬定位掃描序列參數(shù)

為減少CT與MR圖像錯(cuò)誤配準(zhǔn)以及圖像形狀和位置的變化，獲得更精準(zhǔn)的解剖結(jié)構(gòu)信息，與MR診斷的斜位掃描不同，MR模擬定位采用與CT定位相同的正軸位方向掃描（圖2）。掃描設(shè)置大FOV包全患者頭部輪廓，掃描范圍從顱頂頭皮上緣掃描至頸2椎體，一般為15～18 cm。掃描層厚3 mm（勾畫海馬掃描層厚1 mm），層間隔0 mm；T1平掃及強(qiáng)化的3D容積掃描設(shè)置層厚1 mm，間隔0 mm，強(qiáng)化掃描重建3 mm進(jìn)行腫瘤靶區(qū)的勾畫，見表1。

圖2 掃描定位像

表1 各序列掃描參數(shù)

1.4 掃描序列

（1）3D T1 BRAVO-平掃：T1解剖看海馬。

3D T1 BRAVO-增強(qiáng)：主要看腫瘤的邊緣和內(nèi)部強(qiáng)化狀態(tài)。

（2）T2 propeller：主要看水腫和腫瘤狀態(tài)。

（3）T2 flair：T2的壓水壓脂序列，主要看結(jié)合水。

（4）DWI、DTI、ASL：功能成像，看腫瘤狀態(tài)。

1.5 MRI模擬定位特殊事件的處理

1.5.1 兒童的掃描

在進(jìn)行MRI模擬定位前，技師協(xié)同家屬應(yīng)給予患兒精神鼓勵(lì)，并暗示掃描完成后有適當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)（糖果、玩具等）獎(jiǎng)勵(lì)，增加患者對(duì)周圍場(chǎng)所的信任度。家屬佩戴隔音耳麥陪同下進(jìn)行掃描，掃描時(shí)應(yīng)根據(jù)醫(yī)囑及患兒自主意識(shí)的強(qiáng)弱適當(dāng)?shù)恼{(diào)整掃描順序，先掃描最利于靶區(qū)勾畫的重要序列，然后根據(jù)患兒的適應(yīng)程度酌情進(jìn)行掃描。掃描完成后給予精神及物質(zhì)的獎(jiǎng)勵(lì)，增加患兒的信任度，便于增加下次模擬定位的掃描可行性（圖3）。

圖3 兒童的MRI模擬定位

針對(duì)自主意識(shí)比較薄弱的患兒，在進(jìn)行MRI模擬定位之前應(yīng)先行鎮(zhèn)靜藥物干預(yù)，一般以10%的水合氯醛0.5 mL/kg直腸給藥，其安全性及穩(wěn)定性比較高[7]。待其熟睡后模擬患者睡眠環(huán)境調(diào)暗定位場(chǎng)所的燈光，家屬佩戴隔音耳麥陪同下進(jìn)行掃描，掃描時(shí)通過觀察窗密切觀察患兒及家屬的活動(dòng)，如患者出現(xiàn)異常躁動(dòng)或家屬揮手示意，應(yīng)停止掃描進(jìn)入定位場(chǎng)所查探詳情。

1.5.2 躁動(dòng)患者掃描

汽輪機(jī)是電廠電能生產(chǎn)中的核心設(shè)備，一定程度上分析汽輪機(jī)的運(yùn)行現(xiàn)狀，衡量著電廠電能生產(chǎn)的安全性和穩(wěn)定性。因此在電廠運(yùn)行中加強(qiáng)汽輪機(jī)的檢修和維修，對(duì)于電能的穩(wěn)定生產(chǎn)，以及電力企業(yè)的實(shí)際收益保障意義重大。筆者針對(duì)當(dāng)前電廠汽輪機(jī)檢修及維護(hù)技術(shù)要點(diǎn)，進(jìn)行簡要的剖析研究，以盼能為電廠運(yùn)行中汽輪機(jī)的檢修與維護(hù)作業(yè)落實(shí)提供參考。

患者因病情的進(jìn)展或術(shù)后并發(fā)癥會(huì)出現(xiàn)躁動(dòng)不安的表現(xiàn)，在進(jìn)行MRI模擬定位之前10～20 min給予地西泮10～20 mg靜脈緩慢推注[8]，待其情緒等各項(xiàng)指征趨于穩(wěn)定后，在家屬佩戴隔音耳麥陪同下進(jìn)行掃描，在掃描的過程中時(shí)刻觀察患者心率、肢體及陪伴家屬的動(dòng)態(tài)變化，如有異常應(yīng)停止掃描。

1.5.3 幽閉恐懼癥患者掃描

幽閉恐懼癥是對(duì)處在一個(gè)封閉或者狹小的空間里會(huì)產(chǎn)生未知的恐懼，嚴(yán)重的甚至?xí)霈F(xiàn)焦慮和強(qiáng)迫癥，引起頭暈，惡心，嘔吐，氣短，心慌等癥狀。磁共振掃描機(jī)房燈光昏暗，磁體孔徑小而長，幽閉恐懼癥患者進(jìn)行掃描前技師與患者進(jìn)行溝通了解患者的恐懼程度，并作出正確的疏導(dǎo)[9]，可以閉目引導(dǎo)患者進(jìn)入定位場(chǎng)所，掃描前打開筒壁照明燈，患者手握?qǐng)?bào)警球及佩戴指脈，必要時(shí)家屬佩戴降噪耳麥陪同下掃描，掃描過程中技師時(shí)刻注意患者心率，通過監(jiān)控設(shè)備及掃描觀察窗留意患者異樣，盡快完成掃描。

1.5.4 癲癇患者掃描

得病初期癲癇發(fā)作并一直服用抗癲癇藥物治療的患者，在進(jìn)行定位掃描時(shí)要佩戴指脈手握?qǐng)?bào)警球；處在癲癇頻繁發(fā)作期的患者，在進(jìn)行定位掃描前需要鎮(zhèn)靜藥物干預(yù)，掃描前10～20 min地西泮10～20 mg靜脈緩慢推注，待患者平穩(wěn)后佩戴指脈及在家屬佩戴降噪耳麥陪同下進(jìn)行掃描，掃描過程中技師時(shí)刻注意觀察患者心率及身體異常情況，如患者啟動(dòng)報(bào)警裝置、心率異?；蚣覍倬緭]手，立即停止掃描。

1.6 MR模擬定位安全管理方案

1.6.1 掃描前安全檢查

（1）簽署安全宣教及知情同意書：囑患者及家屬認(rèn)真閱讀并填寫磁共振模擬定位患者知情同意書；對(duì)于強(qiáng)化掃描患者簽署強(qiáng)化掃描協(xié)議書。

（2）患者的安全掃描及檢查：a. 定位前，囑患者去除磁共振掃描禁忌物品；b. 進(jìn)入機(jī)房前，使用手持金屬探測(cè)儀，掃描患者全身，查探是否攜帶金屬物品；c. 讓患者通過金屬探測(cè)門，進(jìn)一步確認(rèn)患者是否帶有金屬物品；尤其要注意帶有輸液港等細(xì)小金屬物品，在進(jìn)入機(jī)房前予以進(jìn)一步的核實(shí)。體內(nèi)植入物判斷建議參照《磁共振成像安全管理中國專家共識(shí)（2017）》（安全共識(shí)）[10]。

1.6.2 強(qiáng)化管道連接

需要增強(qiáng)掃描的患者需提前植入留置針；模擬定位護(hù)師在患者體位固定后進(jìn)行輸液管道的檢查及高壓注射器管道的連接。在撤離掃描機(jī)房前檢查留置針輸液通道卡扣是否完全打開。

1.6.3 報(bào)警安全教育

所有體位固定操作結(jié)束后，在進(jìn)行掃描中心定位前，對(duì)患者進(jìn)行安全教育，讓患者手持報(bào)警球，囑患者在感覺身體不適、無法堅(jiān)持完成掃描時(shí)，捏報(bào)警球呼叫醫(yī)護(hù)人員。

1.6.4 心肺功能監(jiān)護(hù)

因磁共振模擬定位需要強(qiáng)化掃描，患者掃描時(shí)間往往需要20～40 min，因此患者生理狀態(tài)的監(jiān)測(cè)至關(guān)重要。所有患者戴上指脈監(jiān)測(cè)裝置，監(jiān)測(cè)心率，嬰幼兒手指纖細(xì)，不建議佩戴。

2 結(jié)果

2.1 標(biāo)準(zhǔn)化掃描序列的選擇與應(yīng)用

①3D TI BRAVO（必選）；② ASL、DTI （可選）；③ DWI（必選）； ④ T2 propeller（必選）； ⑤ 3D TI BRAVO+C（必選）；⑥ T2 flair（必選），見圖4。特殊患者（兒童、躁動(dòng)患者、癲癇患者、幽閉恐懼癥患者等）定位時(shí)掃描序列順序相應(yīng)調(diào)整和刪減；兒童患者掃描序列為：a. 3D TI BRAOV+C（3 mm）；b. T2 propeller；c. T2 flair；躁動(dòng)患者、癲癇患者、幽閉恐懼癥患者掃描序列為：a. T2 propeller；b.3D TI BRAOV+C（3 mm）；c. T2 flair。

圖4 特殊患者定位時(shí)掃描圖片

2.2 特殊患者掃描時(shí)間優(yōu)化

標(biāo)準(zhǔn)化掃描總時(shí)間為1461 s（表2），對(duì)于特殊（癲癇、躁狂、兒童等）患者進(jìn)行掃描序列優(yōu)化后，時(shí)間減少55%（表3）。

表2 MR模擬定位掃描序列時(shí)間

表3 標(biāo)準(zhǔn)掃描與特殊患者掃描總時(shí)間

2.3 兒童患者掃描

對(duì)于兒童患者在標(biāo)準(zhǔn)化定位前配合率65%，標(biāo)準(zhǔn)化后配合率93%，平均提高28%。標(biāo)準(zhǔn)化前定位準(zhǔn)備時(shí)間2～3 h，標(biāo)準(zhǔn)化后定位準(zhǔn)備時(shí)間15～30 min。

3 討論

MR成像在放療中的作用最初是在腦腫瘤中建立起來的，磁共振模擬定位要充分發(fā)揮磁共振多序列圖像對(duì)病灶及正常器官差異性顯示的優(yōu)勢(shì)，綜合應(yīng)用多序列的圖像進(jìn)行腫瘤靶區(qū)的勾畫及腫瘤生物學(xué)功能的界定[11-12]，實(shí)現(xiàn)腫瘤的精準(zhǔn)放療。目前大多數(shù)顱內(nèi)腫瘤都需結(jié)合MR模擬定位。MR定位圖像具有良好的腦灰白質(zhì)對(duì)比度，可改善腫瘤靶區(qū)、術(shù)后手術(shù)腔及危機(jī)器官的勾畫[13-14]。同時(shí)放療需要具有高幾何精度、高空間分辨率和對(duì)比度分辨率的定位圖像來勾畫靶區(qū)和危及器官[15]。保證MR模擬定位圖像的質(zhì)量、提高與CT模擬定位圖像配準(zhǔn)的匹配度變得尤為重要[16]，同時(shí)患者的耐受性也成為重要影響因素，因此標(biāo)準(zhǔn)化的流程、規(guī)范化的掃描為MR模擬定位提供了依據(jù)和保障。

通過標(biāo)準(zhǔn)化序列的選擇，提供更多的信息，有助于臨床醫(yī)生對(duì)腫瘤靶區(qū)的定義和危機(jī)器官的保護(hù)。T1序列選用各向同性體素采集的三維容積掃描3D BRAVO，1 mm層厚、0間隔的圖像采集，使空間分辨率達(dá)到1.0×1.0×1.0 mm3，同時(shí)提供三個(gè)主要方向的顱腦影像，為放射治療圖像分割和計(jì)劃設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供高品質(zhì)、多信息的定位圖像[17-18]。對(duì)于特殊患者，我們首選的序列是T2 Propeller，放射狀的K空間填充方式，使得Propeller序列本身具有運(yùn)動(dòng)的校正功能，減少由于不自主運(yùn)動(dòng)造成的偽影。

MR的掃描時(shí)間與圖像空間分辨率、信噪比等呈競(jìng)爭抑制關(guān)系，應(yīng)調(diào)整到最優(yōu)狀態(tài)。高質(zhì)量、多序列圖像的獲得必然增加掃描時(shí)間，患者的耐受性、配合度成為必須考慮的因素。對(duì)于特殊（癲癇、躁狂、空間幽閉等）患者進(jìn)行預(yù)處理，重癥選擇注射鎮(zhèn)靜類藥物，輕癥進(jìn)行精神撫慰，掃描中安排家屬陪伴，及時(shí)進(jìn)行序列的優(yōu)化等，均可提高患者的配合度及定位的成功率。對(duì)于兒童患者掃描前合理安排睡眠及定位時(shí)間，可以減少鎮(zhèn)靜類藥物使用及準(zhǔn)備時(shí)間。定位時(shí)選擇先注射造影劑，掃描增強(qiáng)序列，兼顧了精度和效率。

MR模擬定位患者一般都佩戴頭部體位固定裝置，掃描過程中患者不自主運(yùn)動(dòng)大大減少，但是患者的耐受性會(huì)大大下降，因此必須充分觀察患者的生理變化情況。為保證患者在掃描過程中的生命安全，在MR模擬定位掃描中利用機(jī)器自帶的心電監(jiān)護(hù)系統(tǒng)便于觀察患者的心臟搏動(dòng)情況，通過心率來判斷患者的情緒狀況及病情的變化。嬰幼兒手指纖細(xì)，不建議佩戴。觀察窗和監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)的反應(yīng)患者肢體的動(dòng)態(tài)變化，防止患者因肢體活動(dòng)導(dǎo)致圖像模糊延長定位時(shí)間或定位失敗。另外對(duì)于胸腹部定位患者利用呼吸觸發(fā)掃描，不僅能減少器官的位移獲得高質(zhì)量的圖像，還能從側(cè)面反映出患者的情緒波動(dòng)，給予技師對(duì)患者生命體征變化的預(yù)測(cè)。綜合多方位的安全檢視能夠在掃描過程中對(duì)患者的生命體征提供保障，增加定位成功率。

綜上所述，MR模擬定位在腦腫瘤放療中的作用很重要，而標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化的操作是保證其應(yīng)用精度和效率最基本也是最重要的因素，顯著提高患者的耐受性，建議在國內(nèi)給予推廣和應(yīng)用。