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。

1. 辅助融合装置的设计：按照鼻咽癌患者放射治疗CT定位时的特殊体位要求，为其在MRI扫描所用的头颈线圈中制作一个特殊形状的“头枕”，可使鼻咽癌患者的磁共振扫描体位与在CT定位时的体位保持一致。并且在该“头枕”装置中设置标记物，以利于进行CT和MRI图像配准。该装置与放疗CT定位扫描常规头枕配套使用。

该装置的具体形状如图 1所示，其特征在于：包括头枕本体、n型架杆和3枚标记物。其中， 头枕本体采用PU树脂软胶为材料，在硅胶模具中浇注成型。

图 1 辅助融合装置主视图 注：1.头枕本体； 2.n型架杆； 3.标记物； 4.定位孔 Figure 1 Auxiliary fusion device main view

头枕本体用于垫脖子的部位形状为两端高，中间低的马鞍形，头枕本体用于垫头部的部位形状为下凹的圆弧形，头枕本体的底部设有一个凹槽。n型架杆设在头枕本体上方，n型定位架的平直段与水平面保持平行，n型架杆的两个竖直段的下端插入凹槽内与头枕本体连接；n型架杆的平直段和两个竖直段各设有一个定位孔，每个定位孔内设有一枚标记物。

其中n型架杆为半柔性架杆，平直段长度为300 mm，宽度为15 mm，厚度为10 mm，竖直段宽度为15 mm，厚度为10 mm。标记物3为塑料中空胶囊，内容物为造影剂，规格为直径3 mm，长5 mm的圆柱形。所述的凹槽宽度为15 mm，深度为10 mm。

2. 使用方式：在使用过程中，头枕本体放置在MRI线圈中，可以使得患者在磁共振扫描体位与在CT定位时的体位保持一致。n型架杆主要用于确定磁共振扫描时患者头部横断面断层图像中与扫描床垂直的层面。n型架杆的两个竖直段的下端折弯插入头枕本体的凹槽内，它的平直段与头枕本体之间的距离可依据患者的头型大小进行调整。依据该装置的特点，它的使用方法包括以下步骤。

（1） 磁共振扫描摆位：在磁共振线圈上放置好本发明的头枕本体1，患者平躺在检查床上，打开激光灯，调整患者体位使得左右两侧眦孔线对准左右激光线，再在头枕中插入n型架杆2，并使得该架杆的内表面尽量贴近患者的皮肤，再用皮肤记号笔通过n型架杆2上的3个定位孔4在患者的皮肤上点上标记点，最后在定位孔4中分别插入标记物3。磁共振扫描摆位完成，叮嘱患者不能移动身体，完成磁共振扫描，磁共振重建层厚为3 mm。

（2） 患者定位摆位：患者平躺在模拟定位机的治疗床上，采用治疗用头枕，依治疗体位，双眼外眦和外耳孔连线（眦孔线）垂直治疗床，双手置于体侧。

（3） 患者治疗定位制膜：按照预摆位的方法摆好患者并且敷好热塑体膜，待体膜冷却后，依据激光灯在患者原体表标记位置，在体膜上划好十字标记。

（4） CT扫描：在CT扫描床上按照定位制膜方式固定好患者，并在体膜上的十字标记处贴上铅珠，完成CT扫描。CT扫描层厚为3 mm。

（5） CT/MRI图像融合：向图像融合系统中分别导入该患者的MRI和CT图像，选定CT断层图像中带铅珠的层面和MRI断层图像中带标记物的层面，作为基础参考图像层面进行自动配准并进行图像融合。至此，定位CT图像与检查所采集的磁共振图像融合过程完毕。

3. 组织勾画：为了评价使用MRI辅助定位装置，在临床医鼻咽癌放疗组织勾画过程中的使用意义，笔者统计了16例患者使用上述装置的图像。分别在CT和融合图像中画出特征明显的下颌骨和腮腺，分别命名为左右下颌骨（左下颌骨CT,右下颌骨CT,与左下颌骨融合，右下颌骨融合），左右腮腺（左腮腺CT右腮腺CT与左腮腺融合，右腮腺融合），比较两组织在各模态图像中的体积情况。患者的影像学资料，经两名经验丰富的放疗医师勾画、确认上述组织。

4. 统计学处理：用SPSS 19.0软件进行统计分析，数据以x±s表示。采用配对t检验分析CT图像与融合图像中上述组织的体积差异。P<0.05为差异有统计学意义。

1. 融合效果：在使用患者一般诊断的MRI与CT定位图像进行配准所得的融合图像，由于患者在两种图像扫描状况下的体位不一致，两组横断面图像的配准过程中存在错位、扭曲的现象。融合结果如图 2A所示，在横断面的左右蒙层图像中，左边为定位CT图像，右边为融合图像。可以发现，融合图像在前半部分能够部分重合，但是在颅脑部分，则会出现缺失。患者在诊断MRI扫描中采用文中所述头颈固定装置后，其CT/MRI图像的配准融合效果，与未采用该装置的情况相比有明显的提高，具体如图 2B、图 2C所示，在左右蒙层图像、棋盘蒙层图像中，融合图像与CT图像匹配准确。

图 2 鼻咽癌患者头部横断面CT与CT/MRI融合图像的匹配度对比示例 A.未使用配准辅助装置后的CT图像与融合图像对比，B、C.使用配准辅助装置后的CT图像与融合图像对比；A、B图像中，左侧为CT图像，右侧为融合图像；C为棋盘蒙层图像 Figure 2 Comparison of the matching degree of CT and CT/MRI fusion images in the head of nasopharyngeal carcinoma patients: A image is not used the registration auxiliary device for CT image and the fusion image contrast,B and C are the contrast images used the registration auxiliary device; In A and B image,left side is CT image,and the right side is fused; C is the board mask image

2. CT图像与融合图像的勾画对比分析：分别在CT和融合图像中勾画相关组织，为了排除不确定影响，选取组织特征明显的腮腺和下颌骨作为分析评价对象。左右腮腺在CT图像勾画的体积较CT/MRI融合图像中的体积明显偏小，具体如见表 1。下颌骨在两组图像的比较中，CT图像中的勾画体积较CT/MRI融合图像偏大，见表 2。勾画差异主要体现在CT/MRI融合图像相对CT，在上述组织边界具有更明显的区分度。

表 1(Table 1)

表 1 16例患者CT与CT/MRI融合图像勾画左右腮腺体积比较（cm3，x±s） Table 1 Comparison of volumes of left and right parotid gland in 16 patients with CT and CT/MRI fusion images (cm3，x±s) 组织名称 腮腺体积 t值 P值 左腮腺CT 17.17±10.63 -2.715 0.016 左腮腺融合 18.09±9.75 右腮腺CT 17.47±10.79 -2.552 0.022 右腮腺融合 18.42±9.32

表 1 16例患者CT与CT/MRI融合图像勾画左右腮腺体积比较（cm3，x±s） Table 1 Comparison of volumes of left and right parotid gland in 16 patients with CT and CT/MRI fusion images (cm3，x±s)

表 2(Table 2)

表 2 16例患者CT与CT/MRI融合图像勾画左右下颌骨体积比较（cm3，x±s） Table 2 Comparison of volumes of left and right mandible in 16 patients with CT and CT/MRI fusion images(cm3，x±s) 组织名称 下颌骨体积 t值 P值 左下颌骨CT 34.80±7.97 3.548 0.003 左下颌骨融合 33.86±8.72 右下颌骨CT 35.38±7.95 3.143 0.007 右下颌骨融合 34.69±8.41

表 2 16例患者CT与CT/MRI融合图像勾画左右下颌骨体积比较（cm3，x±s） Table 2 Comparison of volumes of left and right mandible in 16 patients with CT and CT/MRI fusion images(cm3，x±s)

放疗专业的发展与影像学的发展密切相关，当前普遍采用的调强放疗计划设计中，必须利用CT图像电子密度特性进行剂量计算^[3]。MRI提供了良好的软组织分辨率，可以看见肿瘤侵及周围软组织的范围，2010鼻咽癌调强放疗靶区及剂量设计指引专家共识指出^[4]：鼻咽癌靶区勾画必须以MRI作为基本的影像学参照，勾画靶区尽可能采用MRI和CT的融合图像^[5]。Hanvey等^[6]指出，在鼻咽癌患者的MRI扫描体位与CT扫描相同时，可以显著提高CT/MRI图像融合质量，明确靶区定义和PTV的剂量覆盖范围。

图像融合之前，对多模态的影像数据进行高精度的配准是提高融合质量的关键因素。引起配准精度的误差主要在于位置误差、匹配误差和对齐误差，通过图形学处理，可以尽量减少上述误差，提高配准精度^[7]。但是对于鼻咽癌患者的医学影像学检查中使用的横断面断层图像，由于患者在检查扫描时的体位不一致，特别是“仰头”程度不同时，导致患者的两种模态图像（CT、MRI）扫描时，所采集的断层图像组织不是同一层面，这种位置误差，仅仅通过图形学处理无法完成修正。这是因为放疗CT定位时，对患者头颈固定和体位有严格的要求，需要一套固定装置（碳纤维平板床、头枕、面罩）来确定患者体位，但是由于MRI扫描设备的特殊性，通用的MRI头颈线圈不能放入该套固定装置，其扫描时体位具有很大的随意性。使用本研究的方法后，图像匹配准确，其外轮廓能准确重合。

Emamai等^[8]分析显示，在鼻咽癌临床靶区组织勾画过程中，MRI显示的病灶组织要比CT大74%。在本研究中，为了排除不确定影响，选取组织特征明显的腮腺和下颌骨作为分析评价对象。本研究结果显示，16例患者在融合图像中勾画所得的腮腺组织较CT图像中勾画的体积偏大，它们的平均体积与国内相关的研究结果相类似^[9-10]。两组图像中腮腺体积偏差的影响因素分析为：配准好的CT/MRI融合图像明显提高了组织分辨率，形成了对组织的清晰、完整、准确的信息描述。特别是MRI图像引入，增加了对软组织的识别度，更清晰的勾画出完整的腮腺组织，主要体现在腮腺深叶区域的勾画上。左右下颌骨的体积表现为在CT图像中较融合图像中偏大，该提示显示出在CT图像中，对骨组织的勾画有偏大的趋势，这在利用融合图像区分鼻咽癌病灶的对斜坡侵犯区域有积极的意义^[11]。它可以明确癌细胞对斜坡的侵犯范围，如果仅利用CT图像，无法达到这一目标。

本项研究在目前鼻咽癌治疗普遍使用的MRI图像诊断和CT图像定位的治疗方式基础上，增添不多的硬件设备，即可以解决CT、MRI图像配准时，组织器官匹配错位的问题，得到清晰的融合图像。它可以为临床医师提供良好的组织识别度，是实现肿瘤三精治疗概念中重要的一环。此CT/MRI图像配准辅助装置操作简单，具有广泛的推广应用价值。