综述:仅使用MRI技术在外照射放疗中的应用:剂量学评估、图像引导放疗(IGRT)与质量保证——一项系统评价
《Radiography》:Applicability of MRI-only technique in external beam radiotherapy: Dosimetric evaluation, IGRT, and quality assurance – A systematic review
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时间:2025年11月13日
来源:Radiography 2.8
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MRI-only技术通过合成CT(sCT)替代常规计划CT(pCT),在头颈部、盆腔和神经系统放疗中显示出剂量准确性和图像引导验证可行性。系统综述纳入41项研究,显示sCT与pCT的剂量差异普遍小于0.5%,γ分析通过率超过82.1%,解剖定位误差小于2mm。技术优势包括减少辐射暴露和避免CT-MRI配准误差,但头颈部因骨气交界区复杂仍需更多研究。未来需扩大解剖区域验证并优化QA流程。
MRI-only技术在放射治疗中的应用正逐渐成为研究热点,尤其在中枢神经系统(CNS)和盆腔区域显示出良好的可行性。与传统使用计划CT(pCT)的放射治疗流程相比,MRI-only方法能够提供更优质的软组织对比度,从而有助于更精确地勾画大肿瘤体积(GTV)和器官风险(OARs)。尽管pCT仍然是剂量计算的标准方法,因为它能够提供电子密度信息,但MRI-only技术通过生成合成CT(sCT)来模拟Hounsfield单位(HU),使得在不进行CT扫描的情况下也能实现剂量计算,这不仅减少了患者接受电离辐射的风险,还避免了CT与MRI之间的图像配准误差。本研究通过对相关文献的系统性回顾,评估了MRI-only技术在外部束放射治疗中的可行性,特别是在剂量学准确性、图像引导验证(IGRT)以及质量保证(QA)方面的表现。
在研究方法上,遵循了首选报告项目用于系统综述和元分析(PRISMA)指南,对PubMed、Scopus和Web of Science数据库进行了系统性文献检索,时间为2025年4月。研究纳入了41项研究,涵盖不同的解剖区域,包括CNS、头颈区(H&N)、盆腔(前列腺、直肠、肛门等)以及肺部、腹部等其他区域。通过使用PICOS模型定义了纳入和排除标准,并采用“评估证据:系统性回顾分散数据”工具对研究质量进行了评估。研究发现,sCT与pCT在剂量-体积直方图(DVH)上没有显著差异,且伽马分析的通过率均超过87.4%。此外,不同图像配准之间的偏差在翻译位移和旋转方面分别小于2毫米和1.2度,表明MRI-only技术在临床应用中具有较高的精度。
在CNS区域,研究主要集中在调强放射治疗(IMRT)和容积调强放射治疗(VMAT)上,部分研究还涉及立体定向放射外科(SRS)和立体定向放射治疗(SRT)。总体而言,MRI-only技术在CNS区域表现出良好的剂量学准确性,尤其是在IMRT/VMAT和SRS治疗中,平均剂量差异在0.1%至0.5%之间,且伽马分析的通过率均高于95%。对于SRT,研究显示剂量差异小于0.6%,并能有效覆盖肿瘤体积。然而,一些研究指出,对于不同的肿瘤类型,如胶质瘤和脑转移瘤,伽马分析的通过率存在差异,这可能与肿瘤体积的大小以及图像配准的准确性有关。
在头颈区,MRI-only技术的应用主要集中在剂量学规划上,由于该区域解剖结构复杂,骨结构和空气腔的存在使得HU值的准确分配具有挑战性。尽管如此,研究结果显示,sCT与pCT之间的剂量差异通常小于1%,且伽马分析的通过率较高。然而,该区域的研究数量相对较少,限制了结论的普遍适用性。未来需要更多的研究来验证该技术在头颈区的可行性。
在盆腔区域,MRI-only技术的应用最为广泛,特别是在前列腺癌治疗中。研究发现,sCT在前列腺、直肠和肛门等区域的剂量学准确性较高,且伽马分析的通过率普遍在95%以上。部分研究还探讨了该技术在其他盆腔肿瘤中的应用,如妇科肿瘤和直肠癌。然而,由于MRI图像中空气的存在可能导致一定的图像失真,这种失真在某些情况下可能影响肿瘤体积的准确勾画和剂量计算。此外,一些研究指出,如果没有植入的定位标记物(fiducial markers),MRI-only技术在盆腔区域的应用可能会受到限制,因为传统金标记物在MRI图像中会显示为局部信号缺失,从而影响其在sCT图像中的可见性。
在质量保证方面,研究评估了sCT在CNS和盆腔区域的可靠性。结果显示,CBCT在某些情况下可以作为sCT的质量控制工具,其与pCT的配准误差通常在2毫米以内,旋转误差小于1.2度。此外,一些研究开发了基于人工智能的QA方法,以提高sCT的准确性并确保临床应用的安全性。然而,样本量的不足仍然是一个主要的限制因素,影响了结果的代表性。
尽管MRI-only技术在多个解剖区域显示出良好的应用前景,但其在头颈区和某些其他区域的应用仍需进一步验证。未来的研究应关注更大规模的样本,探索更多解剖区域的适用性,评估空气重新分类对剂量计算的影响,并研究MRI-only技术的经济可行性。此外,还需要进一步优化图像配准算法,以提高在不同解剖区域的准确性和可靠性。这些研究将有助于推动MRI-only技术在放射治疗中的广泛应用,提高患者舒适度并优化临床工作流程。
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