多参数 4D-MRI 在肝癌放疗中的剂量学研究：精准放疗新希望

在肝癌放疗中，呼吸运动导致靶区和正常组织剂量问题。研究人员开展多参数 4D-MRI 在肝癌放疗靶区勾画和剂量准确性的研究，发现其能提供更精确靶区轮廓和增强剂量覆盖，对优化肝癌放疗有重要意义。

　　肝癌，作为全球癌症相关死亡的第四大原因，其发病率和死亡率近年来呈上升趋势。在肝癌的治疗中，放疗发挥着越来越重要的作用，尤其是立体定向体部放疗（SBRT），已成为无法手术的肝癌和肝转移癌的主要治疗手段之一，显著提高了患者的局部癌症控制率。然而，肝脏的呼吸运动却给放疗带来了巨大挑战。呼吸运动导致肿瘤位置和形状不断变化，如果不能有效管理这种运动，就会出现靶组织剂量不足、周围正常组织剂量过高的情况，影响放疗效果，还可能增加正常组织的辐射毒性。

传统的 4D-CT 是用于运动管理的标准成像技术，但它存在软组织对比度有限和辐射暴露较高的问题。而 4D-MRI 虽然具有出色的软组织对比且无电离辐射，现有技术却存在各种缺陷，如回顾性方法对不规则呼吸敏感、前瞻性方法扫描时间长且图像质量不佳。因此，开发一种能够更好地可视化肿瘤运动、提高放疗准确性的成像方法迫在眉睫。

为了解决这些问题，北京大学医学部等机构的研究人员开展了一项关于多参数 4D-MRI 在肝癌放疗中应用的研究。研究结果表明，多参数 4D-MRI 在肝癌放疗中具有重要价值，可能会为肝癌患者带来更好的治疗效果，该研究成果发表在《Radiation Oncology》杂志上。

研究人员使用的主要关键技术方法包括：首先，通过特定的 MRI 序列（如 TWIST-VIBE 序列）对患者进行 4D-MRI 扫描，获取低质量 4D-MRI 数据；接着，利用双监督变形估计模型（DDEM）从 4D-MRI 数据生成 4D 可变形向量场（4D-DVF），并据此对先前图像进行变形，从而生成多参数 4D-MRI；然后，在规划 CT 上，借助 3D-MRI 和多参数 4D-MRI 进行靶区勾画；最后，基于不同的靶区轮廓设计临床放疗计划，并进行剂量学评估。

研究结果如下：

• 靶体积：3D-MRI 和 4D-MRI 测量的平均靶体积无统计学差异（P=0.355），Target_3D 和 Target_4D 的平均靶体积也无统计学差异（P=0.398）。不过，不同肝叶的靶体积存在差异，左肝叶差异最大，右肝叶次之，尾状叶最小。
• 靶区轮廓可视化：尾状叶肿瘤受呼吸影响小，Target_3D 和 Target_4D 的平均体积差异为2.76cm3（SD 3.42cm3）。左肝叶肿瘤受呼吸、内脏和饮食运动影响大，平均绝对体积差异为181.54cm3（SD 68.50cm3）。右肝叶受胸壁约束，平均绝对体积差异为26.08cm（SD 20.52cm） 。
• 靶剂量：Plan_3D 和 Plan_4D 均能使 100% 的处方剂量覆盖至少 95% 的靶体积，二者无统计学差异（P=0.82）。但 Plan_3D 应用于 Target_4D 时，多数情况下无法使 95% 的 Target_4D 体积达到处方剂量，Plan_3D’仅能使 100% 的处方剂量覆盖平均 77.89%（SD 10.13%）的 Target_4D 体积，与 Plan_3D 有显著差异（P=1.47×10?7）。Plan_4D 应用于 Target_3D 时，Plan_4D’能使 100% 的处方剂量覆盖平均 94.17%（SD 3.12%）的 Target_3D 体积，与 Plan_4D 有显著差异（P=0.013）。
• 危及器官（OARs）剂量：分析 OARs 剂量发现，Plan_3D 与 Plan_3D’、Plan_4D 与 Plan_4D’之间的 OARs 剂量均无统计学差异。

研究结论和讨论部分指出，虽然 Target_3D 和 Target_4D 的靶体积无显著差异，但轮廓变化明显。多参数 4D-MRI 能捕捉肿瘤在呼吸周期不同阶段的动态变化，可能显示肿瘤的最大体积，有助于更好地覆盖受运动影响的肿瘤，实现更好的肿瘤控制。从剂量学角度看，使用 3D-MRI 进行肿瘤勾画可能导致靶区剂量不足。同时，研究也存在一定局限性，如多参数 4D-MRI 的时间分辨率有待提高、缺少 4D-CT 图像对比、临床测试病例较少等。

总体而言，该研究证实了多参数 4D-MRI 在肝癌放疗中的潜在价值，通过优化肿瘤勾画和剂量学精度，有望改善肝癌放疗的治疗效果和患者护理。后续还需要更大规模的研究来进一步验证多参数 4D-MRI 的疗效，推动肝癌放疗领域的发展。