【笔记】(UPMC)影像定位常规(上):MRI临床协议

立体定向影像采集是放射外科治疗剂量计划中的一个重要方面。治疗计划通常是在磁共振成像(MRI)和计算机断层扫描(CT)上进行。而CT被认为是最准确的,MRI提供勾画肿瘤和危及器官所需的优良的软组织对比度。磁共振成像是Leksell放射外科治疗中最常用的成像方式。脑血管造影是在MRI之外用于动静脉畸形的剂量计划。采集立体定向图像时用户应该意识到MRI畸变的可能性。用于个体脑部病变的成像协议的开发以及立体定向图像的准确性的检查是Leksell放射外科治疗的重要方面。在特殊情况下,PET、MRS、MEG(脑磁图)等可作为立体定向MRI的补充。这些补充的影像通过立体定向配准非立体定向图像方法可以整合到治疗计划中。引言放射外科最重要的方面是靶区准确的立体定向成像。立体定向成像中所强调的包括正常组织和异常组织之间最佳的对比度以及空间的高分辨率,扫描时间短,层厚薄,以便可以达到准确的靶区定位目标。立体定向计算机断层扫描(CT)图像提供组织成像,有足够的几何精度以支持立体定向的靶向性。此外,电子密度信息有助于剂量计算。对比增强的磁共振成像(MRI)提供优良的软组织对比,且也已常规应用于大多数立体定向放射外科(SRS)治疗以确定放射外科治疗的靶区体积。一些医生更喜欢将MRI和CT图像融合,,因为他们相信某些类型的扫描仪器的畸变会影响靶区磁共振成像中的定位的精度。MRI在立体定向剂量计划中的应用增强了通常由任何其他成像方式不能充分确定的病变的精确靶区定位。在最初2年,作者同时使用MRI和CT进行立体定向剂量计划。使用Leksell立体定向系统没有观察到显著的靶区坐标差异。自1993年以来,使用1.5-和3.0-T设备,磁共振成像一直被用于几乎所有符合条件的患者的立体定向放射外科治疗的剂量计划中。CT成像用于有选择的情况下,或是由于预期会有磁共振的畸变,或者病人不适合接受磁共振成像。此外,动静脉畸形(AVMs)也经由双平面血管造影成像。总的来说,磁共振成像(MRI)是首选的成像方式。当不能用磁共振成像时,可以使用CT。血管造影可与MRI联合应用于AVM的放射外科治疗。MRI单独用于放射外科剂量计划磁共振成像(MRI)已被作为一种独立的模式用于立体定向放射外科(SRS)治疗剂量计划中。通常。1.5-T的磁共振扫描设备已被用于此目的。现在人们对3-T的磁共振扫描设备的使用越来越感兴趣,3-T磁共振具有较高的信噪比,因此有更高的空间分辨率,图像采集时间短。Zhang等的最近的研究表明,使用3-T磁共振成像具有良好的几何准确性。戴头架的3-T磁共振成像定位描时必须需安装铝制的固定钉,病人应该提前筛查符合3-T检查的要求。基于MRI的剂量计划的优势在于其排除了可能由于CT-MRI配准所产生的系统误差,而且也减少了从CT扫描中受到的辐射暴露。然而,如果单独使用MRI,每个中心都必须执行严格的MR图像的质量保证以排除伪影的可能性,,包括由于梯度磁场(gradient field)的非线性(nonlinearity)和磁场的不均匀性(magnetic field inhomogeneity)所致MRI扫描的空间畸变。对于立体定向放射外科(SRS)治疗的大多数适应证,磁共振成像是必不可少的。MRI有优良的软组织对比能进行最佳的可视化勾画肿瘤体积和危及器官。而CT成像是可以安全假定其具有几何上的精确性,联合磁共振成像。在基本磁场中(main magnetic field)和在梯度磁场中的不完善、以及生物组织内磁场敏感性值的分布和移动造成的伪影,会影响磁共振成像的几何精度。已知磁场的不均匀性静磁场的不均匀性来自静磁场的不均匀性,且来自被扫描物体本身(病人的头部)的磁特性(magnetic properties)。MR图像畸变的大小(magnitude)在闭孔磁体(closed-bore magnet )的中心是最小的,并逐渐朝扫描体积的径向边缘(radial edges)增大。Schmidt等]对MRI畸变进行了研究,使用3-T设备,发现通过设置接收器带宽(the receiver bandwidth)、校正匀场(correct shimming)以及利用畸变校正(distortion correction),即使在接近空气空间的地方(even near air spaces),几何位移能保持在1毫米以下。虽然关于使用立体定向磁共振成像几何公差的不确定性方面没有特定的指南存在,我们建议需要考虑大于体素大小的几何畸变(geometric distortion of more than the size of the voxel requires consideration)。我们拥护(adhere)以下立体定向磁共振成像的指导方针:1. 按照制造长商的指引标准定期校正核磁共振成像设备;2. 定期用3D MR体模检查MRI畸变;3. 进行MRI检查时做好事先的(有枪伤史,心跳起搏器,或者任何其他金属植入物)患者排除;4. 万一有疑问,安排颅骨拍X光片检查;5. 立体定向放射外科治疗当天不要化妆;6. 使用定制的MRI头部固定器固定头部;7. 测量(每个病人)轴位图像上已知的MRI基准距离;8. 在MRI出现畸变时,获取CT扫描。MRI的临床协议在匹兹堡大学医学中心,使用高分辨率的钆剂增强的三维定位下(T2*图像成像序列,首先行轴位、矢状位和冠状位上成像以定位病灶。这个序列(3毫米层厚,2毫米步距apart),11层轴位片、11层矢状位片、11层冠状位片只需要大约一分钟。利用轴位图像,可以测量基准并与对侧比较,以排除MRI伪影的可能性,和证实没有成角或头部倾斜。另外,使用自旋回波脉冲序列采集T1加权矢状面成像(3毫米层厚,1mm步距)用于病灶定位。对于全头颅的立体定向成像,我们更偏好在稳态(GRASS)序列下使用扰相梯度回波(the spoiled-gradient recalled)获取三维立体成像的采集,256×256的矩阵和1 NEX(数据采集次数)覆盖整个头部,使用1.5毫米层厚的轴向片。为了所有基准的可视化,FOV(扫描视野)保持在25 * 25厘米。这个序列的近似成像时间为8分钟。我们通常更偏好对大多数病变(表1)使用3D扰相梯度回波(spoiled-GRASS,SPGR)和快速自旋回波(FSE) T2加权序列。在需要获得更多信息时进行额外的序列采集。垂体病变的成像尤其困难,特别是以前有过手术的。通常给与半剂量顺磁性对比剂以对垂体腺瘤成像。对残留的垂体肿瘤,经蝶窦切除后,建议采用脂肪抑制的扰相梯度回波(SPGR)序列,会有助于区分肿瘤和在切除腔内的脂肪充填。对于海绵状血管畸形,另一种额外的VEMP(可变回波多平面)成像方法可以用来定义含铁血黄素环(the hemosiderin rim)。对丘脑切开术的剂量计划(thalamotomy planning),进行一个额外的短时间TI反转恢复(STIR)序列以区分基底神经节与白质传导束。脑转移瘤患者接受双倍剂量的对比剂药物,而整个脑部成像是1.5或2毫米的层厚,以确定所有的病变。在将患者从MRI扫描仪器移出之前,必须检查采集到的图像的准确性。静脉注射对比剂·原发肿瘤、AVMs,和功能性障碍使用标准剂量;·脑转移瘤使用双倍剂量(血肌酐肌酐和肾小球滤过率正常);·垂体腺瘤半数剂量。表1.Leksell放射外科的立体定向成像立体定向放射外科适应证(匹兹堡大学)成像模式和序列脑转移瘤SPGR 1.5 mm对比增强(双倍剂量)成像覆盖整个头部;FSE T2加权3 mm层厚成像覆盖整个头部;神经鞘瘤SPGR 1.5 mm对比增强成像覆盖整个头部;FSE T2加权3 mm层覆盖整个头部;T2容积成像覆盖肿瘤区域;可选:SPGR 1.0 mm对比增强成像覆盖肿瘤区域;可选:CT扫描1.25 mm层厚覆盖整个头部脑膜瘤SPGR 1.5 mm对比增强成像覆盖整个头部;FSE T2加权3 mm层覆盖整个头部;可选:SPGR 1.0 mm对比增强成像覆盖肿瘤区域;可选:T2容积成像覆盖肿瘤区域;垂体瘤SPGR 1.5 mm对比增强成像(半量剂量),脂肪抑制;FSE T2加权3 mm层覆盖整个头部;可选:T2容积成像覆盖肿瘤区域;神经胶质瘤SPGR 1.5 mm对比增强成像覆盖整个头部;FSE T2加权3 mm层覆盖整个头部;AVMSPGR 1.5 mm对比增强成像覆盖整个头部;FSE T2加权3 mm层覆盖整个头部;脑血管照影海绵状血管畸形SPGR 1.5 mm对比增强成像覆盖整个头部;FSE T2加权3 mm层覆盖整个头部;三叉神经痛SPGR 1.0 mm对比增强成像覆盖三叉神经区域;T2容积成像覆盖肿瘤区域震颤SPGR 1.5 mm对比增强成像覆盖整个头部;SPGR 1.0 mm对比增强成像覆盖三脑室区域;FSE T2加权3 mm层覆盖整个头部;*SPGR序列,扰相梯度回波序列;FSE序列,快速自旋回波序列

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