放射治疗可以在不开刀的情况下，对肿瘤精准消灭的同时尽量保护周围的正常组织和器官，是目前治疗恶性肿瘤的一种常用手段。为了在术中实现精准有效且安全的放疗，需要对病人进行CT定位、放疗计划的制定和评估并分多次进行放疗， 其基础和关键在与能否对照射靶区进行精准勾画和照射。由于放疗的计划制定和需要间隔多次进行的特点，图像配准技术在放疗中具有重要应用。
图1 放疗示意图
图像配准是指将不同时间、不同传感器或不同条件下获取的两幅或多幅图像进行对齐，达到空间位置的一致性。
首先，在放疗计划的制定中，由于CT图像的CT值和人体密度存在线性关系，用于放疗剂量计算时误差较小，扫描时还可以用体外固定装置进行固定，可重复性好，因此放疗计划的制定一般是在患者的CT影像上进行。但是CT图像在软组织上的分辨率较差，比较难看清肿瘤组织的位置和边界，难以确定肿瘤的具体区域并实现精准的靶区勾画。因此在靶区勾画和放疗计划制定时无法仅仅依靠CT图像得到精准有效的结果。
然而，核磁共振图像（MRI）由于其成像的特点，有较高的软组织分辨率，可以清楚地看到肿瘤的位置和边界。但是MRI扫描时间长，缺少体外固定装置，可重复性差，同时由于成像方式的原因无法进行放疗剂量的计算，因此MRI基本不会独立用于放疗计划的制定。
因此，在临床应用中通常会对CT和MRI两种影像进行配准，实现空间位置的转换和对齐。在MRI上观察病灶的区域，可以清晰地将CT上没有显示的病灶区域显示出来，从而更好地提高靶区的勾画精度并计算放疗剂量分布和制订计划，保证肿瘤的高剂量分布和正常组织的低剂量分布，实现对肿瘤的精准打击。
图2 左侧为MRI，右侧为CT以及在CT上制定的放疗计划
其次，由于螺旋CT的扫描速度快，图像畸变小等优点，放疗手术的过程中通常采集患者的螺旋CT并在此影像上实施放疗计划。然而，由于采集定位CT和手术时采集螺旋CT中间有一段时间间隔（有的患者还会分多次进行放疗，中间也有一定时间间隔），患者的体型可能产生一定变化导致术中螺旋CT和定位CT之间的空间位置有所差别，同时患者自身的呼吸运动等也会导致这种差异。此时如果直接按照定位CT上制定的计划进行治疗可能会对肿瘤的打击不够精准，同时损伤部分正常组织。因此，在术中治疗时也需要将这两种影像进行配准并得到更精确的剂量分布。
附件下载：
