《Frontiers in Oncology》：Prospective comparison of CT- and MRI-based tumor delineation based on intraoperative navigation and spatially annotated pathology in locally advanced midfacial squamous cell carcinoma
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引言： 精准的肿瘤勾画对于局部晚期面中部鳞状细胞癌（SCC）的导航引导手术与放疗（RT）至关重要。增强计算机断层扫描（CT）与磁共振成像（MRI）均被推荐用于分期，并提供互补信息。然而，基于CT与MRI的肿瘤轮廓的定量比较仍然匮乏，而与组织病理学数据的空间比较
引言： 精准的肿瘤勾画对于局部晚期面中部鳞状细胞癌（SCC）的导航引导手术与放疗（RT）至关重要。增强计算机断层扫描（CT）与磁共振成像（MRI）均被推荐用于分期，并提供互补信息。然而，基于CT与MRI的肿瘤轮廓的定量比较仍然匮乏，而与组织病理学数据的空间比较尚未开展。因此，本研究在导航引导手术前前瞻性比较了源自CT与MRI的大体肿瘤体积（GTV），并将结果与空间标注的病理结果进行关联。
方法： 本影像学亚组分析在前瞻性NAVIGATORR试验（NCT05671458）内开展。15例局部晚期面中部SCC患者接受了增强CT及1.5T或3T MRI（T1w、T2w、DWI）检查以进行基于导航的手术规划。数据集经刚性配准，一位经验丰富的放射科医师在对其余模态设盲的情况下，独立在CT与MRI上勾画GTV。除定性评估与体积评估外，采用Dice相似系数（DSC）与Hausdorff距离（HD）评估空间一致性。肿瘤轮廓与空间标注的术中活检位置及组织病理学结果进行关联。
结果： 共分析15例患者及109个空间标注的活检位置（19个肿瘤阳性）。放射科医师在所有病例中均偏好MRI进行肿瘤勾画，其在区分肿瘤与黏膜肿胀方面更优（73%），软组织对比度更佳（67%）。基于MRI的GTV显著大于基于CT的GTV（中位数28.3 ml vs. 16.8 ml；p = 0.02）。DSC值显示一致性中等且异质性明显（中位数0.58；IQR 0.47-0.65），HD中位数为16 mm（IQR 12–27 mm）。基于MRI的轮廓较基于CT的轮廓包含更多肿瘤阳性活检位置（6/19 vs. 1/19；聚类McNemar检验 p = 0.20），同时纳入更少的肿瘤阴性位置（7/90 vs. 10/90；p = 0.53）。在患者水平，3/8（MRI）vs. 1/8（CT）的患者至少有一个肿瘤阳性活检位于轮廓内。
讨论： 在局部晚期面中部SCC中，MRI与CT之间的GTV勾画存在显著差异，两种模态提供互补信息。这些探索性发现支持MRI与CT在肿瘤可视化中的互补应用。临床意义尚待NAVIGATORR试验的主要终点分析予以阐明。
研究背景与问题
面中部及口腔肿瘤因区域解剖复杂、毗邻眼眶、颅底、颅神经及咀嚼器官等关键结构，在诊断与治疗上均具挑战性。肿瘤范围的精确评估是手术规划与放疗（RT）靶区勾画的前提，范围估计不准可导致切除不彻底或手术切缘不必要扩大，二者均显著影响功能结局与患者并发症负担。横断面影像在头颈部恶性肿瘤分期中处于核心地位：计算机断层扫描（CT）对骨性解剖与皮质骨破坏显示优良，在评估骨受累方面尤具价值；磁共振成像（MRI）软组织对比度更佳，有助于评估神经周围播散、骨髓浸润及软组织肿瘤延伸。系统综述与荟萃分析显示，二者在检测下颌骨或骨侵犯方面总体诊断效能相当，MRI敏感性有偏高趋势而CT特异性有偏高趋势，但尚无一致性证据表明某一模态全面优于另一模态。现行指南推荐MRI和/或增强CT用于口腔恶性肿瘤局部 staging，强调其互补优势。然而，既往研究多集中于基于影像的临床分期与组织病理学金标准之间的一致性，即临床TNM（cTNM）与病理TNM（pTNM）的符合程度，此类分析并未直接回答CT与MRI所定义肿瘤体积在空间上如何不同；基于轮廓的CT与MRI比较虽有报道，但多为回顾性研究且缺乏标准化采集或分割方案。本研究的新颖性在于：在前瞻性NAVIGATORR试验（NCT05671458）框架内，将基于CT与MRI的GTV与空间标注的导航活检位置进行比较，以探索两种模态GTV的差异及其与采样活检位置的空间关系。
研究方法与结论
研究人员在NAVIGATORR试验内开展影像学亚组分析，纳入2023年1月至2025年12月间组织病理学确诊的面中部SCC连续患者，最终分析15例。术前CT与MRI数据集经刚性配准，由一位具有25年头颈部影像经验的放射科医师先后在CT与MRI上勾画GTV（间隔4周，对另一模态设盲），随后将MRI轮廓复制至配准CT数据集以进行直接空间比较。术中在光学导航下手术，切缘活检按SCOBE（Standard Cube for Orientation of Biopsy Elevation）空间标注编号，再将活检位置映射至影像数据集并按组织病理学结果分类。统计分析采用Wilcoxon符号秩检验比较配对肿瘤体积，以DSC与HD描述轮廓差异，活检数据采用按患者聚类的McNemar检验（Obuchowski法），所有活检分析均为探索性、非预先设定且未作多重检验校正。
结论为：在局部晚期面中部SCC中，MRI与CT的GTV勾画存在实质性差异，两种模态提供互补信息；探索性发现支持MRI与CT用于肿瘤可视化的互补应用，其临床意义尚待NAVIGATORR试验主要终点分析阐明。
关键技术方法
研究依托前瞻性NAVIGATORR试验队列（NCT05671458，机构伦理批准号S-687/2022），纳入15例组织病理学确诊的面中部SCC患者。影像采集采用增强CT（层厚1.0 mm）与1.5T或3T MRI（轴位T2加权space、脂肪抑制轴位T1加权vibe及弥散加权成像（DWI）），CT与MRI数据集导入RayStation 2024B放疗计划软件行刚性配准。肿瘤勾画由单一位放射科医师在设盲条件下分别完成GTV_CT与GTV_MRI。手术在光学导航（CURVE，Brainlab）下进行，切缘活检按SCOBE方案空间标注。定量分析采用Dice相似系数（DSC）与Hausdorff距离（HD），并统计R 4.5.2与SPSS 29.0.0.0完成。
研究结果
3.1 患者特征：15例患者中位年龄67岁（范围39-84岁），男性占53%；最常见原发部位为上颌骨（11例，73%）；UICC分期以IVA期最常见（10例，67%）；T分期以T4a最常见（10例，67%），N0者9例（60%）。
3.2 配准质量与定性评估：CT-MRI配准质量评为"好"者11/15（73%），"可接受"者4/15（27%），无"差"者。全部15例（100%）放射科医师均认为MRI较CT更适合GTV勾画；偏好MRI的最常见原因为区分黏膜肿胀与肿瘤组织更优（11/15，73%），其次为整体软组织对比度改善（10/15，67%）；3例（20%）因广泛金属伪影显著影响CT勾画而MRI尤具帮助；2例（13%）MRI可检出神经周围肿瘤播散而CT不清晰；3例（20%）MRI可改善眼眶内肿瘤延伸的勾画。CT的优势体现在3/15例（20%）皮质骨侵蚀评估。GTV_CT与GTV_MRI差异最常观察到的解剖区域为上颌窦（9/15，60%）。
3.3 肿瘤轮廓比较及与空间标注活检的关联：GTV_MRI显著大于GTV_CT（中位数28.3 ml vs. 16.8 ml，p = 0.02）；DSC中位数0.58（IQR 0.47-0.65），HD中位数16 mm（IQR 12-27 mm）。共获109个空间标注活检（每患者中位7个，范围5-10），其中19个来自8例患者呈肿瘤浸润，90个为阴性。19个肿瘤阳性活检中6个（31.6%）位于MRI-based GTV内，1个（5.3%）位于CT-based GTV内；5个肿瘤阳性活检仅位于MRI轮廓内而不在CT轮廓内（分别来自两名患者，3个与2个），无仅位于CT轮廓内者；按患者聚类校正后差异无统计学意义（聚类McNemar检验，p = 0.20）。患者水平上，至少一个肿瘤阳性活检位于轮廓内者MRI为3/8（37.5%；精确95% CI 8.5-75.5%），CT为1/8（12.5%；0.3-52.7%）。90个肿瘤阴性活检中，83个（92.2%）位于MRI轮廓外，80个（88.9%）位于CT轮廓外；3个仅位于MRI轮廓内、6个仅位于CT轮廓内（聚类McNemar检验，p = 0.53）。仅位于MRI轮廓内的活检（n = 8）中5个为肿瘤阳性；仅位于CT轮廓内的活检（n = 6）中无一为肿瘤阳性。
讨论部分总结
研究人员指出，既往文献主要关注TNM分期的诊断准确性，基于轮廓的CT与MRI比较虽在头颈部肿瘤中有报道，但本研究额外将影像衍生GTV与来自切缘的空间标注导航活检相关联，提供了在采样切缘位置上的空间分辨组织病理学参考，据其所知此类比较此前尚未开展。观察到的MRI中位GTV显著大于CT，但并非所有患者均如此（3/15例MRI-based GTV更小），且空间重叠仅为中等（DSC中位0.58），说明两种模态对肿瘤范围的显示不同，但不能据此判断哪种模态更准确反映真实范围；较大的MRI体积与既往证据相容，即MRI软组织对比度优越，尤其对骨髓浸润、神经周围播散及眼眶或颅底受累。基于MRI的轮廓包含的肿瘤阳性活检数量在数值上多于CT（6/19 vs. 1/19），但校正患者内聚类后差异无统计学意义，且多数肿瘤阳性活检（13/19）同样位于MRI轮廓之外，这些探索性发现提示MRI提供超出CT的额外信息。研究人员强调，这些活检不应等同于切缘状态（R-status），因其并非本分析的主要终点；活检部位残留肿瘤可源于初始切除时有意保留关键解剖结构以及术前影像在完整捕捉肿瘤范围方面的固有局限。CT在部分病例的皮质骨侵蚀定性评估中被认为更优，故MRI可能不会取代CT，二者应视为互补。DSC的异质性与可测量的HD说明轮廓差异的大小与位置在个体患者间差异显著，DSC可能高估较大且更球形肿瘤的一致性，HD则补充了边界特异性信息。为比较CT与MRI，研究人员有意采用刚性配准以避免肿瘤几何形态的人为变形；配准质量定性评价多数为好，但未定量评估CT-MRI配准精度，故不能排除残余配准误差对观察到的轮廓差异的贡献；约1 mm量级的导航精度亦可能影响邻近轮廓边界的活检位置分类。该影像学亚组分析刻画了CT与MRI在肿瘤可视化上的差异，MRI提供的额外信息可能支持在CT之外更频繁地使用MRI进行肿瘤勾画，但这仍属假设，尚缺乏确凿临床证据；关于MRI-based勾画临床相关性的更确切认识有待NAVIGATORR试验主要终点（导航引导手术中临床R0切除的数量）分析。研究优势在于标准化临床试验环境中的前瞻性设计、预定义方案的采集配准与分割、临床真实条件下的勾画以及三维定量指标与定性比较相结合。局限性包括：样本量仅15例；全部勾画与定性评估（含对MRI的偏好）由单一位经验丰富放射科医师完成，无法评估观察者间变异，对MRI的一致偏好反映单一阅片者判断，且CT与MRI的GTV差异无法与观察者内变异分离；尽管实施了标准化切缘活检（SCOBE），但未进行组织病理学全标本体积关联，而后者仍为金标准，故研究主要刻画模态间差异而无法确定影像的绝对准确性；未评估切缘状态、靶区定义与肿瘤学结局，故无法确立MRI-based勾画的临床获益；配准不确定性可能导致邻近轮廓边界的活检位置分类错误。
研究结论翻译
总之，在这项针对局部晚期面中部鳞状细胞癌的探索性前瞻性研究中，15例患者中12例的MRI-based GTV大于CT-based GTV，两种模态间空间重叠为中等。MRI-based轮廓覆盖的肿瘤阳性活检位置在数值上更多，但校正患者内聚类后差异无统计学意义。放射科医师在所有病例中均偏好MRI用于肿瘤可视化，而CT在皮质骨侵蚀方面仍具优势。这些发现表明CT与MRI提供关于肿瘤范围的互补信息，并为指南关于MRI和/或增强CT用于局部 staging 的推荐提供了进一步证据。MRI-based勾画能否改善手术或放疗规划及肿瘤学结局，仍有待阐明。
