肝臟三維重建的圖像美化對(duì)腹腔鏡小肝癌定位的影響研究*

譚凱 趙瑤瑤 賀小軍 杜錫林

(空軍軍醫(yī)大學(xué)第二附屬醫(yī)院 1.普通外科；2.繼續(xù)教務(wù)辦公室，陜西 西安 710038)

目前，肝臟的三維重建在臨床應(yīng)用較為廣泛，便于外科醫(yī)生更好地理解肝臟病變與周圍結(jié)構(gòu)和肝臟的位置空間關(guān)系，有助于提高手術(shù)的安全性和療效[1-6]。實(shí)施三維重建的技術(shù)人員主要有數(shù)字醫(yī)學(xué)公司的工程師、影像科醫(yī)師和外科醫(yī)師[7]。我們平時(shí)使用的三維重建圖像多經(jīng)過(guò)圖像美化修飾的環(huán)節(jié)，與術(shù)中實(shí)際情況有一定的差別，具體根據(jù)肝臟體積大小、管道粗細(xì)、腫瘤的位置等可分為多個(gè)類別。本次研究的目的是分析肝臟三維重建的圖像美化對(duì)腹腔鏡小肝癌定位的影響。研究對(duì)象為肝包膜下小肝癌，闡述圖像美化對(duì)手術(shù)影響的初步經(jīng)驗(yàn)。

1 資料與方法

1.1 納入標(biāo)準(zhǔn)與排除標(biāo)準(zhǔn) 將2021年5月～2022年6月空軍軍醫(yī)大學(xué)第二附屬醫(yī)院普通外科二病區(qū)實(shí)施的123例經(jīng)過(guò)三維重建的患者納入分析。納入標(biāo)準(zhǔn)：①符合肝癌診斷標(biāo)準(zhǔn)。②腹腔鏡肝癌手術(shù)。③小肝癌(單個(gè)癌結(jié)節(jié)最大直徑≤3 cm)[8]。④CT或MRI提示肝癌位于肝包膜下(圖1)。排除標(biāo)準(zhǔn)：①胃腸間質(zhì)瘤、腹膜后脂肪肉瘤、副神經(jīng)節(jié)瘤、神經(jīng)鞘瘤、脾臟腫瘤、門靜脈高壓癥。②肝血管瘤、肝囊腫、肝炎性假瘤。③中肝癌、大肝癌、巨塊型肝癌。④腹部增強(qiáng)CT或MRI檢查與手術(shù)時(shí)間間隔超過(guò)半個(gè)月的病例。⑤經(jīng)放療、介入、體表超聲引導(dǎo)消融的小肝癌。本研究經(jīng)過(guò)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(批號(hào)：TDLL-第202207-07號(hào))。經(jīng)過(guò)篩查后共有12名病例14個(gè)肝癌結(jié)節(jié)納入研究分析，患者一般情況，見表1。

圖1 患者M(jìn)RI圖片F(xiàn)igure 1 MRI image of the patient

表1 12例病例的臨床特征Table 1 Clinical features in 12 cases

1.2 研究分組 通過(guò)入排標(biāo)準(zhǔn)篩查后，將三維圖像上小肝癌的位置與術(shù)中探查的實(shí)際情況進(jìn)行對(duì)比研究。將三維重建的圖像定為圖像組，將術(shù)中探查的真實(shí)情況定為術(shù)野組，因兩組研究的同一對(duì)象，不做差異因素分析。小肝癌在肝臟表面可識(shí)別，判斷為肝包膜下，不可識(shí)別判斷為肝實(shí)質(zhì)內(nèi)(圖2)。通過(guò)查閱手術(shù)視頻、標(biāo)本剖面圖與手術(shù)記錄，記錄術(shù)中瘤體實(shí)際情況，研究團(tuán)隊(duì)將三維重建圖像與術(shù)中實(shí)際情況進(jìn)行比較。三維重建的圖像根據(jù)重建人員的不同，分為工程師組與術(shù)者組，兩組差異因素分析無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，見表2。肝臟分段采用Couinaud分段法[10]。

圖2 同一患者的MRI橫斷面，三維重建和術(shù)野Figure 2 MRI cross section, 3D image and surgical field of the same patient

表2 工程師組與術(shù)者組的差異因素比較Table 2 Different factors between engineer group and operator group

1.3 肝臟三維重建的片源要求與重建人員 片源質(zhì)量要求詳見《原發(fā)性肝癌三維可視化技術(shù)操作及診療規(guī)范(2020 版)》，MRI也可以作為片源進(jìn)行重建[11-13]，CT或MRI動(dòng)脈期重建動(dòng)脈血管，門靜脈期重建肝癌與肝，延遲期重建肝靜脈，具體根據(jù)圖像質(zhì)量決定。重建軟件為Myrian 64V1與IPS(V3.1.7.0)

軟件。分別由數(shù)字醫(yī)學(xué)軟件公司的工程師和術(shù)者進(jìn)行圖像重建。

1.4 三維重建與圖像美化的方法 ①重建人員在CT或MRI橫斷面圖上逐層勾勒出感興趣區(qū)域(如：肝臟、腫瘤等)的輪廓或涂抹感興趣區(qū)域，完成三維重建，之后通過(guò)軟件人工智能算法逐層擴(kuò)大感興趣區(qū)域的范圍。②在增強(qiáng)CT或MRI的不同時(shí)像，進(jìn)行重建(比如在動(dòng)脈期圖像上重建動(dòng)脈，在門靜脈期圖像上重建肝臟、腫瘤、門靜脈等)，然后將不同時(shí)像的圖像進(jìn)行融合。③通過(guò)軟件人工智能算法識(shí)別相似的CT值區(qū)域自動(dòng)成像。④間斷一定的層數(shù)勾勒或涂抹感興趣區(qū)域，進(jìn)行多層的成像，直至完成整個(gè)重建。⑤以上過(guò)程包括對(duì)有明顯差錯(cuò)的地方進(jìn)行修改。

2 結(jié)果

14個(gè)肝癌結(jié)節(jié)位置如下：肝S8段2個(gè)，S6段3個(gè)，S5段1個(gè)，S4段5個(gè)，S3段2個(gè)，S1段1個(gè)。CT或MRI均提示小肝癌位于肝包膜下。三維重建圖像提示小肝癌位于肝包膜下7個(gè)，肝實(shí)質(zhì)內(nèi)7個(gè)。術(shù)中實(shí)際情況，位于肝包膜下13個(gè)，肝實(shí)質(zhì)內(nèi)1個(gè)。對(duì)于小肝癌的位置，圖像組與術(shù)野組對(duì)比有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.033)，工程師與術(shù)者進(jìn)行三維重建的對(duì)比，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見表3、4。

表3 圖像組與術(shù)野組的對(duì)比[n,n(×10-2)]Table 3 Comparison of the image group with the surgical field group

表4 工程師與術(shù)者進(jìn)行三維重建的對(duì)比[n,n(×10-2)]Table 4 Comparison of engineers and surgeons performing three-dimensional reconstructions

3 討論

肝臟三維重建的過(guò)程中涉及圖像美化修飾的環(huán)節(jié)，可能會(huì)引起三維圖像與術(shù)中情況有一定的誤差，誤差的原因是由于人工和人工智能所致[14-15]?！对\療指南》要求在應(yīng)用過(guò)程中對(duì)體積、立體空間距離測(cè)量誤差≤5%[11]。對(duì)于腹腔鏡視野下小肝癌的定位，誤差會(huì)引起手術(shù)規(guī)劃的變化和繁瑣的術(shù)前準(zhǔn)備工作，甚至可能因?yàn)闇?zhǔn)備不充分，延期手術(shù)。

三維重建圖像美化是讓圖像看起來(lái)更光滑的一個(gè)過(guò)程，屬于醫(yī)學(xué)美學(xué)范疇[16-20]，無(wú)論是被用于交流還是展示，學(xué)者希望提供精美的圖片。三維重建原始圖像一般比較粗糙，無(wú)美學(xué)可言，如果采用多種圖像美化的技術(shù)，可能與真實(shí)情況明顯不符。如何應(yīng)對(duì)圖像美化對(duì)術(shù)前規(guī)劃和手術(shù)的影響，目前尚未查閱到相關(guān)文獻(xiàn)。本次回顧性研究分析，主要探討三維重建的圖像美化對(duì)腹腔鏡視野下小肝癌的定位的影響，總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。

本次研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于CT或MRI定位肝包膜下病灶，圖像組與術(shù)野組有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，主要的原因是圖像組為了制圖更為精美，病灶與肝臟的位置關(guān)系不符合實(shí)際情況。有1例術(shù)前MRI閱片肝癌位于肝包膜下，但術(shù)中卻發(fā)現(xiàn)位于肝實(shí)質(zhì)內(nèi)，原因是三維重建參考了MRI片的動(dòng)脈期，肝腫瘤外的少量肝組織或瘤體假包膜因?yàn)閯?dòng)脈期的灌注異常，被識(shí)別為瘤體的一部分。這提示肝包膜下或臨近肝包膜下腫瘤應(yīng)在CT、 MRI的門脈期或MRI肝膽期重建成像。

目前，肝臟三維重建制圖最為精美的是日本富士公司，技術(shù)人員對(duì)重要的管道進(jìn)行重建，人工智能根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)里面已有的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，重建Glisson 4級(jí)、5級(jí)以及更細(xì)的分支，圖像精美，但外科應(yīng)用的價(jià)值與目前主流的數(shù)字醫(yī)學(xué)公司進(jìn)行的三維重建意義相當(dāng)。本次研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于定位肝包膜下肝癌，工程師與術(shù)者進(jìn)行圖像重建無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，但數(shù)字醫(yī)學(xué)公司工程師重建的圖像有25%符合實(shí)際情況，術(shù)者重建83.3%符合實(shí)際情況，數(shù)據(jù)上仍然有差異。因?yàn)閱沃行臄?shù)量較少，擴(kuò)大樣本量之后，統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算結(jié)果會(huì)有差異。術(shù)者為了準(zhǔn)確定位病灶，規(guī)劃手術(shù)，在關(guān)鍵的區(qū)域重建更加符合MRI或CT原始片源。工程師因?yàn)槿狈κ中g(shù)的理念，重建的圖像與實(shí)際情況符合率低于術(shù)者重建的。將包膜下病灶重建為肝實(shí)質(zhì)內(nèi)的，術(shù)者不仔細(xì)閱讀原始片源，僅參考三維重建圖像，誤判病灶的位置，導(dǎo)致術(shù)前需要準(zhǔn)備有助于定位的熒光腹腔鏡系統(tǒng)、腹腔鏡超聲等[21-22]。

因?yàn)樾「伟┦中g(shù)操作回旋的余地較大，出現(xiàn)誤差，尚可以術(shù)中處理，但以下的問(wèn)題甚至?xí)鹦g(shù)式的變化：①重建后肝臟體積增大，殘余肝體積增大，導(dǎo)致了不宜手術(shù)的情況實(shí)施了切肝手術(shù)，增加了術(shù)后肝功能衰竭的風(fēng)險(xiǎn)[23-25]。②病灶周圍各種管道增粗，增加了術(shù)者的心理壓力，導(dǎo)致了手術(shù)切除的肝組織范圍小。③管道與病灶的關(guān)系，浸潤(rùn)或擠壓，誤判必然引起了術(shù)式的變化[14-15]。

本研究顯示，術(shù)者進(jìn)行三維重建的圖像更接近術(shù)中情況，也更注重實(shí)用。術(shù)者進(jìn)行重建的同時(shí)規(guī)劃手術(shù)，對(duì)手術(shù)切緣和病灶定位有重要參考價(jià)值的解剖結(jié)構(gòu)和臟器，遵循原始片源，進(jìn)行局部的重點(diǎn)重建。

4 結(jié)論

在應(yīng)用三維重建圖像時(shí)，參考CT、MRI二維圖像同樣重要。實(shí)施重建的工程師或影像科醫(yī)師應(yīng)與術(shù)者合作，圖像才能達(dá)到美學(xué)與實(shí)用的目的。