大腿皮下脂肪客觀精準(zhǔn)評(píng)估模型的建立及其在脂肪抽吸術(shù)中的應(yīng)用

高華晨 楊琴 楊帆 李望舟 李靖 李躍軍

[摘要]目的：用醫(yī)學(xué)影像軟件處理大腿CT斷層掃描數(shù)據(jù)，建立精準(zhǔn)評(píng)估就醫(yī)者大腿皮下脂肪組織量化分布的三維模型，為脂肪抽吸大腿塑形提供術(shù)前評(píng)估及術(shù)后效果評(píng)價(jià)的客觀方法。方法：選取接受雙側(cè)大腿脂肪抽吸術(shù)的就醫(yī)者24例，將其術(shù)前及術(shù)后大腿CT掃描數(shù)據(jù)以DICOM格式導(dǎo)入Mimics軟件，利用軟件的圖像編輯及測(cè)量功能進(jìn)行建模和測(cè)量。結(jié)果：成功構(gòu)建大腿皮下脂肪組織三維立體數(shù)字化模型，能從不同視角觀察大腿的勻稱度和美觀度，并可分別獲得大腿皮下脂肪組織總體積及各亞單元部位脂肪分布特點(diǎn)；能直觀找出重點(diǎn)部位的關(guān)鍵平面，進(jìn)行關(guān)鍵平面的大腿圍度測(cè)量及不同點(diǎn)位脂肪厚度測(cè)量，并顯示脂肪和肌肉的構(gòu)成關(guān)系。結(jié)論：通過Mimics軟件能準(zhǔn)確構(gòu)建雙側(cè)大腿立體三維模型，實(shí)現(xiàn)大腿皮下脂肪組織的可視化、立體化及體積測(cè)量精準(zhǔn)化，為大腿脂肪抽吸術(shù)的術(shù)前評(píng)估、手術(shù)設(shè)計(jì)及術(shù)后效果評(píng)價(jià)提供可靠依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]脂肪抽吸術(shù)；三維模型；脂肪體積測(cè)量；可視化；精準(zhǔn)評(píng)估

[中圖分類號(hào)]R622? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A? ? [文章編號(hào)]1008-6455（2024）06-0001-05

Establishment of an Objective and Accurate Evaluation Model of Thigh Subcutaneous Fat and Its Application in Liposuction

GAO Huachen1， YANG Qin1， YANG Fan2， LI Wangzhou1， LI Jing1， LI Yuejun1

（ 1.Department of Burn and Plastic Surgery， the Second Affiliated Hospital of Air Force Medical University， Xi'an 710038， Shaanxi， China; 2. Department of Pathology， First Affiliated Hospital of the Army Medical University，

Chongqing 400038， China ）

Abstract： Objective? To establish a three-dimensional （3D） model for accurate evaluation of subcutaneous fat distribution in the thigh using medical image software， and to provide an objective method for preoperative assessment and postoperative evaluation of the effect of thigh liposuction. Methods? 24 patients who underwent bilateral thigh liposuction were selected. The preoperative and postoperative thigh CT scan data in DICOM format were imported into Mimics software， and modeling and measurements were performed using the software's image editing and measurement functions. Results? A 3D digital model of subcutaneous thigh fat tissue was successfully constructed， which could observe the symmetry and beauty of the thigh from different angles， and obtain the total volume and distribution characteristics of subcutaneous fat in each subunit area of the thigh. The key planes of the targeted areas could be found， and the thigh circumference and fat thickness at different positions could be measured， displaying the composition relationship between fat and muscle. Conclusion? The three-dimensional model of bilateral thighs can be accurately constructed by Mimics software， which can realize the visualization， three-dimensionalization and precise volume measurement of the subcutaneous fat tissue of the thighs and provide a reliable basis for preoperative evaluation， surgical design and postoperative evaluation of thigh fat aspiration.

Key words： liposuction; three-dimensional model; fat volume measurement; visualization; accurate evaluation

臨床上，因大腿粗大或外形不佳而尋求美容外科幫助的就醫(yī)者越來越多[1]。對(duì)于大腿脂肪堆積過多或分布不均導(dǎo)致的腿形不美觀，一般能通過脂肪抽吸手術(shù)獲得滿意的效果[2]。然而，對(duì)于腿部皮下脂肪不多卻因深部肌群肥大導(dǎo)致的大腿粗大者，往往難以用吸脂術(shù)矯正。因此，術(shù)前評(píng)估就醫(yī)者腿部皮下脂肪的數(shù)量、分布及其對(duì)大腿外形的影響程度具有十分重要的臨床價(jià)值。目前臨床上常用肉眼觀察和腿圍測(cè)量的方法進(jìn)行大腿外形的美學(xué)評(píng)估，用手捏檢查（Pinch test）進(jìn)行脂肪厚度的測(cè)量。由于腿部的解剖學(xué)特殊性[3]，僅靠手捏的感覺有時(shí)不易分清脂肪與肌肉軟組織，也難以準(zhǔn)確測(cè)量大腿眾多解剖要點(diǎn)的脂肪厚度，更無法準(zhǔn)確估計(jì)大腿皮下脂肪的固有數(shù)量及預(yù)測(cè)擬吸出的脂肪量。手術(shù)醫(yī)生在術(shù)前評(píng)估和手術(shù)時(shí)往往在很大程度上依靠個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，容易出現(xiàn)吸脂不足或過度抽吸問題。本研究采用數(shù)字化技術(shù)，將就醫(yī)者大腿部斷層掃描數(shù)據(jù)經(jīng)醫(yī)學(xué)專業(yè)影像軟件處理，建立3D透明可視化模型，用于直觀、立體地評(píng)估皮下脂肪的量化分布及其與大腿外形的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并通過測(cè)量模塊獲取圍度、厚度、面積及體積等量化指標(biāo)，以期為提高大腿脂肪抽吸術(shù)的精確性、效果評(píng)價(jià)和科研教學(xué)提供新的方法，具體如下。

1? 資料和方法

1.1 一般資料：選取2020年8月-2022年3月筆者科室行大腿脂肪抽吸術(shù)就醫(yī)者24例，均為女性，年齡24～33歲，BMI 21.34～24.96 kg/m?。納入標(biāo)準(zhǔn)：①行大腿脂肪抽吸術(shù)；②年齡大于18歲；③術(shù)前、術(shù)后均行大腿部CT斷層掃描。排除標(biāo)準(zhǔn)：①合并全身系統(tǒng)性疾病；②CT掃描數(shù)據(jù)缺失、圖像范圍不全；③臨床資料不完備。本研究已獲得醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有就醫(yī)者均簽署知情同意書。

1.2 操作平臺(tái)：計(jì)算機(jī)配置為Windows11操作系統(tǒng)，Intel（R） Core（TM） i5-10210U CPU @ 1.60GHz 2.11 GHz處理器，16.0 GB內(nèi)存，影像處理軟件為Mimics Medical 21.0。

1.3 方法

1.3.1 整體外觀三維模型的構(gòu)建：將DICOM格式的CT斷層掃描數(shù)據(jù)導(dǎo)入專業(yè)影像處理軟件中，根據(jù)脂肪和肌肉組織的衰減特征分別設(shè)置閾值-205～-51 HU、-5～-135 HU[4]，使用Threshold工具對(duì)圖像進(jìn)行閾值分割，分割后用Region Grow工具進(jìn)行區(qū)域增長，提取脂肪和肌肉組織圖像并保存為蒙版；利用Smooth Mask和Smart Fill工具對(duì)蒙版進(jìn)行光滑和填充孔洞處理，填補(bǔ)其中微小空缺部分；接著使用Edit Masks和Multiple Slice Edit工具對(duì)蒙版手動(dòng)進(jìn)行單層和多層修飾，去除混雜信號(hào)影響；最后用Calculate Part工具將蒙版構(gòu)建為整體外觀三維模型。

1.3.2 精準(zhǔn)測(cè)量三維模型的構(gòu)建：在上述得到的整體外觀三維模型基礎(chǔ)上，去除肌肉及肌間脂肪等非皮下脂肪組織部分，沿著模型的臀溝和腹股溝邊緣，將模型中會(huì)陰部及臀部皮下脂肪組織分割并去除，提取出左、右大腿皮下脂肪組織模型并保存；按照《人體測(cè)量方法》第二版[5]中對(duì)下肢圍度的定義，找出大腿最大圍、大腿中間圍和大腿最小圍所在處，沿3個(gè)圍度平面將模型分割為上段、中段及下段3個(gè)部分，分別標(biāo)記3種顏色，左右共6個(gè)部分；同理在左右兩側(cè)按股骨走向分別建立1個(gè)矢狀面，沿此平面將模型分割為內(nèi)側(cè)和外側(cè)2個(gè)部分，分別標(biāo)記2種顏色，左右共4個(gè)部分。

1.3.3 數(shù)據(jù)測(cè)量：利用3D Properties工具分別計(jì)算左、右大腿皮下脂肪組織的總體積及各部分脂肪體積，單位為毫升（ml）；根據(jù)模型結(jié)合冠狀面CT圖像，找到大腿最大圍、大腿中間圍和大腿最小圍等關(guān)鍵平面和點(diǎn)位，對(duì)各個(gè)平面和點(diǎn)位的大腿圍度、脂肪厚度和面積等進(jìn)行測(cè)量，單位為厘米（cm）、平方厘米（cm2）。

2? 結(jié)果

2.1 大腿皮下脂肪組織整體外觀三維模型：本研究成功構(gòu)建了24例女性就醫(yī)者的大腿皮下脂肪組織三維模型，每個(gè)模型都可以實(shí)現(xiàn)大腿皮下脂肪組織透明可視，清晰地展示大腿皮下脂肪組織分布和形態(tài)，可以通過旋轉(zhuǎn)、縮放、平移等操作觀察不同視角大腿的勻稱度和美觀度，發(fā)現(xiàn)影響美觀的潛在位點(diǎn)，立體感和真實(shí)性強(qiáng)。通過觀察還可以大致判斷脂肪和肌肉結(jié)構(gòu)比例關(guān)系，明確大腿粗大畸形是否為深部肌群肥大導(dǎo)致，對(duì)于術(shù)前評(píng)估和術(shù)后效果比較評(píng)價(jià)有著更加直觀的呈現(xiàn)效果，見圖1。

2.2 大腿皮下脂肪組織體積精準(zhǔn)測(cè)量三維模型：將上述三維模型中臀部和會(huì)陰部分割去除后，成功獲得精準(zhǔn)測(cè)量模型?？梢杂^察到各部分脂肪分布差異，通過測(cè)量可以得到左、右大腿皮下脂肪組織總體積及上段、中段、下段、內(nèi)側(cè)、外側(cè)各部分脂肪組織體積，結(jié)果見表1、圖2。

2.3 大腿關(guān)鍵點(diǎn)位脂肪厚度的測(cè)量：通過對(duì)模型和CT圖像的觀察比較，可以找出大腿上段最大寬度、最大脂肪厚度及大腿中段最大脂肪厚度等關(guān)鍵點(diǎn)位，用軟件MEASURE模塊中的Distance工具，可以對(duì)其進(jìn)行測(cè)量和標(biāo)記，見圖3～4。

2.4 關(guān)鍵平面大腿圍度及脂肪厚度的測(cè)量：通過軟件MEASURE模塊中的Distance和Area工具，可以測(cè)量得到大腿最大圍、大腿中間圍和大腿最小圍3個(gè)平面大腿圍度、脂肪面積及前、前外、外、后外、后、后內(nèi)、內(nèi)、前內(nèi)側(cè)8個(gè)點(diǎn)位脂肪厚度，操作簡便易行且結(jié)果精確，見圖5。

2.5 典型病例：某女，33歲，身高160 cm，體重55 kg，BMI為21.48 kg/m?，于2021年2月在筆者科室行大腿脂肪抽吸術(shù)。術(shù)前1 d和術(shù)后2周行大腿部位CT檢查，按上述方法構(gòu)建皮下脂肪組織三維模型進(jìn)行觀察和測(cè)量。與術(shù)前比較，術(shù)后大腿外觀和脂肪含量存在明顯差異，大腿最大圍和大腿中間圍分別減少2～3 cm和4～5 cm，大腿上段和中段平均脂肪厚度均減少1 cm左右，手術(shù)效果較好。見表2、圖6～7。

3? 討論

隨著人民生活水平的不斷提高，人們對(duì)美的追求不僅僅是有良好的面部容貌，還包括形體的美觀。全身肥胖和局部脂肪堆積是影響形體美的重要因素，通過限制飲食和體育鍛煉等傳統(tǒng)減脂方法可以達(dá)到減少全身脂肪的目的[6]，但是眾多減肥失敗者和存在局部脂肪堆積者往往需要通過脂肪抽吸術(shù)等方法達(dá)到形體美的目標(biāo)[7]。因此，脂肪抽吸術(shù)發(fā)展至今，已成為全球最受歡迎的美容手術(shù)方式之一，隨著麻醉方法、液體管理和手術(shù)設(shè)備等的改進(jìn)，其安全性和有效性也已十分可靠[8-9]。據(jù)美國美容學(xué)會(huì)報(bào)告，僅在2021年度美國就有超過491 000例就醫(yī)者接受了脂肪抽吸術(shù)，且具有非常低的并發(fā)癥發(fā)生率[10-14]。其中雙側(cè)大腿部位的脂肪抽吸塑形手術(shù)是具有相當(dāng)挑戰(zhàn)性的，全面準(zhǔn)確的術(shù)前評(píng)估（尤其對(duì)雙側(cè)大腿皮下脂肪組織分布和脂肪含量的評(píng)估）對(duì)于降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、減少并發(fā)癥及提升手術(shù)效果和就醫(yī)者滿意度有著至關(guān)重要的作用[15-16]。缺乏客觀直接的數(shù)據(jù)支持，容易導(dǎo)致評(píng)估結(jié)果不夠全面和準(zhǔn)確，甚至導(dǎo)致手術(shù)效果不理想和多次手術(shù)，降低就醫(yī)者滿意度。因此，探索大腿皮下脂肪量化分布的可視化、精準(zhǔn)化和個(gè)體化方法，對(duì)增強(qiáng)雙側(cè)大腿塑形美容手術(shù)的術(shù)前評(píng)估充分性和提高手術(shù)效果具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

目前臨床上常用視覺檢查、皮膚掐捏試驗(yàn)和測(cè)量腿圍等方法對(duì)就醫(yī)者進(jìn)行美學(xué)評(píng)估，這些方法雖然簡單方便，但是不夠準(zhǔn)確[17]。尤其對(duì)于大腿而言，其解剖結(jié)構(gòu)不同于腰腹部和上臂，大腿皮膚及皮下組織緊實(shí)致密[18]，皮膚掐捏試驗(yàn)難以奏效，即使結(jié)合測(cè)量腿圍也難以明確皮下脂肪和肌肉比例關(guān)系，不能判斷大腿粗大是否為深部肌肉肥大所致。此外，評(píng)估人體脂肪含量的參數(shù)還包括BMI、體脂率和皮褶厚度等，然而這些指標(biāo)通常反映的是全身脂肪情況，以脂肪體積為評(píng)價(jià)目標(biāo)的研究在國內(nèi)鮮有報(bào)道。近年來，三維表面成像技術(shù)被廣泛應(yīng)用于整形外科[19-21]，Li Z等[22]利用三維表面成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)大腿體積的客觀量化，并通過就醫(yī)者術(shù)后大腿體積變化率等參數(shù)客觀評(píng)價(jià)了脂肪抽吸術(shù)的效果，這種方法雖然也能夠快速準(zhǔn)確地構(gòu)建大腿整體外觀三維模型，但是該模型無法呈現(xiàn)大腿內(nèi)部結(jié)構(gòu)，只是通過術(shù)后大腿體積的變化率間接反映大腿皮下脂肪體積，對(duì)于脂肪抽吸術(shù)術(shù)前脂肪含量和分布特征的評(píng)估也許并不準(zhǔn)確。CT和MRI被公認(rèn)為脂肪測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)[23]，然而二維圖像相對(duì)于三維模型來講無法呈現(xiàn)立體的輪廓，不夠直觀。

本研究利用就醫(yī)者斷層掃描數(shù)據(jù)成功構(gòu)建了大腿皮下脂肪透明可視化三維模型，并對(duì)大腿皮下脂肪組織體積及關(guān)鍵平面和點(diǎn)位脂肪厚度進(jìn)行了精確測(cè)量，其應(yīng)用價(jià)值和意義在于：①實(shí)現(xiàn)了對(duì)大腿皮下脂肪組織的可視化、立體化，可以更加直觀、立體地觀察大腿皮下脂肪組織分布情況及其與肌肉組織間的結(jié)構(gòu)比例關(guān)系，通過觀察可以進(jìn)一步評(píng)估脂肪分布異常對(duì)腿部外形不美觀的影響程度；②通過精準(zhǔn)模型的測(cè)量，可以獲得每側(cè)大腿皮下脂肪總體積及各解剖分區(qū)亞單元的脂肪堆積量等客觀精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，為預(yù)估脂肪可抽吸量及術(shù)中量化掌控吸脂量提供參考，有利于減少吸脂不足、吸脂過量及兩側(cè)吸脂不對(duì)稱、亞部位吸脂不均衡的發(fā)生率，指導(dǎo)手術(shù)精準(zhǔn)操作；③通過構(gòu)建術(shù)后大腿皮下脂肪組織三維模型，可以與術(shù)前三維模型進(jìn)行比較觀察和測(cè)量，客觀呈現(xiàn)手術(shù)效果，補(bǔ)充完善了術(shù)后效果比較評(píng)價(jià)的指標(biāo)和方法。

綜上所述，大腿皮下脂肪客觀精準(zhǔn)評(píng)估模型的建立為大腿脂肪抽吸術(shù)的術(shù)前評(píng)估、手術(shù)規(guī)劃與設(shè)計(jì)和術(shù)后效果比較評(píng)價(jià)提供了更精準(zhǔn)的客觀數(shù)據(jù)支持，可以提高手術(shù)的精準(zhǔn)性和安全性，提升就醫(yī)者滿意度。本研究的局限性在于需要對(duì)就醫(yī)者雙大腿全段進(jìn)行CT掃描，具有一定的放射性，且檢查時(shí)就醫(yī)者處于仰臥位，由于自體重力原因大腿后側(cè)脂肪易發(fā)生一定程度的擠壓變形，三維模型呈現(xiàn)效果與站立時(shí)實(shí)際觀察到的大腿外形有略微偏差。后續(xù)研究將在對(duì)就醫(yī)者進(jìn)行CT掃描時(shí)擺正就醫(yī)者體位，盡量避免大腿后側(cè)脂肪受到擠壓，同時(shí)納入更多樣本，探索通過單個(gè)或幾個(gè)截面脂肪面積預(yù)測(cè)脂肪體積和分布的可行性，減少放射劑量，降低時(shí)間經(jīng)濟(jì)成本。

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[收稿日期]2023-06-14

本文引用格式：高華晨，楊琴，楊帆，等.大腿皮下脂肪客觀精準(zhǔn)評(píng)估模型的建立及其在脂肪抽吸術(shù)中的應(yīng)用[J].中國美容醫(yī)學(xué)，2024，33（6）：1-5.