肝臟三維重建的圖像美化對腹腔鏡小肝癌定位的影響研究*

譚凱 趙瑤瑤 賀小軍 杜錫林

(空軍軍醫大學第二附屬醫院 1.普通外科；2.繼續教務辦公室，陜西 西安 710038)

目前，肝臟的三維重建在臨床應用較為廣泛，便于外科醫生更好地理解肝臟病變與周圍結構和肝臟的位置空間關系，有助于提高手術的安全性和療效[1-6]。實施三維重建的技術人員主要有數字醫學公司的工程師、影像科醫師和外科醫師[7]。我們平時使用的三維重建圖像多經過圖像美化修飾的環節，與術中實際情況有一定的差別，具體根據肝臟體積大小、管道粗細、腫瘤的位置等可分為多個類別。本次研究的目的是分析肝臟三維重建的圖像美化對腹腔鏡小肝癌定位的影響。研究對象為肝包膜下小肝癌，闡述圖像美化對手術影響的初步經驗。

1 資料與方法

1.1 納入標準與排除標準 將2021年5月～2022年6月空軍軍醫大學第二附屬醫院普通外科二病區實施的123例經過三維重建的患者納入分析。納入標準：①符合肝癌診斷標準。②腹腔鏡肝癌手術。③小肝癌(單個癌結節最大直徑≤3 cm)[8]。④CT或MRI提示肝癌位于肝包膜下(圖1)。排除標準：①胃腸間質瘤、腹膜后脂肪肉瘤、副神經節瘤、神經鞘瘤、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CT或MRI檢查與手術時間間隔超過半個月的病例。⑤經放療、介入、體表超聲引導消融的小肝癌。本研究經過醫院倫理委員會批準(批號：TDLL-第202207-07號)。經過篩查后共有12名病例14個肝癌結節納入研究分析，患者一般情況，見表1。

圖1 患者MRI圖片Figure 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 通過入排標準篩查后，將三維圖像上小肝癌的位置與術中探查的實際情況進行對比研究。將三維重建的圖像定為圖像組，將術中探查的真實情況定為術野組，因兩組研究的同一對象，不做差異因素分析。小肝癌在肝臟表面可識別，判斷為肝包膜下，不可識別判斷為肝實質內(圖2)。通過查閱手術視頻、標本剖面圖與手術記錄，記錄術中瘤體實際情況，研究團隊將三維重建圖像與術中實際情況進行比較。三維重建的圖像根據重建人員的不同，分為工程師組與術者組，兩組差異因素分析無統計學差異，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，三維重建和術野Figure 2 MRI cross section, 3D image and surgical field of the same patient

表2 工程師組與術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 片源質量要求詳見《原發性肝癌三維可視化技術操作及診療規范(2020 版)》，MRI也可以作為片源進行重建[11-13]，CT或MRI動脈期重建動脈血管，門靜脈期重建肝癌與肝，延遲期重建肝靜脈，具體根據圖像質量決定。重建軟件為Myrian 64V1與IPS(V3.1.7.0)

軟件。分別由數字醫學軟件公司的工程師和術者進行圖像重建。

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域(如：肝臟、腫瘤等)的輪廓或涂抹感興趣區域，完成三維重建，之后通過軟件人工智能算法逐層擴大感興趣區域的范圍。②在增強CT或MRI的不同時像，進行重建(比如在動脈期圖像上重建動脈，在門靜脈期圖像上重建肝臟、腫瘤、門靜脈等)，然后將不同時像的圖像進行融合。③通過軟件人工智能算法識別相似的CT值區域自動成像。④間斷一定的層數勾勒或涂抹感興趣區域，進行多層的成像，直至完成整個重建。⑤以上過程包括對有明顯差錯的地方進行修改。

2 結果

14個肝癌結節位置如下：肝S8段2個，S6段3個，S5段1個，S4段5個，S3段2個，S1段1個。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，肝實質內7個。術中實際情況，位于肝包膜下13個，肝實質內1個。對于小肝癌的位置，圖像組與術野組對比有統計學差異(P=0.033)，工程師與術者進行三維重建的對比，差異無統計學意義(P>0.05)，見表3、4。

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

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

3 討論

肝臟三維重建的過程中涉及圖像美化修飾的環節，可能會引起三維圖像與術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]。《診療指南》要求在應用過程中對體積、立體空間距離測量誤差≤5%[11]。對于腹腔鏡視野下小肝癌的定位，誤差會引起手術規劃的變化和繁瑣的術前準備工作，甚至可能因為準備不充分，延期手術。

三維重建圖像美化是讓圖像看起來更光滑的一個過程，屬于醫學美學范疇[16-20]，無論是被用于交流還是展示，學者希望提供精美的圖片。三維重建原始圖像一般比較粗糙，無美學可言，如果采用多種圖像美化的技術，可能與真實情況明顯不符。如何應對圖像美化對術前規劃和手術的影響，目前尚未查閱到相關文獻。本次回顧性研究分析，主要探討三維重建的圖像美化對腹腔鏡視野下小肝癌的定位的影響，總結相關經驗。

本次研究發現對于CT或MRI定位肝包膜下病灶，圖像組與術野組有統計學差異，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系不符合實際情況。有1例術前MRI閱片肝癌位于肝包膜下，但術中卻發現位于肝實質內，原因是三維重建參考了MRI片的動脈期，肝腫瘤外的少量肝組織或瘤體假包膜因為動脈期的灌注異常，被識別為瘤體的一部分。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，技術人員對重要的管道進行重建，人工智能根據數據庫里面已有的標準數據進行匹配，重建Glisson 4級、5級以及更細的分支，圖像精美，但外科應用的價值與目前主流的數字醫學公司進行的三維重建意義相當。本次研究發現對于定位肝包膜下肝癌，工程師與術者進行圖像重建無統計學差異，但數字醫學公司工程師重建的圖像有25%符合實際情況，術者重建83.3%符合實際情況，數據上仍然有差異。因為單中心數量較少，擴大樣本量之后，統計學計算結果會有差異。術者為了準確定位病灶，規劃手術，在關鍵的區域重建更加符合MRI或CT原始片源。工程師因為缺乏手術的理念，重建的圖像與實際情況符合率低于術者重建的。將包膜下病灶重建為肝實質內的，術者不仔細閱讀原始片源，僅參考三維重建圖像，誤判病灶的位置，導致術前需要準備有助于定位的熒光腹腔鏡系統、腹腔鏡超聲等[21-22]。

因為小肝癌手術操作回旋的余地較大，出現誤差，尚可以術中處理，但以下的問題甚至會引起術式的變化：①重建后肝臟體積增大，殘余肝體積增大，導致了不宜手術的情況實施了切肝手術，增加了術后肝功能衰竭的風險[23-25]。②病灶周圍各種管道增粗，增加了術者的心理壓力，導致了手術切除的肝組織范圍小。③管道與病灶的關系，浸潤或擠壓，誤判必然引起了術式的變化[14-15]。

本研究顯示，術者進行三維重建的圖像更接近術中情況，也更注重實用。術者進行重建的同時規劃手術，對手術切緣和病灶定位有重要參考價值的解剖結構和臟器，遵循原始片源，進行局部的重點重建。

4 結論

在應用三維重建圖像時，參考CT、MRI二維圖像同樣重要。實施重建的工程師或影像科醫師應與術者合作，圖像才能達到美學與實用的目的。