CT圖像數字化自動測量腹壁皮下動脈穿支皮瓣在乳腺再造術術前評估的應用

譚 勇，吳 丹，劉代洪，張 菁，楊 露，林 檬，張久權

(重慶大學附屬腫瘤醫院影像科 400030)

腹壁皮下動脈穿支皮瓣(deep inferior epigastric flap，DIEP)游離自體皮瓣重建技術是乳腺癌患者術后乳房重塑最主要的技術手段，術后患者有較高的接受度和滿意度[1-2]。皮瓣穿支血管的選擇將直接影響皮瓣的血供，是保證DIEP手術成功率的一個關鍵點[3]。計算機斷層血管造影術(computed tomographic angiography，CTA)被認為是DIEP自體乳房再造術穿支血管成像及術前計劃設計的首選技術及金標準[4-5]。CTA能夠對一系列手術步驟進行詳細規劃，從而縮短手術時間并改善手術結果[6]。有研究表明，DIEP術前使用CTA選擇皮瓣最佳穿支時，最重要的信息依次為穿支靜脈直徑、穿支點在皮瓣內的位置和穿支動脈直徑，臍下的穿支常常作為優先選擇[7]。

目前，對于CTA穿支血管的顯示及生成適合臨床使用的3D重組圖像，主要依賴后處理軟件生成“穿支血管分布圖”，以協助臨床醫生對合適的穿支、供體部位和皮瓣做出選擇[8-10]。這些后處理軟件包括Syngo InSpace 4D(德國Siemens公司)、VoNaviX(德國IVS Technology公司)及Osirix(瑞士Pixmeo公司)等[9]。然而，臨床選擇皮瓣最為關切的血管直徑、穿支點在皮瓣內的位置及與體表標記點肚臍的位置關系，仍然依靠影像科醫生的手動測量，主觀性較強且工作效率很低。而DIEP數字化后處理軟件syngo via Frontier-Deep flap plan (德國Siemens公司)可實現對穿支血管位置的自動化測量，將標記出的所有穿支點全景式展示在3D視圖模型中。本研究擬將其與人工手動測量進行對比，分析二者測量的準確性、所耗時長及臨床對兩種測量模式所提供信息的滿意度評價，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

(1)體模測量：使用人體模型BOU/CPR100(上海博友科教儀器設備有限公司)，以直徑約2 mm的維生素AD軟膠囊于左右腹壁各隨機設置5個標記點(共10個標記點)，標記點設置范圍參考既往研究發現的腹壁下穿支動脈的穿出點位置[11-12]。在模型上以肚臍為體表參考點，使用實物標尺測量并記錄各標記點對應參考點的位置信息(與肚臍的垂直上下徑及左右徑)共計20個測量值，作為各標記點位置信息的實際值(標準測值)，見圖1。(2)人體測量：選取本院2015年11月11日至2021年3月19日擬行DIEP自體乳房再造術的乳腺癌患者33例，年齡33～62歲，平均(42±6)歲，采用DIEP標準化掃描協議[9]完成掃描及數據采集。本研究經本院倫理委員會審核通過(倫理編號：CZLS2021175-A)。

圖1 模型設置的標記點及實際值測量

1.2 方法

1.2.1CTA掃描

使用西門子Somatom Drive(德國Siemens公司)雙源CT進行掃描，采用DIEP標準化掃描協議(模型僅掃描協議中平掃部分)?；颊哐雠P位足先進，手臂上舉至頭頂。掃描范圍由恥骨聯合至劍突，覆蓋完整腹部。采用雙源螺旋CT血管掃描模式；探測器使用64排探測器×0.6 mm準直器寬度；螺距0.9；球管旋轉速度0.37 s；管電壓120 kV；管電流180 mA；使用標準血管算法重建，卷積核I30f；對比劑使用碘普羅胺注射液370(碘濃度370 mg/mL)，以4.0 mL/s的速率推注約90 mL，于對比劑注射完后以相同速率推注生理鹽水30 mL；動脈期采用股動脈監測觸發，觸發閾值為100 HU。

1.2.2圖像后處理及測量

將掃描所得1 mm層厚無間距橫軸位原始圖像數據傳輸至工作站。(1)人體模型的測量：自動測量使用數字化后處理軟件(syngo via Frontier-Deep flap plan)標識出人體模型的參考點及設置的標記點。由軟件自動得出各標記點相對于參考點的位置信息(垂直上下徑及左右徑)并以3D容積再現模型展示，見圖2；手動測量則由一位主管技師用工作站中標尺線對所有位置信息作手動畫線測值并記錄。(2)患者數據的測量：由具有血管診斷經驗的1名主治醫師和1名副主任醫師獨自觀察，并對每例患者選出兩支最大腹壁動脈穿支(共計66個穿支點)。當兩位醫師意見不一致時，由兩位醫師協商并達成一致結果。然后，測量選出最大穿支動脈的穿支點位置信息(與肚臍的垂直左右徑、上下徑、深度)。上述數據測量均由熟練掌握后處理及測量軟件的同一主管技師完成，分別記錄軟件自動測值及人工手動畫線測值兩者耗時，見圖3。

此外，由兩位具有DIEP自體乳房再造術資質的臨床醫師分別對數字化自動測量、手動測量所得圖像、測值等信息及臨床價值進行整體評價，包括實用性、直觀性、全景視圖、3D視圖4個參數。并分別以-：不能滿足；+：部分滿足；++：基本滿足；+++：完全滿足，進行評分。

1.3 統計學處理

A：模型斷層圖像標記點1的識別；B：模型3D重建成像顯示標記點1的自動測值(黑色箭頭：參考點肚臍；藍色箭頭：標記點1)；C：模型3D顯示所有標記點。

A、B：患者斷層圖像穿支點左右徑及上下徑的手動測量；C：患者斷層圖像穿支點標識；D：該標記點數字化后處理自動測量值的3D顯示；E：患者多個主要穿支點分布情況的3D顯示。

2 結 果

2.1 測量準確性

模型設置的10個標記點共計20個位置信息(與肚臍的垂直左右徑、上下徑)測量值(實際值)、數字化后處理軟件(syngo via Frontier-Deep flap plan)自動測值和操作者手動測值分別為(3.51±1.85)、(3.68±1.84)、(3.65±1.84)cm，差異無統計學意義(F=0.954，P>0.05)。

2.2 測量效率對比

所有33例患者選取的66個穿支點均能清晰顯示、識別及測量。數字化后處理軟件自動測量單支血管耗時為(67.89±9.86)s(自動測量耗時包含軟件打開時間),較手動測量耗時[(106.00±10.13)s]縮短，差異有統計學意義(P<0.001)，且每單支腹壁穿支動脈自動測量平均耗時與手動測量平均耗時之差為[Δt=(42.5±9.4)s]；數字化后處理軟件自動測量與操作者手動測量的左右徑測值、上下徑測值及深度測值均無明顯差異(P>0.05)，見表1。典型病例：患者女，年齡35歲，對8支主要穿支點分別采用自動和手動兩種方式測量并計時，自動測量耗時248 s，手動測量耗時904 s，該患者自動測量節約耗時約11 min，見圖4。

2.3 臨床醫師滿意度評價

經臨床醫師對兩種測量方法所提供測值、圖像及其他附加信息量進行評價，數字化自動測量各項參數均優于手動測量，見表2。

表1 患者最大穿支點位置信息

A、B：手動測量；C、D：自動測量。

表2 兩種測量方法臨床滿意度評價

3 討 論

在普通外科的許多領域，準確了解和理解患者的解剖結構和所有細節(如脈管系統)是外科決策的關鍵。每側腹壁一般發出5～7個較大穿支動脈，DIEP在切除過程中一般保留 1～3個主要的皮膚血管穿支[13]，對復雜解剖結構常規橫斷面成像的解釋需要較強的空間推理能力，臨床上較為困難且容易出錯[14]。DIEP穿支血管變異較大，手術難點在于如何準確、快速、安全地解剖出最適合乳房再造的穿支血管。傳統方式下醫師通過術中解剖探查各穿支情況，綜合評估后選擇保留最佳穿支，其耗時較長，對醫師的技術與經驗要求很高[15]。因此，需要對每例患者行術前檢查，了解其血管在周圍組織和皮瓣中的走行和分布，從而遴選出最佳穿支，并制訂適宜的手術方案，最大限度地規避因個體差異和解剖變異帶來的手術不確定性和手術失敗風險，縮短手術時間，同時提高皮瓣的存活率[16]。

本研究所采用的數字化自動測量軟件可構建3D立體穿支模型，直觀地為臨床決策提供豐富的附加信息，并可有效避免術中設計皮瓣的不穩定性，從而降低手術風險和縮短手術時長。對于皮瓣穿支點位置信息的量化測量，該方法具有可靠性高、對操作者水平依賴性低、更加客觀等優點，且測量效率也得到非常大的提高。

本研究對比分析表明，數字化后處理軟件自動測量值與人工手動測量值無明顯差異，且與實際值高度一致。使用人體模型設置標記點驗證的方法與術中測量相比具有相似的可靠性和準確度，而且可操作性更強，對患者更加友善。此外，相較于手動測量，數字化后處理軟件自動測量耗時明顯縮短，單個患者可節約測量時間10 min以上。DIEP數字化后處理可在保證測量精度的同時，大幅度提高工作效率，對減少醫療人員人力消耗有重要意義。

綜上所述，本研究中數字化后處理軟件自動測量在提高影像科工作效率的同時，可以更加滿足臨床術前對于腹壁穿支動脈空間解剖結構、位置等信息的需求，臨床滿意度更高；此外，對今后體內其余部位深部細小血管或組織結構位置信息的方便、快捷測量及3D立體呈現均具有一定參考意義。但本研究為回顧性研究，且樣本量較小，需要在今后的研究中擴大樣本量進一步探討。