肝脏三维重建的图像美化对腹腔镜小肝癌定位的影响研究*

谭凯 赵瑶瑶 贺小军 杜锡林

(空军军医大学第二附属医院 1.普通外科；2.继续教务办公室，陕西 西安 710038)

目前，肝脏的三维重建在临床应用较为广泛，便于外科医生更好地理解肝脏病变与周围结构和肝脏的位置空间关系，有助于提高手术的安全性和疗效[1-6]。实施三维重建的技术人员主要有数字医学公司的工程师、影像科医师和外科医师[7]。我们平时使用的三维重建图像多经过图像美化修饰的环节，与术中实际情况有一定的差别，具体根据肝脏体积大小、管道粗细、肿瘤的位置等可分为多个类别。本次研究的目的是分析肝脏三维重建的图像美化对腹腔镜小肝癌定位的影响。研究对象为肝包膜下小肝癌，阐述图像美化对手术影响的初步经验。

1 资料与方法

1.1 纳入标准与排除标准 将2021年5月～2022年6月空军军医大学第二附属医院普通外科二病区实施的123例经过三维重建的患者纳入分析。纳入标准：①符合肝癌诊断标准。②腹腔镜肝癌手术。③小肝癌(单个癌结节最大直径≤3 cm)[8]。④CT或MRI提示肝癌位于肝包膜下(图1)。排除标准：①胃肠间质瘤、腹膜后脂肪肉瘤、副神经节瘤、神经鞘瘤、脾脏肿瘤、门静脉高压症。②肝血管瘤、肝囊肿、肝炎性假瘤。③中肝癌、大肝癌、巨块型肝癌。④腹部增强CT或MRI检查与手术时间间隔超过半个月的病例。⑤经放疗、介入、体表超声引导消融的小肝癌。本研究经过医院伦理委员会批准(批号：TDLL-第202207-07号)。经过筛查后共有12名病例14个肝癌结节纳入研究分析，患者一般情况，见表1。

图1 患者MRI图片Figure 1 MRI image of the patient

表1 12例病例的临床特征Table 1 Clinical features in 12 cases

1.2 研究分组 通过入排标准筛查后，将三维图像上小肝癌的位置与术中探查的实际情况进行对比研究。将三维重建的图像定为图像组，将术中探查的真实情况定为术野组，因两组研究的同一对象，不做差异因素分析。小肝癌在肝脏表面可识别，判断为肝包膜下，不可识别判断为肝实质内(图2)。通过查阅手术视频、标本剖面图与手术记录，记录术中瘤体实际情况，研究团队将三维重建图像与术中实际情况进行比较。三维重建的图像根据重建人员的不同，分为工程师组与术者组，两组差异因素分析无统计学差异，见表2。肝脏分段采用Couinaud分段法[10]。

图2 同一患者的MRI横断面，三维重建和术野Figure 2 MRI cross section, 3D image and surgical field of the same patient

表2 工程师组与术者组的差异因素比较Table 2 Different factors between engineer group and operator group

1.3 肝脏三维重建的片源要求与重建人员 片源质量要求详见《原发性肝癌三维可视化技术操作及诊疗规范(2020 版)》，MRI也可以作为片源进行重建[11-13]，CT或MRI动脉期重建动脉血管，门静脉期重建肝癌与肝，延迟期重建肝静脉，具体根据图像质量决定。重建软件为Myrian 64V1与IPS(V3.1.7.0)

软件。分别由数字医学软件公司的工程师和术者进行图像重建。

1.4 三维重建与图像美化的方法 ①重建人员在CT或MRI横断面图上逐层勾勒出感兴趣区域(如：肝脏、肿瘤等)的轮廓或涂抹感兴趣区域，完成三维重建，之后通过软件人工智能算法逐层扩大感兴趣区域的范围。②在增强CT或MRI的不同时像，进行重建(比如在动脉期图像上重建动脉，在门静脉期图像上重建肝脏、肿瘤、门静脉等)，然后将不同时像的图像进行融合。③通过软件人工智能算法识别相似的CT值区域自动成像。④间断一定的层数勾勒或涂抹感兴趣区域，进行多层的成像，直至完成整个重建。⑤以上过程包括对有明显差错的地方进行修改。

2 结果

14个肝癌结节位置如下：肝S8段2个，S6段3个，S5段1个，S4段5个，S3段2个，S1段1个。CT或MRI均提示小肝癌位于肝包膜下。三维重建图像提示小肝癌位于肝包膜下7个，肝实质内7个。术中实际情况，位于肝包膜下13个，肝实质内1个。对于小肝癌的位置，图像组与术野组对比有统计学差异(P=0.033)，工程师与术者进行三维重建的对比，差异无统计学意义(P>0.05)，见表3、4。

表3 图像组与术野组的对比[n,n(×10-2)]Table 3 Comparison of the image group with the surgical field group

表4 工程师与术者进行三维重建的对比[n,n(×10-2)]Table 4 Comparison of engineers and surgeons performing three-dimensional reconstructions

3 讨论

肝脏三维重建的过程中涉及图像美化修饰的环节，可能会引起三维图像与术中情况有一定的误差，误差的原因是由于人工和人工智能所致[14-15]。《诊疗指南》要求在应用过程中对体积、立体空间距离测量误差≤5%[11]。对于腹腔镜视野下小肝癌的定位，误差会引起手术规划的变化和繁琐的术前准备工作，甚至可能因为准备不充分，延期手术。

三维重建图像美化是让图像看起来更光滑的一个过程，属于医学美学范畴[16-20]，无论是被用于交流还是展示，学者希望提供精美的图片。三维重建原始图像一般比较粗糙，无美学可言，如果采用多种图像美化的技术，可能与真实情况明显不符。如何应对图像美化对术前规划和手术的影响，目前尚未查阅到相关文献。本次回顾性研究分析，主要探讨三维重建的图像美化对腹腔镜视野下小肝癌的定位的影响，总结相关经验。

本次研究发现对于CT或MRI定位肝包膜下病灶，图像组与术野组有统计学差异，主要的原因是图像组为了制图更为精美，病灶与肝脏的位置关系不符合实际情况。有1例术前MRI阅片肝癌位于肝包膜下，但术中却发现位于肝实质内，原因是三维重建参考了MRI片的动脉期，肝肿瘤外的少量肝组织或瘤体假包膜因为动脉期的灌注异常，被识别为瘤体的一部分。这提示肝包膜下或临近肝包膜下肿瘤应在CT、 MRI的门脉期或MRI肝胆期重建成像。

目前，肝脏三维重建制图最为精美的是日本富士公司，技术人员对重要的管道进行重建，人工智能根据数据库里面已有的标准数据进行匹配，重建Glisson 4级、5级以及更细的分支，图像精美，但外科应用的价值与目前主流的数字医学公司进行的三维重建意义相当。本次研究发现对于定位肝包膜下肝癌，工程师与术者进行图像重建无统计学差异，但数字医学公司工程师重建的图像有25%符合实际情况，术者重建83.3%符合实际情况，数据上仍然有差异。因为单中心数量较少，扩大样本量之后，统计学计算结果会有差异。术者为了准确定位病灶，规划手术，在关键的区域重建更加符合MRI或CT原始片源。工程师因为缺乏手术的理念，重建的图像与实际情况符合率低于术者重建的。将包膜下病灶重建为肝实质内的，术者不仔细阅读原始片源，仅参考三维重建图像，误判病灶的位置，导致术前需要准备有助于定位的荧光腹腔镜系统、腹腔镜超声等[21-22]。

因为小肝癌手术操作回旋的余地较大，出现误差，尚可以术中处理，但以下的问题甚至会引起术式的变化：①重建后肝脏体积增大，残余肝体积增大，导致了不宜手术的情况实施了切肝手术，增加了术后肝功能衰竭的风险[23-25]。②病灶周围各种管道增粗，增加了术者的心理压力，导致了手术切除的肝组织范围小。③管道与病灶的关系，浸润或挤压，误判必然引起了术式的变化[14-15]。

本研究显示，术者进行三维重建的图像更接近术中情况，也更注重实用。术者进行重建的同时规划手术，对手术切缘和病灶定位有重要参考价值的解剖结构和脏器，遵循原始片源，进行局部的重点重建。

4 结论

在应用三维重建图像时，参考CT、MRI二维图像同样重要。实施重建的工程师或影像科医师应与术者合作，图像才能达到美学与实用的目的。