三维可视化辅助复杂甲状腺肿瘤诊疗的临床应用价值研究

王斌　刘莹　温雪梅　左武　杨小峰　康水生

【摘要】  目的    分析三维可视化辅助复杂甲状腺肿瘤诊疗的临床应用价值。方法    选取2021年1月—2022年2月间新余钢铁集团中心医院收治的30例复杂甲状腺肿瘤患者作为研究对象，均应用三维可视化辅助甲状腺肿瘤诊断和治疗，收集、记录手术相关指标、并发症和预后情况，计算诊断的灵敏度、特异度、准确率。结果    30例复杂甲状腺肿瘤患者均手术成功，平均手术时间（76.45±10.68）min，平均术中出血量（117.52±21.47）mL；辅助诊断的灵敏度、特异度、准确率依次为81.82%（9/11）、94.74%（18/19）、90.00%（27/30）；发生并发症5例（16.67%）。结论    三维可视化辅助复杂甲状腺肿瘤诊疗的临床价值显著，具有较高的诊断灵敏度、特异度、准确率和手术成功率，值得推广。

【关键词】  复杂甲状腺肿瘤； 三维可视化辅助诊疗； 并发症； 准确率

To explore the clinical application value of three-dimensional visualization to assist the diagnosis and treatment of complex thyroid tumorsWang Bin，Liu Ying，Wen Xuemei，et al. The Xinyu Iron and Steel Group Central Hospital，Xinyu，Jiangxi   338000

【Abstract】  Objective    To analyze the clinical application value of three-dimensional visualization in assisting the diagnosis and treatment of complex thyroid tumors. Methods    Thirty patients with complex thyroid tumors admitted to the author's hospital from January 2021 to February 2022 were selected as the research subjects.Three-dimensional visualization was used to assist in the diagnosis and treatment of thyroid tumors，and surgical-related indicators，complications and prognosis were collected and recorded.to calculate the sensitivity，specificity，and accuracy of the diagnosis. Results    All 30 patients with complex thyroid tumors were successfully operated，the average operation time was（76.45±10.68）min，and the average intraoperative blood loss was（117.52±21.47）mL；the sensitivity，specificity and accuracy of auxiliary diagnosis were 81.82%（9/11），94.74%（18/19），90.00%（27/30）；complications occurred in 5 cases（16.67%）.Conclusion    Three-dimensional visualization has significant clinical value in assisting the diagnosis and treatment of complex thyroid tumors，with high diagnostic sensitivity，specificity，accuracy and surgical success rate，and is worthy of popularization and application.

【Key Words】  Complex thyroid tumors； Three-dimensional visualization； Complications； Accuracy

中圖分类号：R736.1        文献标识码：A        文章编号：1672-1721（2023）19-0023-03

DOI：10.19435/j.1672-1721.2023.19.008

甲状腺肿瘤在临床上颇为常见，以女性患者居多，大多表现为颈前正中肿块，可以伴随吞咽运动而活动，部分患者还存在声音嘶哑、吞咽或呼吸困难等[1]。90%以上的甲状腺肿瘤是良性病变[2]，病情进展缓慢，及时采取有效措施进行治疗有良好的预后。甲状腺肿瘤如果治疗干预不及时，持续进展可导致肿瘤体积巨大，发生上呼吸、消化道等局部器官侵犯，导致临近的气管、食管等结构明显受到肿瘤挤压移位，引起一系列肿瘤压迫周围组织器官的症状。疾病的准确诊断及高质量的手术可提高患者预后。三维可视化（3DV）技术是一种采集、分析、管理、处理、融合数据的方式，与传统的影像学结合，能够获得高质量的图像数据，为精准医疗提供充分的技术支持，目前在医学相关领域已有较为广泛的应用[3-4]。本文选取30例复杂甲状腺肿瘤患者为研究对象，探讨三维可视化辅助诊疗的临床应用效果，分析如下。

1    资料与方法

1.1    临床资料    选取2021年1月—2022年2月间新余钢铁集团中心医院收治的30例复杂甲状腺肿瘤患者作为研究对象。纳入标准：（1）年龄≥18岁；（2）经组织病理学确诊；（3）首次接受甲状腺手术治疗；（4）临床病历资料完整；（5）肿瘤最长径≥5 cm。排除标准：（1）存在心肝脑肺肾脾等严重功能不全；（2）合并精神系统疾病；（3）合并其他恶性肿瘤；（4）中途退出研究；（5）合并三维可视化相关检查禁忌证；（6）合并手术治疗相关禁忌证等。男12例，女18例；年龄45～72岁，平均年龄（62.58±6.35）岁；肿瘤长径5～16 cm，平均（9.05±1.16）cm；体重48～80 kg，平均（61.79±4.21）kg。

1.2    方法

1.2.1    采集增强CT数据    （1）患者取仰卧位，建立静脉通道；（2）术前采用美国GE多排螺旋CT按照0.625～1.250 mm层厚进行增强扫描，管电流设置为140 mAs，管电压设置为120 kV；（3）常规采集CT强化的图像数据，由3名具有中级以上专业技术职称的资深放射医师（10年及以上工作经验）共同操作、阅片；（4）通过肘正中静脉注射碘海醇注射液（贵州百灵企业集团制药股份有限公司生产，国药准字H20094000），剂量为80 mL，注射流速为2.5 mL/s，在注射完成后30 s、1 min左右行增强CT扫描；（5）在平扫以及增强上，可以清晰显示甲状腺、肿瘤、周围组织、血管和毗邻结构的二维图像；（6）将所有数据图片保存为医学数字成像和传输协议（DICOM）格式。

1.2.2    甲状腺肿瘤3D模型建立    （1）基于增强CT扫描结果，采用3D Slicer image computing platform软件（版本4.11.0）行3D建模；（2）将DICOM格式的CT图像导入3D Slicer软件，打开3D Slicer应用商店Extensions Manager，在搜索框里输入并安装好slicerradiomics，点击软件左上角导入文件图标DATA，选择目标文件；注意在导入文件的过程中，mask文件一定要有清晰的标记；（3）调用pyradiomics模块，在segment editer模式下，设置好对应的参数，建立5个分割蒙板，分别分割甲狀腺、肿瘤、气管、周围血管和喉毗邻结构，随机裁剪成 16×112×112的片段，以50%的概率随机翻转、抖动；（4）选择合适阈值建立甲状腺、肿瘤、周围血管、气管和喉毗邻结构的3D模型，使用SGD优化器，batch size为30，初始学习率为0.003，每150 k次迭代除以2，优化在1.9 M迭代（约13epochs）停止，分别以STL和ply输出保存。

1.2.3    采用C3D（3D ConvNet）视窗创建三维可视化应用    （1）将上述模型导入C3D视窗中，分别设定各模型的颜色、材质、渲染条件；（2）通过从UCF-101中随机取100 k个视频片段，再分别取ImageNet和C3D的特征提取片段的fc6特征，用t-SNE降维到二维空间进行可视化；（3）按照手术的常规情况建立三维可视化应用，提取每个片段的C3D特征，输入多类线性SVM，相同的特征提取体系和线性SVM进行分类，以url地址或二维码方式输出。

1.2.4    3D观察与测量    （1）通过旋转观察三维重建模型，选择放大、缩小、旋转三维图形；（2）了解肿瘤位置、大小及其与周围组织器官的关系，尤其与周围大血管、肌肉、骨质的关系。根据病史、年龄、临床表现、生长方式、影像学资料、肿瘤标志物，结合三维重建模型中肿瘤大小、与周围组织的关系初步诊断肿瘤性质。（3）对肿瘤的可切除性作出术前初步判断，并进一步了解有无变异动静脉、自动脉发出到腺体的距离、动脉直径、肿瘤与气管食管沟的距离（判断肿瘤与喉返神经的距离）。

1.2.5    虚拟手术仿真    （1）按照手术选择入路和术式，分层观察与测量术中相关参数并记录；（2）根据仿真制订手术计划，可以优化手术方案、提高手术的精确性和质量。

1.2.6    组织病理学检查    术中切除组织快速冰冻切片，以组织病理学检查作为最终确诊金标准。

1.3    观察指标

1.3.1    术中辅助甲状腺肿瘤的切除，收集手术时间、术中出血、肿瘤、淋巴结与毗邻术前预测的精准度，计算总诊断准确率。

1.3.2    记录至术后10 d手术并发症情况。

2    结果

2.1    手术相关情况    30例复杂甲状腺肿瘤患者均手术成功，手术时间为48～117 min，平均（76.45±10.68）min；术中出血量55～240 mL，平均（117.52±21.47）mL。

2.2    三维可视化与组织病理学诊断结果分析    30例复杂甲状腺肿瘤患者中，术前三维可视化诊断预测良性肿瘤20例（66.67%），恶性肿瘤10例（33.33%）；组织病理学检查最终确诊为良性肿瘤19例（63.33%），恶性肿瘤11例（36.67%）。术前三维可视化诊断的灵敏度、特异度、准确率依次为81.82%（9/11）、94.74%（18/19）、90.00%（27/30），见表1。

2.3    并发症及预后情况    30例复杂甲状腺肿瘤患者术后发生并发症5例（16.67%），分别为颈部血肿2例（6.67%）、声音嘶哑1例（3.33%）、低钙血症1例（3.33%）、喉返神经损伤1例（3.33%），均经过换药、营养神经等对症处理后好转恢复。

3    讨论

复杂甲状腺肿瘤往往体积较大，常会发生局部器官侵犯，最常侵犯的是上呼吸、消化道等[5]，導致肿瘤诊疗难度较大。在临床上，亟待解决与掌握肿瘤与上呼吸道、颈部大血管的关系，进而实现精确个体化的手术治疗[6]，最大程度地保障患者健康。2019—2020年该院行甲状腺手术70余例，其中甲状腺恶性肿瘤14例，术后无喉返神经及甲状旁腺损伤表现，具有较为丰富的经验和病例基础。但复杂甲状腺肿瘤往往体积较大，气管受压会向一侧偏移，还可伴颈区淋巴结转多发转移融合，周围颈内动静脉及锁骨下静脉、气管、椎前筋膜、颈前肌肉均可能受到侵犯粘连。手术是根治此类甲状腺恶性肿瘤的首选，但诊疗上还存在着不小的困难。在现有技术手段中，为了辅助医生更好地判断疾病类型及程度，通常采用医学影像技术来获取甲状腺占位病变的图像信息；但一般的医学成像设备得到的是二维影像，只能获得关键部位的截面影像，不够直观、精准，而且对于缺乏医学专业知识背景的患者及家属来说，更是难以从中了解自身的病情。基于这一情况，本研究尝试在复杂甲状腺肿瘤的诊疗中辅助应用三维可视化，取得了较好的临床效果。

本研究结果显示，30例复杂甲状腺肿瘤患者均手术成功，平均手术时间为（76.45±10.68）min，平均术中出血量（117.52±21.47）mL，发生并发症5例（16.67%）。三维可视化是一种新型的数字医学技术，能够通过三维打印、混合现实（MR）等计算机技术再现三维物体，并应用立体化、可视化的各种方式充分显示出其所包含的复杂信息，在医学相关领域已经有较为广泛的应用[7-8]，尤其是在国内的肝胆外科发展最为迅速，在精准外科中的前景极为广阔。本研究中应用三维可视化辅助复杂甲状腺肿瘤诊疗，术前采用肿瘤增强CT扫描并收集数据，导入3Dslicer中建立甲状腺、肿瘤、血管和毗邻组织的3D模型，构建肿瘤3DV应用，准确测量肿瘤、侵犯范围、与血管和气管的关系，在术前评估中可以更加真实地反映肿瘤侵犯、转移、压迫、血液供应及与周围重要器官组织的毗邻关系等特点。三维可视化在复杂甲状腺肿瘤诊疗中的应用，可为制定术前最佳手术方案及术中完整切除肿瘤提供最可靠的影像数据，预估风险并实行手术仿真，收集手术时间、术中出血、肿瘤、淋巴结与毗邻结构术前预测的精准度以及并发症。三维可视化技术为临床手术实施提供了充分的技术支持和重要指导，大大提高了手术预见性，具有潜在提高手术疗效的价值[9]。

本次研究结果还显示，三维可视化辅助诊断复杂甲状腺肿瘤的灵敏度、特异度、准确率依次为81.82%（9/11）、94.74%（18/19）、90.00%（27/30）。笔者认为，传统外科医生诊断疾病通过对患者的CT和核磁图像进行分析，由于二维图像的局限性，易造成一些诊断偏差，增加手术变数。而三维可视化辅助复杂甲状腺肿瘤诊疗作为一项先进的技术，可以逼真地实时渲染高品质3D图像，精准呈现瘤体与周围重要解剖结构的数字化三维模型，让医生能够完整地看到病变情况，包括肿瘤的大小、分布、形态、空间具体位置，以及与血管、组织、气管、淋巴结等结构之间的关系，同时结合病史、临床表现及肿瘤标志物等检查可提高诊断灵敏度、特异度、准确率。

此外，甲状腺肿瘤三维可视化还有利于多学科的交流讨论与协作发展，在术前能够帮助手术医生和会诊医生精确掌握患者病情，同时便于医生向患者及其家属介绍病变的复杂性和手术的风险程度，从而帮助医患之间沟通交流。三维可视化技术通过在模型上进行模拟手术还能帮助医生确定最佳手术方案，从而实现术前的精准诊断、手术个体化规划、入路与术式决策、术中辅助引导等，推动外科手术向个体化与精准化发展[10]。

综上所述，三维可视化辅助复杂甲状腺肿瘤诊疗的临床价值显著，具有较高的诊断灵敏度、特异度、准确率和手术成功率，值得推广。

参考文献

[1]    刘嘉，夏旭良，肖科，等.双期CT增强联合三维重建技术在甲状腺肿瘤定性诊断中的应用[J].分子影像学杂志，2022，45（1）：66-70.

[2]    赵旭.甲状腺肿瘤手术治疗72例临床观察[J].山西医药杂志，2020，49（23）：3299-3300.

[3]    王朝晖，陈义波.数字化外科在疑难甲状腺肿瘤手术中的应用[J].中华内分泌外科杂志，2020，14（1）：1-4.

[4]    张昆，黄华.CT三维成像对甲状腺外科手术指导及随访预后评估的价值研究[J].中国CT和MRI杂志，2021，19（4）：21-23.

[5]    KAKUDO KENNICHI，LIU ZHIYAN，BAI YANHUA，et al.How to identify indolent thyroid tumors unlikely to recur and cause cancer death immediately after surgery-Risk stratification of papillary thyroid carcinoma in young patients[J].Endocrine journal，2021，68（8）：871-880.

[6]    周云飞.三维腔镜根治术下甲状腺癌治疗的手术入路选取探讨及创口情况比较[J/CD].中华普外科手术学杂志（电子版），2019，13（5）：528-530.

[7]    徐艺，赵中千，陈佳.实时三维超声心动图与二维斑点追踪技术评估甲状腺功能减低症患者左房功能[J].临床超声医学杂志，2021，23（9）：674-678.

[8]    马文琦，周茹，姜珏，等.甲状腺结节三维能量多普勒定量分析与病理微血管密度的相关性研究[J].中国超声医学杂志，2018，34（5）：385-388.

[9]    陈灵勰，宣明，丁昊，等.三维可视化模型经乳晕单通道腔镜切除甲状腺大结节（附33例报告）[J].外科理论与实践，2020，25（4）：331-335.

[10]    王子灿，付庄，卢晨卓，等.基于点云三维重建技术的甲状腺超声穿刺三维导航研究[J].机械与电子，2021，39（6）：56-60.

（收稿日期：2023-04-20）