大腿皮下脂肪客观精准评估模型的建立及其在脂肪抽吸术中的应用

高华晨 杨琴 杨帆 李望舟 李靖 李跃军

[摘要]目的：用醫学影像软件处理大腿CT断层扫描数据，建立精准评估就医者大腿皮下脂肪组织量化分布的三维模型，为脂肪抽吸大腿塑形提供术前评估及术后效果评价的客观方法。方法：选取接受双侧大腿脂肪抽吸术的就医者24例，将其术前及术后大腿CT扫描数据以DICOM格式导入Mimics软件，利用软件的图像编辑及测量功能进行建模和测量。结果：成功构建大腿皮下脂肪组织三维立体数字化模型，能从不同视角观察大腿的匀称度和美观度，并可分别获得大腿皮下脂肪组织总体积及各亚单元部位脂肪分布特点；能直观找出重点部位的关键平面，进行关键平面的大腿围度测量及不同点位脂肪厚度测量，并显示脂肪和肌肉的构成关系。结论：通过Mimics软件能准确构建双侧大腿立体三维模型，实现大腿皮下脂肪组织的可视化、立体化及体积测量精准化，为大腿脂肪抽吸术的术前评估、手术设计及术后效果评价提供可靠依据。

[关键词]脂肪抽吸术；三维模型；脂肪体积测量；可视化；精准评估

[中图分类号]R622    [文献标志码]A    [文章编号]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

临床上，因大腿粗大或外形不佳而寻求美容外科帮助的就医者越来越多[1]。对于大腿脂肪堆积过多或分布不均导致的腿形不美观，一般能通过脂肪抽吸手术获得满意的效果[2]。然而，对于腿部皮下脂肪不多却因深部肌群肥大导致的大腿粗大者，往往难以用吸脂术矫正。因此，术前评估就医者腿部皮下脂肪的数量、分布及其对大腿外形的影响程度具有十分重要的临床价值。目前临床上常用肉眼观察和腿围测量的方法进行大腿外形的美学评估，用手捏检查（Pinch test）进行脂肪厚度的测量。由于腿部的解剖学特殊性[3]，仅靠手捏的感觉有时不易分清脂肪与肌肉软组织，也难以准确测量大腿众多解剖要点的脂肪厚度，更无法准确估计大腿皮下脂肪的固有数量及预测拟吸出的脂肪量。手术医生在术前评估和手术时往往在很大程度上依靠个人的经验进行判断，容易出现吸脂不足或过度抽吸问题。本研究采用数字化技术，将就医者大腿部断层扫描数据经医学专业影像软件处理，建立3D透明可视化模型，用于直观、立体地评估皮下脂肪的量化分布及其与大腿外形的对应关系，并通过测量模块获取围度、厚度、面积及体积等量化指标，以期为提高大腿脂肪抽吸术的精确性、效果评价和科研教学提供新的方法，具体如下。

1  资料和方法

1.1 一般资料：选取2020年8月-2022年3月笔者科室行大腿脂肪抽吸术就医者24例，均为女性，年龄24～33岁，BMI 21.34～24.96 kg/m?。纳入标准：①行大腿脂肪抽吸术；②年龄大于18岁；③术前、术后均行大腿部CT断层扫描。排除标准：①合并全身系统性疾病；②CT扫描数据缺失、图像范围不全；③临床资料不完备。本研究已获得医院伦理委员会批准，所有就医者均签署知情同意书。

1.2 操作平台：计算机配置为Windows11操作系统，Intel（R） Core（TM） i5-10210U CPU @ 1.60GHz 2.11 GHz处理器，16.0 GB内存，影像处理软件为Mimics Medical 21.0。

1.3 方法

1.3.1 整体外观三维模型的构建：将DICOM格式的CT断层扫描数据导入专业影像处理软件中，根据脂肪和肌肉组织的衰减特征分别设置阈值-205～-51 HU、-5～-135 HU[4]，使用Threshold工具对图像进行阈值分割，分割后用Region Grow工具进行区域增长，提取脂肪和肌肉组织图像并保存为蒙版；利用Smooth Mask和Smart Fill工具对蒙版进行光滑和填充孔洞处理，填补其中微小空缺部分；接着使用Edit Masks和Multiple Slice Edit工具对蒙版手动进行单层和多层修饰，去除混杂信号影响；最后用Calculate Part工具将蒙版构建为整体外观三维模型。

1.3.2 精准测量三维模型的构建：在上述得到的整体外观三维模型基础上，去除肌肉及肌间脂肪等非皮下脂肪组织部分，沿着模型的臀沟和腹股沟边缘，将模型中会阴部及臀部皮下脂肪组织分割并去除，提取出左、右大腿皮下脂肪组织模型并保存；按照《人体测量方法》第二版[5]中对下肢围度的定义，找出大腿最大围、大腿中间围和大腿最小围所在处，沿3个围度平面将模型分割为上段、中段及下段3个部分，分别标记3种颜色，左右共6个部分；同理在左右两侧按股骨走向分别建立1个矢状面，沿此平面将模型分割为内侧和外侧2个部分，分别标记2种颜色，左右共4个部分。

1.3.3 数据测量：利用3D Properties工具分别计算左、右大腿皮下脂肪组织的总体积及各部分脂肪体积，单位为毫升（ml）；根据模型结合冠状面CT图像，找到大腿最大围、大腿中间围和大腿最小围等关键平面和点位，对各个平面和点位的大腿围度、脂肪厚度和面积等进行测量，单位为厘米（cm）、平方厘米（cm2）。

2  结果

2.1 大腿皮下脂肪组织整体外观三维模型：本研究成功构建了24例女性就医者的大腿皮下脂肪组织三维模型，每个模型都可以实现大腿皮下脂肪组织透明可视，清晰地展示大腿皮下脂肪组织分布和形态，可以通过旋转、缩放、平移等操作观察不同视角大腿的匀称度和美观度，发现影响美观的潜在位点，立体感和真实性强。通过观察还可以大致判断脂肪和肌肉结构比例关系，明确大腿粗大畸形是否为深部肌群肥大导致，对于术前评估和术后效果比较评价有着更加直观的呈现效果，见图1。

2.2 大腿皮下脂肪组织体积精准测量三维模型：将上述三维模型中臀部和会阴部分割去除后，成功获得精准测量模型。可以观察到各部分脂肪分布差异，通过测量可以得到左、右大腿皮下脂肪组织总体积及上段、中段、下段、内侧、外侧各部分脂肪组织体积，结果见表1、图2。

2.3 大腿关键点位脂肪厚度的测量：通过对模型和CT图像的观察比较，可以找出大腿上段最大宽度、最大脂肪厚度及大腿中段最大脂肪厚度等關键点位，用软件MEASURE模块中的Distance工具，可以对其进行测量和标记，见图3～4。

2.4 关键平面大腿围度及脂肪厚度的测量：通过软件MEASURE模块中的Distance和Area工具，可以测量得到大腿最大围、大腿中间围和大腿最小围3个平面大腿围度、脂肪面积及前、前外、外、后外、后、后内、内、前内侧8个点位脂肪厚度，操作简便易行且结果精确，见图5。

2.5 典型病例：某女，33岁，身高160 cm，体重55 kg，BMI为21.48 kg/m?，于2021年2月在笔者科室行大腿脂肪抽吸术。术前1 d和术后2周行大腿部位CT检查，按上述方法构建皮下脂肪组织三维模型进行观察和测量。与术前比较，术后大腿外观和脂肪含量存在明显差异，大腿最大围和大腿中间围分别减少2～3 cm和4～5 cm，大腿上段和中段平均脂肪厚度均减少1 cm左右，手术效果较好。见表2、图6～7。

3  讨论

随着人民生活水平的不断提高，人们对美的追求不仅仅是有良好的面部容貌，还包括形体的美观。全身肥胖和局部脂肪堆积是影响形体美的重要因素，通过限制饮食和体育锻炼等传统减脂方法可以达到减少全身脂肪的目的[6]，但是众多减肥失败者和存在局部脂肪堆积者往往需要通过脂肪抽吸术等方法达到形体美的目标[7]。因此，脂肪抽吸术发展至今，已成为全球最受欢迎的美容手术方式之一，随着麻醉方法、液体管理和手术设备等的改进，其安全性和有效性也已十分可靠[8-9]。据美国美容学会报告，仅在2021年度美国就有超过491 000例就医者接受了脂肪抽吸术，且具有非常低的并发症发生率[10-14]。其中双侧大腿部位的脂肪抽吸塑形手术是具有相当挑战性的，全面准确的术前评估（尤其对双侧大腿皮下脂肪组织分布和脂肪含量的评估）对于降低手术风险、减少并发症及提升手术效果和就医者满意度有着至关重要的作用[15-16]。缺乏客观直接的数据支持，容易导致评估结果不够全面和准确，甚至导致手术效果不理想和多次手术，降低就医者满意度。因此，探索大腿皮下脂肪量化分布的可视化、精准化和个体化方法，对增强双侧大腿塑形美容手术的术前评估充分性和提高手术效果具有重要的应用价值。

目前临床上常用视觉检查、皮肤掐捏试验和测量腿围等方法对就医者进行美学评估，这些方法虽然简单方便，但是不够准确[17]。尤其对于大腿而言，其解剖结构不同于腰腹部和上臂，大腿皮肤及皮下组织紧实致密[18]，皮肤掐捏试验难以奏效，即使结合测量腿围也难以明确皮下脂肪和肌肉比例关系，不能判断大腿粗大是否为深部肌肉肥大所致。此外，评估人体脂肪含量的参数还包括BMI、体脂率和皮褶厚度等，然而这些指标通常反映的是全身脂肪情况，以脂肪体积为评价目标的研究在国内鲜有报道。近年来，三维表面成像技术被广泛应用于整形外科[19-21]，Li Z等[22]利用三维表面成像技术实现了对大腿体积的客观量化，并通过就医者术后大腿体积变化率等参数客观评价了脂肪抽吸术的效果，这种方法虽然也能够快速准确地构建大腿整体外观三维模型，但是该模型无法呈现大腿内部结构，只是通过术后大腿体积的变化率间接反映大腿皮下脂肪体积，对于脂肪抽吸术术前脂肪含量和分布特征的评估也许并不准确。CT和MRI被公认为脂肪测量的标准[23]，然而二维图像相对于三维模型来讲无法呈现立体的轮廓，不够直观。

本研究利用就医者断层扫描数据成功构建了大腿皮下脂肪透明可视化三维模型，并对大腿皮下脂肪组织体积及关键平面和点位脂肪厚度进行了精确测量，其应用价值和意义在于：①实现了对大腿皮下脂肪组织的可视化、立体化，可以更加直观、立体地观察大腿皮下脂肪组织分布情况及其与肌肉组织间的结构比例关系，通过观察可以进一步评估脂肪分布异常对腿部外形不美观的影响程度；②通过精准模型的测量，可以获得每侧大腿皮下脂肪总体积及各解剖分区亚单元的脂肪堆积量等客观精准数据，为预估脂肪可抽吸量及术中量化掌控吸脂量提供参考，有利于减少吸脂不足、吸脂过量及两侧吸脂不对称、亚部位吸脂不均衡的发生率，指导手术精准操作；③通过构建术后大腿皮下脂肪组织三维模型，可以与术前三维模型进行比较观察和测量，客观呈现手术效果，补充完善了术后效果比较评价的指标和方法。

综上所述，大腿皮下脂肪客观精准评估模型的建立为大腿脂肪抽吸术的术前评估、手术规划与设计和术后效果比较评价提供了更精准的客观数据支持，可以提高手术的精准性和安全性，提升就医者满意度。本研究的局限性在于需要对就医者双大腿全段进行CT扫描，具有一定的放射性，且检查时就医者处于仰卧位，由于自体重力原因大腿后侧脂肪易发生一定程度的挤压变形，三维模型呈现效果与站立时实际观察到的大腿外形有略微偏差。后续研究将在对就医者进行CT扫描时摆正就医者体位，尽量避免大腿后侧脂肪受到挤压，同时纳入更多样本，探索通过单个或几个截面脂肪面积预测脂肪体积和分布的可行性，减少放射剂量，降低时间经济成本。

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[收稿日期]2023-06-14

本文引用格式：高華晨，杨琴，杨帆，等.大腿皮下脂肪客观精准评估模型的建立及其在脂肪抽吸术中的应用[J].中国美容医学，2024，33（6）：1-5.