CT圖像數(shù)字化自動(dòng)測(cè)量腹壁皮下動(dòng)脈穿支皮瓣在乳腺再造術(shù)術(shù)前評(píng)估的應(yīng)用

譚 勇，吳 丹，劉代洪，張 菁，楊 露，林 檬，張久權(quán)

(重慶大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院影像科 400030)

腹壁皮下動(dòng)脈穿支皮瓣(deep inferior epigastric flap，DIEP)游離自體皮瓣重建技術(shù)是乳腺癌患者術(shù)后乳房重塑最主要的技術(shù)手段，術(shù)后患者有較高的接受度和滿(mǎn)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(shù)成功率的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)[3]。計(jì)算機(jī)斷層血管造影術(shù)(computed tomographic angiography，CTA)被認(rèn)為是DIEP自體乳房再造術(shù)穿支血管成像及術(shù)前計(jì)劃設(shè)計(jì)的首選技術(shù)及金標(biāo)準(zhǔn)[4-5]。CTA能夠?qū)σ幌盗惺中g(shù)步驟進(jìn)行詳細(xì)規(guī)劃，從而縮短手術(shù)時(shí)間并改善手術(shù)結(jié)果[6]。有研究表明，DIEP術(shù)前使用CTA選擇皮瓣最佳穿支時(shí)，最重要的信息依次為穿支靜脈直徑、穿支點(diǎn)在皮瓣內(nèi)的位置和穿支動(dòng)脈直徑，臍下的穿支常常作為優(yōu)先選擇[7]。

目前，對(duì)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(lài)后處理軟件生成“穿支血管分布圖”，以協(xié)助臨床醫(yī)生對(duì)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(guó)Siemens公司)、VoNaviX(德國(guó)IVS Technology公司)及Osirix(瑞士Pixmeo公司)等[9]。然而，臨床選擇皮瓣最為關(guān)切的血管直徑、穿支點(diǎn)在皮瓣內(nèi)的位置及與體表標(biāo)記點(diǎn)肚臍的位置關(guān)系，仍然依靠影像科醫(yī)生的手動(dòng)測(cè)量，主觀(guān)性較強(qiáng)且工作效率很低。而DIEP數(shù)字化后處理軟件syngo via Frontier-Deep flap plan (德國(guó)Siemens公司)可實(shí)現(xiàn)對(duì)穿支血管位置的自動(dòng)化測(cè)量，將標(biāo)記出的所有穿支點(diǎn)全景式展示在3D視圖模型中。本研究擬將其與人工手動(dòng)測(cè)量進(jìn)行對(duì)比，分析二者測(cè)量的準(zhǔn)確性、所耗時(shí)長(zhǎng)及臨床對(duì)兩種測(cè)量模式所提供信息的滿(mǎn)意度評(píng)價(jià)，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

(1)體模測(cè)量：使用人體模型BOU/CPR100(上海博友科教儀器設(shè)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(jī)設(shè)置5個(gè)標(biāo)記點(diǎn)(共10個(gè)標(biāo)記點(diǎn))，標(biāo)記點(diǎn)設(shè)置范圍參考既往研究發(fā)現(xiàn)的腹壁下穿支動(dòng)脈的穿出點(diǎn)位置[11-12]。在模型上以肚臍為體表參考點(diǎn)，使用實(shí)物標(biāo)尺測(cè)量并記錄各標(biāo)記點(diǎn)對(duì)應(yīng)參考點(diǎn)的位置信息(與肚臍的垂直上下徑及左右徑)共計(jì)20個(gè)測(cè)量值，作為各標(biāo)記點(diǎn)位置信息的實(shí)際值(標(biāo)準(zhǔn)測(cè)值)，見(jiàn)圖1。(2)人體測(cè)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(shù)的乳腺癌患者33例，年齡33～62歲，平均(42±6)歲，采用DIEP標(biāo)準(zhǔn)化掃描協(xié)議[9]完成掃描及數(shù)據(jù)采集。本研究經(jīng)本院倫理委員會(huì)審核通過(guò)(倫理編號(hào)：CZLS2021175-A)。

圖1 模型設(shè)置的標(biāo)記點(diǎn)及實(shí)際值測(cè)量

1.2 方法

1.2.1CTA掃描

使用西門(mén)子Somatom Drive(德國(guó)Siemens公司)雙源CT進(jìn)行掃描，采用DIEP標(biāo)準(zhǔn)化掃描協(xié)議(模型僅掃描協(xié)議中平掃部分)?；颊哐雠P位足先進(jìn)，手臂上舉至頭頂。掃描范圍由恥骨聯(lián)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(cè)器使用64排探測(cè)器×0.6 mm準(zhǔn)直器寬度；螺距0.9；球管旋轉(zhuǎn)速度0.37 s；管電壓120 kV；管電流180 mA；使用標(biāo)準(zhǔn)血管算法重建，卷積核I30f；對(duì)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(duì)比劑注射完后以相同速率推注生理鹽水30 mL；動(dòng)脈期采用股動(dòng)脈監(jiān)測(cè)觸發(fā)，觸發(fā)閾值為100 HU。

1.2.2圖像后處理及測(cè)量

將掃描所得1 mm層厚無(wú)間距橫軸位原始圖像數(shù)據(jù)傳輸至工作站。(1)人體模型的測(cè)量：自動(dòng)測(cè)量使用數(shù)字化后處理軟件(syngo via Frontier-Deep flap plan)標(biāo)識(shí)出人體模型的參考點(diǎn)及設(shè)置的標(biāo)記點(diǎn)。由軟件自動(dòng)得出各標(biāo)記點(diǎn)相對(duì)于參考點(diǎn)的位置信息(垂直上下徑及左右徑)并以3D容積再現(xiàn)模型展示，見(jiàn)圖2；手動(dòng)測(cè)量則由一位主管技師用工作站中標(biāo)尺線(xiàn)對(duì)所有位置信息作手動(dòng)畫(huà)線(xiàn)測(cè)值并記錄。(2)患者數(shù)據(jù)的測(cè)量：由具有血管診斷經(jīng)驗(yàn)的1名主治醫(yī)師和1名副主任醫(yī)師獨(dú)自觀(guān)察，并對(duì)每例患者選出兩支最大腹壁動(dòng)脈穿支(共計(jì)66個(gè)穿支點(diǎn))。當(dāng)兩位醫(yī)師意見(jiàn)不一致時(shí)，由兩位醫(yī)師協(xié)商并達(dá)成一致結(jié)果。然后，測(cè)量選出最大穿支動(dòng)脈的穿支點(diǎn)位置信息(與肚臍的垂直左右徑、上下徑、深度)。上述數(shù)據(jù)測(cè)量均由熟練掌握后處理及測(cè)量軟件的同一主管技師完成，分別記錄軟件自動(dòng)測(cè)值及人工手動(dòng)畫(huà)線(xiàn)測(cè)值兩者耗時(shí)，見(jiàn)圖3。

此外，由兩位具有DIEP自體乳房再造術(shù)資質(zhì)的臨床醫(yī)師分別對(duì)數(shù)字化自動(dòng)測(cè)量、手動(dòng)測(cè)量所得圖像、測(cè)值等信息及臨床價(jià)值進(jìn)行整體評(píng)價(jià)，包括實(shí)用性、直觀(guān)性、全景視圖、3D視圖4個(gè)參數(shù)。并分別以-：不能滿(mǎn)足；+：部分滿(mǎn)足；++：基本滿(mǎn)足；+++：完全滿(mǎn)足，進(jìn)行評(píng)分。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

A：模型斷層圖像標(biāo)記點(diǎn)1的識(shí)別；B：模型3D重建成像顯示標(biāo)記點(diǎn)1的自動(dòng)測(cè)值(黑色箭頭：參考點(diǎn)肚臍；藍(lán)色箭頭：標(biāo)記點(diǎn)1)；C：模型3D顯示所有標(biāo)記點(diǎn)。

A、B：患者斷層圖像穿支點(diǎn)左右徑及上下徑的手動(dòng)測(cè)量；C：患者斷層圖像穿支點(diǎn)標(biāo)識(shí)；D：該標(biāo)記點(diǎn)數(shù)字化后處理自動(dòng)測(cè)量值的3D顯示；E：患者多個(gè)主要穿支點(diǎn)分布情況的3D顯示。

2 結(jié) 果

2.1 測(cè)量準(zhǔn)確性

模型設(shè)置的10個(gè)標(biāo)記點(diǎn)共計(jì)20個(gè)位置信息(與肚臍的垂直左右徑、上下徑)測(cè)量值(實(shí)際值)、數(shù)字化后處理軟件(syngo via Frontier-Deep flap plan)自動(dòng)測(cè)值和操作者手動(dòng)測(cè)值分別為(3.51±1.85)、(3.68±1.84)、(3.65±1.84)cm，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(F=0.954，P>0.05)。

2.2 測(cè)量效率對(duì)比

所有33例患者選取的66個(gè)穿支點(diǎn)均能清晰顯示、識(shí)別及測(cè)量。數(shù)字化后處理軟件自動(dòng)測(cè)量單支血管耗時(shí)為(67.89±9.86)s(自動(dòng)測(cè)量耗時(shí)包含軟件打開(kāi)時(shí)間),較手動(dòng)測(cè)量耗時(shí)[(106.00±10.13)s]縮短，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)，且每單支腹壁穿支動(dòng)脈自動(dòng)測(cè)量平均耗時(shí)與手動(dòng)測(cè)量平均耗時(shí)之差為[Δt=(42.5±9.4)s]；數(shù)字化后處理軟件自動(dòng)測(cè)量與操作者手動(dòng)測(cè)量的左右徑測(cè)值、上下徑測(cè)值及深度測(cè)值均無(wú)明顯差異(P>0.05)，見(jiàn)表1。典型病例：患者女，年齡35歲，對(duì)8支主要穿支點(diǎn)分別采用自動(dòng)和手動(dòng)兩種方式測(cè)量并計(jì)時(shí)，自動(dòng)測(cè)量耗時(shí)248 s，手動(dòng)測(cè)量耗時(shí)904 s，該患者自動(dòng)測(cè)量節(jié)約耗時(shí)約11 min，見(jiàn)圖4。

2.3 臨床醫(yī)師滿(mǎn)意度評(píng)價(jià)

經(jīng)臨床醫(yī)師對(duì)兩種測(cè)量方法所提供測(cè)值、圖像及其他附加信息量進(jìn)行評(píng)價(jià)，數(shù)字化自動(dòng)測(cè)量各項(xiàng)參數(shù)均優(yōu)于手動(dòng)測(cè)量，見(jiàn)表2。

表1 患者最大穿支點(diǎn)位置信息

A、B：手動(dòng)測(cè)量；C、D：自動(dòng)測(cè)量。

表2 兩種測(cè)量方法臨床滿(mǎn)意度評(píng)價(jià)

3 討 論

在普通外科的許多領(lǐng)域，準(zhǔn)確了解和理解患者的解剖結(jié)構(gòu)和所有細(xì)節(jié)(如脈管系統(tǒng))是外科決策的關(guān)鍵。每側(cè)腹壁一般發(fā)出5～7個(gè)較大穿支動(dòng)脈，DIEP在切除過(guò)程中一般保留 1～3個(gè)主要的皮膚血管穿支[13]，對(duì)復(fù)雜解剖結(jié)構(gòu)常規(guī)橫斷面成像的解釋需要較強(qiáng)的空間推理能力，臨床上較為困難且容易出錯(cuò)[14]。DIEP穿支血管變異較大，手術(shù)難點(diǎn)在于如何準(zhǔn)確、快速、安全地解剖出最適合乳房再造的穿支血管。傳統(tǒng)方式下醫(yī)師通過(guò)術(shù)中解剖探查各穿支情況，綜合評(píng)估后選擇保留最佳穿支，其耗時(shí)較長(zhǎng)，對(duì)醫(yī)師的技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)要求很高[15]。因此，需要對(duì)每例患者行術(shù)前檢查，了解其血管在周?chē)M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(shù)方案，最大限度地規(guī)避因個(gè)體差異和解剖變異帶來(lái)的手術(shù)不確定性和手術(shù)失敗風(fēng)險(xiǎn)，縮短手術(shù)時(shí)間，同時(shí)提高皮瓣的存活率[16]。

本研究所采用的數(shù)字化自動(dòng)測(cè)量軟件可構(gòu)建3D立體穿支模型，直觀(guān)地為臨床決策提供豐富的附加信息，并可有效避免術(shù)中設(shè)計(jì)皮瓣的不穩(wěn)定性，從而降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和縮短手術(shù)時(shí)長(zhǎng)。對(duì)于皮瓣穿支點(diǎn)位置信息的量化測(cè)量，該方法具有可靠性高、對(duì)操作者水平依賴(lài)性低、更加客觀(guān)等優(yōu)點(diǎn)，且測(cè)量效率也得到非常大的提高。

本研究對(duì)比分析表明，數(shù)字化后處理軟件自動(dòng)測(cè)量值與人工手動(dòng)測(cè)量值無(wú)明顯差異，且與實(shí)際值高度一致。使用人體模型設(shè)置標(biāo)記點(diǎn)驗(yàn)證的方法與術(shù)中測(cè)量相比具有相似的可靠性和準(zhǔn)確度，而且可操作性更強(qiáng)，對(duì)患者更加友善。此外，相較于手動(dòng)測(cè)量，數(shù)字化后處理軟件自動(dòng)測(cè)量耗時(shí)明顯縮短，單個(gè)患者可節(jié)約測(cè)量時(shí)間10 min以上。DIEP數(shù)字化后處理可在保證測(cè)量精度的同時(shí)，大幅度提高工作效率，對(duì)減少醫(yī)療人員人力消耗有重要意義。

綜上所述，本研究中數(shù)字化后處理軟件自動(dòng)測(cè)量在提高影像科工作效率的同時(shí)，可以更加滿(mǎn)足臨床術(shù)前對(duì)于腹壁穿支動(dòng)脈空間解剖結(jié)構(gòu)、位置等信息的需求，臨床滿(mǎn)意度更高；此外，對(duì)今后體內(nèi)其余部位深部細(xì)小血管或組織結(jié)構(gòu)位置信息的方便、快捷測(cè)量及3D立體呈現(xiàn)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(kuò)大樣本量進(jìn)一步探討。